清華新聞網(wǎng)10月8日電 海運(yùn)作為國(guó)際貿(mào)易和全球經(jīng)濟(jì)的支柱，占世界貿(mào)易量的80%以上。然而，繁榮的海上貿(mào)易每年帶來(lái)數(shù)十億噸溫室氣體排放，給全球氣候變化帶來(lái)持續(xù)威脅。為此，國(guó)際海事組織宣布了一項(xiàng)減少海運(yùn)溫室氣體（GHG）排放的“初步戰(zhàn)略”，設(shè)定了到2050年與2008年相比減少50%以上的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)不僅要依靠全球船隊(duì)技術(shù)迭代，一個(gè)有效和穩(wěn)定的減排機(jī)制同樣重要。數(shù)十年來(lái)，政府組織、學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界等做出了諸多努力來(lái)探索海運(yùn)排放責(zé)任分配方法，但由于國(guó)際船舶的流動(dòng)性和運(yùn)營(yíng)的復(fù)雜性，單一強(qiáng)制的責(zé)任分配難以保證氣候、環(huán)境和法律等多方面的公平性，也因此國(guó)際海運(yùn)溫室氣體排放尚并未納入《巴黎協(xié)定》。海運(yùn)GHG減排的宏偉目標(biāo)和責(zé)任分配的不可行性對(duì)尋求新的減排框架提出了迫切需求。
10月7日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院劉歡副教授團(tuán)隊(duì)在《自然·氣候變化》（Nature Climate Change）在線(xiàn)發(fā)表題為“貿(mào)易關(guān)聯(lián)的海運(yùn)二氧化碳排放”（Trade-linked shipping CO2emissions）的研究論文，整合經(jīng)濟(jì)、交通和大氣科學(xué)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)和多學(xué)科方法，創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了包含兩個(gè)“自下而上”海運(yùn)貿(mào)易排放評(píng)估模型的復(fù)合技術(shù)框架（VoySEIM-GTEMS），將國(guó)際海運(yùn)排放表征由船隊(duì)結(jié)構(gòu)追溯到百萬(wàn)級(jí)雙邊貿(mào)易流，以貿(mào)易國(guó)家和商品維度解析了海運(yùn)排放構(gòu)成及排放效率，并挖掘了貿(mào)易伙伴優(yōu)化中隱藏的可觀(guān)海運(yùn)減排潛力，數(shù)字賦能推進(jìn)海運(yùn)全球減排框架的新設(shè)計(jì)，為引導(dǎo)國(guó)際合作促進(jìn)海運(yùn)碳減排提供方法學(xué)基礎(chǔ)和量化模型支撐。
研究首先基于全球船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）大數(shù)據(jù)和國(guó)際航程出發(fā)國(guó)-到達(dá)國(guó)（OD）識(shí)別技術(shù)，開(kāi)發(fā)基于航次的海運(yùn)排放清單模型（VoySEIM），估算了由79萬(wàn)個(gè)的國(guó)際船舶航程的CO2排放和單程船舶能效運(yùn)營(yíng)指數(shù)（EEOI），并建立具有高空間分辨率的全球排放清單（圖1a）?；诤匠碳?jí)別的船舶EEOI，研究進(jìn)一步耦合國(guó)際雙邊貿(mào)易數(shù)據(jù)、建立國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化海運(yùn)航線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)全球貿(mào)易海運(yùn)排放矩陣（GTEMS）模型，實(shí)現(xiàn)了全球約120萬(wàn)精細(xì)規(guī)模全球雙邊貿(mào)易流驅(qū)動(dòng)的國(guó)際海運(yùn)排放量的評(píng)估（圖1b）。模型結(jié)果均表明，在環(huán)赤道走廊，特別是在東亞、東南亞、中東和歐洲水域，船舶排放量密集，航線(xiàn)二氧化碳的最高排放強(qiáng)度高達(dá)每海里22.1 Gg，位于連接?xùn)|亞和歐洲的主要通道——馬六甲海峽附近。
圖1 基于VoySEIM和GTEMS模型估算的國(guó)際海運(yùn)排放空間分布
（a）基于船舶識(shí)別航程的VoySEIM模型所估算的海運(yùn)CO2排放，（b）基于雙邊貿(mào)易流量的GTEMS模型估算的海運(yùn)CO2排放。圖b中船舶排放強(qiáng)度（單位為g CO2NM-1）表示通過(guò)各航線(xiàn)段的所有貿(mào)易運(yùn)輸船舶的累積排放量，而TEEI-W（貿(mào)易排放效率指數(shù)，單位為g CO2ton-1NM-1）表示該航線(xiàn)的海運(yùn)排放強(qiáng)度與其運(yùn)輸?shù)乃猩唐分亓恐取?br>
