为什么航空业必须超越碳来认真对待气候变化

商业航空已成为我们经济和社会的基石。它使我们能够在全球范围内快速运输货物和人员，促进超过三分之一的全球贸易价值，并支持全球8770万个工作岗位。然而，我们看到的80吨重的飞行器以接近超音速的速度在我们的天空中飞驰而过，也承载着一些严重的环境包袱。

我的团队最近的评论文件强调了航空业现在可以采取的一些有前途的解决方案，以减少飞行对我们星球的危害。简单地改变我们的飞行路线可能是大幅减少气候影响的关键。

现代飞机燃烧煤油来产生克服阻力和产生升力所需的向前推进力。煤油是一种能量密度极佳的化石燃料，每燃烧一公斤可提供大量能量。但燃烧时会释放有害化学物质：主要是二氧化碳(CO₂)、氮氧化物(NOₓ)、水蒸气和颗粒物(烟灰、污垢和液体的微小颗粒)。

航空业因其碳足迹而广为人知，该行业对全球二氧化碳负担的贡献率为2.5%。虽然有些人可能会争辩说，与其他部门相比，这相形见绌，但碳仅占航空业全部气候影响的三分之一。非CO₂排放(主要是NOₓ和由飞机水蒸气形成的冰迹)占其余三分之二。

考虑到所有飞机排放，飞行对人类引起的气候变化约占5%。鉴于89%的人口从未乘坐过飞机，乘客需求每20年翻一番，而其他行业的脱碳速度要快得多，预计这一数字将飙升。

不仅仅是碳

飞机大部分时间都在空气稀薄的巡航高度(33,000到42,000英尺)飞行，以尽量减少阻力。

在这些高度，飞机NOₓ与大气中的化学物质发生反应，产生臭氧并破坏甲烷，这是两种非常有效的温室气体。这种由航空引起的臭氧不应与天然臭氧层混淆，天然臭氧层发生在更高处，可保护地球免受有害紫外线的伤害。不幸的是，飞机NOₓ排放因臭氧产生而导致的变暖比因甲烷减少而导致的冷却要多。这导致净变暖效应占航空总气候影响的16%。

此外，当温度降至-40℃以下且空气潮湿时，飞机的水蒸气会凝结在排气中的颗粒上并结冰。这形成了被称为尾迹的冰云。凝结尾迹可能是由冰制成的，但它们会在捕获地球表面散发的热量时使气候变暖。尽管只持续了几个小时，但51%的航空业气候变暖都是由凝结尾迹造成的。这意味着它们使地球变暖的程度超过了自动力飞行开始以来积累的所有飞机碳排放量。

与碳不同，非二氧化碳排放通过与周围空气的相互作用导致变暖。它们的气候影响会根据释放时间和地点的大气条件而变化。

左：气候最佳路线。右：编队飞行概念。

减少非二氧化碳气候影响

两个最有希望的短期选择是气候最佳航线和编队飞行。

气候最佳航线涉及重新航线飞机，以避开对气候特别敏感的大气区域-例如，特别潮湿的空气会导致形成寿命长且具有破坏性的凝结尾迹。研究表明，对于飞行距离的小幅增加(通常不超过旅程的1-2%)，飞行对气候的净影响可以减少约20%。

飞行运营商还可以通过编队飞行来减少飞机的影响，一架飞机在另一架飞机后面飞行1-2公里。跟随飞机“冲浪”领先飞机的尾流，导致二氧化碳和其他有害排放量减少5%。

但是编队飞行也可以减少非二氧化碳变暖。当飞机尾气重叠时，其中的排放物会累积。当NOₓ达到一定浓度时，臭氧的产生速率降低，升温效应减慢。

当凝结尾迹形成时，它们通过吸收周围的水蒸气而生长。在编队飞行中，飞机的尾迹争夺水蒸气，使它们变小。将所有三个减少量加起来，编队飞行可以将气候影响减少多达24%。

航空脱碳需要时间

航空业一直致力于解决碳排放问题。然而，目前该行业到2050年实现净零排放的计划依赖于雄心勃勃的3,000-4,000倍的可持续航空燃料(SAF)产量增长、有问题的碳抵消计划以及氢动力和电动飞机的引入。所有这些都可能需要几十年的时间才能产生影响，因此该行业同时减少其环境足迹至关重要。

与纯粹以碳为重点的方法相比，气候优化路线和编队飞行是我们如何使变化更快发生的两个关键示例。但目前没有改变策略的政治或经济动机。政府和航空业是时候开始聆听科学，认真对待飞机的非二氧化碳排放了。