Οι αερομεταφορές και η πλύπλοκη συμβολή τους στην υπερθέρμανση του περιβάλλοντος. Αύξηση ca. 5% ετησίως μέχρι το 2018. Ποιο είναι το κλιματικό κόστος όλων αυτών των πτήσεων? Διάβασμα σε 3,5'

Το να πετάς έστω και δυο φορές το έτος, δεν είναι ουδέτερο για την ατμόσφαιρα .

Οι αερομεταφορές και η πλύπλοκη συμβολή τους στην υπερθέρμανση του περιβάλλοντος.  Αύξηση ca. 5% ετησίως μέχρι το 2018. Ποιο είναι το κλιματικό κόστος όλων αυτών των πτήσεων.

Έτσι για τη διασκέδασή μόνο και για να δείξουμε ότι πετάμε και σε γνωστές περιοχές in,  just in time – ιδιαίτερα σαν νέοι.Οι ωριμότεροι, που πρεσβεύουν πολλες φορές και την προστασία του κλίματος, ακόμα παράλογοι στις επιλογές τους...

Prof David S Lee, Prof Piers Forster, in 21.09.2020

Επιμέλεια μεράφρασης στην Ελληνική γλώσσα DrΝTh

Πριν από την πανδημία Covid-19 και τους περιορισμούς επικοινωνίας, τα αεροπορικά ταξίδια είχαν γίνει σχεδόν αδιαμφισβήτητη πτυχή της σύγχρονης ζωής για πολλά εύπορα έθνη και άτομα - σχεδόν όσο και το αυτοκίνητο. Εάν λάβουμε υπόψη μας και το κόστος των σύντομων αερομεταφορών τώρα και 10 χρόνια με τις φτηνές αεροπορικές εταιρείες, όπου οι νέοι θεωρούσαν και θεωρούν ακόμα ανθρώπινο δικαίωμα  «καταχωρημένο στο σύνταγμα τους» να πετούν για μόνο 5 ή ακόμα και 3 ημέρες ήμερες 3000 χιλιόμετρα μακρυά.

Οι αερομεταφορές  αυξάνονταν περίπου με 5% ετησίως πριν από το 2020. Τα δεδομένα για το 2018 δείχνουν ότι ο παγκόσμιος πληθυσμός πετά πιο συχνά - και σε μεγαλύτερες αποστάσεις από ποτέ - με σχεδόν 38 εκατομμύρια προγραμματισμένες πτήσεις, που μεταφέρουν 4,3 δισεκατομμύρια επιβάτες σε συνολικά 54 δισεκατομμύρια χλμ..

Αλλά ποιο είναι το κλιματικό κόστος όλων αυτών των πτήσεων; Το ποσοστό που αναφέρεται συχνά είναι ότι οι αερομεταφορές αντιπροσωπεύουν περίπου το 2% των παγκόσμιων εκπομπών CO2. Ωστόσο, ο αρνητικός αντίκτυπος των αερομεταφορών στο κλίμα ξεπερνά  μόνο τις επιδράσεις του CO2 και οι εκπομπές των αεροπλάνων έχουν πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις στην ατμόσφαιρα που μπορούν να ενισχύσουν την υπερθέρμανση του πλανήτη.

Οι κλιματικές επιπτώσεις των αερομεταφορών έχουν μελετηθεί εδώ και πολλά χρόνια, συμπεριλαμβανομένης μιας ειδικής έκθεσης από τη Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC) το 1999, αλλά σπάνια συγκεντρώνονται όλα τα αποτελέσματα για να παραχθεί μια τόσο ολοκληρωμένη ανάλυση και αξιολόγηση βάσει της βέλτιστης διαθέσιμης επιστήμης.

Πρόσφατα εκπονήσαμε μια ενημερωμένη ανάλυση των σημερινών κλιματικών επιπτώσεων των αερομεταφορών μαζι με άλλους 19 επιστήμονες.

