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飞机和飞机喷气机在天空落后。
飞机和飞机喷气机在天空落后。 信用:眼细胞/ alamy股票照片。
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2020年9月21日7:00

Guest post: Calculating the true climate impact of aviation emissions

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09.21.20
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21.09.2020 |7:00 AM
Guest posts Guest post: Calculating the true climate impact of aviation emissions

Before the Covid-19 pandemic and its锁定限制,空中旅行已成为许多富裕国家和个人的现代生活中的几乎不受清楚的方面 - 几乎和汽车一样多。

Data for 2018展示全球人口比以往任何时候都更频繁地飞行 - 超过之前的距离 - 近3800万次,共携带4.3亿公里的乘客。在2020年之前,航空的航空将在每年左右增长。

但所有这些航班的气候费用是什么?传票的数字是航空账户2% of global CO2 emissions。Yet, the impact of aviation on the climate goesbeyond just CO2其排放在大气中具有复杂的相互作用,可以加强变暖的影响。

Aviation’s climate impacts have been studied for many years, including a特别报告by the政府间气候变化小组(IPCC)在1999年,但众所周知,所有结果都纳入了基于最佳可用科学的综合分析和评估。yabo亚博体育app下载亚慱彩票APP

发表于期刊大气环境,我们 - 以及世界各地的其他19家科学家 - 最近产生了对航空现今气候影响的更新分析。yabo亚博体育app下载

我们发现,当考虑到所有影响时,航空占据了当今人类造成的温暖影响的约3.5%。

下面,我们解开了该研究的标题结果并描述了一些背景。

不寻常的部门

在估算和归因于排放时,航空是一个有点异常的部门 -其二氧化碳排放量的65%(PDF)在国际空域中,因此,不一定是“属于”个体国家。

此外,航空对液体化石燃料,严格的安全法规以及长期飞机开发和舰队周转时间有很大依赖。这意味着对舰队的快速变化 - 例如那些被看到的舰队机动车– are simply not financially viable, let alone technologically feasible.

国际航空部门不包括在内Paris Agreementon climate change. As a result, it is not addressed by individual nations in theirpledges to reduce emissions, known as国家决定捐款。Yet, without tackling aviation – andshipping,另一个具有国际排放的部门 - 符合协议的2C或1.5C的热控限制是更加困难的。

航空业确实有Corsia为国际米兰(“碳抵消和减少计划national Aviation), a scheme agreed in 2016 by 192 countries through the UN’saviation agency, ICAO. The aim of Corsia is to help the industry reach its “抱负目标“在2020年”碳中性“之后,在国际航班中实现所有增长。

然而,Corsia一直在受到批评尽可能常认为,除非它延长2035,否则该计划将仅占2015年至2050年之间所有国际航空的预计二氧化碳排放量的6%。

CO2效果

Despite the lack of coordinated international action, in order to address aviation’s climate impacts, it is still necessary to know what they are.

这不是一小段任务,尤其是因为飞机喷射发动机的排放具有直接和间接影响的目录。这些总结在下面的图形中,我们将依次在下面的文本中解决它们。

航空排放和云云云增加影响气候系统的过程的概述概述。净阳性射频(变暖)贡献来自二氧化碳,水蒸气,NOx和烟灰排放以及由Contleail Cirrus(由线性凝块和由它们产生的卷云云组成)。硫酸盐气溶胶生产产生负射频(冷却)贡献。从NOx排放的净变暖是一个变暖(短期臭氧增加)和冷却(降低甲烷和平流层水蒸气,并且臭氧的长期减少)术语。从Contleail Cirrus的净变暖是一天/夜周期的总和。这些贡献涉及全球大气中大量的化学,微神科,运输和辐射过程。资料来源:Lee等人(2020)
航空排放和云云云增加影响气候系统的过程的概述概述。净阳性射频(变暖)贡献来自二氧化碳,水蒸气,NOx和烟灰排放以及由Contleail Cirrus(由线性凝块和由它们产生的卷云云组成)。硫酸盐气溶胶生产产生负射频(冷却)贡献。从NOx排放的净变暖是一个变暖(短期臭氧增加)和冷却(降低甲烷和平流层水蒸气,并且臭氧的长期减少)术语。从Contleail Cirrus的净变暖是一天/夜周期的总和。这些贡献涉及全球大气中大量的化学,微神科,运输和辐射过程。资料来源:Lee等人(2020)

航空的二氧化碳排放是理解的相对容易的成分。使用历史数据,我们计算自1940年以来,二氧化碳总累计排放量为约3260亿吨,其中近20年的50%在过去20年中排放。

为了使这些排放量在背景下,它们是来自化石燃料燃烧,水泥生产和土地利用变化的全球排放量的2.4%(2018年)。当然,累积二氧化碳排放是重要的,而不是个人年份,因为二氧化碳在大气中的寿命长。

However, aviation’s CO2 emissions are not the sector’s only climate impact – in fact, we calculate that they represent ~34% of the “effective radiative forcing” (ERF) of the sector.

