航空气候影响的解决方案

空气污染既是全球性的,也是地方性的。 总体而言,飞机排放有助于温室效应的增加,从而导致全球变暖。 在当地,飞机在机场的旋转会产生噪音并导致空气污染。 低级军用飞机航班也是噪音污染的来源。

空气污染所涉及的污染物特别是氮氧化物(NOx),二氧化硫(SO2),臭氧(O3),二次污染物和由煤油燃烧产生的颗粒。 这些化合物对人类,动物和植物健康具有负面影响。

鉴于空中交通的大量增加和遭受滋扰的人们(通常通过邻里协会)的压力,航空业正在开发更安静和更省油的发动机,但这些进步部分取消了交通的强劲和稳定增长。 对于他们来说,当局正在开发和应用“连续下降”而不是阶梯式进近技术,通过自动着陆系统进行飞机拦截高度重新调整,以及优化出发轨迹。 到达时。

最后,各主管部门规范空域的使用,以保护有关地区的经济利益,机场居民的就业和利益。

国际航空旅行温室气体排放法规

2005年京都议定书
与国内航空和机场能源使用相比,国际航空燃料消耗产生的温室气体排放不包括在“京都议定书”第一期(2008 – 2012年)的范围内,非二氧化碳气候也是如此效果。 相反,各国政府同意通过国际民用航空组织(ICAO)来限制或减少排放,并从2009年起为“京都议定书”第二阶段及时找到国际航空排放分配的解决方案; 然而,哥本哈根气候大会未能达成协议。

最近的研究表明,这种失败是全球政策的一个重大障碍,包括二氧化碳减排途径,通过将全球平均气温升高控制在2°C以下来避免危险的气候变化。

排放交易的方法
作为该过程的一部分,国际民航组织赞同采用开放式排放交易系统来实现二氧化碳减排目标。 目前正在制定通过和实施全球计划的准则,并将于2007年提交给国际民航组织大会,尽管关于采用这种计划的全面政府间协议的前景尚不确定。

然而,在欧盟范围内,欧盟委员会决定将航空纳入欧盟排放交易计划(ETS)。 欧洲议会于2008年7月通过了一项新指令,并于2008年10月获得理事会批准。该指令于2012年1月1日生效。

海外发展研究所的研究人员调查了欧洲联盟决定从2013年开始向最不发达国家(LDC)限制其ETS市场认证减排量(CERs)供应的小岛屿发展中国家(SIDS)的可能影响。大多数小岛屿发展中国家非常容易受到气候变化的影响,并严重依赖旅游业作为其经济的基础,因此这一决定可能使它们处于不利地位。 因此,研究人员强调有必要确保为应对气候变化制定的任何监管框架都考虑到受影响最脆弱国家的发展需求。

曼彻斯特城市大学航空,运输和环境中心的研究人员发表的一份报告发现,对排放产生重大影响的唯一方法是对碳进行定价,并采用基于市场的措施(MBM),如作为欧盟排放交易计划(ETS)。

2016年国际民用航空组织协议
2016年10月,联合国机构国际民用航空组织(ICAO)最终确定了其191个成员国之间的协议,以解决国际客运和货运航班每年排放的超过458百万吨(2010年)二氧化碳的问题。 该协议将使用名为CORSIA(国际航空碳抵消和减少计划)的抵消计划,根据该计划,林业和其他减碳活动将直接获得资助,占该部门年收入的2%左右。 反对“重复计算”的规则应确保现有的森林保护工作不被回收。 该计划直到2021年才生效,并将在2027年之前自愿生效,但包括美国和中国在内的许多国家已经承诺在2020年成立之日开始实施。 根据该协议,到2035年,全球航空排放目标相对于2020年将减少80%。非政府组织对该协议的反应不一。

该协议有批评者。 它与2015年巴黎气候协议不一致,该协议的目标是将全球变暖限制在1.5至2°C。 该协议的最终草案将要求航空运输业评估其在全球碳预算中的份额,以实现该目标,但该文本已在商定的版本中删除。 CORSIA将仅规范航空国际排放量的约25%,因为它的祖父所有排放量都低于2020年的水平,因此在此之前允许不受监管的增长。 只有65个国家将参加最初的自愿时期,不包括俄罗斯,印度和巴西等重要排放国。 该协议不包括国内排放,占全球工业总排放量的40%。 国际民航组织大会的一位观察员做了这样的总结,“航空公司声称飞行现在将成为绿色是一个神话。乘坐飞机是炸毁地球的最快和最便宜的方式,这笔交易不会减少对喷气燃料的需求。取而代之的是抵消其他行业减排的目标,……“另一位评论家称其为”朝着正确方向迈出的怯懦的一步。“

