انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية الناتجة عن الطيران؟ التغيرات التاريخية في الطلب على الطيران وكفاءته ومساهمته في تغير المناخ

يمثل الطيران 2.5% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية. لكنها ساهمت بنحو 4% في ظاهرة الاحتباس الحراري حتى الآن.

يعد الطيران أحد أكثر الأنشطة التي تحتوي على نسبة عالية من الكربون، ولكنه يساهم بنسبة 2.5% فقط من انبعاثات الكربون في العالم. كيف يضيف هذا؟ حسنًا، كل شخص في العالم تقريبًا لا يطير. تقدر الدراسات أن 10% فقط من سكان العالم يطيرون في معظم السنوات، ولكن مع ارتفاع الدخل، فإن هذا سوف يتغير.

لقد أدى مزيج من الطلب المتزايد والتحسينات التكنولوجية إلى دفع التغيير في انبعاثات الطيران خلال نصف القرن الماضي. غالباً ما يتم تفسير إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من خلال “هوية كايا” – عدد الأشخاص هناك، ودخلهم، وكفاءة الطاقة في الاقتصادات، وكثافة الكربون في الطاقة. يمكننا استخدام إطار مماثل لفهم محركات انبعاثات الطيران.

ألقي نظرة على التغيرات التاريخية في الطلب على الطيران وكفاءته ومساهمته في تغير المناخ. يعتمد معظم هذا العمل على ورقة بحثية ممتازة كتبها كانديلاريا بيرجيرو وزملاؤه، وأخرى كتبها ديفيد لي وزملاؤه. تبحث ورقة بيرجيرو أيضًا في المسارات المستقبلية للطلب على الطيران والانبعاثات.

إذا كنت مهتمًا، فالأمر يستحق التعمق في مزيد من التفاصيل.

لقد تحسنت الكفاءة، ولكن الطلب العالمي المتزايد أدى إلى ارتفاع الانبعاثات

الطلب العالمي على الطيران، وكفاءة استخدام الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، من 1990 إلى 2021
لحساب انبعاثات الكربون الناتجة عن الطيران، نحتاج إلى معرفة ثلاثة مقاييس:

الطلب على الطيران: كم عدد كيلومترات الركاب والبضائع؛
كفاءة الطاقة: مقدار الطاقة المستخدمة لكل كيلومتر؛
كثافة الكربون: ما هو الوقود المستخدم، والذي يخبرنا بالكربون المنبعث لكل وحدة طاقة.
وبضرب هذه المقاييس معًا، نحصل على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ).

في الرسم البياني أدناه، قمت بعرض الاتجاهات في هذه المقاييس ذات الصلة منذ عام 1990. وتأتي هذه من ورقة بحثية كتبها كانديلاريا بيرجيرو وزملاؤه، ونشرت في مجلة Nature Sustainability  .

سترى أن هناك خللًا في عامي 2020 و2021. وهذا هو الانخفاض المفاجئ في النقل الدولي والمحلي خلال جائحة كوفيد-19 . وينتعش الطلب بسرعة، ومن المتوقع أن يصل إلى مستويات ما قبل الوباء مرة أخرى هذا العام. في الوقت الحالي، دعونا نتجاهل الفترة الفريدة للوباء ونركز على الاتجاهات حتى عام 2019.

بين عامي 1990 و2019، تضاعف الطلب على الركاب والبضائع أربع مرات تقريبًا. المزيد من الناس يطيرون، ويتم نقل المزيد من الأشياء. في عام 2019،

سافر الركاب أكثر من 8 تريليون كيلومتر: أي ما يعادل سنة ضوئية تقريبًا.

وفي الوقت نفسه، أصبح الطيران أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بأكثر من الضعف. السفر لمسافة راكب واحد في عام 1990 استخدم 2.9 ميجا جول من الطاقة. وبحلول عام 2019، انخفض هذا الرقم إلى أكثر من النصف ليصل إلى 1.3 ميجا جول.

وقد جاءت هذه الكفاءة من التصميم والتكنولوجيا المحسنة، والطائرات الأكبر حجمًا التي يمكنها حمل عدد أكبر من الركاب، و”عامل حمولة الركاب” الأعلى. المقاعد الفارغة أصبحت أقل شيوعًا مما كانت عليه في الماضي.

ولم تتغير كثافة الكربون في ذلك الوقود – أي كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة لكل وحدة – على الإطلاق . لقد استخدمنا وقود الطائرات القياسي في عام 1990 ونستخدم نفس الأشياء اليوم. لم تحصل على أي نظافة. ولا يشكل الوقود الحيوي وغيره من البدائل سوى جزء صغير من الطلب العالمي.

إذا أصبح الطيران أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بأكثر من الضعف، ولم يتغير الكربون المنبعث لكل وحدة من الطاقة، فإن كفاءة الكربون في السفر لمسافة كيلومتر واحد تزيد أيضًا عن الضعف.

وفي عام 1990، كان كل كيلومتر واحد من الراكب ينبعث منه 357 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون.

وبحلول عام 2019، انخفض هذا الرقم إلى أكثر من النصف ليصل إلى 157 جرامًا.

كيف أثرت التغيرات في الطلب والتك

نولوجيا على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون؟

إذا تضاعف الطلب أربع مرات، لكن كفاءة الطيران أصبحت مضاعفة، فإن الانبعاثات سوف تتضاعف. وقد ساهمت المكاسب في الكفاءة في التصدي جزئياً للانبعاثات الناجمة عن زيادة الطلب.

