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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。
客人的帖子
2020年9月21日7点

帖子:计算航空排放的真正气候影响

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09.21.20
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21.09.2020 |7:00 AM
客人帖子 帖子:计算航空排放的真正气候影响

在Covid-19流行病之前及其锁定限制在美国,对于许多富裕国家和个人来说,航空旅行几乎已成为现代生活中一个毋庸置疑的方面——几乎和汽车一样重要。

2018年的数据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。

但是这些飞行的气候代价是什么呢?经常被引用的数据是航空业占了大约一半2%的全球二氧化碳排放量。然而,航空对气候的影响超越二氧化碳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。

已经研究了航空的气候影响多年来,包括一个特别报告由这件事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,如果把所有的影响都考虑在内,航空在当今人类造成的变暖影响中所占比重约为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辆- 根本没有在经济上可行,更不用说技术上可行。

国际航空部门不包括在内巴黎协议关于气候变化。结果,其在他们的个人国家没有解决承诺减少排放量, 被称为在全国范围内确定贡献。然而,没有追求航空 - 和运输,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(“国际航空碳抵销和减少计划),通过联合国的192个国家在2016年达成了一项计划航空局,国际民航组织。Corsia的目的是帮助行业达到“抱负目标让2020年后国际航班的增长实现“碳中和”。

然而,Corsia一直是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

尽管缺乏协调的国际行动,以解决航空的气候影响,但仍然有必要知道他们是什么。

这是一项艰巨的任务,尤其是因为飞机喷气发动机的排放对气候有一系列直接和间接的影响。下面的图表总结了这些问题,我们将在下面的文本中依次处理它们。

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。

把这些排放放在大背景下来看,它们占全球化石燃料燃烧、水泥生产和土地利用变化排放的2.4%左右(2018年)。当然,累积的二氧化碳排放才是真正重要的,而不是某一年,因为二氧化碳在大气中存在的时间很长。

然而,航空的二氧化碳排放不是该部门唯一的气候影响 - 事实上,我们计算了他们代表了该部门“有效辐射强制”(ERF)的34%。

(ERF是地球大气能量系统的不平衡前工业化时期并以每平方米的瓦特测量。它被用作气候变化的度量,以实现不同温室气体与影响气候系统的其他影响的比较 - 例如改变反照率-与全球地表平均温度变化呈近似线性关系。)

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

此外,非二氧化碳排放来自烟灰和硫的潜在巨大影响,即“硫酸盐气溶胶“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

非二氧化碳效应

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。

当大气中的水蒸气冷凝到从飞机的喷射发动机踢出烟灰颗粒时,颈线卷云形式。当温度冷却时 - 通常为-30℃或较低的冰晶形式。如果它们是持久的,这些冰晶可以从线状结构传播到大型卷云云层中,在巡航飞机的海拔(高8-12公里)的大气中高。

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),不直接发射,但在大气中形成和破坏,通过高度复杂的化学。

它仍然变得更加复杂。NOx排放导致增加水平羟基自由基哦。这些是高度活性的破坏分子甲烷在大气中。由于甲烷是一种强效的温室气体,羟基自由基对甲烷的破坏具有降温作用。

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,水蒸气和煤烟的直接排放也有相当小的非二氧化碳的额外影响,它们会造成变暖的影响,燃料中痕量硫的二氧化硫排放产生的硫酸盐颗粒也会造成冷却的影响。

整体影响

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。

当考虑所有这些效果时,黑线显示了航空的整体变暖影响。这一变暖的撞击从2000年的56米W / M2增加到2018年的101米W / M2。

所有航空公司占本日辐射强制的3.5%约为3.5%。因此,即使它占二氧化碳排放量的大约2%,其对气候的影响要大得多。

下面的图表列出了氮氧化物的具体影响,包括短期内臭氧增加(黄色条)导致的变暖,甲烷破坏导致的冷却(蓝色条),臭氧的长期下降,以及平流层水蒸汽的减少。

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(2020.

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,该行业的客流量会有一定的恢复速度,最终可能会恢复预科级别——此后将继续增加。

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。

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如果航空业恢复并继续像以前那样扩张,航空排放量可能会增长到成为一个主导部分人类排放作为其他部门的脱碳剂。

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。

航空部门本身呼叫恢复和脱碳的更多投资。但是,除非还介绍了限制化石燃料使用的措施,否则该部门将与巴黎野心不相容。

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.ATMOSEV.2020.117834

这篇文章代表了李教授和福斯特教授的观点,而不一定是论文的合著者的观点。

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