欧洲法规
在欧洲,根据2008年11月19日的第2008/101 / EC号指令,共同体排放配额交换系统(EU ETS)自2012年起适用于二氧化碳民用航空的排放。但是,面临二十六个国家的挑战。欧洲联盟,欧盟委员会于2012年11月提议将该制度的适用推迟到欧洲经济区(EEA)的航班,直到在国际民航组织的支持下找到全球解决方案。 但是,该指令继续适用于应用EU ETS的31个欧洲国家内部和之间的所有航班。

提高效率的技术解决方案

飞机效率
虽然最新型号的喷气式飞机确实比最早的喷气式客机具有更高的燃油效率(因此排放更少的二氧化碳),但在2000年代的新型客机模型在座位英里的基础上比最新的活塞式飞机效率更高 – 20世纪50年代后期的动力客机(例如Constellation L-1649-A和DC-7C)。 近几十年来航空公司效率大幅提升的声明(虽然部分真实)在大多数研究中都偏向偏高,使用早期低效的喷气式飞机模型作为基线。 这些飞机针对增加的收入进行了优化,包括提高速度和巡航高度,与活塞式动力先驱相比,它们的燃油效率非常低。

今天,涡轮螺旋桨飞机 – 可能部分是因为它们的巡航速度和高度较低(类似于早期的活塞式客机)与喷气式客机相比 – 在拥有区域航空公司子公司的主要航空公司的整体燃油效率方面发挥了明显的作用。 例如,尽管阿拉斯加航空公司在2011-2012燃油效率排名中名列前茅,但如果其大型地区航空公司 – 涡轮螺旋桨装备的地平线航空公司 – 从集中考虑中被取消,该航空公司的排名将会略低一些,在排名研究中指出。

飞机制造商正在努力通过新一代飞机和发动机的设计来减少二氧化碳和氮氧化物的排放。 虽然引入更现代化的飞机代表了减少每乘客公里飞行排放量的机会,但飞机是持续数十年的主要投资,因此更换国际机队是一项长期主张,将大大推迟实现气候效益。多种改进。 发动机可以在某些时候改变,但机身寿命很长。 此外,正如活塞和喷气动力飞机的历史所反映的那样,效率的提高随着时间的推移逐渐减少,而不是从一年到下一年呈线性。

通过碳纤维增强聚合物(CFRP)客机(如波音787)进行的从摇篮到坟墓减少二氧化碳的2014年生命周期评估 – 包括其制造,运营和最终处置 – 已经表明,到2050年这样的飞机与常规客机相比,航空业的二氧化碳排放量可减少14-15%。 CFRP技术的优势并不高于减少量,尽管这种飞机的重量更轻,燃油消耗更低,“因为到2050年车队普及率有限,而且由于运营成本降低,对航空旅行的需求增加。”

运营效率
波音公司的ecoDemonstrator计划等研究项目试图找出提高商用飞机运营效率的方法。 美国政府通过拨款计划鼓励此类研究,包括美国联邦航空局的持续低能耗,排放和噪音(CLEEN)计划以及美国宇航局的环境负责航空(ERA)项目。

在飞机的前轮上增加一个电动驱动装置可以提高地面处理时的燃油效率。 这种添加将允许在不使用主发动机的情况下滑行。

另一项拟议的改变是将电磁飞机发射系统整合到机场的简易机场。 空中客车公司等一些公司目前正在研究这种可能性。 增加EMALS将允许民用飞机使用相当少的燃料(因为在起飞时使用大量燃料,与每次飞行计算的巡航时相比)。 这个想法是让飞机以正常的飞机速度起飞,并且只使用弹射器起飞而不是降落。

其他机会来自航空公司时刻表,航线网络和航班频率的优化,以增加载客率(最小化飞行空座位数),以及空域优化。 然而,这些都是一次性收益,并且随着这些机会相继实现,可以从剩余的机会中预期收益递减。

气候变化影响的另一个可能的减少是飞机巡航高度的限制。 这将导致高空凝结尾迹显着减少,因为飞行时间的增加和估计的二氧化碳排放量增加了4%。 这种解决方案的缺点包括非常有限的空域容量,特别是在欧洲和北美以及燃料燃烧增加,因为喷气式飞机在较低巡航高度时效率较低。

