理解 contrail 管理 ： 机遇 ， 挑战和见解

冲突冲突特遣部队 AnInitiative 理解contrail管理：机遇，挑战和见解 一份全面概览报告/2024年7月 作者和致谢 Authors 西恩·安德鲁斯，NATS乔伊·卡特安德鲁·陈 HenriCornec,耶鲁大学环境法律与政策研究中心SuprajaKumar,国际清洁运输理事会 JoachimMajholm,蓝线MaximeMeijers,河口NicolasMeijers,河口 里德·米勒,缅因大学，土木与环境工程系/耶鲁大学环境法与政策中心 JayantMukhopadhaya,国际清洁运输理事会NikhilSachdeva,罗兰贝格马克·夏皮罗, 突破性能源克里斯托弗·斯特恩,罗兰贝格 ZacharyA.Wendling,哥伦比亚大学全球能源政策中心/耶鲁大学环境法律与政策研究中心作者按字母顺序列出。除非另有说明，否则所有来自RMI的作者。 联系人 JoeyCathcart,SeniorAssociate, AndrewChen,校长, 版权和引文 JoeyCathcart等人，“理解冲突管理：机遇、挑战和见解”，RMI，2024年， https://rmi.org/insight/understanding-contrail-management-opportunities-challenges-and-insights/. RMI重视合作，并旨在通过分享知识和见解加速能源转型。因此，我们通过CreativeCommonsCCBY-SA4.0许可协议允许感兴趣的各方引用、共享和引用我们的工作。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/. 除非另有说明，否则所有使用的图像均来自iStock.com。ErlingMaartmann-Moe的封面照片。 关于RMI RMI是一家独立的非营利组织，成立于1982年的落基山研究所，旨在通过市场驱动的解决方案转型全球能源系统，以符合1.5°C的未来，并确保为所有人建立一个清洁、繁荣、零碳的未来。我们在世界最重要的地理区域工作，与企业、政策制定者、社区和NGO合作，识别并扩大能削减至少50%于2030年前气候污染的能源系统干预措施。RMI在科罗拉 多州巴斯蒂尔和伯勒德设有办事处，在纽约市、加州奥克兰、华盛顿特区、尼日利亚阿布贾及北京设有分部。 贡献组织 ESTUAIRE 支持组织 Acknowledgments 对于Contrail影响任务小组的参与者在报告开发过程中所付出的集体努力和宝贵贡献，我们表示最诚挚的感谢。这份报告汇聚了航空运输行动集团（ATAG）、美国航空公司（A4A）以及国际航空运输协会（IATA）等跨行业利益相关者的持续性深度合作与承诺，旨在深化对羽流对气候的影响理解并探索可能的解决方案。特别要感谢所有贡献作者及组织，他们的专业知识和宝贵见解极为重要。同时，我们也对资助此次工作的组织表示感激，包括慈善家ChrisKohlhardt、阿拉斯加航空公司以及VirginUnite。你们的合作与奉献对于推进我们对由羽流引发的气候效应的理解和管理至关重要。 尽管许多组织参与了本出版物的开发，但本文件不一定代表所有贡献或支持组织的观点，而是基于Contrail影响任务小组各相关方收集的数据和视角得出的发现与观点。 目录 Summary7 缩写14 A节：The基础16 1.导言17 1.1.平行17 1.2.排放17 1.3.什么是凝结尾迹，以及它们如何影响气候？18 1.4.影响20 1.5.解决方案23 1.6.方法23 1.7.科学25 2.建模27 2.1.坚持？27 2.2.预测28 2.2.1.Pycontails29 2.2.2.功能30 2.2.3.模型31 2.2.4.模型31 2.2.5.预测31 2.2.6.模型31 2.3.建模34 2.3.1.