长三角机场航空碳排放测算及低碳策略研究
2017-03-17王烁林彦
王烁+林彦
摘 要：近几年，航空业高速发展，拥有5%的年增长率，制造了世界范围内碳排放量的2%-3%，对全球环境造成了巨大的影响。本文借助ICAO标准排放量模型计算各机场的碳排放量，并讨论分析如何实行相关的航空低碳减排策略。
关键字：碳排放，长三角机场，航空减排
1 研究背景
2016年4月22日，《巴黎协定》——继1992年《联合国气候变化框架公约》、1997年《京都议定书》之后，人类历史上应对气候变化的第三个里程碑式的国际法律文本签订。遥望近百年来的人类史，随着工业、科技的快速发展，全球性的气候问题日益严峻。直到近二十年，人类才逐步意识到减排的重要性。至此，世界各地开展了一系列的减排活动，同时制定了相关的法律法规用于监督与约束污染物的排放。碳排放作为全球气候问题的“祸首”，在各国政策中都给予了明确的规定。
作为航空业所带来的附属品，航空碳排放问题越来越受到国际社会的重视。近几年，航空业高速发展，拥有5%的年增长率，制造了世界范围内碳排放量的2%-3%。对全球环境造成了巨大的影响。航空业碳排放量数据是实施航空业碳排放管理的基础，如何高效准确地测算出具体的碳排放量数据成为了一大难题。
在我国，长三角地区作為重要的经济命脉，航空业十分发达，大型机场的数量属全国之最。庞大的机场数量带来的是大量的航空碳排放量。因此本文中于长三角地区每个省市各选取一个运输量最大的机场作为样本（上海浦东机场、杭州萧山机场、南京禄口机场、合肥新桥机场），借助ICAO标准排放量模型来计算各机场的碳排放量。
2 碳排放估算
飞机在机场的活动可以由LTO（标准起飞着陆）循环描述。LTO循环是飞机从高空降落至机场又重新起飞至高空的一个封闭工作过程。ICAO（国际民航组织）规定，一个理想的LTO循环包括4个工作状态：进近、滑行、起飞和爬升。这4阶段的飞机活动时间和发动机推力等级及机型无关，分别为0.7分钟/起飞、2.2分钟/爬升、4分钟/进近着陆、26分钟/滑行。ICAO构建了机型排放数据库，采用LTO循环来计算在机场终端区混合层高度（1000米）以下飞机各个阶段的污染气体排放问题，这就是ICAO标准排放量模型。
式中E表示二氧化碳排放总量（kg）；n表示飞机发动机的台数；ti表示LTO循环第i飞行阶段的飞行时间（s）；Fi是每阶段的单发燃油流量，Ii是每阶段的CO2排放因子。在0m海平面高度、15℃气温和标准的LTO循环下，飞机各阶段的CO2排放因子均为常数3.115。
为了计算我国长三角地区机场航空碳排放量，根据我国各类机型的平均座位数，大致把我国的各种机型分为以下四个大类，如表1所示：
从国际民航组织官网的发动机排放数据库中能够获得并计算出，各类飞机在LTO循环中各个阶段的发动机燃油流量的平均值。结合标准排放量模型，可以计算出一个标准LTO循环下各类飞机在机场的碳排放量，见表2。
此外通过登录各机场官方网站可以查询到每天的航班信息及对应的飞机机型。因为在航班时刻表里，民航班机起降具有周期性特征，因此，可以用机场一周内起飞的各类飞机机型比例，见表4，来估算出各类机型年起降次数的比例。
4 减排应对策略
由上文中的计算结果可见，各主要机场的碳排放量逐年增长较快，需要进行合理有效的治理。本文围绕民航业实际情况，提出以下对策措施。
4.1 缩短飞机滑行时间
在标准的LTO循环下，飞机地面滑行时间长达26分钟，燃油消耗量约为整个LTO循环阶段的40%。因此，机场应合理规划机坪布局，改进滑行路线，有效地缩短飞机滑行时间，从而减少碳排放量。
4.2 增强空管管制能力
空管部门应建立合理的空域使用机制，提高管制能力，科学合理地使用机场终端区域，营造有序、便捷的空中交通环境，减少不必要的空中盘旋和地面等待时间。
4.3 开发生物燃料
利用生物燃料代替航空燃油是降低飞机碳排放的有效途径。但我国尚没有成熟的生物燃料供应体系，并且生物燃料的研发和生产都需要投入大量的资金，因此，我国政府需要出台相应的鼓励政策为生物燃料发展营造良好的环境，同时，我国民航运输企业也要积极参与到生物燃料的开发和使用中，这样，才能最终实现航空飞行零排放。
5 结语
气候性问题已成为全球人类需要共同面对的问题，在全球都在积极响应减排的同时，我国民航必须尽快采取行动积极适应这种趋势，实施节能减排创新，为我国和全球经济的可持续发展做出中国民航的贡献。
参考文献
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