Integration of non-CO2 effects of aviation in the EU ETS and under CORSIA : final report / by Malte Niklaß, Katrin Dahlmann, Volker Grewe, Sven Maertens, Martin Plohr and Janina Scheelhaase (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Hamburg, Oberpfaffenhofen und Köln), Jonathan Schwieger, Urs Brodmann, Claudia Kurzböck, Mischa Repmann and Nadin Schweizer (First Climate (Switzerland) AG, Zürich), Moritz von Unger (Coastland Climate Policy LLC, San Francisco) ; on behalf of the German Environment Agency ; publisher: Umweltbundesamt ; edited by: Section V 3.6 Aviation, Kay Köhler (Fachbegleitung)

Abstract

In addition to carbon dioxide, air traffic operation affects the climate through other emissions and atmospheric processes, such as the formation of ozone and contrail cirrus. The climate impact of these non-CO2 effects is strongly dependent on the emission location (in particular cruise altitude) and emission time (e.g. weather conditions) and, thus, highly non-linear to the fuel consumption. Although non-CO2 effects are responsible for about 2/3 of the climate impact of aviation, they are not yet taken into account in existing and currently planned emissions trading systems (e.g. EU ETS) or market-based measures (MBM, e.g. CORSIA 1). This research project focuses on the development of concepts for the integration of non-CO2 effects of air traffic into the EU ETS and under CORSIA. For this purpose, suitable climate metrics for assessing the relationship between non-CO2 and CO2 climate impacts are analyzed first (Part A). For selected non-CO2 calculation methodologies, the availability of the necessary data is examined and estimation procedures for non-existent data are investigated (Part B). Afterwards, the current practice in voluntary carbon markets for estimating CO2 and non-CO2 effects of aviation is presented (Part C). The additional administrative burden to verify reporting on aviation’s non-CO2 is examined in Part D. In the final step, key design parameters for the integration of non-CO2 consequences of aviation in the EU ETS and CORSIA are evaluated (Part E). The inclusion of non-CO2 effects in the EU ETS and CORSIA is highly recommended for climatelogical reasons and technically feasible, but involves an additional administrative burden for authorities and aircraft operators. The level of the resulting mitigation incentive as well as the additional effort is strongly depending on the calculation methodology of the CO2 equivalents. For this choice, a trade-off must be made between a simple operational feasibility and a high incentive level to modify flight routing and to reduce the NOx emission indices. False mitigation incentives, which can arise from to the non-linearity between non-CO2 climate effects and fuel consumption, must be prevented.

Der Luftverkehr verursacht neben Kohlendioxid (CO2) weitere Emissionen und atmosphärische Prozesse, wie z. B. die Ozon- und Kondensstreifenzirrenbildung, deren Klimawirkung stark vom Emissionsort (insbesondere Reiseflughöhe) und –zeitpunkt (u.a. Wetterbedingungen) abhängt und somit hochgradig nicht linear zum Kraftstoffverbrauch ist. Obwohl Nicht-CO2-Effekte ca. 2/3 der Klimawirkung der Luftfahrt induzieren, werden sie in bestehenden und aktuell geplanten Emissionshandelssystemen (z.B. EU ETS) bzw. marktbasierten Maßnahmen (MBM, z.B. CORSIA) zur Regulierung von klimawirksamen Luftverkehrsemissionen noch nicht berücksichtigt. Gegenstand dieses Forschungsprojekts ist die Erarbeitung von Konzepten zur Integration dieser Nicht-CO2-Effekte in das EU ETS bzw. CORSIA. Zu diesem Zweck werden zunächst geeignete Klimametriken zur Beurteilung des Zusammenhangs zwischen Nicht-CO2- und CO2-Klimawirkungen analysiert (Teil A). Es wird untersucht, welche Daten Luftfahrzeugbetreiber dafür erfassen müssen und wie nicht vorhandene Daten ggf. durch Schätzdaten ersetzt werden können (Teil B). Anschließend wird die derzeitige Praxis auf den freiwilligen Kohlenstoffmärkten zur Abschätzung der CO2- und Nicht-CO2-Effekte des Luftverkehrs dargestellt (Teil C). Der zusätzliche Verwaltungsaufwand zur Überprüfung der Berichterstattung der Nicht-CO2-Effekte wird in Teil D untersucht. Im letzten Schritt werden wesentliche Fragestellungen zur Einbindung von NichtCO2-Effekten in das EU ETS bzw. in CORSIA adressiert (Teil E). Die Einbeziehung von Nicht-CO2-Effekten ins EU ETS und CORSIA ist aus klimatologischen Gründen empfehlenswert und (Daten-)technisch möglich, aber mit einem zusätzlichen Verwaltungsaufwand für Behörden und Flugzeugbetreiber verbunden. Die Höhe des resultierenden Mitigationsanreizes sowie des entstehenden Mehraufwands ist dabei stark von der Berechnungsmethodik der CO2-Äquivalente abhängig. So gilt es bei der Wahl des CO2-Äquivalentansatzes zwischen einer einfachen Operationalisierbarkeit und einer hohen Anreizwirkung zur Veränderung der Flugroutenführung und zur Reduzierung der NOx-Emissionsindizes abzuwägen und Fehlanreize, die aufgrund der Nichtlinearität zwischen Nicht-CO2-Effekten und Kraftstoffverbrauch entstehen können, zu vermeiden.