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航空业对环境的影响

概述

航空业对环境的影响（英语：Environmental effects of aviation）简单描述航空业对地球环境造成的各式影响，及人类尝试将其缓解的措施。

在1940年到2018年之间，航空业的二氧化碳排放量从占全球的0.7%增长到2.65%。[1]

由于飞机的发动机是透过燃烧化石燃料而产生动力，会因此产生气体、噪音（英语：Aircraft noise pollution）和悬浮微粒，而引起人们对其全球影响及其对区域空气质量影响的担忧。[2]喷射客机透过排放二氧化碳 （最知名的温室气体）以及氮氧化物（科学上了解较少的物质）、凝结尾和悬浮微粒，而加剧气候变迁的脚步。单独由二氧化碳造成的辐射强迫估计为1.3-1.4毫瓦/平方米（mW/m2），因飞机诱导产生的卷云（科学上对此的了解尚低），其影响尚未包括在内。全球航空业在2018年产生的二氧化碳，占全球所有排放量的2.4%。[3]

在1967年到2007年的40年之间，喷射客机的燃油效率已提高70%，在2018年，全球每收入吨公里 ( ton-kilometer，RTK，运送一吨飞行一公里距离) 的二氧化碳排放量是1990年的47%。在2018年，全球每位收入乘客每公里的平均二氧化碳排放量为88克。虽然航空业的燃油效率不断提高，但因航空旅行数量增加更快，总体二氧化碳排放量也有随着增加。到2020年，航空业排放量比2005年高出70%，预计到2050年，增长可能会达到300%。[4]

飞机产生的噪音会扰乱睡眠及儿童教育，并可能增加心血管疾病的风险。由于机场要处理大量的喷射机燃料和除冰化学品，如果不妥善处理，会污染附近的水体，造成水污染。航空活动会排放臭氧和超细颗粒物，这两者都会危害健康。通用航空所使用的活塞式发动机，因使用航空汽油而会释放铅，有导致铅中毒的风险。

航空业可透过提高飞机燃油经济性（英语：fuel economy in aircraft）来减少环境足迹，优化航空交通管制及飞行航线以降低非二氧化碳气体（如氧化氮、悬浮微粒及凝结尾）对气候的影响。国际民用航空组织（ICAO）拟定的国际民航碳抵销及减少计划（英语：Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation）（CORSIA）包含有采用航空生物燃料（英语：aviation biofuel）、开放排放权交易及促进碳抵销（英语：carbon offsetting）等措施，有降低二氧化碳排放的效果。短途飞行禁令（英语：short-haul flight ban）、机场联络轨道系统、飞行耻辱（英语：flight shame）运动以及航空税收和补贴（英语：Aviation taxation and subsidies）有降低航空使用量的效果。油电混合动力飞机（英语：hybrid electric aircraft）、电动飞机和氢动力飞机（英语：hydrogen-powered aircraft）有机会取代依赖化石燃料提供动力的飞机。

气候变化 编辑

航空业导致的因素 编辑

 
航空业的各种排放，在2020年估计产生的辐射强迫效果。[1]
参见：辐射强迫

飞机会排放气体（二氧化碳、水蒸气、氮氧化物或一氧化碳（释放时与氧气结合，而变成二氧化碳）和悬浮微粒（未完全燃烧的碳氢化合物、硫氧化物、黑碳），它们之间，以及与大气间均会相互作用。[5]虽然飞机排放的温室气体主要是二氧化碳，但喷射客机在对流层顶飞行时，会产生共4种导致气候变化的因素：[6]

二氧化碳 (CO2)
二氧化碳排放是对气候变化最重要，同时最为人类所了解的现象。[7]无论在任何高度，其影响均相似。乘客和工作人员用于出入机场的车辆、建设机场和制造飞机产生的排放，也同样助长温室气体排放。[8]
氮氧化物（NOx，一氧化氮和二氧化氮）
在对流层顶，NOx的排放有利于对流层上层臭氧 (O3) 的形成。在8到13公里（26,000到43,000英尺）的高度排放NOx，会导致那儿的O3浓度高于地表的，而会产生更大的全球暖化效应。O3浓度对地表的影响仅为区域性和局部性，但O3在对流层的中层和高层会与大气均匀混合。[9]NOx排放还会降低环境中甲烷（另一种温室气体）的含量，而产生气候冷却效应，但并未抵消O3的暖化效应。飞机在平流层中排放硫和水，往往会消耗O3，把NOx诱导的O3增加做部分抵销，但这类抵销尚未被量化。[10]轻型飞机和小型通勤飞机在对流层的较低处飞行，并未进入对流层顶。
 