虽然它们不适合长途或越洋飞行,但用于通勤飞行的涡轮螺旋桨飞机带来两个显着的好处:它们通常燃烧每乘客英里少得多的燃料,并且它们通常在较低的高度飞行,在对流层顶内,在那里有不关心臭氧或轨迹生产。

替代燃料
一些科学家和公司,如GE航空公司和维珍燃料公司正在研究用于喷气式飞机的生物燃料技术。 一些飞机发动机,如Wilksch WAM120可以(是一个二冲程柴油发动机)直接植物油。 此外,许多Lycoming发动机在乙醇上运行良好。

此外,还有一些测试将常规石油燃料与生物燃料相结合。 例如,作为此次测试的一部分,维珍航空公司于2008年2月24日从伦敦希思罗机场飞往阿姆斯特丹史基浦机场的一架波音747飞机,其中一台发动机燃烧了椰子油和巴巴苏油的组合。 绿色和平组织的首席科学家道格帕尔说,这次飞行是“高空绿化”,生产有机油生产生物燃料可能导致森林砍伐和温室气体排放大量增加。 此外,世界上大多数的飞机不是大型喷气式飞机,而是较小的活塞式飞机,并且经过重大改进,许多飞机都能够使用乙醇作为燃料。 另一个考虑因素是提供支持民用和军用航空需求所需的生物质原料所需的大量土地。

2008年12月,一架新西兰航空公司的喷气式飞机完成了世界上第一次部分使用麻风树燃料的商用航空试飞。 用于生物柴油的麻风树可以生长在边缘农业用地上,在那里许多树木和作物不会生长,或者只会产生缓慢的增长产量。 新西兰航空公司为其麻风树制定了几项一般可持续性标准,称这种生物燃料不得与食品资源竞争,它们必须与传统喷气燃料一样好,并且它们应该与现有燃料具有成本竞争力。

2009年1月,美国大陆航空公司首次在北美使用可持续生物燃料为商用飞机提供动力。 这标志着商业航空公司使用双引擎飞机 – 波音737-800,由CFM国际CFM56-7B发动机提供动力的首次可持续生物燃料示范飞行。 生物燃料混合物包括衍生自藻类和麻风树植物的组分。

正在开发的一种替代正在开发的航空燃料的燃料生物燃料是Swift Fuel。 2009年12月,ASTM国际组织批准Swift燃料作为测试燃料,允许该公司继续他们的研究并进行认证测试。 Swift Enterprises的总裁兼共同所有人Mary Rusek当时预测,“100SF将比市场上的其他通用航空燃料具有更高的价格,环境友好性和更高的燃油效率”。

截至2011年6月,修订后的国际航空燃料标准正式允许商业航空公司将传统喷气燃料与高达50%的生物燃料混合。 可再生燃料“可以通过新发布的ASTM D7566,含有合成碳氢化合物的航空涡轮燃料规范”中的要求与传统的商用和军用喷气燃料混合。

2011年12月,美国联邦航空局宣布向8家公司提供770万美元,用于推进嵌入式商用航空生物燃料的开发,特别关注ATJ(酒精喷射)燃料。 作为其CAAFI(商业航空替代燃料倡议)和CLEEN(连续低排放,能源和噪声)计划的一部分,FAA计划协助开发可持续燃料(来自酒精,糖类,生物质和有机物质,如热解油)可以在不改变现有基础设施的情况下“投入”飞机。 该补助金还将用于研究燃料如何影响发动机耐久性和质量控制标准。

最后,液化天然气是一些用于某些飞机的燃料。 除了较低的温室气体排放量(取决于天然气的获取地点),飞机运营商的另一个主要好处是价格,远远低于航空燃料的价格。

减少空中旅行

个人选择和社会压力
德国视频短片“比尔”探讨了日常发达世界生活中常见的旅行及其影响,以及正在发挥作用的社会压力。 英国作家乔治·马歇尔(George Marshall)调查了常见的理性化行为,这些理性行为是个人选择减少旅行的障碍,或是为最近的旅行辩护。 他说,在一个非正式的研究项目中,“欢迎你加入”,他故意与那些适应气候变化问题的人进行对话,讨论最近的长途飞行问题,以及为什么旅行是合理的。 他反映了与他们的信仰背道而驰的行为,他指出,“(i)因为他们的不和谐可能会有所不同,特别值得注意的是,这些人中的每一个人的职业生涯均基于信息足以产生变化的假设 – 一个时刻内省会向他们展示的假设存在严重缺陷。“