Διαπιστώνουμε ότι, όταν ληφθούν υπόψη όλες οι επιπτώσεις της, η αεροπορία αντιπροσωπεύει περίπου το 3,5% των επιπτώσεων που προκαλούνται από τον άνθρωπο στις μέρες μας.

Παρακάτω, διευκρινίζεται το βασικό αποτέλεσμα της μελέτης και περιγράφεται λίγο από το πλαίσιο της έρευνας.

Ενας ασυνήθιστος κλάδος

Κατά την εκτίμηση και την χωρική  απόδοση των εκπομπών, η αερομεταφορές είναι ένας κάπως ασυνήθιστος κλάδος - το 65% των εκπομπών CO2 (pdf) βρίσκονται στον διεθνή εναέριο χώρο και, ως εκ τούτου, δεν μπορούν να προσδιοριστούν σαν ρύποι μεμονωμένων κρατών.

Επιπλέον, οι αερομεταφορές εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τα υγρά ορυκτά καύσιμα, τους αυστηρούς κανονισμούς ασφαλείας, καθώς και από τη μακρά εξέλιξης  της τεχνολογίας των αεροσκαφών και τον χρόνο εναλλαγής του στόλου. Αυτό σημαίνει ότι οι γρήγορες αλλαγές στον στόλο - όπως αυτές που παρατηρούνται σε μηχανοκίνητα οχήματα - απλά δεν είναι οικονομικά βιώσιμες, πόσο μάλλον τεχνολογικά εφικτές.

Ο τομέας των διεθνών αερομεταφορών δεν συμπεριλήφθηκε στη συμφωνία του Παρισιού για την αλλαγή του κλίματος. Ως αποτέλεσμα, δεν αντιμετωπίζεται από μεμονωμένα έθνη στις δεσμεύσεις τους να μειώσουν τις εκπομπές, γνωστές ως εθνικά καθορισμένες συνεισφορές. Ωστόσο, χωρίς να αντιμετωπιστούν οι αερομεταφορές- και η ναυτιλία, ένας άλλος τομέας με διεθνείς εκπομπές - η τήρηση των ορίων θέρμανσης 2C ή 1.5C της συμφωνίας καθίσταται ακόμα πιο δύσκολη.

Η αεροπορική βιομηχανία διαθέτει το Corsia («Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation»), ένα σύστημα που συμφωνήθηκε το 2016 από 192 χώρες μέσω του αεροπορικού οργανισμού του ΟΗΕ, ICAO. Ο στόχος της Corsia είναι να βοηθήσει τη βιομηχανία να επιτύχει τον «φιλοδοξό της στόχο» για να κάνει όλη την ανάπτυξη στις διεθνείς πτήσεις μετά το 2020 «ουδέτερο σε άνθρακα».

Ωστόσο, το σύστημα Corsia δέχτηκε κριτική, ιδίως εάν δεν επεκταθεί πέρα ​​από το 2035, το σύστημα θα καλύψει μόνο το 6% των προβλεπόμενων εκπομπών CO2 από όλες τις διεθνείς αερομεταφορές μεταξύ του 2015 και του 2050.

 

Επιδράσεις CO2

Παρά την έλλειψη συντονισμένης διεθνούς δράσης, προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι κλιματικές επιπτώσεις των αερομεταφορών, είναι κατ’ αρχήν απαραίτητο να γνωρίζουμε ποιες είναι.

Αυτό δεν είναι μικρό πράγμα, κυρίως επειδή οι εκπομπές από τους κινητήρες αεριωθούμενων αεροσκαφών έχουν έναν κατάλογο άμεσων και έμμεσων επιπτώσεων στο κλίμα. Αυτές συνοψίζονται στο παρακάτω γράφημα και θα τις περιγράψουμε σύντομαι στο παρακάτω κείμενο.

