降低海运业碳排放的低成本简便潜在方案

"可以说，为减缓气候变化我们能做的最有影响力的事情就是直接削减二氧化碳排放，"加州大学圣塔芭芭拉分校（UCSB）贝尼奥夫海洋科学实验室（BOSL）的项目科学家、发表在《海洋污染通报》期刊上论文的主要作者雷切尔·罗兹表示。"这促使科学家们正在所有行业中寻找可削减排放的领域。"

一个具有前景的二氧化碳减排候选者是海运业，该行业约占全球温室气体排放总量的3%——与航空业的排放水平相当——并且随着全球化进程加速，预计这一数值还将增长。通常，这些船舶在海洋上高速航行，抵达港口后则排队等待卸货，期间处于闲置状态。

"全球许多港口仍在使用已有百年历史的'先到先服务'船舶停泊系统，这让我联想到在机动车管理局办事时从那些红色'取号机'里拿票的场景，"UCSB海洋生态学家、BOSL主任道格拉斯·麦考利说道。在洛杉矶港和长滩港的正常时期，该系统通常导致0-4艘集装箱船积压等待卸货。而在类似新冠疫情引发的延误等中断时期，这种低效率会加剧，导致约100艘集装箱船在港口附近闲置。

疫情期间，海事行业的利益相关方迅速联合设计并实施了一套新的电子排队系统，主要目的就是防止此类拥堵。这里蕴藏着唾手可得的减排潜力。

"新系统不再采用旧方法，集装箱船是根据它们离开上一港口的时间来获得队列位置，"罗兹解释道。"这就像在离家前预订热门餐厅的座位，而不是全速穿越市区，指望比别人先冲到门口。"由于在队列中的位置已确定，前往洛杉矶/长滩送货的船舶在整个跨太平洋航程中无需匆忙赶路。理论上，这些航速较慢的船舶将消耗更少的燃料，从而产生更少的排放。

虽然船舶排队系统最初是为了消除洛杉矶/长滩这对孪生港口的瓶颈而开发的，但罗兹、麦考利以及来自UCSB、NOAA（美国国家海洋和大气管理局）、加州海洋保护区基金会、阿拉斯加及南加州海洋交易所（marine exchanges）、以及全球渔业观察（Global Fishing Watch）的合作者们推测，该系统可能还具有减少二氧化碳排放的额外效益。

疫情期间，海事行业的利益相关方迅速联合设计并实施了一套新的电子排队系统，主要目的就是防止此类拥堵。这里蕴藏着唾手可得的减排潜力。

"新系统不再采用旧方法，集装箱船是根据它们离开上一港口的时间来获得队列位置，"罗兹解释道。"这就像在离家前预订热门餐厅的座位，而不是全速穿越市区，指望比别人先冲到门口。"由于在队列中的位置已确定，前往洛杉矶/长滩送货的船舶在整个跨太平洋航程中无需匆忙赶路。理论上，这些航速较慢的船舶将消耗更少的燃料，从而产生更少的排放。

虽然船舶排队系统最初是为了消除洛杉矶/长滩这对孪生港口的瓶颈而开发的，但罗兹、麦考利以及来自UCSB、NOAA（美国国家海洋和大气管理局）、加州海洋保护区基金会、阿拉斯加及南加州海洋交易所（marine exchanges）、以及全球渔业观察（Global Fishing Watch）的合作者们推测，该系统可能还具有减少二氧化碳排放的额外效益。

为验证此推测，研究人员分析了2017至2023年间，由1,157艘集装箱船完成的跨越太平洋的10,000多次航程，总里程超过4,700万英里。他们采用自下而上的方法，计算了排队系统于2021年实施前后集装箱船产生的排放量。

他们发现，这一简单的改变似乎产生了显著效果：新系统实施后，每趟航程产生的二氧化碳污染明显减少了16-24%。

"船舶无需为了确保在队列中的位置而'争先恐后然后无奈等待'，它们通过以更低、更高效的航速行驶来节省燃料，"麦考利说道。"这就像你的汽车在时速65英里时比85英里时油耗表现要好得多一样。"

该排队系统由太平洋管理系统（PacMMS）——南加州海洋交易所和阿拉斯加海洋交易所的合作伙伴——负责运行。研究人员认为，该系统可以作为全球其他面临或可能面临拥堵港口的范本，特别是在日益全球化的经济中商品需求不断增长的背景下。其内置的弹性机制有助于这些港口在中断时期维持运营，同时从源头降低二氧化碳排放。此外，该系统的实施速度很快。

"与需要大量投资和时间的技术解决方案不同，这项运营创新在世界第九繁忙的港口群从工作组成立到设计实施仅用了一个月，展示了快速变革的可能性，"罗兹指出。"其成功很大程度上依赖于PacMMS提供的协调能力和数字基础设施，以及船舶和承运人的积极参与——他们遵守新协议的意愿至关重要。"

研究人员表示，全球港口采用数字排队的时机已经成熟，这是一种轻松、经济高效的现代化途径，同时也有助于改善世界海岸沿线的空气质量。

"在港口和物流公司已在推进的更广泛技术与数字化转型计划中，整合数字排队代表着一项直接的胜利，它提供了一种易于实施的解决方案，随着港口现代化和精简运营以减排，该方案可在全球范围内推广，"麦考利说。"如果在其他港口也能证明类似的效益，这些系统可以为海运业提供一条相对简单的途径来助力减排行动。

"在港口和物流公司已在推进的更广泛技术与数字化转型计划中，整合数字排队代表着一项直接的胜利，它提供了一种易于实施的解决方案，随着港口现代化和精简运营以减排，该方案可在全球范围内推广，"麦考利说。"如果在其他港口也能证明类似的效益，这些系统可以为海运业提供一条相对简单的途径来助力减排行动。"

降低货船航速也将极大地惠及与我们共享航道的生物：鲸鱼。UCSB同一实验室的研究发现，速度较慢的船舶与濒危鲸鱼发生致命碰撞的次数更少，使得这项干预措施对鲸类保护也可能是个福音。

展望未来，研究人员继续探索更多减少航运港口碳排放的方法。通过比较洛杉矶/长滩这对孪生港口与西海岸其他尚未采用新系统的港口之间的排放情况，他们发现其他港口也显现出相对温和的减排迹象，这提醒我们影响船舶航速和排放的其他关键因素依然存在。除了降低航速和智能排队，正确识别这些系统性因素可能有助于进一步降低排放。

研究人员表示，对排队系统的额外微调也可能带来更大的气候效益。

"例如，对系统稍作调整，使船舶在太平洋上的平均航速从18节降至17节，似乎有能力再削减约30.8万吨二氧化碳排放——相当于额外减少了9%，"麦考利说。"虽然目前对所有类型的航运而言略微降低航速并非总是可行，但这些早期见解可以帮助我们思考未来减少气候影响并提高运营效率的方法——倘若行业朝着港口更数字化、船队自动化以及更多人工智能连接的供应链（能准确预测市场趋势和航运需求）方向发展的话。"

研究团队期待运用这些研究成果，助力构想一个更绿色、更高效、更具成本效益的航运业和港口未来。

本文的研究工作还由UCSB的卡莉·莱帕特和希拉里·杨（Callie Leiphardt and Hillary Young）、海峡群岛国家海洋保护区的杰西卡·莫滕（Jessica Morten）、阿拉斯加海洋交易所的拜伦·海斯和珍·狄龙（Byron Hayes and Jen Dillon）、南加州海洋交易所的温迪·劳蒂特（Wendy Louttit）以及全球渔业观察的马克·鲍威尔（Mark Powell）共同完成。