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工业革命以来气候系统的变暖已经是毋庸置疑的事实。在1880-2012年期间，全球陆地和海洋平均表面温度升高了0.85[0.65至1.06]°C。自1900年到2015年，中国表面温度也呈现出每十年增温0.121° ± 0.009°C的趋势。

政府间气候变化专门委员会第五次评估报告

伴随平均温度的升高，极端天气和气候事件频发，极端高温的发生频率和强度不断增强。如何适应这种变化是包括航空业在内的社会各界所必须面对的问题。  

气候变暖对民航运输的影响      

在国际上，气候变化对民航业的影响逐渐受到重视。气候变化影响民航运输业的主要原因是：    

（一）气候变暖导致极端天气    

全球气候变暖导致雷暴、冰雹、晴空湍流等极端天气事件频发以及由于大气环流、等压面高度等方面的改变，影响民航飞机在航路上飞行安全。        

（二）气候变暖影响空气密度    

由于空气密度是影响飞机实际最大起飞重量、最大载客人数和燃料等方面的一个重要要素，伴随着气温的升高，大气密度减小，飞机起飞要达到一定的升力，需要更高的速度来产生足够的升力，但起飞速度自身又受到跑道长度和机场海拔等因素的影响。

因此，对于特定机场跑道和特定机型而言，存在一个最高气温阈值，如果机场气温超过这个阈值，飞机的理论最大起飞重量就难以满足起飞条件。

因此，飞机要起飞就必须得通过减少乘客或者货物来降低载荷，这无疑会对民航业造成一定的经济损失。例如，2017年7月20日，由于机场气温异常偏高，导致美国菲尼克斯机场取消了40余架次航班，引起了公众和媒体的高度关注。         

 1.5和2°C对中国民航的影响      

2015年11月，《联合国气候变化框架公约》缔约方大会通过了《巴黎协定》，正式将“2°C温升目标”纳入大会成果，并提出“力争把温升目标控制在较之工业革命前上升1.5°C以内”。

在《巴黎协定》的温升阈值下，未来气候增暖将对我国民用航空产生何种影响？

2018年6月15日，中国科学院大气物理研究所周天军研究团队和中国民航大学空中交通管理学院刘海文教授合作，在Science Bulletin杂志以“Impact of 1.5 °C and 2.0 °C global warming on aircraft takeoff performance in China” （全球1.5°C/2.0°C温升对我国民用航空飞机起飞的影响）为题，撰文探讨了这一问题。

他们采用国际通行的技术标准和研究方法，基于气候模式的集合预估数据，研究了未来在不同温升目标下中国日最高温度的变化；在此基础上，选取7个典型的民航机场，以波音737为例，讨论了《巴黎协定》所确定的温升阈值对这7个民航机场飞机最大起飞重量的影响。

夏季日最高气温是影响飞机最大起飞重量的主要气象要素。基于气候模式集合预估结果的分析表明，在全球温升情景下，我国大部分地区的夏季日最高气温较之当前气候（2006-2015年）的增幅小于1.5°C，增暖中心位于青藏高原地区。在全球2°C温升情景下，青藏高原和中国北方地区的日最高温度增幅明显提升。全球2°C较之1.5°C，对我国西部干旱和半干旱地区的影响尤为显著，青藏高原和西北地区的日最高气温增幅高于0.5°C。

模式集合预估结果表明，在全球1.5°C（2.0°C）温升阈值下，北京、上海、昆明、拉萨、乌鲁木齐等五个机场的夏季日最高气温将会增加1.0°-2.0°C (1.4°-3.0°C)，其中拉萨的增温幅度最大；而香港和广州两地在两种温升背景下的日最高气温增幅差异不大。

在增暖情景下， ECHAM6.3模式100个集合成员平均预估的夏季日最高气温相对于当前气候（2006-2015年）的变化。（a）为全球1.5°C温升阈值，（b）为全球2°C温升阈值。

限重天数是量化气候增暖对飞机起飞影响的重要指标。参照国际标准，定义了飞机起飞重量减重1000磅（~454 kg）所对应的日最高温度阈值，该阈值是机场跑道长度和机场海拔高度的函数，因此，阈值大小因机场位置而异。只要所在机场的日最高温度达到该阈值，这一天就被定义为需要限重日。基于气候模式的集合预估结果，计算增暖背景下日最高温度达到该阈值的天数，并比较不同增温情景下的限重天数，发现包括北京、上海、拉萨在内的三个机场的限重天数将显著增加，其中拉萨机场对增暖最为敏感。在1.5°C、2°C全球温升情景下，拉萨机场的限重天数将由当前的7天分别增加到的25和46天。乌鲁木齐机场在2°C温升背景下将需要限重。

在飞机起飞重量减重1000磅情况下，当前（2006-2015, 蓝色）和未来（2106-2115）在全球1.5°C (红色) 、2°C (深红) 温升情景下，不同机场（自左而右是北京、广州、上海、香港、昆明、拉萨、乌鲁木齐）飞机起飞需要限重的天数。黑线代表100个集合成员限飞天数的标准差。    

 研究展望      

“气候变化对航空业的影响问题，是我国迫切需要加强的研究领域”，这项研究工作的主要完成人之一、中国民航大学空中交通管理学院刘海文教授强调说。

“截止2015年底，中国民航共有颁证运输机场210个，通用机场78个。根据国务院办公厅《关于促进通用航空业发展的指导意见》文件，到2020年，全国要建成500个以上通用机场；根据民航局在编的《全国通用机场布局规划》，预计到2030年，我国民用机场总量约2300座左右，其中通用机场总量约2058座，运输机场257座。 此外，“十二五”末，我国航空公司通航全球55个国家和地区的137个城市，国际航线达到660条，国际客运市场份额达到49%。这些数字均表明民航的战略地位日益凸显。

气象保障对于民航业尤为重要。伴随全球温度的升高，极端天气和气候事件等对民航业的影响愈发显著，而关于气候变化对我国民航业的影响问题，我们目前的认知水平尚存在不足，综合评估工作亟待加强而且已经迫在眉睫”，刘海文教授呼吁道。

“关于综合评估气候变化对我国航空业的影响问题，这项工作的重要性和紧迫性已经毋庸置疑。国际上，美国国家科学院于2012年颁布了《机场气候适应和恢复力》科学报告；欧洲航空安全组织（EUROCONTROL）也于2013年出台了题为《气候变化风险和恢复力》的评估报告。国际科学界围绕气候变化对航空业的影响问题研究近年来亦不断有大量成果涌现，科学认知不断加深”，中国科学院大气物理研究所周天军研究员介绍说。“对于我国，该领域工作的开展，需要加强科学界从事气候预测和气候变化基础研究的团队与民航用户团队的合作，通过协同设计、协同实施和协同推广来有序推动。受限于历史资料的获取和气候模式的水平，我们目前的这一研究工作尚处于探索性阶段，一些结论还是初步性，未来期待通过中国科学院与中国民航系统的合作，来共同推动该领域工作的开展”，周天军研究员最后对跨学科的合作问题提出上述期望。            

相关论文：        

Zhou Tianjun, Liwen Ren, Haiwen Liu, Jingwen Lu, 2018: mpact of 1.5 °C and 2.0 °C global warming on aircraft takeoff performance in China. Science Bulletin , 63(11), 700-707

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927318301695#