 

Σχηματική επισκόπηση των διαδικασιών με τις οποίες οι εκπομπές αερομεταφορών και η αυξημένη νέφωση θυσάνων επηρεάζουν το σύστημα του κλίματος. Οι καθαρές θετικές συνεισφορές RF (θέρμανση) προκύπτουν από εκπομπές CO2, υδρατμών, NOx και αιθάλης και από συγχωνευση θυσάνων (αποτελούμενοι από γραμμικές υγροποιήσεις καυσαερίων και θυσάνους  που προκύπτουν από αυτά). Αρνητικές συνεισφορές RF (ψύξη) προκύπτουν από την παραγωγή θειικού αερολύματος. Η καθαρή θέρμανση από τις εκπομπές NOx είναι ένα άθροισμα της υπερθέρμανσης (βραχυπρόθεσμη αύξηση όζοντος) και της ψύξης (μειώσεις σε μεθάνιο και στρατοσφαιρικούς υδρατμούς και μακροπρόθεσμη μείωση του όζοντος). Η καθαρή θέρμανση από τα ίχνη συμπύκνωσης καυαερίων  είναι ένα άθροισμα κατά τη διάρκεια του κύκλου ημέρας / νύχτας. Αυτές οι συνεισφορές περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό χημικών, μικροφυσικών, μεταφορικών και ακτινοβολικών διεργασιών στην παγκόσμια ατμόσφαιρα. Πηγή: Lee et al (2020)

Οι εκπομπές CO2 των αερομεταφορών  είναι σχετικά εύκολο  να κατανοηθούν. Χρησιμοποιώντας ιστορικά δεδομένα, υπολογίζουμε ότι οι συνολικές ιστορικές αθροιστικές εκπομπές σε CO2 ανέρχονται σε περίπου 32,6 δις τόνους από το 1940.

Σχεδόν το 50% των οποίων εκπέμπεται τα τελευταία 20 χρόνια.

Για να βάλουμε αυτές τις εκπομπές σε ένα πλαίσιο, είναι  περίπου το 2,4% των των  παγκόσμιων εκπομπών από την καύση ορυκτών καυσίμων, την παραγωγή τσιμέντου και τη αλλαγή στη χρήση γης (για το 2018). Φυσικά, οι αθροιστικές εκπομπές CO2 είναι αυτό που πραγματικά έχει σημασία, και όχι ένα μεμονωμένο έτος, λόγω της μεγάλης διάρκειας ζωής που έχει το CO2 στην ατμόσφαιρα.

Ωστόσο, οι εκπομπές CO2 των αερομεταφορών δεν είναι οι μόνες κλιματικές επιπτώσεις του κλάδου - στην πραγματικότητα, υπολογίζουμε ότι αντιπροσωπεύουν  περίπου το 34% του «Ισοζυγίου ενέργειας γης-ατμόσφαιρας» (ERF)[1] του τομέα.

Το υπόλοιπο 66% του ERF προέρχεται από επιπτώσεις εκτός CO2, κυρίως από ίχνη συμπυκνωμένων καυσαερίων(γραμμικά νέφη παγοκρυστάλλων) και εκπομπές οξειδίων του αζώτου (NOx).

Επιπλέον, υπάρχουν δυνητικά μεγάλες επιδράσεις των εκπομπών εκτός του CO2 από αιθάλη και θείο, που σχηματίζουν «θειικά αερολύματα» και επηρεάζουν τόσο σύννεφα υψηλού επιπέδου όσο και χαμηλού επιπέδου. Ωστόσο, το μέγεθος, ακόμη και η σημασία αυτών των επιπτώσεων - είτε έχουν συνολικό φαινόμενο θέρμανσης ή ψύξης - δεν είναι απολύτως σαφές βάσει της τρέχουσας επιστήμης.

 

Επιδράσεις εκτός CO2

Από τις επιδράσεις εκτός CO2, η μεγαλύτερη είναι από το «contrail cirrus[3]»(συμπυκνωμένα ιχνη). Πρόκειται για σύννεφα υψηλού επιπέδου που μπορούν να σχηματιστούν από το αρχέτυπο που αφήνουν τα αεροσκάφη μετά το πέρας τους.