值35 SectionB:The目前37 解决不确定性并开发新的轨迹系统和流程 3.避免38 3.1.不确定性38 3.1.1.排放38 3.1.2.航空系统层面的研究和建模差异与 个人飞行影响39 3.1.3.不确定度40 3.2.型号41 3.2.1.需要进一步的研究领域，以减少预测模型不确定度41 3.2.2.模型42 3.2.3.改进45 4.决定何时避免冲突-的重要性Metrics47 4.1.决策47 4.2.尾随49 4.3.52个指标 4.4.地平线53 4.4.1.地平线53 4.4.2.地平线54 4.5.54个指标 4.6.矩阵55 5.Processes58 5.1.研究58 5.1.1.解决方案60 5.2.flow60 5.3.工具62 5.3.1.服务62 5.4.etc.)62 5.5.Operations63 5.6.回避63 6.《对撞气候影响监测、报告和核查基础》的发展。64 6.1.基本面64 6.2.框架65 6.2.1.来源66 6.2.2.量化67 6.2.3.缺点67 C节：The未来69 7.Scale70 7.1.now70 7.2.行动?70 7.3.flow71 7.4.行动71 7.5.行动?71 8.Operations73 8.1.Operations73 8.1.1.支出73 8.1.2.支出76 8.2.回避77 建议79 附录82 附录A：理解辐射强迫83 度量标准84 EU88 支出89 尾注92 执行摘要 以下报告探讨了科学现状以及对飞行轨迹（在寒冷潮湿的空气中由飞机形成的线状云）的减缓措施，包括当前方法和努力，以更好地理解和应对它们对气候的显著影响。飞行轨迹管理，包括通过重新规划航线避免飞行轨迹，为航空业各利益相关方提供了合作机会，以减少非CO2气候影响，并与持续的航空脱碳努力相结合。 本报告是在由RMI召集的Contrail影响任务小组成员合作下完成的，该任务小组涵盖了航空业的各利益相关方，包括行业组织、航空公司、学术机构、非政府组织、私营公司和政府实体。 提供了对当前对飞行航迹对气候影响的理解的全面概述，以及支持以下关键点的研究和实施努力： •气候变化对飞行航迹的影响显著但可解决。由飞行航迹引起的增温是一个集中且有目标、前景光明的问题。 •尽管尾迹形成受复杂且动态的大气条件驱动，预测模型正被开发以预测持续存在的尾迹。为了确保模型的准确性，关键是要有可靠的数据输入，并需加大验证工作力度。持续的不确定性主要源于巡航高度准确湿度数据的缺乏。 •持续的飞行试验正在测试尾迹回避的操作影响，并为尾迹预测改进提供了关键洞察。继续在研究合作上努力并在大规模飞行试验中参与，可以增加对尾迹对气候影响的集体理解，并支持预测模型的改进。 •测量轨迹的气候影响对于评估航空的全部气候影响至关重要。 本报告旨在为决策者和利益相关方（包括研究人员、商业航空公司运营商、国际航空业组织、民间社会以及政策制定者）提供详细的技术概述。通过增进集体理解，我们希望这些行业参与者进一步支持研究工作，并朝着全球航空系统的潜在非CO2行业标准和政策方向努力。 报告中的建议包括： •利益相关者必须持续投资于，并促使政策制定者激励大气科学研究，以及改进气象数据的收集和测量方法，以减少对飞机尾迹对气候变暖影响程度的不确定性。投资应优先考虑提高天气模型精度、飞机上先进的湿度传感 器以及增强卫星成像覆盖范围。 •为了展示并评估避免航迹云解决方案的可行性，各方需持续深化合作，通过模拟和实际飞行试验的形式进行试飞。这些试验对于提升预测模型、获取操作知识、收集将航迹管理整合进航空公司运营的实践经验、研究 可能的空域影响以及进一步发展和自动化飞行规划工具中的航迹管理流程至关重要。 •空中交通管理（ATM）应被纳入研究、模拟和试验中，以应对可能的未来空域挑战，如容量限制和拥堵问题，并随时间适应系统和流程。