thumb|Estelas de vapor de un C-141 Starlifter sobre la Antártida.|alt=
Las emisiones de la aviación, comercial y militar, contribuyen notablemente al aumento del efecto invernadero. Esto se debe principalmente al dióxido de carbono (CO2) producido por la combustión del jet fuel (queroseno), así como a las estelas de condensación y a las nubes altas que, a veces, pueden generar.
El impacto ambiental del transporte aéreo es importante, pero difícil de evaluar con precisión. Además del CO2, un gas de efecto invernadero bastante fácil de reconocer cuyas emisiones representan entre el 2% y el 3% de las emisiones mundiales, los aviones son responsables de otras emisiones cuya contribución al efecto invernadero no ha sido evaluada con exactitud. En particular, las emisiones de los óxidos de nitrógeno (NOx), y las estelas de condensación y cirros (o cirrus) que se forman en ciertas condiciones, provocan indirectamente el calentamiento global. Por otra parte, la vida útil muy corta de las estelas de condensación, de los cirros y del ozono producidos por la degradación de NOx (de algunos minutos hasta algunos días) no permite asociar sus efectos a los del CO2, que tiene una vida en torno a los 100 años. Sin embargo, estos efectos hay que contabilizarlos ya que su impacto es y será de vital importancia mientras que haya aviones en el cielo.
Para calcular los efectos de todas las emisiones antropogénicas, el Panel Intergubernamental del Cambio climático (IPCC, por sus siglas en inglés) utiliza el forzamiento radiativo que mide las consecuencias de las actividades pasadas y presentes sobre la temperatura global. Este grupo estimó que entre 1790 y 2005 el forzamiento radiativo de la aviación representaba el 4,9% del forzamiento radiativo total; es decir, alrededor de tres veces más que el impacto del CO2 por sí solo. Debido al crecimiento rápido y continuo del transporte aéreo, cerca del 5% al año, y a la incapacidad de la industria de incorporar mejoras técnicas con la misma velocidad, su impacto ambiental no cesa de crecer.
Después de 15 años de negociaciones, el 6 de octubre de 2016 se firmó un acuerdo mundial que apuntó a reducir el impacto ambiental del transporte aéreo, con el apoyo de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI, una agencia de la ONU). En este, se propone solventar la ausencia de medidas con respecto al transporte aéreo en el Acuerdo de París de 2015, mejorar la eficacia energética (2% al año), introducir Combustible sostenible de aviación y evaluar el nivel que alcanzarán las emisiones de CO2 en 2020. Para ello, se instituye un sistema de compensación de emisiones de CO2 para la fracción de emisiones que superen el nivel calculado para 2020, además de una “canasta de medidas técnicas” adoptadas al mismo tiempo. Este sistema se traducirá en una venta de bonos de carbono por las compañías aéreas, y por otros sectores, por medio de una bolsa de intercambio (voluntaria a partir del año 2021 y obligatoria a partir del 2027). Son varias las organizaciones, entre ellas las ONG medioambientales, que han denunciado la falta de ambición de este acuerdo.
Las emisiones en aviación pueden variar sensiblemente dependiendo de la duración del vuelo. Las emisiones de CO2 varían desde un rango de 150 g/km por pasajero (240 g/milla por pasajero) para vuelos cortos hasta 110 g/km por pasajero (180 g/milla por pasajero) para vuelos largos.
Cambio climático thumb|350px|Forzamientos radiativos de las emisiones aéreas (gases y aerosoles) en 1992, estimación del IPCC.
Como todas las actividades humanas en las que se lleva a cabo una combustión, la aviación convencional emite CO2 a la atmósfera, entre otros gases, contribuyendo al calentamiento global. Existen otros tipos de aviación, que no se impulsan por combustión, aunque son minoritarios: el ala delta, el parapente, el planeador (si no emplea un combustible fósil) y vuelos humanos.
La combustión de carburante de aviación en los reactores produce principalmente CO2 y vapor de agua, y en menor medida contaminantes gaseosos como óxidos de nitrógeno (óxido nítrico y dióxido de nitrógeno) y partículas en suspensión (o aerosoles):
El CO2, cuya vida útil es bastante larga (alrededor de los 100 años), se mezcla de manera homogénea en la baja atmósfera y se acumula, contribuyendo al aumento continuo del efecto invernadero. El vapor de agua y los aerosoles tienen un impacto importante y similar, aunque de manera transitoria. Según la altitud de vuelo y las condiciones atmosféricas, el vapor puede condensarse, formando estelas de condensación que desaparecen en minutos, como mucho, o que se extienden y forman cirros. Estos pueden subsistir durante más tiempo. El agua se adhiere al ciclo del agua, salvo si esta se emite en la estratosfera. Los óxidos de nitrógeno son degradados por reacciones fotoquímicas que consumen metano (CH4) y producen ozono (O3). La eliminación de metano, uno de los gases de efecto invernadero (GEI) principales, contrarresta en parte el forzamiento radiativo del CO2. El ozono es otro gas de efecto invernadero que por el hecho de poseer un tiempo de vida corta generalmente no se cuenta como su equivalente CO2. Dependiendo del tipo de aeronave usada, se emiten además hollín, sulfatos, óxidos de azufre, monóxido de carbono (que se une con el oxígeno, produciendo CO2), tetraetilo de plomo (sólo en aviones con un motor de pistón) y radicales como hidroxilo, y se producen combustiones incompletas de hidrocarburos, que tienen un efecto nocivo.IPCC, Aviación y la Atmósfera Global: Informe Especial del Intergovernmental Panel on Climate Change (1999), Cambridge University Press Los aerosoles de vida útil muy corta (sólo duran mientras los aviones están volando) son responsables de un forzamiento radiativo importante que en la actualidad (la década de 2010) se considera superior al acumulado desde los primeros años de la aviación.