Αυτά τα σύννεφα προκαλούν ψύξη αντανακλώντας την ηλιακή ακτινοβολία κατά τη διάρκεια της ημέρας και επίσης θέρμανση παγιδεύοντας την εξερχόμενη υπέρυθρη ακτινοβολία. Ωστόσο, έχουν μια συνολική θερμαντική σημασία, που διαρκεί περίπου 18 ώρες (και κατά μέσο όρο οκτώ).

Η δεύτερη μεγαλύτερη επίδραση εκτός CO2 στο κλίμα από τις αερομεταφορές είναι οι εκπομπές NOx(ενώσεις οξειδίων του αζώτου). Το NOx δημιουργείται από τους κινητήρες αεριωθούμενων αεροσκαφών από το συνδυασμό ατμοσφαιρικού αζώτου και οξυγόνου. Οι υψηλές πιέσεις και οι θερμοκρασίες των κινητήρων καθιστούν τις συνθήκες σχεδόν τέλειες για το σχηματισμό NOx - έτσι ώστε η μείωση των εκπομπών NOx είναι μια σημαντική πρόκληση της μηχανικής.

Οι εκπομπές NOx παίζουν ρόλο στο σχηματισμό ενός άλλου αερίου θερμοκηπίου, του όζοντος (O3), το οποίο δεν εκπέμπεται άμεσα, αλλά σχηματίζεται και καταστρέφεται στην ατμόσφαιρα από μια εξαιρετικά περίπλοκη χημεία.

Το παράδοξο: Οι εκπομπές NOx οδηγούν σε αυξημένο επίπεδο της ρίζας υδροξυλίου, OH. Αυτά είναι εξαιρετικά δραστικά μόρια που καταστρέφουν το μεθάνιο στην ατμόσφαιρα. Καθώς το μεθάνιο όμως είναι ένα ισχυρό αέριο θερμοκηπίου, η καταστροφή του από ρίζες υδροξυλίου έχει ψυκτική επίδραση, δηλαδή εχει μια θετική δράση στη κλιματιή αλλαγή

Οι εκπομπές ρύπων των αεροσκαφών προκαλούν επίσης μείωση των υδρατμών στη στρατόσφαιρα και γενικότερα στο υπόβαθρο του όζοντος, που αντιπροσωπεύουν επιπλέον μικρότερες αντιδράσεις ψύξης.

Ωστόσο, συνολικά, η εκπομπή  από τις αερομεταφορές έχει θερμαντικό αποτέλεσμα!

Τέλος, υπάρχουν επίσης μάλλον μικρές πρόσθετες επιπτώσεις εκτός CO2 από τις άμεσες εκπομπές υδρατμών και αιθάλης, οι οποίες έχουν θερμαντικές επιδράσεις, και ένα αποτέλεσμα ψύξης από σωματίδια θείου που σχηματίζονται από την εκπομπή διοξειδίου του θείου από από ιχνοποσότητες θείου που έχει το ορυκτό καύσιμο, η κεροζίνη.

 

Συνολική επίδραση στο κλίμα

Τα παρακάτω διαγράμματα απεικονίζουν τις διαφορετικές εκπομπές από τα αεροσκάφη και τις ευρύτερες επιπτώσεις τους μεταξύ του 2000 και του 2018.

 

Χρονοδιαγράμματα υπολογισμένων τιμών ERF και διαστημάτων λάθους για τους ετήσιους όρους επιβολής της αεροπορίας από το 2000 έως το 2018. Το πάνω πλαίσιο εμφανίζει όλους τους όρους ERF και το κάτω πλαίσιο εμφανίζει μόνο τους όρους NOx και καθαρό ERF NOx. Οι θετικές ράβδοι (κόκκινο / πορτοκαλί / κίτρινο) υποδηλώνουν πιέσεις με θέρμανση, ενώ οι αρνητικές (μπλε) έχουν ψυκτικό αποτέλεσμα. Πηγή: Lee et al (2020)