في عام 1990، انبعاثات الطيران العالمي حوالي 0.5 مليار طن. وفي عام 2019، كان ذلك حوالي مليار.

لقد تضاعفت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية الناجمة عن الطيران أربع مرات منذ الستينيات
كان لدي فضول لرؤية منظور طويل المدى.

ولتحقيق ذلك، قمت بتوسيع البيانات الحديثة إلى عام 1940، باستخدام بيانات من ورقة بحثية كتبها ديفيد لي وزملاؤه.  يظهر ذلك في الرسم البياني أدناه. وقد تضاعفت الانبعاثات أربع مرات منذ منتصف الستينيات.

يمثل الطيران 2.5% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية

لقد قمت بحساب حصة الطيران في الانبعاثات العالمية باستخدام السلسلة الزمنية المذكورة أعلاه وبيانات إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من مشروع الكربون العالمي .

يمكنك رؤية النتائج في الرسم البياني أدناه. وفي عام 2019، كان الطيران مسؤولاً عن 2.5% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن المصادر الأحفورية واستخدام الأراضي. وقد تقلبت هذه الحصة من 2% إلى 2.5% منذ منتصف التسعينيات ولكن مع زيادة ملحوظة منذ عام 2010.

وتعني التأثيرات المناخية غير ثاني أكسيد الكربون أن الطيران يمثل حوالي 4% من ظاهرة الاحتباس الحراري حتى الآن
وفي حين أن الطيران يمثل حوالي 2.5% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية ، فإن مساهمته الإجمالية في تغير المناخ أعلى.

إلى جانب انبعاث ثاني أكسيد الكربون من حرق الوقود، تؤثر الطائرات أيضًا على تركيز الغازات والملوثات الجوية الأخرى. فهي تولد زيادة قصيرة الأجل ولكن انخفاضًا طويل الأجل في الأوزون والميثان، وزيادة في انبعاثات بخار الماء، والسخام، والهباء الجوي الكبريتي، ونفاثة الماء. وفي حين أن بعض هذه التأثيرات تؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة، فإن البعض الآخر يؤدي إلى تأثير التبريد. لكن بشكل عام، تأثير الاحترار أقوى.

ديفيد لي وآخرون. (2020) حدد التأثير الإجمالي للطيران على ظاهرة الاحتباس الحراري عندما تم تضمين كل هذه التأثيرات. وللقيام بذلك، قاموا بحساب ما يسمى بـ “التأثير الإشعاعي”. يقيس التأثير الإشعاعي الفرق بين الطاقة الواردة والطاقة المشعة إلى الفضاء. إذا تم امتصاص المزيد من الطاقة أكثر من الإشعاع، يصبح الغلاف الجوي أكثر دفئا.

ومع أخذ كل هذه التأثيرات في الاعتبار، يقدر المؤلفون أن الطيران يمثل حوالي 3.5% من التأثير الإشعاعي الفعال حتى الآن. وتقدر دراسة أخرى أنها كانت مسؤولة عن 4% من ارتفاع درجة الحرارة العالمية منذ عصور ما قبل الصناعة.

ورغم أن ثاني أكسيد الكربون يحظى بالقدر الأكبر من الاهتمام، فإنه يمثل أقل من نصف هذا الانحباس الحراري. ويأتي ثلثاها من التأثيرات غير ثاني أكسيد الكربون .

ويشكل بخار الماء الناتج عن عوادم الطائرات الحصة الأكبر. وهذا ما يفسر لماذا يساهم الطيران بنسبة 2.5% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون السنوية، ولكن أكثر عندما يتعلق الأمر بتأثيره الإجمالي على ظاهرة الاحتباس الحراري.

ومن المرجح أن ترتفع حصة الطيران في الانبعاثات العالمية مع قيام القطاعات الأخرى بإزالة الكربون بشكل أسرع
يعد الطيران أحد أصعب القطاعات في إزالة الكربون. ومن الممكن أن تصبح الكهرباء منخفضة الكربون من خلال نشر مصادر الطاقة المتجددة والطاقة النووية ؛ النقل البري والتدفئة من خلال الكهرباء. وحتى الصناعات “التي يصعب تخفيفها”، مثل الأسمنت والصلب، ظهرت لها بدائل منخفضة الكربون.

وبالمقارنة، فإن الطيران متأخر عن المنحنى. ومن المرجح أن ينمو الطلب العالمي في العقود المقبلة مع زيادة ثراء السكان. ولذلك، فإن ارتفاع الانبعاثات سيتم تحديده من خلال ما إذا كان الطيران يستطيع الحفاظ على التحسينات في كفاءة استخدام الطاقة والتحول إلى الوقود منخفض الكربون. وحتى الآن، لم يحرز القطاع أي تقدم تقريبًا في هذا الصدد.

وفي حين أن الطائرات الأكثر كفاءة يمكن أن تخفف بعض النمو في الانبعاثات، إلا أنها لا تستطيع القضاء عليها بالكامل. وللقيام بذلك، ستحتاج الصناعة إلى الانتقال من وقود الطائرات إلى الكهرباء، أو الوقود الحيوي، أو الهيدروجين، أو مزيج منهما. وإلى أن يتم هذا التحول، سيشكل الطيران حصة متزايدة باستمرار من الانبعاثات العالمية.