基于改进BP神经网络的民航二氧化碳排放预测研究
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中国民用航空飞行学院经济与管理学院

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国家自然科学基金;中央高校基本科研业务费专项资金;中国民航管理干部学院民航数据治理与决策优化重点实验室


Prediction of Civil Aviation Carbon Dioxide Emission Based on Improved BP Neural Network
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    摘要:

    为实现民航业碳中和目标,以1996-2019 年的指标数据为样本,构建基于改进麻雀算法优化的BP神经网络模型(ISSA-BP),并设置冻结、基准、渐进改进、替代和技术突破5种情景,对民航CO?排放量的未来趋势进行预测。研究结果表明,ISSA-BP模型的平均绝对百分比误差降至1.7382%,拟合优度达0.9999,有效克服了局部收敛问题。多情景模拟表明,即使在未来最优减排情景下,中国民航业仍需削减58%-62%的CO?排放量方能实现碳中和。研究据此提出综合减排路径,包括提升可持续航空燃料占比至70%、提高燃油效率以及加强碳汇补偿等措施。研究成果为民航业精准预测碳排放和制定低碳转型策略提供了科学依据。

    Abstract:

    To support civil aviation carbon neutrality, this study develops an Improved Sparrow Search Algorithm-optimized BP neural network (ISSA-BP) model using 1996–2019 data. Five scenarios—Freeze, Baseline, Gradual Improvement, Substitution, and Technological Breakthrough—are simulated to forecast future CO? emissions. Results show the ISSA-BP model achieves a MAPE of 1.7382% and R2 of 0.9999, effectively avoiding local convergence. Simulations indicate that even under the optimal scenario, China’s aviation sector must reduce CO? emissions by 58%–62% to reach carbon neutrality. An integrated reduction pathway is proposed, including raising sustainable aviation fuel use to 70%, improving fuel efficiency, and enhancing carbon sinks. This study provides a scientific basis for aviation emission prediction and low-carbon strategy formulation.

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  • 收稿日期:2025-11-14
  • 最后修改日期:2025-12-25
  • 录用日期:2026-01-04
  • 在线发布日期: 2026-03-20
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