题目：Emissions from intercity aviation: An international comparison

作者：Weijun Liao, Ying Fan, Chunan Wang, Zixun Wang

期刊：Transportation Research Part D

时间：2021年6月

链接：https://doi.org/10.1016/j.trd.2021.102818

摘要

本文建立了多种城际航空排放(CO2、NOx、SOx、CO、HC和PM)的清单，并就排放总量和人均排放量、排放周期分布、机型分布、空间分布、距离分布等特征进行了全面的国际比较，选取美国、加拿大、澳大利亚、中国大陆、巴西和印度为研究对象。我们发现，首先，美国、加拿大、澳大利亚等发达国家的人均排放量明显高于中国、巴西和印度等发展中国家。第二，发达国家的排放分布较为分散，而发展中国家的排放集中在数量有限的大城市。第三，中国短途航班的排放比例远低于其他国家，中国高铁的发展可能是形成这种格局的主要原因之一。最后，本文讨论了若干政策建议。

研究背景

民航是一种高效的城际出行方式，但是也带来了严峻的环境问题。各种航空排放物，包括二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)和一氧化碳(CO)等，对个人的生活环境和健康产生了重大影响。

为了更有效地评估城际航空的环境影响，设计合适的公共政策，有必要综合计算航空排放并建立排放清单。从地理角度来看，大多数研究关注于计算机场、区域和国家的航空排放，近年来对多个国家各种航空排放的计算和全面的国际比较仍然很少。事实上，国际比较可以提供的比较信息在单个国家的分析中很难获得。因此，本文建立了多种航空排放物的城际排放清单，并进行了全面的国际比较。

研究方法和数据

一次完整的飞行理论上包括起降过程( LTO) 和巡航过程( CCD) ，飞机的排放按这两个过程分别计算。

Ei,Total=Ei,LTO+Ei,CCD

对于LTO的排放，具体方法如下：

Ei,LTO=kTjk×FEjk×EFi,jk×NEj

其中，Ei,LTO表示飞机类型j在一个LTO周期的污染物i的航空排放，Tjk表示飞机类型j在阶段k下的飞行时间（s），FEi,jk表示飞机类型j的发动机在阶段k下的燃油效率（kg/s），EFi,  jk表示排放因子，即飞机类型j在阶段k下每单位航空燃油排放的污染物i（kg/kg），NEj表示飞机类型j的发动机数量。

图   1   . 一架航班的若干阶段

对于CCD的排放计算，我们按照EEA（2019）中的方法获得。对于每种类型的飞机，EEA（2019）提供了CCD长度为125 nm、200 nm、250 nm、500 nm、750 nm、1000 nm、1500 nm、2000 nm、2500 nm和3000 nm的排放量。我们采用EEA（2019）推荐的线性插值方法计算特定CCD下的排放量。

表   1   . CCD周期下A320机型的排放（kg）

本文的主要数据是来自自动相关监视广播（ADS-B）数据库。ADS-B包含每次起飞的详细信息，包括飞机类型、航班号、航空公司、起飞时间和机场，以及到达时间和机场。我们根据出发和到达机场选择美国、加拿大、澳大利亚、中国大陆、巴西和印度的国内城际航班作为研究对象。

研究结果

我们发现以下主要结果。首先，美国和中国所有污染物的总排放量在六个国家中最高国家。然而，美国、加拿大和澳大利亚的人均排放量远远高于中国、巴西和澳大利亚还有印度。其次，由于所选国家地域面积大，CCD循环中的排放量高于LTO循环中的排放量。此外在LTO中，CO和HC的排放量特别高，强烈暗示着潜在的健康威胁。第三，在空间特征上，美国、加拿大和澳大利亚的排放分布较为分散，而中国的排放分布较为分散，巴西和印度集中在数量有限的大城市内。最后，中国短途飞行排放的比例远远低于其他国家，实证结果表明，这种现象的存在可能主要是由于中国高铁的竞争。

图   2   . 各国城际航空排放的空间特征

图   3   . 不同距离飞行产生的二氧化碳排放比例

政策启示

对发展中国家来说，目前的人均排放量较低，平衡市场发展和控制排放将是一个重要的问题。

在交通密度较高的市场，使用宽体飞机等容量较大的飞机，能减少单位乘客的排放量。此外应减少对枢纽机场和枢纽辐射网络的依赖并安排更高比例的直飞航班。

政府可以支持发展替代交通方式，高铁可用于降低城际航空排放，尤其是短途飞行的排放。