Por lo tanto, los aviones a reacción tienen un impacto acumulado de larga duración, vinculado a sus emisiones de CO2 y que subsiste durante más de cien años, y un impacto de corta duración, sobre el equilibrio radiativo de la atmósfera que desaparecería en algunos días si el tráfico aéreo cesase.
La industria aérea también contribuye a las emisiones de GEI a través de los vehículos del aeropuerto, de los coches privados usados por los pasajeros y los empleados para llegar a los aeropuertos, de la producción de energía usada en los edificios del aeropuerto, de la fabricación de aviones y de la construcción de infraestructura aérea. Esta situación se exacerba en la aviación militar, con las prácticas de disparo y bombardeo y debido a las aviones supersónicos (ya no existen aeronaves civiles supersónicas).
Se calcula que la contribución de las aviones civiles a las emisiones globales de CO2 es del 2%. Sin embargo, en el caso de las aerolíneas que frecuentemente vuelen a mucha altitud (cerca o en la estratosfera), existen efectos más allá del CO2 que pueden incrementar el impacto antropogénico del cambio climático significativamente. Este problema no se presenta en las aeronaves que operan a altitudes más bajas (en la troposfera), tales como balones, dirigibles, aeronaves ligeras, y helicópteros.
Forzamiento radiativo El forzamiento radiativo (FR) expresa, en W/m², la variación del flujo de radiación resultante al nivel de la tropopausa (la cima de la atmósfera) relacionada con un factor de perturbación. El flujo de radiación resultante es la diferencia entre la potencia radiativa recibida y emitida. Un forzamiento radiativo positivo tiende a recalentar el sistema (se recibe más energía de la que se emite) mientras que uno negativo conlleva un enfriamiento (las pérdidas de energía sobrepasan las recibidas). El IPCC toma como referencia el año 1750 y su informe de 2014 arroja datos sobre el forzamiento radiativo en 2011.
Mecanismos Los aviones subsónicos contribuyen al cambio climático de cuatro modos:
Dióxido de carbono Las emisiones de CO2 de los aviones son las más significativas y más conocidas. En la actualidad, se considera que los efectos de estas emisiones no dependen de la altitud (es decir, son similares al impacto atmosférico de las emisiones terrestres). Según un informe especial del IPCC, se calcula que en 1992 las emisiones de CO2 de los aviones correspondían al 2% de las emisiones antropogénicas totales y al 2,4% de las emisiones relacionadas con los combustibles fósiles. Como el transporte aéreo sólo se desarrolló a partir de los años 50, la concentración de CO2 en la atmósfera atribuido a este sector fue un poco más del 1% para ese año.Aviation and the Global Atmosphere: A Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (1999), Cambridge University Press
La combustión de 1 litro de queroseno libera 2,52 kg de CO2, a los cuales hay que añadir 0,52 kg debido a la extracción, el transporte y la refinación, es decir, una emisión total de 3,04 kg de CO2 por litro de combustible aéreo. Esto es igual a 3,81 kg de CO2 por kg de combustible, 0,312 kg por kW/h o 3.642 kg por tep (toneladas equivalentes de petróleo).
Según una asociación de expertos de la industria, el Grupo de Acción de Transporte Aéreo (ATAG, por sus siglas en inglés), en 2015 los vuelos fueron responsables de la emisión de 781 Mt de CO2 de un total de 35 Gt de CO2, es decir, constituyeron el 2.2% del total. Sin embargo, según las estadísticas de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), la aviación consumió 288 Mtep de combustible a base de petróleo, equivalente a 1.029 Mt de CO2, es decir, al 3,2% de las emisiones de CO2 relacionadas con los combustibles fósiles.
Óxidos de nitrógeno Los óxidos de nitrógeno no son GEI, pero reaccionan con componentes químicos presentes en la atmósfera a la altura a la que vuelan los aviones subsónicos (de 9 a 13 km, en la tropopausa). Pueden provocar las siguientes reacciones:
La producción de ozono, de vida corta, que recalienta la temperatura en la superficie de la Tierra. A esa altitud, las emisiones de NOx producen más ozono que cerca del suelo y este provoca un recalentamiento más significativo. Así, el ozono producido es atrapado, sobre todo en el hemisferio norte, donde el tráfico aéreo es mayor. Además, el efecto de las concentraciones de O3 es regional y local (en contraste con el efecto global de las emisiones de CO2). La destrucción del metano, de una vida útil de 12 años, que se enfría. En 1992, se computa que el 2% de la concentración atmosférica de metano se debe al tráfico aéreo. Las emisiones de NOx reducen los niveles ambientales de metano, resultando en un efecto de enfriamiento climático. Pero este efecto no compensa el efecto causado por el O3 formado a partir de las emisiones de NOx. A la altura de los vuelos supersónicos, las emisiones de NOx destruyen la capa de ozono de la estratosfera.
Vapor de agua (H2O) thumb|Estelas de condensación y cirros en formación. thumb|Formación de cirros.El vapor de agua (otro GEI) emitido por los aviones subsónicos se convierte en lluvia en la troposfera en un lapso de tiempo de entre una y dos semanas. Además, una pequeña fracción del vapor se emite en la baja estratosfera, donde este se puede acumular. No obstante, el forzamiento radiativo del vapor de agua estratosférico es muy débil.