不均衡的天空：航空排放的长期全球清单与公平性分析

《TRANSPORTATION RESEARCH PART D-TRANSPORT AND ENVIRONMENT》：Uneven skies: long-term global inventory and equity analysis of aviation emissions

全球航空业1996-2023年多污染物排放清单研究揭示新兴经济体排放总量激增但人均仍集中于高收入国家，国内航班扩张驱动新兴市场排放，国际航班主导发达国家新增排放，CORSIA机制下发展中国家减排成本压力剧增，需制定差异化公平政策。

　　

廖伟军|岳帅|王晓倩|曹芳宇|季青|王春楠|范颖

合肥工业大学汽车与交通工程学院，中国合肥

摘要

民用航空如今已成为全球气候讨论的核心议题，但各国在排放量和碳减排负担方面的差异仍未能得到充分研究。本研究首次构建了1996年至2023年间的全球航空排放清单，整合了全球所有定期航班的数据。系统比较显示，尽管总体排放量显著增加，尤其是在新兴经济体中，但人均排放量仍集中在高收入国家。尽管发展中国家通过快速更新机队提高了效率，但这种提升仍无法跟上需求的快速增长。分解数据显示，在新兴市场中，国内航空增长是主要驱动因素；而在发达国家，国际航班则是新增排放量的主要来源。根据《国际航空碳抵消与减排计划》（CORSIA）的碳减排成本计算，发展中国家面临的负担日益加重，凸显了气候正义方面的关键挑战。我们的研究结果强调了制定差异化的、注重公平的政策以及提供有针对性的支持的必要性，以协调航空业增长与全球脱碳和公平目标之间的关系。

引言

近几十年来，民用航空已从一个边缘行业转变为全球气候变化讨论的核心领域。它曾只是人为温室气体排放的一个次要来源，如今却已成为全球变暖的主要贡献者，并成为国际减缓努力的焦点（Graver等人，2019年；Sch?fer等人，2019年；Lee等人，2021年）。截至2019年，民用航空排放的二氧化碳约为9.15亿吨，占全球年二氧化碳排放总量的2-3%，并且其行业增长率位居全球前列（IATA，2020年；廖等人，2023年）。随着全球航空旅行需求的增加，这一趋势预计将在未来几十年加速（Peeters等人，2016年；ICAO，2025年）。值得注意的是，除了二氧化碳外，航空业还产生一系列非二氧化碳污染物，如凝结尾迹、氮氧化物、颗粒物和其他短期气候强迫物，这些污染物会大幅加剧行业的总体升温效应并恶化局部空气质量（Grewe等人，2021年）。

然而，航空业的环境影响远比总体全球排放量所显示的更为复杂。少数富裕国家和频繁出行者不成比例地享受着航空业带来的便利，同时承担着相应的气候成本（Warnock-Smith等人，2023年）。据估计，全球不到五分之一的人口曾乘坐过飞机，而每年绝大多数航班由主要位于高收入国家的一小部分精英人群完成（CNBC，2017年；G?ssling和Humpe，2020年）。相比之下，许多发展中国家尽管航空活动极少、排放量很低，却是最容易受到该行业气候影响的国家，且更易受到全球移动性带来的环境外部性的影响。此外，碳定价和环境法规实施的不均衡可能并不会导致全球排放量的整体减少，反而可能导致航空旅行需求转向那些航空公司面临较低碳成本或较宽松环境约束的地区（Dray和Doyme，2019年）。这种需求转移可能会削弱区域碳减排政策的有效性，因为排放量并未真正消除，只是转移到了其他地方。同时，这种模式往往会将减排和相关经济负担集中在监管严格的经济体中，而鼓励那些气候政策较宽松地区的航空业扩张和排放增长。因此，这些动态可能会进一步加剧全球航空排放分布的不平等。

尽管人们普遍认识到这些问题，但由于技术、方法论和制度方面的障碍，我们对航空排放在地理和结构上的不平等现象的理解仍然有限。大多数先前的研究主要集中在记录各国或地区之间的总体排放差异，并建立了国家级多污染物排放清单。虽然这为比较各国航空排放提供了有价值的基准，但仍存在两个关键限制。