凝结尾及卷云。
凝结尾和卷云
喷射飞机燃料经燃烧后产生水蒸气，这类水蒸气在高海拔、寒冷和潮湿的条件下凝结成可见的长条状云：凝结尾。凝结尾被认为会产生全球暖化效应，但不如二氧化碳般显著。[11]在较低高度飞行的飞机很少会产生凝结尾。卷云会在持续有凝结尾的状况下形成，会产生额外的全球暖化效应。[12]卷云对全球暖化的效果尚未确定，在估计航空业的全球暖化影响时，通常未把卷云的效果计入。[7]
悬浮微粒
微粒中的硫酸盐和煤烟颗粒产生的直接影响较小：硫酸盐颗粒具有降温作用并会将辐射反射，而煤烟会吸收热量而具有升温作用，而云层的特性和形成会受颗粒的影响。[13]由粒子演变而来的凝结尾和卷云可能比二氧化碳排放具有更大的辐射强迫效应。[14]煤烟颗粒较大，足以充当凝结核，被认为是形成凝结尾的主要原因。减少喷射飞机燃料中的芳香化合物，可减少煤烟产生。[15][16][17]

隶属联合国的政府间气候变化专门委员会（IPCC）在1999年估计1992年航空业的排放总体辐射强迫是单独二氧化碳排放影响的2.7（2到4）倍 - 但未包括卷云的潜在影响。[6]数字在2000年更新，航空业的排放整体辐射强迫估计为47.8mW/m2（毫瓦/平方米），是单独二氧化碳排放影响（25.3mW/m2）的1.9倍。[7]

David S. Lee等研究人员在2005年发表在同行评审科学期刊《大气环境（英语：Atmospheric Environment）》内的研究报告估计，航空业的累积辐射强迫效应为55mW/m2，是单独二氧化碳排放辐射强迫效应（28mW/m2）的两倍（未把随之产生的卷云列入考虑，世人对此的科学认识水准很低）。[18]瑞典查尔姆斯理工大学在2012年发表的研究报告估计，如果不把航空引起的卷云列入考虑，权重因子为1.3-1.4倍，如果包括卷云，权重则增为1.7-1.8倍（在1.3-2.9的范围内）。[19]

对于氧化氮–臭氧–甲烷间的相互作用、飞机产生的凝结尾、煤烟气溶胶对卷云的影响以及非二氧化碳辐射强迫的测量，仍存在不确定性。[5]

数量 编辑

根据ICAO的数据，航空客运量在2018年为43亿人次，起飞次数达3,780万次，平均每次飞行载客量为114人次，达到8.26兆客运收益公里数（Revenue Passenger Kilometer（RPK）），平均航程为1,920公里（1,040海里）。[20]客运量在有外部冲击的情况之下仍持续增长，每15年增加一倍 - 平均年增长率为4.3%，空中客车公司预测这种增长仍会继续。[21]虽然航空业透过技术和运营的改进，不断提高燃油效率，飞机的燃油用量比1990年减少一半，但总体排放量随着航空旅行量的增加而增加。[22]1960年至2018年间，RPK从1,090亿增加到82,690亿。[1]

在1992年，飞机排放量占所有人为二氧化碳排放量的2%，航空业在过去50年中累积的人为二氧化碳排放总量占比略高于1%。[10]到2015年，航空业占全球二氧化碳排放量的2.5%。 [23]2018年，全球航空商业营运排放的二氧化碳为9.18亿吨，占所有二氧化碳排放量的2.4%：客运部分有7.47亿吨，货运部分有1.71亿吨。[3]从1960年到2018年，二氧化碳排放量从每年1.52亿吨增加到10.34亿吨，增加5.8倍。[1]2013年至2018年间，飞机排放量增加32%。[24]

 
欧盟排放交易体系显示在2013年到2019年间，欧盟10大温室气体排放航空业者的个别占比。[25]

1990年至2006年间，欧盟的航空业温室气体排放量增加87%。 [26]在2010年，约60%的航空业排放来自国际航班，但这些并未列于《京都议定书》的减排目标内。[27]国际航班的排放也未受到《巴黎协定》的涵盖，为的是避免各个国家/地区繁复的法律制定。但ICAO通过协议，把航空公司的碳排放量限制在不超过2020年的水准，同时允许航空公司从其他行业和项目购买碳信用额度。[28]

IPCC在1992年估计飞机所产生的辐射强迫占人为辐射强迫总量的3.5%。.[29]