Το άνω γράφημα περιλαμβάνει όλες αυτές τις επιπτώσεις. Οι κόκκινες ράβδοι διαφορετικών αποχρώσεων επισημαίνουν ότι ο τα ίχνη συμπύκνωσης και το CO2 είναι οι δύο κύριες συμβολές  της εκπομπής των αεροσκαφών στη θέρμανση του περιβάλλοντος της Γης, με μικρότερες συνεισφορές από το NOx και την αιθάλη. Τα αερολύματα που σχηματίζονται από θείο (μπλε ράβδοι) έχουν μικρό αποτέλεσμα ψύξης.

Η μαύρη γραμμή δείχνει τη συνολική θερμική επίδραση των αερομεταφορών όταν λαμβάνονται υπόψη όλα αυτά τα αποτελέσματα. Αυτή η επίδραση στη θέρμανση έχει αυξηθεί από περίπου 56m W / m2 το 2000 σε 101m W / m2 το 2018 !!

Συνολικά, η αεροπορία αντιπροσωπεύει περίπου το 3,5% της σημερινής ακτινοβολίας. Έτσι, παρόλο που αντιπροσωπεύει περίπου το 2% των εκπομπών CO2, οι επιπτώσεις της στο κλίμα είναι πολύ μεγαλύτερες.

Το κάτω γράφημα με τις μπλε αποχρώσεις αναλύει τις ειδικές επιπτώσεις του NOx, συμπεριλαμβανομένης της υπερθέρμανσης που προκαλείται από τη βραχυπρόθεσμη αύξηση του όζοντος (κίτρινες ράβδοι), την ψύξη (μπλε ράβδοι) που προκαλείται από την καταστροφή του μεθανίου, τη μακροπρόθεσμη μείωση του όζοντος και τη μείωση της στρατοσφαιρικής υδρατμοί.

Οι αβεβαιότητες στις εκτιμήσεις για τις κλιματικές επιπτώσεις των αερομεταφορών (εμφανίζονται ως ράβδοι σφάλματος) κυριαρχούνται από τις εκπομπές εκτός CO2. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι ορισμένα αποτελέσματα δεν μπορούν ακόμη να ποσοτικοποιηθούν - συμπεριλαμβανομένων των αλληλεπιδράσεων αερολύματος-νέφους με θείο και εκπομπές αιθάλης - και αυτά τα αποτελέσματα παραμένουν επιστημονική προτεραιότητα.

 

Αεροπορικά ταξίδια μετά τον Covid

 Ενώ εκτιμήσαμε τον αντίκτυπο της παγκόσμιας αεροπορικής βιομηχανίας στο κλίμα τα τελευταία χρόνια, το 2020 πιθανότατα θα φαίνεται πολύ διαφορετικό.

Αλλά ποιος θα είναι ο μακροπρόθεσμος αντίκτυπος της πανδημίας Covid-19 στα αεροπορικά ταξίδια; Δεν λάβαμε τέτοιους παραμέτρους στη μελέτη μας, αλλά οι περιορισμοί κατά τη διάρκεια του Covid-19 έχουν δείξει πόσο γρήγορα μπορούν να αλλάξουν οι ταξιδιωτικές συμπεριφορές.

Επί του παρόντος, υπάρχουν βιομηχανικές προβλέψεις που υποδηλώνουν μια σειρά ποσοστών ανάκαμψης τα επόμενα χρόνια και ότι, τελικά, η κίνηση του κλάδου μπορεί να επιστρέψει στα επίπεδα πριν από το Covid - και, στη συνέχεια, να συνεχίσει να αυξάνεται.

Εάν δεν αλλάξουν τα πράγματα μετά το Covid, οι πρόσφατοι περιορισμοί δεν θα κάνουν τελικά μεγάλη διαφορά στις επιπτώσεις του CO2 των αερομεταφορών. Είναι το σωρευτικό CO2 που έχει σημασία και όχι οι εκπομπές ενός έτους - και καθώς η κυκλοφορία ανακάμπτει, οι επιπτώσεις εκτός CO2 επανέρχονται.

