Document details

A aviação desempenha um papel crucial na mobilidade global, contribuindo simultaneamente de forma significativa para os impactes ambientais através das emissões de poluentes atmosféricos e do ruído. Compreender estes efeitos é essencial para apoiar a transição para uma aviação mais sustentável, particularmente num contexto de alterações climáticas. O principal objetivo desta tese é desenvolver e implementar um quadro metodológico integrado para quantificar os impactes ambientais associados à aviação e analisar a sua relação com as alterações climáticas, com especial enfoque na qualidade do ar local e nas externalidades ambientais associadas.Este estudo centra-se nas operações aeronáuticas durante o ciclo de Aterragem e Descolagem (LTO), onde as emissões se concentram ao nível da superfície e afetam diretamente as populações circundantes. O quadro metodológico proposto combina modelação de emissões, análise de incerteza, modelação da dispersão e valoração económica. Foram utilizados dados de rastreamento de voos disponíveis publicamente para estimar emissões não associadas ao CO₂, demonstrando que os dados de acesso aberto podem constituir uma alternativa fiável e transparente aos conjuntos de dados proprietários para o desenvolvimento de inventários de emissões ao nível dos aeroportos. Os resultados evidenciam padrões temporais e operacionais consistentes, confirmando a capacidade da metodologia para captar dinâmicas específicas de cada aeroporto.Para abordar as incertezas inerentes à modelação de emissões, foi aplicada uma abordagem baseada em simulação de Monte Carlo. Os resultados mostram que os fatores de emissão e os dados de atividade estão entre os parâmetros mais influentes na variabilidade das estimativas, destacando a importância da qualidade dos dados de entrada e a necessidade de incorporar a análise de incerteza na avaliação ambiental.O estudo analisa ainda a dispersão de poluentes em condições meteorológicas atuais e futuras, utilizando o Aeroporto de Lisboa como caso de estudo. Os resultados indicam que a variabilidade meteorológica influencia significativamente as concentrações de poluentes e que as condições climáticas futuras podem modificar os padrões de dispersão, alterando potencialmente a distribuição espacial e a intensidade da poluição atmosférica nas áreas urbanas envolventes. Estes resultados sugerem que as alterações climáticas poderão desempenhar um papel relevante na evolução dos impactes da aviação na qualidade do ar local.Por fim, as externalidades ambientais associadas à poluição atmosférica e ao ruído gerados pela aviação foram quantificadas para um conjunto de aeroportos europeus. A análise revela uma variabilidade significativa dos custos externos por voo e por passageiro entre aeroportos. A aplicação de uma abordagem de agrupamento permitiu identificar diferentes grupos de aeroportos com desempenho ambiental semelhante, evidenciando padrões regionais distintos e desigualdades na distribuição dos impactes ambientais associados à aviação.De forma global, esta tese apresenta um quadro coerente e multidisciplinar que integra dados públicos de rastreamento de voos, análise de incerteza, modelação da dispersão informada pelo clima e avaliação de custos externos. A abordagem contribui para uma compreensão mais aprofundada das interações complexas entre as operações aeronáuticas, a qualidade do ar local e os custos ambientais num contexto de alterações climáticas. Adicionalmente, oferece uma base prática para decisores políticos, entidades reguladoras e gestores aeroportuários desenvolverem estratégias baseadas em dados e adaptadas regionalmente, com vista à redução dos impactes ambientais da aviação. Ao articular a modelação científica com a avaliação socioeconómica, esta investigação contribui para o objetivo mais amplo de promover um setor da aviação sustentável e resiliente, alinhado com as metas ambientais e climáticas futuras.

Aviation plays a crucial role in global mobility yet contributes significantly to environmental impacts through air pollutant emissions and noise. Understanding these effects is essential to support the transition toward more sustainable aviation, particularly under changing climatic conditions. The main goal of this thesis is to develop and implement an integrated methodological framework to quantify aviation-related environmental impacts and examine their relationship with climate change, with a particular focus on local air quality and associated environmental externalities.This research focuses on aircraft operations during the Landing and Take-Off cycle, where emissions are concentrated near surface-level and directly affect surrounding populations. The proposed framework combines emission modelling, uncertainty analysis, dispersion modelling, and economic valuation. Publicly available flight-tracking data were used to estimate non-CO2 emissions, demonstrating that open-access data can serve as a reliable and transparent alternative to proprietary datasets for developing airport-level emission inventories. The results highlight consistent temporal and operational emission patterns, confirming the capability of the methodology to capture airport-specific dynamics.To address uncertainties inherent in emission modelling, a Monte Carlo simulation approach was applied. The findings reveal that emission factors and activity data are among the most influential parameters affecting the variability of emission estimates, emphasizing the importance of input data quality and the need for uncertainty-informed assessments in environmental modelling.The study further investigates the dispersion of pollutants under current and future climate conditions using a case study of Lisbon Airport. Results indicate that meteorological variability significantly influences pollutant concentrations, and projected climate conditions can modify dispersion patterns, potentially altering the spatial distribution and intensity of air pollution in surrounding urban areas. These findings suggest that climate change may play an important role in shaping future local air quality impacts of aviation.Finally, the environmental externalities associated with aircraft-related air pollution and noise were quantified across a set of European airports. The analysis reveals substantial variability in external costs per flight and per passenger across airports. A clustering approach identified distinct groups of airports with similar environmental performance, highlighting clear regional patterns and inequalities in the distribution of aviation-related impacts.Overall, this thesis presents a coherent and multidisciplinary framework that integrates publicly available flight tracking data, uncertainty assessment, climate-informed dispersion modelling, and external cost evaluation. The approach contributes to a deeper understanding of the complex interactions between aviation operations, local air quality, and environmental costs under evolving climate conditions. It also offers a practical foundation for policymakers, regulators, and airport managers to develop data-driven, regionally adapted strategies for reducing the environmental impacts of aviation. By linking scientific modelling with socio-economic evaluation, this research supports the broader goal of achieving a sustainable and resilient aviation sector aligned with future environmental and climate objectives.