每位乘客 编辑

 
从1950年到2018年间，航空业产生1公斤二氧化碳的里程，从0.4收入吨公里（RPK）增加为8.2收入吨公里。[1]
参见：飞机燃油经济性（英语：fuel economy in aircraft）

由于燃油在航空业成本中的占比很高，预计在2007年达到28%，让航空公司有强烈的动机来降低燃油消耗，减少环境足迹。[30]从1967年到2007年之间，喷射客机机的燃油效率提高70%。[30]燃油效率不断提高，其中40%是因为发动机的改进而达成，有30%来自机身改进。[31]早期喷射客机的效率改善较后期为大，在1960年到1980年间的效率改善率为55-67%，而在1980年到2000年间仅提高20-26%。[32]

从1968年到2014年，新飞机的平均油耗下降45%，年复合率下降1.3%，每年的下降数字不一。 [33]到2018年，每收入吨公里 (RTK) 的二氧化碳排放量比1990年减少一半以上（为原来排放的47%）。[34]从2000年到2019年，航空业能源强度（英语：energy intensity）从21.2降为12.3兆焦耳/收入顿公里（MJ/RTK），减幅达到42%。[35]

2018年，航空客运的二氧化碳排放量总计为7.47亿吨，收入旅客公里 (revenue passenger kilometres（RPK)）为8.5兆，平均每RPK排放88克二氧化碳。[3]英国商业、能源与工业策略部（英语：Department for Business, Energy and Industrial Strategy）计算的国内长途飞行，每RPK排放102克二氧化碳，另有254克二氧化碳当量的排放，包括非二氧化碳温室气体及水蒸气等。[24]

ICAO的目标是在2013年至2050年间，每年有2%的效率改善，而国际航空运输协会（IATA）的目标是在2009-2020年间，每年的效率提高1.5%，并在2050年之前将二氧化碳净排放降为2005年水准的一半。[35]

进化 编辑

IPCC在1999年估计，到2050年，航空业辐射强迫可能达到190mW/m2，占人为辐射强迫总量的5%，不确定性（信赖区间）在100到500mW/m2之间。[36]如果其他行业随时间的推移而把温室气体排放量显著减少，那么航空业在将来的排放量中的占比率就会上升。

在曼彻斯特大学教气候科学及能源政策的爱丽丝·拉金（英语：Alice Larkin）估计，到本世纪中叶，为把气候变化温度升高保持在2°C以下，每年的全球二氧化碳排放预算将完全被航空业用罄。 [37]鉴于航空业的需求成长太快，而技术进展无法配合，航空业将会在导致危险的气候变迁中担任要角，而提请世人正视。[38]

英国雷丁大学的国家大气科学中心在2013年预测到21世纪中叶，由于大气中二氧化碳的增加，将导致跨大西洋航班遭遇湍流的机会显著增加。 [39]

虽然在飞机、动力装置和飞行作业均有效率创新，但航空业的二氧化碳排放量仍在增加。[40][41]航空旅行仍继续增长。 [42][43]

非营利会员制组织生物多样性中心（英语：Center for Biological Diversity）在2015年估计，到2050年，飞机会产生430亿吨的二氧化碳排放量，占全球剩余碳预算近5%。如果不予监管，全球航空到本世纪中叶的排放量可能会增加两倍，而在高度增长、一切照旧（英语：Business as usual (business)）的情况下，每年会排放超过30亿吨的碳。许多国家已承诺为《巴黎协定》而减排，但所做和承诺的加总仍然不足，虽然有技术和运营上的改进进，仍不足解决问题。[44]

国际能源署预计，航空业在全球二氧化碳排放量的占比，会从2019年的2.5%增长到2030年的3.5%。[45]

全球国际航空业在2020年的排放量比2005年的高出约70%，ICAO预测，如果不增加额外措施，排放量会在2050年进一步增长300%以上。[45]

到2050年，由于飞机技术操作程序改进，及采用航空生物燃料（英语：aviation biofuel），而把由硫酸盐气溶胶和黑碳引起的辐射强迫降低、燃油效率提高2%和氮氧化物排放减少，来降低对气候变迁的负面影响。[4]

噪音 编辑

主条目：飞机噪音污染（英语：Aircraft noise pollution）
 
柏林-泰格尔机场的噪音图（英语：Noise map）。

空中交通会产生飞机噪音污染，这种污染会扰乱睡眠，影响到儿童学习成绩，并会增加机场四周居民罹患心血管疾病的风险。[46]睡眠干扰问题可透过禁止或限制夜间起降（英语：Night flying restrictions）来降低，但只能逐渐减少，且各国立法也不尽相同。[46]