(ERF是地球大气能量系统的不平衡工业前时代and is measured in Watts per square metre. It is used as a metric of climate change to enable comparisons between different greenhouse gases and other impacts that affect the climate system – such as a change inAlbedo.- 与全局平均表面温度变化有大致线性关系。)

其他66%的ERF来自非二氧化碳的影响,主要来自Contleail Cirrus和排放氮氧化物(nox)。

此外,非二氧化碳排放来自烟灰和硫的潜在巨大影响,即“sulphate aerosols“并影响高级和低级云。然而,这些影响的幅度甚至是它们的迹象 - 无论是整体变暖还是冷却效果 - 基于当前科学并不完全清楚。亚慱彩票APP

Non-CO2 effects

在这些非二氧化碳效应中,最大的是来自“Contleail Cirrus”。这些是从飞机在尾迹中的accetypal outleail中形成的高级云。

Contrail cirrus clouds form when water vapour in the atmosphere condenses onto soot particles kicked out from an aircraft’s jet engines. When the temperatures are cold enough – typically -30C or lower – clouds of ice crystals form. If they are persistent, these ice crystals can spread from line-shaped structures into large thin sheets of cirrus clouds, high in the atmosphere at cruising altitudes of aircraft (around 8-12 km high).

这些云通过在白天反射太阳辐射而导致冷却,并且通过捕获外射红外辐射而变暖。然而,它们具有整体变暖信号,持续高达18小时(平均八个)。

第二大非二氧化碳对来自航空的气候的影响来自NOx排放。NOx由飞机喷射发动机从大气氮和氧气的组合产生。发动机的高压和温度使条件几乎完善NOx形成 - 这使得降低NOX排放是一个主要的工程挑战。

Nox排放在另一个温室气体的形成中发挥作用,臭氧(O3), which is not directly emitted, but is formed and destroyed in the atmosphere by highly complex chemistry.

它仍然变得更加复杂。NOx排放导致增加水平羟基自由基哦,哦。这些是破坏的高反应性分子methane在大气中。由于甲烷是一种有效的温室气体,其羟基自由基破坏具有冷却效果。

飞机排放也会导致平流层和更一般的背景臭氧在水蒸气中减少,这代表了额外的较小冷却反应。然而,总而言之,飞机NOx的强制具有温暖的效果。

最后,还存在来自水蒸气和烟灰的直接排放的相当小的额外的非二氧化碳撞击,这具有温暖的冲击,以及由硫酸盐颗粒的冷却效果,从二氧化硫中的硫磺中的硫含量中形成燃料。

Overall impact

以下图表说明了飞机的不同排放及其2000和2018之间的更广泛的影响。

上图包括所有这些影响。不同色调的红色棒突出显示,碰撞卷曲和二氧化碳是飞机排放的两个主要变暖影响,从NOx和烟灰贡献较小。由硫(蓝色棒)形成的气溶胶具有小的冷却效果。

The black line shows the overall warming impact of aviation when all of these effects are taken into account. This warming impact has increased from around 56m W/m2 in 2000 to 101m W/m2 in 2018.

All together, aviation represents around 3.5% of present-day radiative forcing. Thus, even though it accounts for around 2% of CO2 emissions, its impact on the climate is much larger.

下图解开了NOx的特定影响,包括由臭氧(黄色条)的短期增加引起的变暖,通过破坏甲烷而导致的冷却(蓝色棒),臭氧的长期下降,以及平流层的减少水蒸气。

航空航空气候影响估计的不确定性(显示为误差栏)是由非二氧化碳排放的主导。还应该注意的是,尚未量化的一些效果 - 包括硫和烟灰排放的气溶胶云相互作用 - 这些效果仍然是科学优先事项。

从2000年到2018年计算的ERF价值数量和年度航空迫使术语的置信区间。顶部面板显示所有ERF术语,底部面板仅显示NOx术语和NET NOx ERF。正杆(红色/橙色/黄色)表明具有温暖撞击的强制,而消极的(蓝调)具有冷却效果。资料来源:Lee等人(2020)
计算的ERF值数量和年度航空迫使条款的置信区间从2000年到2018年。顶面板显示所有ERF术语,底部面板仅显示NOx术语和NET NOx ERF。正杆(红色/橙色/黄色)表明具有温暖撞击的强制,而消极的(蓝调)具有冷却效果。资料来源:李等人(20.20.)

Covid后的航空旅行

虽然我们估计了近年来全球航空业对气候的影响,但2020年可能看起来很有不同。

但Covid-19大流行对航空旅行的长期影响是什么?我们在研究中没有考虑未来的途径,但Covid限制表明旅行行为如何变化。

目前,有行业预测这意味着在未来几年内部的一系列恢复率,最终,该部门的流量可能会返回pre-Covid levels- 此后,继续增加。

除非在Covid后改变,否则最近的限制不会对航空二氧化碳的影响产生很大差异。它是累积的二氧化碳,而不是单一年的排放 - 以及交通恢复,非二氧化碳影响力返回。

收到我们的自由亚慱彩票对于过去24小时的气候和能量媒体覆盖范围的摘要,或我们的摘要每周简报对于过去七天来说,我们的内容。只需在下面输入你的电子邮件:

如果航空恢复并继续扩大,则航空排放可能会增加成为一个主导部分of human emissions as other sectors decarbonise.

或者,公司可能会发现它无法展示和昂贵的送达他们的工人,现在视频会议选项已经嵌入日常生活中。同样,随着许多假期制造商避开国际旅行,支持国内目的地,区域旅游可能成为越来越受欢迎的选择。

Theaviation sector itself is callingfor more investment to recover and decarbonise. However, unless measures to limit fossil fuel usage are also introduced, the sector will remain incompatible with the Paris ambitions.

Lee,D. S.等人。(2020)全球航空对2000年至2018年的人为气候的贡献,大气环境,doi:10.1016/j.atmosenv.2020.117834

本文代表了Lee和Forster教授的意见,而不是本文的共同作者的意见。

来自这个故事的Sharelines
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