GTEMS以雙邊貿(mào)易數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建模，能夠有效克服基于A(yíng)IS數(shù)據(jù)的OD航程中存在的轉(zhuǎn)運(yùn)難題和空載航段的不確定性，在國(guó)家層面上實(shí)現(xiàn)了與貿(mào)易關(guān)聯(lián)的海運(yùn)排放量表征（圖2）。在數(shù)千個(gè)國(guó)家級(jí)的貿(mào)易排放流中，前10個(gè)高排放流累計(jì)貢獻(xiàn)了全球海運(yùn)排放量的17.2%，而以上十大貿(mào)易流對(duì)海運(yùn)排放比例約為其海運(yùn)貿(mào)易總額（9.4%）貢獻(xiàn)的兩倍，這種差異表明了貿(mào)易發(fā)展帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)利益和對(duì)氣候的負(fù)面影響貢獻(xiàn)的不對(duì)等。然而，在海運(yùn)責(zé)任分配中需要考慮的因素遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出與雙邊貿(mào)易國(guó)直接關(guān)聯(lián)的海運(yùn)排放。受貿(mào)易商品直接驅(qū)動(dòng)的海運(yùn)排放量需要?dú)w因于遠(yuǎn)多于其直接相關(guān)雙邊貿(mào)易商的國(guó)家，因?yàn)槭芤嬲哌€包括供應(yīng)鏈中的上游和下游國(guó)家?？梢灶A(yù)見(jiàn)，與直接貿(mào)易出口國(guó)和進(jìn)口國(guó)相比，按照初始生產(chǎn)者或最終消費(fèi)者進(jìn)行的海運(yùn)排放分配可能在國(guó)家一級(jí)產(chǎn)生不同的責(zé)任，表明按貿(mào)易分配海運(yùn)排放責(zé)任方面的潛在不公平性。然而，就目前而言，GTEMS模型標(biāo)志著將全球海運(yùn)排放分解為貿(mào)易伙伴、出口國(guó)和進(jìn)口國(guó)的方法進(jìn)步，它可以作為一個(gè)評(píng)估框架，支持貿(mào)易伙伴在減排方面的合作。
圖2 國(guó)際海運(yùn)二氧化碳排放和貿(mào)易排放效率矩陣
（a） 海運(yùn)排放矩陣，（b）以重量計(jì)的貿(mào)易排放效率指數(shù)矩陣（TEEI-W），（c）以?xún)r(jià)值計(jì)的貿(mào)易排放效率指數(shù)矩陣（TEEI-V）。
研究首次在全球尺度實(shí)現(xiàn)了海運(yùn)排放與貿(mào)易驅(qū)動(dòng)力的定量關(guān)聯(lián)，構(gòu)建了GTEMS-VoySEIM模型系統(tǒng)作為基準(zhǔn)工具，將對(duì)國(guó)際海運(yùn)排放的理解從運(yùn)輸載體維度擴(kuò)展到了貿(mào)易驅(qū)動(dòng)力。向驅(qū)動(dòng)力的擴(kuò)展帶來(lái)了重要的新認(rèn)識(shí)和應(yīng)用前景。
首先，提升了貿(mào)易關(guān)聯(lián)的海運(yùn)排放效率的透明度，有助于加速行業(yè)技術(shù)減排。傳統(tǒng)運(yùn)輸載體視角的國(guó)際海運(yùn)排放評(píng)估僅反映船隊(duì)效率，對(duì)決策者的管控支撐作用弱，也無(wú)法撬動(dòng)貿(mào)易國(guó)這一利益相關(guān)方在海運(yùn)減排上的積極性；而國(guó)家貿(mào)易視角的海運(yùn)排放效率，將評(píng)估對(duì)象從船舶轉(zhuǎn)移為貿(mào)易國(guó)，有助于推進(jìn)各國(guó)積極尋求高效低排的海運(yùn)技術(shù)方案，為先進(jìn)技術(shù)營(yíng)造了市場(chǎng)需求，從而促進(jìn)海運(yùn)行業(yè)減排技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
其次，揭示了優(yōu)化貿(mào)易對(duì)于海運(yùn)減排的巨大潛力，點(diǎn)燃由末端治理向驅(qū)動(dòng)力調(diào)控轉(zhuǎn)變的星星之火。近年來(lái)船舶脫碳以船舶技術(shù)和運(yùn)營(yíng)措施為手段，削減量難以抵消海運(yùn)需求增量，海運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)2050減排50%目標(biāo)依然困難重重。研究的模擬情景表明，在不改變各國(guó)進(jìn)出口基本量的情況下，僅優(yōu)化國(guó)際貿(mào)易伙伴一項(xiàng)措施就可以取得38%的總減排效益，潛力巨大。該定量結(jié)果有助于提振海運(yùn)業(yè)脫碳信心，更重要的是，在行業(yè)內(nèi)部調(diào)控策略之外，展示了驅(qū)動(dòng)力調(diào)控的光明前景，促進(jìn)國(guó)際社會(huì)尋求多角度系統(tǒng)性的海運(yùn)減排。
最后，構(gòu)建基準(zhǔn)工具，促進(jìn)設(shè)計(jì)基于雙邊貿(mào)易能效的全球船舶減排框架體系。外部性調(diào)控對(duì)學(xué)科融合要求高，研究耦合經(jīng)濟(jì)、交通、大氣科學(xué)方法建立GTEMS-VoySEIM模型系統(tǒng)。面對(duì)國(guó)際海事組織設(shè)立的海運(yùn)減排宏偉目標(biāo)，該模型系統(tǒng)可以作為基準(zhǔn)工具，長(zhǎng)期評(píng)估耦合經(jīng)濟(jì)和技術(shù)減排情景的綜合減排效益，支持海運(yùn)業(yè)和全球貿(mào)易網(wǎng)共同努力應(yīng)對(duì)全球氣候變化。
環(huán)境學(xué)院劉歡副教授為論文通訊作者和共同第一作者，環(huán)境學(xué)院博士研究生王小桐為該文的第一作者，博士研究生呂兆豐、鄧梵淵分別是第二和第三作者，賀克斌院士為共同作者。本研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金的資助。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41558-021-01176-6
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：呂婷