根据ICAO发布的噪声标准（第14章），对于在2017年12月31日之后提交认证的飞机，以及在2020年12月31日之后低于55吨（121,000磅）提交认证的飞机、比之前的规定要低7个有效感受噪音分贝（英语：EPNdB）（累积）。[47]此与美国联邦航空总署（FAA）的Stage 5噪音标准相同。[48]具有较高旁通比的涡扇发动机产生的噪音较小。普惠PW1000G发动机比前一代引擎安静75%。 [49]引擎吊舱（英语：nacelle）尾部的锯齿状（或称为chevrons）边缘可降低噪音。[50]

采取持续下降进场（英语：Continuous Descent Approach） (CDA) 模式，因发动机接近怠速运转，会产生较少的噪音。[51]每次CDA可将地面噪声降低约1-5分贝。[50]

水污染 编辑

 
施用过多的除冰液会有机会污染到机场附近的水体。

由于机场内会大量使用和处理喷气燃料、润滑油和其他化学品，有产生严重水污染的机会。可透过泄漏控制（英语：Spill containment）设施和清理设备（例如真空吸附卡车（英语：vacuum truck）、便携式护堤和吸收剂）来减轻或防止泄漏产生的危害。[51]

在冰冻天气中使用的除冰液会因为其洒落地面，地表径流会将它们带到附近的溪流、河流或沿海水域而造成水污染。[52]:101除冰液的基底是乙二醇或丙二醇。[52]:4机场在跑道和滑行道等铺砌路面上施用除冰液，其中会含有醋酸钾、乙二醇化合物、乙酸钠、尿素或其他化学物质。[52]:42乙二醇和丙二醇在地表水的降解过程中，会产生高水准的生化需氧量，把水生生物所需的氧气消耗。分解丙二醇的微生物种群会消耗水流层（英语：water column）中的大量溶解氧 。[53]:2–23而鱼类、无脊椎动物和其他水生生物需要地表水中有足够的溶解氧才能存活。如果生物不能迁移到氧气水准充足的区域，就会死亡。低溶解氧水准，群落中物种受到改变（即关键食物网相互作用被改变）会把底栖摄食者的种群数目减少，甚至是消除。[53]:2–30

空气污染 编辑

参见：空气污染和航空汽油

航空业是产生人为臭氧的主要源头，臭氧会危害呼吸系统健康，每年因此的过早死亡人数达到6,800例。[54]

飞机发动机在机场内和机场附近会排放超细颗粒物（英语：Ultrafine particle） (UFP)，地面支持设备（英语：Ground support equipment）也同样会排放。飞机在起飞过程中，每燃烧1公斤燃料，会排放3到50×1015个颗粒，[55]实际数目因不同发动机而异。[56]有其他估计，如4到200×1015个颗粒（0.1-0.7克），[57]或14到710×1015个颗粒，[58]或0.1-10×1015个黑碳颗粒（0.046-0.941克）。[59]

在美国，有167,000架使用活塞式发动机的飞机（占该国通用航空飞机的4分之3），它们使用航空汽油，会将铅释放进入大气。[60]美国国家环境保护局（EPA）估计，在1970年至2007年之间间，有34,000吨的铅因此进入大气。[61]FAA承认吸入或摄入铅会对人体的神经系统、红血球、心血管和免疫系统产生不利影响。婴幼儿接触铅会导致行为和学习上的问题，以及智商降低。[62]

缓解 编辑

参见：缓解气候变化（英语：climate change mitigation）

2021年2月，欧洲航空业公布名为目标2050（Destination 2050）的可持续发展计划，目标是在2050年之前实现零二氧化碳排放：

  • 飞机技术改进，减排37%；
  • 使用可持续航空燃料 (SAF) ，减排34%；
  • 提供经济激励，减排8%
  • 改善空中交通管理 (ATM) 和运营改进，减排6%；

假设中的空中交通量在2018年至2050年间每年增长1.4%。[63]该倡议由欧洲国际机场委员会（英语：Airports Council International Europe）（ACI Europe）、欧洲航空与国防工业联盟（英语：AeroSpace and Defence Industries Association of Europe）（ASD） 、欧洲航空公司协会（A4E）、全球民用导航服务组织（英语：Civil Air Navigation Services Organisation）（CANSO）和欧洲区域航线协会（英语：European Regions Airline Association）（ERA） 领衔促进。[63]