商业和专业选择
由于大多数国际会议有数百名(如果不是数千名)参与者,其中大部分通常是乘飞机旅行,因此会议旅行是一个可以大幅减少与航空旅行有关的温室气体排放的领域……这并不意味着非-attendance。

例如,到2003年,Access Grid技术已经成功地用于举办多个国际会议,从那时起技术可能已经取得了重大进展。 廷德尔气候变化研究中心一直在系统地研究改变共同的制度和专业实践的方法,这些实践导致研究科学家的大量旅行碳足迹,并发表了一份报告。

结束飞行常旅客计划的奖励
超过130家航空公司拥有“常旅客计划”,至少部分基于航班的里程,公里,积分或航段。 在全球范围内,这些计划包括2006年报告的约1.63亿人。这些计划通过让人们习惯航空旅行以及通过与信用卡公司和其他企业建立伙伴关系的机制使航空公司受益,其中高利润率的收入流可以等于销售免费座位高价。 2002年公司申请破产时,联合航空公司业务中唯一赚钱的部分是常旅客计划。

关于商务旅行,“国际航空旅行的便利性以及对于我们大多数人来说,我们的雇主所承担的费用这一事实意味着……全球小跑会议旅行通常被认为是工作的一种特殊待遇。” 然而,奖励通常不仅是商务旅行本身,而且也是个人通过旅行累积的常旅客点,并且可以在以后兑换个人航空旅行。 因此,建立了利益冲突,从而可以在公司或政府机构内创建自下而上的压力,以实现真正不必要的旅行。 即使这种冲突不是动机,在许多情况下,飞行常客里程的好处可能会导致个人旅行,如果必须用个人资金支付车票,则不会采取这种旅行。

通过使用航空公司赞助的信用卡支付一个人的家庭开支,个人或商业账单,甚至是向雇主收取的费用账单,可以快速获得常旅客积分。 因此,个人必须支付额外费用的免费旅行成为现实。 在整个社会中,预计这也会导致大量的航空旅行和温室气体排放 – 否则就不会发生。

一些研究已经考虑以消除竞争力,道德规范,与社会整体福祉的冲突或气候影响为由,取消常旅客计划(FFP)。 有政府禁止或禁止FFP以及行业参与者要求禁令的记录。 丹麦直到1992年才允许这些计划,然后改变其政策,因为其航空公司处于不利地位。 2002年,挪威禁止国内FFP,以促进其航空公司之间的竞争。 在1989年的美国,布兰尼夫的副总裁“表示,政府应该考虑下令终止常旅客计划,他说允许不公平竞争。”

加拿大的一项研究表明,由于竞争,任何航空公司都不能单方面终止其FFP,但是国家政府可以利用其监管权力来广泛终止这些计划,加拿大的情况也需要北美范围内的合作。 在进一步分析中,一项建议终止常旅客计划的斯堪的纳维亚研究表示,“现在他们已经从美国扩展到欧洲再到远东地区,成功禁止FFP的唯一可行方法是在全球范围内这样做。基础存在:它可以由世界贸易组织完成。“ 最近一项调查英国和挪威常旅客的研究调查了频繁飞行的行为增加以及“飞行和航空旅行对气候变化影响的社会和个人利益”之间冲突的“飞行者困境”。 它的结论是:

频繁飞行实践的持续增长和对航空旅行气候影响的关注处于动态关系中,并且还无法确定一个或另一个是否会达到临界点的问题。 自我监管,外部监管,社会规范,技术和物质资源将继续共同构成平衡。 对“过度”航空旅行的日益侮辱可能(重新)框架飞行对集体外部缓解更加开放。

这意味着政府的行动。

政府对需求的限制可能性
减少航空对环境影响的一种方法是通过增加票价来取代机场容量扩大来限制对航空旅行的需求。 一些研究探讨了这一点:

英国研究预测和决定 – 航空,气候变化和英国政策,指出10%的票价增加导致需求减少5%至15%,并建议英国政府应该管理需求而不是提供需求。 这将通过一种策略来实现,该战略假设“……反对英国机场容量的扩张”,并通过使用经济手段来限制航空旅行的价格,从而限制需求。
竞选团体航空环境联合会(AEF)发布的一项研究得出的结论是,通过征收90亿英镑的额外税收,英国航空旅行的年需求增长率将降至2%。
2006年7月出版的下议院环境审计专责委员会第九份报告建议英国政府重新考虑其机场扩张政策,并考虑各种方式,特别是通过增加税收,可以根据行业表现来管理未来的需求。实现燃料效率,从而绝对不允许排放量增加。