Analysis of evolution of commercial air traffic CO2 emissions in the European Union

The environmental sustainability of the air transport industry, as a key player in global social and economic development, has become a major issue in the agenda of the industry´s stakeholders during the past decade. On both international and local levels, policy makers, scientists and environmentalists, manufacturers and airlines have begun to collaborate on fuel efficiency improvements and greenhouse gas emissions reductions in the sector. This dissertation evaluates the structure and distribution of air traffic in European Union member states. The data presented here has been extracted from the statistical office of the European Union (Eurostat) and databases compiled by the The European Organization for the Safety of Air Navigation (EUROCONTROL). The focus of this study is on commercial air traffic and CO2 emissions in the European Union in 2010 and its evolution through 2013. The extracted data for all EU countries consist of variables such as: number of flights, number of passengers, freight tonnes, revenue passenger kilometers (RPKs) and revenue tonne kilometers (RTKs), fuel consumption and CO2 emissions. The majority of EU air transport traffic is concentrated in six countries: France, Germany, Italy, The Netherlands, Spain and The United Kingdom, which in 2010 represented approximately two thirds of the total EU flights. The data is then segmented per distance bands, at intervals of 500 km to see the concentration of traffic in different distance bands and compare their share with other modes of transport. The fuel efficiency trend in the six largest EU aviation markets from 2010 to 2013 is analyzed and the potential reasons for the changes are investigated. The evolution in the airline fleet composition during the last decade is presented as one of the reasons for the improvement in fuel efficiency, measured by fuel efficiency parameter measuring fuel consumption per RTK (passengers + freight). Additionally, the differences in terms of fuel efficiency among the various airline business models (network carriers, low cost carriers, etc.) and aircraft types are studied. Moreover, future CO2 emissions are projected, taking into consideration three different traffic growth and efficiency improvement scenarios. The results of this analysis indicate a slight reduction in the traffic, both for passengers and freight about (-0.8%) but more importantly, a reduction in CO2 emissions (-4.3%), which is the result of an improvement in fuel efficiency parameters (-3.5%) during these three years. There has been a relevant change in the fleet composition in the last ten years, with the replacement of older models for more efficient ones, and a shift to larger aircraft, particularly in the regional segment. Traffic has decreased in shorter distances (internal EU traffic), but increased in more efficient long-range flights (extra-EU traffic), resulting also in an improvement in the efficiency parameters as average aircraft size and stage length increases. This investigation concludes that technological efficiency increases do not seem to be enough to compensate for the rapid growth in air traffic and that implementing market-based measures is an effective and necessary compliment to advances in technology. RESUMEN La sostenibilidad ambiental de la industria del transporte aéreo, como un actor clave en el desarrollo social y económico mundial, se ha convertido en un tema importante en la agenda de las participantes de la industria desde la última década. Tanto a nivel internacional como local, los responsables de la formulación de políticas, los científicos y los ambientalistas, los fabricantes y las compañías aéreas han comenzado a colaborar en la persuasión de las mejoras en la eficiencia del combustible y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en el sector. Esta tesis evalúa la estructura y distribución del tráfico aéreo en los países de la Unión Europea. Los datos utilizados han sido extraídos de la oficina de estadística de la Unión Europea (Eurostat) y de la base de datos de la Organización Europea para la Seguridad de la Navegación Aérea (EUROCONTROL). El estudio se centra en el tráfico aéreo comercial y las emisiones de CO2 en la Unión Europea en 2010 y su evolución hasta 2013. Los datos extraídos para todos los países de la UE consisten en variables como el número de vuelos, el número de pasajeros, los pasajeros por kilómetros transportado (RPKs, por sus siglas en inglés) y las toneladas por kilómetros transportadas (RTKs, por sus siglas en inglés), y consumo de combustible y emisiones de CO2. La concentración del tráfico aéreo de la UE se encuentra en los seis países, Francia, Alemania, Italia, Países Bajos, España y Reino Unido, que en 2010 representan aproximadamente dos tercios del total de los vuelos de la UE. A continuación, los datos son segmentados por bandas de distancia, a intervalos de 500 km para ver la concentración de tráfico en diferentes bandas de distancia y comparar su cuota con otro modo de transporte. Se analiza la tendencia de la eficiencia del combustible en los seis mayores mercados de aviación de la UE de 2010 a 2013 y se investigan las posibles razones de los cambios. La evolución de la composición de la flota aérea durante la última década se presenta como una de las razones de la mejora en la eficiencia del combustible, medida por parámetros de eficiencia de combustible que miden el consumo de combustible por RTK (Pasajeros + carga). También se estudian las diferencias en términos de eficiencia de combustible entre los distintos modelos de negocio de la aerolínea (compañías de red, compañías de bajo coste, etc.) y el tipo de aeronave. Además, considerando tres diferentes escenarios de crecimiento del tráfico y mejora de la eficiencia, se proyectan futuras emisiones de CO2. Los resultados muestran una ligera reducción del tráfico, tanto para los pasajeros como para el transporte de carga (-0,8%), pero lo que es más importante, una reducción de las emisiones de CO2 (-4,3%), resultado de mejorar del parámetro de eficiencia de combustible (-3,5 %) durante estos tres años. Ha habido un cambio relevante en la composición de la flota en los últimos diez años, con la sustitución de modelos más antiguos por otros más eficientes y un cambio hacia aeronaves más grandes, particularmente en el segmento regional. El tráfico ha disminuido en distancias más cortas (tráfico interno de la UE), pero ha aumentado en vuelos de largo alcance más eficientes (tráfico extracomunitario), lo que también ha permitido mejorar el parámetro de eficiencia a medida que aumenta el tamaño medio de la aeronave y la duración de la etapa. Esta investigación concluye que el aumento de la eficiencia tecnológica no parece suficiente para compensar el rápido crecimiento del tráfico aéreo y la aplicación de medidas basadas en el mercado es un complemento necesario