减少航空旅行 编辑

航空业的环境足迹可透过减少航空旅行、航线优化、设定排放上限、短途限制、增加税收和减少补贴等方式来降低。

 
优化航空交通管制后能产生更多的直接飞行航线。
航线优化

改善空中交通管理系统，增加更多的直航路线和优化的巡航高度，可让航空公司减少18%的排放。[30]欧盟自1999年起即提出单一欧洲天空（英语：Single European Sky）的概念，以去除国家间的重叠空域管制，并减少排放。[64]到2007年，由于单一欧洲天空尚未实施，导致每年多排放1,200万吨二氧化碳。[30]截至2020年9月，这一概念仍未完全实现，班机延误造成60亿欧元的损失，并造成1,160万吨额外二氧化碳排放。[65]

 
欧盟排放交易体系中二氧化碳的价格。
排放权交易

ICAO赞同透过排放权交易的做法以减少航空二氧化碳排放，指导方针已于2007年提交给ICAO大会。[66]在欧盟内部，欧盟执行委员会在2012年把航空业纳入欧盟排放交易体系，把航空公司的排放设定上限，提供激励措施，让航空业透过更高效的技术或从其他公司购买碳信用额度来降低排放。[67][68]曼彻斯特都会大学的航空、运输和环境中心（英语：Centre for Aviation, Transport and Environment）估计，能减少排放的唯一方法是为碳设定价格并使用如欧盟排放交易体系等市场交易工具（英语：Market-based environmental policy instruments）。[69]

短途飞行禁令
主条目：短途飞行禁令（英语：Short-haul flight ban）
 
在巴黎夏尔·戴高乐机场内的戴高乐机场2号航厦站（英语：Gare Aéroport Charles de Gaulle 2 TGV），航空旅客可在此利用高速列车与巴黎，比利时等地联系。

这种禁令是由政府给予航空公司的限制，要求所有航班的飞行距离（英语：flight length）不得短于某种长度，或者是组织及公司要求工作人员从事公务旅行时，必须超过某种距离方得搭乘飞机，目的在减少航空业对环境的影响。在21世纪，有些政府、组织和公司对短途航班施加限制，甚至是禁令，促使或是迫使旅行者选择更具环保的交通工具，尤其是火车。[70]

机场联络轨道系统

透过机场联络轨道系统可降低对支线航班（英语：Regional airline）的需求。[71]到2019年3月，有汉莎航空提供利用德国铁路的AIRail服务（英语：AIRail Service）由机场通往法兰克福，法国航空提供法国高速列车由机场通往巴黎。[72]2018年10月，奥地利航空和奥地利联邦铁路推出利用铁路连结维也纳国际机场的服务。[73]2019年3月，荷兰内阁运作于利用铁路营运公司NS International或是Thalys由机场通往阿姆斯特丹。[71]到2020年7月，汉莎航空和德国铁路公司透过法兰克福机场，将铁路联系扩展到17个主要城市。[74]

国际会议

大多数国际专业或学术会议的参与者会搭乘飞机旅行，会议旅行通常被视为是种员工福利，因为所有费用均由雇主负担。[75]到2003年，Access Grid（英语：Access Grid）公司已经主办多个透过视讯方式的国际会议，降低参与者旅行的机会。[75]廷德尔气候变化研究中心（英语：Tyndall Centre）则建议尤其是研究气候变化的学者，应该减少空中旅行，实际参与减排的行动，并发表“ Travel Tracker App”手机软件来达到减量旅行的目的。[76][77]

 
世界各地国内/国际航空业的人均温室气体排放量。
飞行耻辱

在瑞典，飞行耻辱（英语：flight shame）（或称flygskam）的概念被认为是导致航空旅行下降的原因。[78]瑞典国家铁路报告称，2019年夏季选择乘坐火车而非飞机旅行的瑞典人比2018年增加一倍。[79]瑞典机场运营商Swedavia（英语：Swedavia）报告称，其营运的10个机场的乘客比2018年减少4%：国内乘客下降9%，国际乘客下降2%。[80]美国非营利组织国际洁净运输理事会（英语：ICCT）估计全球有3%的人口经常搭乘飞机。[24]在挪威西部研究所（英语：Western Norway Research Institute）服务的瑞典学者Stefan Gössling（英语：Stefan Gössling）估计，世界上有1%的人口所排放的二氧化碳占商业航空排放量的一半，而近90%的人在某一年中却未曾搭乘过飞机。 [81]