首先，大多数现有的航空排放清单时间覆盖范围有限，通常只涵盖几年时间，很少超过二十年。这种狭小的时间框架使得难以识别长期趋势或理解航空排放不平等现象随时间的变化。其次，当前的研究主要关注总体排放量，而对影响一个国家航空业脱碳潜力的深层结构因素关注不足。因此，一些重要问题仍未得到解答：各国在排放效率、排放增长的关键驱动因素（如需求扩张和技术进步的相对作用）以及政策驱动的碳减排成本方面存在哪些具体差异？理解这些差异对于识别哪些国家在向低碳航空转型过程中可能面临更大挑战或机遇至关重要。然而，这些关键方面在很大程度上被忽视了。

随着《国际航空碳抵消与减排计划》（CORSIA）和国家碳市场在指导航空业未来发展中发挥越来越重要的作用，仅通过简单的总体输出快照来分析航空排放已不再足够。相反，研究必须采用更加细致和长期的方法，系统地考察更深层次的差异——如排放效率的差异、驱动排放变化的结构力量，以及不同国家面临的碳减排负担。这种方法应同时考虑发达国家和发展中国家，并涵盖较长的时间跨度。通过采用这种多维度和纵向的比较视角，我们可以更清晰、更全面地理解航空业环境影响的演变趋势，以及由此产生的公平挑战。

为了解决这些不足，本研究首次提出了一个涵盖近三十年（1996-2023年）的全面、统一的全球航空排放清单，该清单基于详细的定期航班活动和飞机特征数据构建。利用高分辨率、全球统一的数据，我们系统地分析了所有主要国家和地区的多污染物排放情况，并定量分解了排放变化中的效率效应和活动效应。我们还比较了国际和国内运营之间的差异，以及起飞和降落（LTO）周期与爬升-巡航-下降（CCD）周期之间的差异。特别强调系统地比较发达国家和发展中国家，不仅揭示了国际排放不平等的总体规模和方向，还展示了不同经济发展和基础设施阶段的国家航空部门在排放效率、增长驱动因素和碳减排压力方面的差异。这些证据和见解可以直接为更有针对性、差异化且注重公平的政策干预提供依据，从而在保持航空连通性的同时，满足气候责任和全球公平的迫切需求。

本文的其余部分安排如下：第2节全面回顾了关于航空排放清单、效率测量和排放公平性的文献；第3节详细介绍了数据来源和方法论框架；第4节展示了主要结果；第5节总结了关键发现、政策启示以及局限性和未来研究方向。

研究片段

航空排放清单与预测研究

要对航空业的环境影响进行全面准确的评估，基础在于构建透明、高分辨率的排放清单。在缺乏航班级微观数据的情况下，一些研究主要依赖宏观统计数据（如航班频率或经济指标）来估算航空排放（Kesgin，2006年；Ekici等人，2013年；Y?lmaz，2017年；Puliafito等人，2017年；Bo等人，2019年；Xiong等人，2023年）。然而，这些

方法与数据

为了解决全球民用航空排放中的深刻地理和结构不平等问题，本研究基于OAG航班大数据构建了一个全面、多层次的分析框架。该方法首先整合全球范围内的统一航班记录，以构建具有高空间和时间分辨率的多污染物排放清单。在此基础上，将应用一系列定量方法进行研究

长期多污染物排放清单

我们编制了一个统一的长期航空排放清单，能够系统地评估1996年至2023年间六种污染物（二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、碳氢化合物和颗粒物）的全球变化趋势和各国差异。图2展示了全球主要航空市场的这些排放物的时间演变情况，而图3则展示了二氧化碳的全球分布和再分配情况，二氧化碳是最能全面反映航空业气候影响的污染物。

结论

本研究利用1996年至2023年的8.7408亿条航班记录，首次对全球民用航空排放进行了全面的长期分析。通过构建国家层面的统一多污染物和效率清单，并系统地分解排放变化的驱动因素，本研究揭示了航空业环境足迹的演变趋势和持续存在的不平等现象。

CRediT作者贡献声明

廖伟军：撰写初稿、可视化、数据验证、软件开发、方法论设计、调查、数据分析、概念化。岳帅：撰写初稿、可视化、软件开发、调查、数据分析、数据验证。王晓倩：撰写初稿、数据验证、软件开发、方法论设计、调查、数据分析。曹芳宇：撰写初稿、软件开发、调查、数据分析、数据验证。季青：撰写初稿

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢张安明以及2024年ATRS中国分会会议（北京）和第28届ATRS世界会议（中国香港）的参与者对本文早期版本提出的有益意见和建议。感谢国家自然科学基金（编号：72371012、72021001）、安徽省自然科学基金（编号：2508085QG266）、中央高校基本科研业务费（编号：JS2025ZSPY0074）等机构的财政支持。