Εάν οι αερομεταφορές ανακάμψουν και συνεχίσουν να επεκτείνονται αλόγως και απο τους καταναλωτές- πάμε για 5 μέρες Παρίσι ή Βαρκελώνη για να ξεδώσουν οι νεότεροι και κάποιο ωριμότεροι για δυο μέρες Ρωμη για καφέ - όπως προηγουμένως, οι αεροπορικές εκπομπές θα μπορούσαν να εξελιχθούν σε κυρίαρχο τμήμα των ανθρωπογενών εκπομπών ενώ άλλοι κλάδοι θα αποδεσμεύονται από τις εκπομπές  άνθρακα.

Εναλλακτικά, οι εταιρείες μπορεί να το θεωρήσουν μη παραγωγικό και ακριβό να στέλνουν τους εργαζομένους τους σε επαγγελματικές συναντήσεις τώρα που οι επιλογές τηλεδιάσκεψης έχουν ενσωματωθεί στην καθημερινή ζωή. Ομοίως, με πολλούς παραθεριστές που αποφεύγουν τα διεθνή ταξίδια υπέρ των εγχώριων προορισμών, ο περιφερειακός τουρισμός θα μπορούσε να γίνει μια ολοένα και πιο δημοφιλής επιλογή.

Ο ίδιος ο τομέας των αερομεταφορών ζητά περισσότερες επενδύσεις για ανάκαμψη του κλάδου  αλλα και για αποανθρακοποίηση. Ωστόσο, εάν δεν ληφθούν μέτρα για τον περιορισμό της χρήσης ορυκτών καυσίμων, ο τομέας θα παραμείνει ασύμβατος με τις φιλοδοξίες της συμφωνίας του Παρισιού.

Η έρευνα πργαγματοποιήθηκε από:

Prof David S Lee, professor of atmospheric science and director of the Centre for Aviation, Transport and the Environment at Manchester Metropolitan University.

Prof Piers Forster, professor of climate physics at the University of Leeds and director of the Priestley International Centre for Climate.

---

1) Δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Atmospheric Environment, μαζί με 19 άλλους επιστήμονες σε όλο τον κόσμο. 

2) (Το ERF είναι η ανισορροπία στο ενεργειακό σύστημα της γης-ατμόσφαιρας από τους προ-βιομηχανικούς χρόνους και μετριέται σε Watt ανά τετραγωνικό μέτρο. Χρησιμοποιείται ως μέτρο κλιματικής αλλαγής για να επιτρέψει συγκρίσεις μεταξύ διαφορετικών αερίων θερμοκηπίου και άλλων επιπτώσεων που επηρεάζουν το σύστημα του κλίματος - όπως μια αλλαγή στο albedo (Λευκαύγεια) - καθώς έχει μια σχεδόν γραμμική σχέση με την μέση παγκόσμια αλλαγή θερμοκρασίας επιφάνειας.)

 3) Σύννεφα cirrus σχηματίζονται όταν υδρατμοί στην ατμόσφαιρα συμπυκνώνονται με σωματίδια αιθάλης που εκτοξεύονται από τους κινητήρες αεριωθούμενου αεροσκάφους. Όταν οι θερμοκρασίες είναι αρκετά χαμηλές - συνήθως -30C ή και χαμηλότερες ακόμα- σχηματίζονται σύννεφα παγοκρυστάλλων. Εάν είναι επίμονα, αυτοί οι κρύσταλλοι πάγου μπορούν να εξαπλωθούν από δομές σε σχήμα γραμμής σε μεγάλα λεπτά φύλλα σύννεφων cirrus, ψηλά στην ατμόσφαιρα σε υψόμετρα πλεύσης αεροσκαφών (ύψος περίπου 8-12 km).