欧洲投资银行在2022年初公布2021-2022年气候调查结果，显示受访者中，30岁以下有52%、30岁至64岁中有37和65岁及以上中有25%，他们计划在2022年暑假搭乘飞机从事旅行；其中30岁以下有27%、30-64岁中有17%和65岁及以上有12%计划搭乘飞机前往遥远目的地旅行。 [82]

ICAO规定及国际民航碳抵销及减少计划（CORSIA）

ICAO成员在2016年承诺，从2020年起每年把航空燃油效率提高2%，并把碳排放稳定。[83]为实现这些目标而计划进行的措施有：更省油的技术、开发及采用可持续航空燃料、改善空中交通管理、执行市场机制（如排放权交易、征税和碳抵消（英语：Carbon Offset）），[83]及在2016年10月通过CORSIA。[84]

CORSIA之目标是从2020年开始实现碳中和。这个计划采用具有市场机制的环境政策工具来抵消二氧化碳排放：未达标的飞机运营商必须自碳市场购入碳信用来冲抵。在2021年到2027年之间，由所有国家自愿参加。

税收和补贴 编辑

主条目：航空税收和补贴（英语：Aviation taxation and subsidies）

财务措施可降低旅客对航空的需求，并促进其他交通模式的成长，也激励航空公司提高燃油效率。航空税包括有：

  • 搭机乘客登机税，可能会照飞行距离计算，包括国外及国内飞行。
  • 离境税（英语：departure tax），除因搭机离境外，也包括其他的交通模式。
  • 航空燃料税，由航空公司支付，例如欧盟的航空燃油税或美国燃油税。

把对不可持续飞行的补贴削减，并补贴可持续替代品的开发，可影响消费者行为。欧洲投资银行在2019年9-10月委托所做的一项民意调查中，欧盟公民有72%支持对航班征收碳税。[85]

航空税可将所有外部性成本列入，并可透过排放权交易达成。[86]在2016年ICAO每3年一度的会议就CORSIA抵消计划达成协议之前，国际航空排放一直未受国际监管。[87]在低度，或者是无航空燃料税时，航空旅行与其他交通方式比较，具有竞争优势。[88][89]

替代燃料与技术 编辑

航空生物燃料 编辑

参见：航空生物燃料（英语：Aviation biofuel）
 
为一架空中客车A320系列飞机加油（航空生物燃料）。

航空生物燃料(另称bio-jet fuel[90]或是bio-aviation fuel (BAF) [91]是种为飞机提供动力的生物燃料，据说是种可持续航空燃料 (SAF)。IATA认为这是种可减少碳足迹影响的关键因素。[92]航空生物燃料可为尤其是中长途航空旅行降低排放，也因可降低碳足迹，而延长老旧飞机的使用年限。

生物燃料由生物质（植物或废弃物）制造；这种燃料与传统喷射燃料相比，可减少20-98%的二氧化碳排放量（由使用的生物质类型而定）。[93]首次使用掺入生物燃料的试飞在2008年举行，到2011年，商业航班可使用掺有50%生物燃料的混合燃料。IATA在2019年所设的目标是到2025年，实现2%的渗透率。

航空生物燃料可从如痳疯树、藻类、牛脂、废油、棕榈油、巴巴苏油（英语：Babassu oil）和亚麻荠种籽油等来生产；对固体生物质，可使用费托合成热裂解提取、将废物发酵制造酒精后转化或通过太阳能做生物合成。小型活塞发动机可进行改造，使用乙醇作燃料。

可持续生物燃料不会产生与粮食作物、主要农田、天然林或淡水的竞争。它们是电燃料（英语：electrofuel）的替代品。[94]可持续航空燃料需经第三方组织认证。

氢气和电燃料 编辑

参见：氢动力飞机（英语：Hydrogen-powered aircraft）和电燃料（英语：Electrofuel）

空中客车公司在2020年推出以液氢动力作为零排放客机的概念，准备在2035年上市。[95]航空业与工业生产相同，不易电气化，但可采用氢基燃料提供动力。[96]

欧盟的清洁天空联合项目（英语：Clean Sky）2和燃料电池与氢联合项目2（Fuel Cells and Hydrogen 2）在2020年进行的一项研究发现，到2035年，氢可为短程飞机提供动力。[97]配备混合燃料电池/涡轮机的短程飞机（<2,000公里，等于1,100海里）可把气候影响减少70-80%，但成本会增加20-30%，配备同型动力的中程客机可减少50-60%的影响，但成本会增加30-40%，而长程飞机（>7,000公里，等于3,800海里）可减少40-50%的影响，但成本会增加40-50%。[97]飞机技术、氢气相关基础设施、法规和认证标准都需要研究和开发。[97]