为了确保轨迹避免成为持久的缓解解决方案，ATM当局牵头的协调实施可能至关重要。 为什么是contrails？ 飞机在冷湿空气中飞行产生的凝结尾迹——或称凝结尾迹（contrails）——能显著加温气候。大多数尾迹在几分钟内就会消失，但在特定条件下，它们可以在大气中持续存在、扩散，并形成捕获向外辐射的人造卷云，从而成为航空直接排放之外的额外气候影响。 近年来，已开发出方法和技术来预测并避免部分由航迹造成的增温影响。通过分析预定飞行轨迹和高度易形成航迹的区域，有机会发展方法重新规划飞机航线，绕过那些能导致航迹持续存在的非常冷湿气流区域，从而避免形成增温航迹。这种方法被称为航迹避免。在此资源中，我们使用“航迹管理”这一综合术语来涵盖处理航迹对气候的影响，并将“航迹避免”作为与操作避免相关的术语。 飞行规划工具已经开始整合尾迹预测模型，允许航空公司规划避免产生增温尾迹，类似于他们规划避免颠簸的方式。 尽管反尾迹是解决复杂问题的一个相对简单的解决方案，它自身也伴随着一系列需要解决的挑战，因此，在全面扩大这一方法的可行性之前，必须应对这些挑战。 了解航空对气候的全面影响 占全球二氧化碳排放量约2%的航空业已承诺达到净排放水平。 到2050年实现零二氧化碳排放，与《巴黎气候协定》保持一致。然而，航空业的全面气候影响不仅包括二氧化碳排放 ，还包括非二氧化碳效应。飞机尾迹引起的增温可能是非二氧化碳影响的主要驱动力。 关键在于，推动航空气候轨迹管理的发展不应以牺牲减少航空业碳排放的努力为代价。我们应致力于同时降低二氧化碳排放和非二氧化碳效应。 预测将出现持续轨迹的挑战 当前，研究人员和飞行试验操作者正在使用多种尾迹预测模型。这些模型对于预测飞机后方何时以及如何形成尾迹、预估其特性，并理解其对气候整体影响至关重要。 追踪预测模型被回溯性地应用来分析过去的航班是否产生了凝结trail。它们也被用于研究和实验操作中，以预测并避免产生导致变暖的凝结trail。 在后者使用这些工具时，准确预测是否会出现尾迹云仍存在相当大的不确定性，这涉及到诸如天气预报准确性、大气交互作用和云性质等因素。 广泛使用的一种模型是contrailcirrus预测工具（CoCiP）。CoCiP由德国航空航天中心（DLR）开发，并且最近由突破能源进行了修改，成为Pycontrails，这是一个开源模型，可以被第三方软件应用程序采纳并集成。其他正在使用的模型包括由DLR开发的算法气候变化函数（aCCFs），以及由麻省理工学院（MIT）开发的Contrail演化和辐射模型（CERM）和飞机尾迹、化学与微观物理学模型（APCEMM）。谷歌研究最近开发了一个基于机器学习的contrail预报模型，该模型也在逐渐被采用。总的来说，这些模型旨在预测和分析飞行器排放对大气环境的影响。 最近，GoogleResearch和BreakthroughEnergy合作创建了一个新的混合尾迹预测模型，通过将各自的模型相结合 ，并专注于提高尾迹形成和持久性的准确性。 提高预测模型的准确性和验证模型 有效的尾迹预测模型依赖于高质量的输入数据，包括飞行轨迹、飞机和发动机参数、燃油特性以及气象数据。然而，这些数据输入的可用性和准确性是一个挑战。 模型准确性面临的主要挑战之一是巡航高度缺乏足够的湿度数据。正着手开发专门用于飞机上的凝结trail特定湿度传感器以解决这一问题。 为了改进模型，必须评估其羽流预测的准确性：如果预测显示羽流会出现，实际上是否真的出现了？为了解答这一问题，可以应用观察技术来验证羽流预测。通过将摄像头指向天空进行地面观察，在飞行过程中进行验证，以此来完成验证过程。 飞行机组报告持续出现其他飞机尾迹以及卫星观测结果的观察记录。为了提高验证效果，需要增加地面相机的使用，扩大机载观测系统的应用范围，并提升现有卫星影像的分辨率和覆盖范围。 持续的努力以提升数据质量、增加试验以及优化验证对于增强对航迹预测模型可靠性的评估，并建立行业对有效应对航迹对气