降低海运碳排放的一种经济简便的潜在解决方案

"可以说，我们减缓气候变化最具影响力的举措就是直接削减二氧化碳(CO₂)排放，"加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)贝尼奥夫海洋科学实验室(BOSL)项目科学家、发表在《海洋污染公报》期刊的论文第一作者瑞秋·罗兹表示。"这促使科学家们在各行各业寻找减排空间。"

海运业是极具潜力的减排对象，该行业温室气体排放量约占全球总量的3%——与航空业相当——且随着全球化进程预计将持续增长。通常情况下，船舶在海上全速航行，抵达港口后却需排队等待卸货，期间保持空转状态。

"全球许多港口仍沿用百年历史的'先到先得'泊位分配系统，这让我想起在车辆管理局取号机抽票的场景，"UCSB海洋生态学家、BOSL主任道格拉斯·麦考利解释道。在洛杉矶/长滩双港正常运作时，该系统通常导致0至4艘集装箱船积压待卸。而疫情期间的延误等异常情况，会使低效状况加剧至约100艘集装箱船在港口附近空转。

疫情期间，海运业利益相关方共同设计并快速实施了新型电子排队系统，主要目标正是解决此类拥堵问题。此处蕴藏着唾手可得的减排潜力。

"新系统根据集装箱船离开上一港口的时间分配排队位次，"罗兹说明，"这类似于出发前预订热门餐厅座位，无需争分夺秒赶路抢位。"由于泊位获得保障，驶向洛杉矶/长滩的货轮在跨太平洋航程中无需加速航行。理论上，降速船舶将减少燃料消耗与排放量。

虽然船舶排队系统最初旨在消除双港瓶颈，但罗兹、麦考利及来自UCSB、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)、加州海洋保护区基金会、阿拉斯加与南加州海事交流中心、全球渔业观察组织的合作者推测，该系统可能附带降低CO₂排放的效益。

为验证此假设，研究人员分析了2017-2023年间1,157艘集装箱船逾10,000次航程、总计超4,700万海里的太平洋航运数据。采用自下而上方法，精确计算了排队系统2021年实施前后的船舶排放量。

研究显示这项简单变革成效显著：新系统实施后，单次航程的CO₂污染量显著降低16-24%。

"船舶无需'加速赶路再空转待泊'，通过低速高效航行节省了燃料，"麦考利比喻道，"正如汽车65英里时速比85英里更省油。"

由南加州与阿拉斯加海事交流中心联合组建的太平洋管理系统(PacMMS)运作的该排队机制，可为全球面临货物需求增长导致拥堵的港口提供范本。其内置弹性机制能帮助港口在异常时期维持运营，同时从源头降低CO₂排放。更重要的是，该系统实施迅速。

"相较于需巨额投入的技术方案，这项运营创新在工作组成立仅一月内就在全球第九繁忙港口群落地，"罗兹强调，"PacMMS的协同能力与数字基础设施，以及船运公司对新规的积极配合，是成功关键。"

研究者认为当前正是全球港口推行数字排队的良机，这是现代化建设中提升海岸空气质量的低成本高效途径。

"数字排队整合是港口物流企业现有技术转型中易实现的突破点，"麦考利指出，"随着港口现代化改革推进减排，这种即装即用的方案具备全球推广潜力。若其他港口验证类似效益，将为海运业减排提供简易通道。"

降速航行同时惠及共享航道的海洋生物：鲸类。UCSB同实验室研究表明，低速船舶与濒危鲸类的致命碰撞显著减少，此举有望实现生态共赢。

展望未来，团队持续探索港口碳减排新路径。对比洛杉矶/长滩双港与未采用新系统的西海岸港口发现，其他港口也显现温和减排迹象，提示除速度与智能排队外，尚有其他关键因素影响船舶排放。精准识别这些系统性要素可协同降速策略进一步压减排放。

研究人员表示，排队系统的精细调优或将带来更大气候效益。

"例如将太平洋航段平均航速从18节微调至17节，预计可额外削减约30.8万吨CO₂排放——降幅再增9%，"麦考利说明，"虽然当前全面降速存在局限，但随着港口数字化、自动化船队及AI供应链预测技术的发展，这些早期洞察将助力未来统筹气候影响与运营效率的双重优化。"

该团队期待运用研究成果，共同构建更绿色、高效、经济的航运业与港口未来。

论文合作者包括UCSB的卡莉·莱帕特与希拉里·杨；海峡群岛国家海洋保护区的杰西卡·莫滕；阿拉斯加海事交流中心的拜伦·海斯与珍·狄龙；南加州海事交流中心的温迪·劳蒂特；全球渔业观察组织的马克·鲍威尔。