德国波茨坦气候影响研究所（英语：Potsdam Institute for Climate Impact Research）发表的研究报告称，源自氢的电燃料每吨二氧化碳的减排成本为800-1,200欧元。[98]到2050年，这种减排成本会降低到20-270欧元，但尚不足以取代化石燃料。[98]电燃料的可用性有不确定的风险，须由能源政策承担，当航空业尚无法直接电气化时，氢气和电燃料可被优先考虑。[98]

电动飞机 编辑

 
斯洛文尼亚制造的固定翼全电动轻型飞机Velis Electro（英语：Velis Electro）在2020年6月10日取得世界首张型号合格证（英语：type certification）。
主条目：电动飞机和混合动力飞机（英语：Hybrid electric aircraft）

电动飞机在运行时不会产生任何排放物，而电力可由可再生能源产生。由于电机和转换器效率更高，电池的电力有90%左右可转为轴功率，而燃气轮机只能把55%的燃油能量转为轴功率。 [99]但锂离子电池（包含包装和配件在内）的能量密度为160Wh/kg（瓦特小时/公斤（英语：Wh/kg）），而航空燃料的能量密度为12,500Wh/kg。[100]电池的重量是当前电动飞机必须克服的问题。德国航空太空中心在2019年11月估计，大型电动飞机将在2040年问世。[101]大型长途飞机不大可能在2070年之前，或甚至在21世纪内以电动形式出现，但小型飞机可电动化。[102]截至2020年5月，世上最大的电动飞机是一架经过改装的塞斯纳208小型飞机。

对英国气候变化委员会（英语：Committee on Climate Change） (CCC) 而言，巨大的技术变化尚不确定，但国际咨询公司罗兰贝格指出，在2016年至2018年间会出现80个新的电动飞机项目，其中3分之2采全电动，大型飞机则采用混合动力，会在2030年代初期用于伦敦到巴黎等短途航线，估计在2045年之前不会有商用全电动飞机出现。[102]罗兰贝格预测，如果燃油效率每年提高1%，且没有电动或混合动力飞机问世，航空业到2050年的二氧化碳排放占比将达到24%；如果机龄达10年的传统飞机受法规限制而被电动或混合动力飞机取代（从2020年开始），则二氧化碳排放占比将降至3-6%，到2050年，电动和混合动力机队的占比将达到70%。[103]但电池供应限制（有电动汽车与之竞争）会阻碍其在航空领域的应用。事实证明，锂离子电池结构脆弱且容易着火，且其储电能力会随时间衰减。目前正在寻求锂离子电池的替代品，例如钠离子电池。[103]

非二氧化碳排放 编辑

航空业除排放二氧化碳外，还会排放氮氧化物、悬浮微粒、未燃烧碳氢化合物（英语：Unburned hydrocarbons） (UHC) 和凝结尾。飞行航线可予优化：对冬季跨大西洋航班（英语：transatlantic flight）的二氧化碳、水和氮氧化物排放建模显示，西行航班的辐射强迫可降低多达60%，东行航班循高速气流飞行的辐射强迫可降低约25%，这种飞行因为距离较远，高度低而增加油耗，成本会增加10-15%，但成本增加0.5%却可减少高达25%的辐射强迫。[104]巡航高度较最适合飞行高度低2,000英尺（约600米）时可把辐射强迫降低21%，而高出2,000英尺时会增加9%的辐射强迫。[105]

氮氧化物
由于喷气发动机的设计改进，氮氧化物排放在1997年至2003年间下降达40%以上。[50]在适合巡航高度之下2,000英尺（610米）飞行，可降低氮氧化物的排放，因此降低辐射强迫的影响。[106]
颗粒物
现代发动机在飞行中均不会产生烟雾，早期喷射发动机在高功率运转时会排放大量的颗粒物及烟雾。[50]
未燃烧碳氢化合物
这种物质由不完全燃烧产生，在低压缩和/或相对较低的燃烧温度下,会产生较多的未燃烧碳氢化合物，目前由于引擎技术的改进，此类问题大部分已被消除。[50]
凝结尾
透过降低巡航高度和略微增加飞行时间可减少凝结尾的生成，但这将受到空域容量的限制，尤其是在欧洲和北美，且由于低空飞行会导致燃油消耗增加，而增加4%的二氧化碳排放。[107]由凝结尾产生的辐射强迫可透过班表安排而予以降低：夜间飞行占所有航班的25%，但造成60-80%的辐射强迫，而冬季航班仅占所有航班的22%，却造成一半的辐射强迫。[108]由于有研究发现仅2%的航班造成80%的凝结尾辐射强迫，将其中1.7%的航班飞行高度上下调整2,000 英尺（约610米）以避开高湿度区域，可将凝结尾的形成减少59%。[109]

