短途航班来说,LTO 周期的燃油消耗会占据更高的比例;
长途航班的燃油消耗则更多的是在 CCD 周期中。
对于 LTO 周期的航空碳排放的计算,
通常有两种不
同精度的方法,
即方法 1和方法 2[19 - 20]。方法 1根据总的
活动数据乘以相应的周期平均排放来计算:
E1= LTO × EF (2)
其中,
E1表示方法 1下的总航空碳排放,
LTO 表示
LTO 周期总次数,EF 为平均每个 LTO 周期的碳排放量
(kg /LTO)。
方法 2则按照飞机类型、
发动机型号、
飞行阶段燃油
效率等详细数据进行计算:
Ej=∑kTIMjk × FFjk × EIjk × NEj(3)
其中,
Ej表示飞机类型 j在一个 LTO 周期的航空碳排
放,
TIMjk 表示飞机类型 j在阶段 k下的飞行时间(s) ,
FFjk
表示飞机类型 j的发动机在阶段 k下的燃油效率(kg /s) ,
EIjk 表示排放因子,
即每单位航空燃油排放的二氧化碳
(kg /kg) ,
这里采用国际平均水平 3. 15(kg /kg)[20]。
NEj表
示飞机类型 j的发动机数量。那么,
如果要计算总航空碳
排放,
则有:
E2=∑jEj× Nj(4)
其中,
Nj是飞机类型 j的飞行次数。
方法 1中的 EF 依赖于实际飞行的飞机类型和飞行次
数,
在估算时通常比较粗糙,
相对来说方法 2的计算更加详
尽可靠。本文在计算 LTO 周期排放的时候采用了方法 2,
即ELTO = E2。
由于数据的可获得性,
在以往的文献中很少
采用方法 2计算各国航空碳排放,
这是本文的贡献之一。
2. 1. 2 CCD 周期碳排放
对于 CCD 周期的碳排放计算,
我们采用欧洲环境署
(European Environment Agency ,
简 称 EEA )的实测数据。
比如以飞机类型 B737-400 为例,EEA 提供的数据是其在
各个特定的巡航距离时的燃油消耗,
包括 125 n mile、
250 n mile、500 n mile、750 n mile、1 000 n mile、2 000 n mile
等,
如表 1所示。
可 以 看 到,一 架 B737-400 飞机的巡航距离为
1 500 n mile时的 CCD 周期燃油消耗为 8 362 kg,
巡航距离
为2 000 n mile时的 CCD 周期燃油消耗为11 342 kg。我们
计算 CCD 周期的燃油消耗量时使用插值法,
则一架 B737-
400 飞机的巡航距离为 1 723 n mile 时的燃油消耗为:
8 362 + [( 11 342 - 8 362)×(1 723 - 1 500)/
(2 000 - 1 500) ] = 9 691 kg
每一架航班的巡航距离定为飞机起飞与降落机场之
间的弧线距离,
根据各飞机类型的 CCD 周期燃油消耗数
据进行线性差值可以得到每一趟航班的 CCD 排放,
再进
行汇总即可得到一定时间内总的 CCD 周期的排放,
即ECCD 。
2. 2 航空周转量预测
由于经济社会发展水平不同,
各国的航空业发展程度
差异很大。多数发达国家的航空业都比较发达,
有的已经
达到或者接近饱和;但发展中国家的航空业大多处于起步
或者快速增长阶段,
未来还有不同程度的增长空间。因
此,
分析未来的碳抵消负担时必须考虑到各个国家航空周
转量的增长趋势。
在预测各国的航空发展趋势时,
本文选择以航空周转
量作为航空业发展的指标。关于航空周转量的预测方法
也有多种,
主要可分为基于影响因素的预测方法
[21 - 23]以
及基于历史数据的预测方法[24 - 25]。本文采用的是基于历
史数据进行中长期预测的 Gompertz 和Logistic 曲线模型。
这二者均属于生长曲线模型,
广泛地运用在交通行业的发
展 预 测 上[26 - 28]。
例 如 ,Ogut[26]使 用 Logistic 和Gompertz
表1 B737-400 特定巡航距离的燃油消耗量
Distance /nmile 125 250 500 750 1000 1500 2000
Fuel /kg Flight total 1 603 2 268 3 612 4 960 6 302 9 187 12 167
LTO 825 825 825 825 825 825 825
Taxi-out 183 183 183 183 183 183 183
Take-off 86 86 86 86 86 86 86
Climb-out 225 225 225 225 225 225 225
Climb /Cruise /Descent 777 1 442 2 787 4 134 5 477 8 362 11 342
Approach Landing 147 147 147 147 147 147 147
Taxi-in 183 183 183 183 183 183 183
来源:EEA,Air pollutant emission inventory guidebook 2009。
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资源与环境 2020 年 第 6期