国家碳预算 编辑

在英国，交通运输的排放已取代火力发电厂成为最大的排放来源，其中包括来自航空业的4%占比。预计这种扩大会延续到2050年，因此降低乘客需求有其必要。[103]对气候变化委员会来说，该国在1990年到2050年减排80%的目标虽然在2019年看来仍可实现，但委员会仍建议《巴黎协定》应把其排放目标更为强化。[103]委员会的立场是如航空等有问题部门的排放，应该通过温室气体清除（英语：greenhouse gas removal）、碳捕集与封存以及林地复育来抵消。[103]

气候变化委员会在2020年12月表示：“这些缓解方案包括需求管理、提高飞机效率（包括使用混合动力飞机）以及使用可持续航空燃料（生物燃料、生物废弃物转化为燃料及合成喷射燃料）以取代化石燃料。 ”[110]英国会把国际航空和航运的排放纳入其碳预算，并希望其他国家跟进。[111]

碳抵销 编辑

 
航空公司透过碳抵销筹集到的资金通常用于资助清洁能源能项目，如兴建相片中的风力发动机。

碳抵消是种补偿航空排放的方法，通过光合作用（例如，通过林地复育或植树造林）储存足够的碳或经植物将碳吸收，以将特定人类行为排放的碳予以平衡。

消费者选择
一些航空公司会提供乘客选择，让他们在购票时多付一些钱，赞助航空公司的碳抵销计划（投资于如可再生能源及未来的环境科技）。[112]提供此类措施的航空公司包括英国航空、[113]美国大陆航空、[114][115]易捷航空、[116]以及加拿大航空、新西兰航空等。[117]消费者也可在个别市场上购买这种碳抵销。这类产品有认证标准，[118]包括黄金标准（英语：Gold Standard (carbon offset standard)）[119]和Green-e。[120]

航空公司抵销 编辑

有些航空公司已经实现碳中和的目标，例如哥斯达黎加的Nature航空（英语：Nature Air），[121]或者声称已达到，例如加拿大的Harbour Air Seaplanes（英语：Harbour Air Seaplanes）。[122]印度从事长途飞行的低成本航空公司Fly POP宣称公司的目标在实现碳中和。[123]

法国航空航在2019年宣布从2020年1月起，将透过认证项目，把其国内每日450航班（载客57,000人）二氧化碳排放量抵销。该公司还会在所有航班提供乘客自愿付费做碳抵销的选项，并预定到2030年将每人/公里排放量减少50%（相较2005年的水准）。[124]

英国的易捷航空决定从2019年起透过投资二氧化碳（英语：Carbon dioxide in Earth's atmosphere）减排项目来抵消其所有航班的碳排放。它声称是第一家进行碳中和的主要航空运营商，其2019-20财务年度花费在此的成本为2,500万英镑。在2018-19财务年度，其每位乘客的二氧化碳排放量为77克，上一年的排放量为78.4克。[125]

从2020年1月开始，英国航空开始透过碳减排项目投资来抵消其每天75个国内航班的排放量。该航空公司将透过使用节能飞机、可持续燃料和运营变革，实现到2050年达成碳中和的目标。乘坐海外航班的乘客可为飞往马德里的经济舱支付1英镑，或飞往纽约市的商务舱支付15英镑来协助做碳抵销。[126]

美国低成本航空公司捷蓝航空计划从2020年7月开始对其国内航班的排放采用碳抵销措施，为美国主要航空公司中从事这种做法的首家。它还计划从2020年年中开始使用由芬兰纳斯特由废弃物提炼出的可持续航空燃料。[127]捷蓝航空在2020年8月透过提高效率和碳抵消，成为美国国内航班完全实现碳中和的业者。[128]达美航空承诺在10年内达到同样的目标。[129]

联合航空为实现在2050年达到碳中和，与西方石油公司和私募投资公司Rusheen Capital Management共同拥有的公司1PointFive，共同投资在美国建造最大的碳捕集与封存设施（采用加拿大碳工程公司（英语：Carbon Engineering）的技术），目标是实现近10%的碳抵消。 [130]

参见 编辑

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外部链接 编辑

机构
担忧
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产业
研究
探讨
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