一种降低海运碳排放的廉价简便潜在解决方案

"可以说，减缓气候变化我们能做的最具影响力的事情就是直接削减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）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·罗德斯（Rachel Rhodes）说道。"这促使科学家们审视所有行业以寻找减排空间。"

一个前景广阔的CO₂减排候选领域是海运业，该行业约占全球温室气体排放总量的3%——与航空业的排放量相当——并且随着全球化加深，预计这一数字还会增长。通常情况下，这些船舶在海洋上疾驰，然后在港口排队等待卸货时处于闲置状态。

"全球许多港口仍在使用百年历史的'先到先服务'的船舶靠泊系统，这让我想起在机动车管理局（DMV）时从那些红色'取号机'里抽票的情景，"UCSB海洋生态学家、BOSL主任道格拉斯·麦考利（Douglas McCauley）说。在洛杉矶和长滩港的正常时期，这一系统通常导致积压0-4艘等待卸货的集装箱船。而在中断时期，例如新冠疫情带来的延误，这种低效率可能加剧至约有100艘集装箱船仅在港口附近闲置。

疫情期间，海事行业的利益相关者共同迅速设计并实施了一种新的电子排队系统，主要就是为了防止此类拥堵。这里蕴藏着潜在的唾手可得的成果。

"集装箱船不再使用旧方法，而是根据其离开上一港口的时间获得排队位置，"罗德斯说。"这就像在热门餐厅离开家前就预订好位置，而不是匆忙穿过市区，期望比别人先到门口。" 由于排队位置有保障，向洛杉矶/长滩运送货物的船舶在横跨太平洋的航程中不必匆忙。理论上，这些航速较慢的船舶将燃烧更少的燃料，产生更少的排放。

虽然船舶排队系统最初是为了消除这对孪生港口的瓶颈而开发的，但罗德斯、麦考利以及来自UCSB、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）、加利福尼亚海洋保护区基金会、阿拉斯加和南加州海事交易所以及全球渔业观察（Global Fishing Watch）的其他合作者怀疑，它可能附带减少CO₂排放的益处。

为了验证这一点，研究人员分析了2017-2023年间1,157艘集装箱船10,000多次航程中超过4,700万英里的太平洋交通数据。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巨大影响，新系统实施后，每次航程的CO₂污染明显减少了16-24%。

"船舶无需为了确保排队位置而'匆忙抵达然后等待'，因此能够以更慢、更高效的航速航行，从而节省燃料，"麦考利说。"就像你的车以65英里/小时而不是85英里/小时行驶时油耗表现好得多。"

据研究人员称，由太平洋管理系统公司（Pacific Management Systems）——南加州海事交易所和阿拉斯加海事交易所的合作伙伴——实施的排队系统，可以作为全球其他面临或可能面临拥堵的港口的典范，尤其是在日益全球化的经济中对货物需求不断增长的背景下。其内置的弹性机制可以帮助这些港口在中断时期维持运营，同时从源头降低CO₂排放。此外，该系统的实施非常迅速。

"与需要大量投资和时间的科技解决方案不同，这项运营创新在工作组成立后仅一个月内就在世界第九繁忙的港口群设计和实施了，展示了快速变革的可能性，"罗德斯指出。"其成功在很大程度上依赖于PacMMS提供的协调能力和数字基础设施，以及船舶和承运商的积极参与——他们遵守新规程的意愿至关重要。"

研究人员表示，全球港口采用数字排队的时机已经成熟，这是一种简单、经济高效的现代化方式，同时也有助于改善世界沿海地区的空气质量。

"整合数字排队代表了港口和物流公司已在推进的更广泛技术和数字化转型倡议中的一个直接胜利，它提供了一个易于实施的解决方案，随着港口现代化和精简运营以减少排放，该方案可在全球范围内推广，"麦考利说。"如果其他港口也显示出类似的益处，这些系统可以为海运业提供一个相对简单的途径来助力减排工作。

"整合数字排队代表了港口和物流公司已在推进的更广泛技术和数字化转型倡议中的一个直接胜利，它提供了一个易于实施的解决方案，随着港口现代化和精简运营以减少排放，该方案可在全球范围内推广，"麦考利说。"如果其他港口也显示出类似的益处，这些系统可以为海运业提供一个相对简单的途径来助力减排工作。"

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，较慢的船速能减少与濒危鲸鱼发生致命碰撞的次数，使这一干预措施对它们而言也可能是一个胜利。

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/长滩这对港口与西海岸其他尚未采用新系统的港口之间的排放，他们发现其他港口也存在排放适度减少的迹象，这提醒我们还有其他关键因素影响着船舶速度和排放。除了降低航速和智能排队外，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，对排队系统进行额外的微调也可能带来更大的气候效益。

"例如，稍微调整系统，使船舶横跨太平洋的平均航速为17节而非18节，似乎有能力再削减约308,000吨CO₂排放——相当于额外减少9%，"麦考利说。"虽然目前以稍慢速度航行对所有类型的航运来说并不总是可行，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，如果该行业朝着港口更数字化、船队自动化以及更多人工智能互联供应链（能准确预测市场趋势和航运需求）的方向发展。"

该团队期待应用这些研究成果，帮助航运业和港口构想一个更绿色、更高效、更具成本效益的未来。

本论文的研究还由UCSB的卡莉·莱帕特（Callie Leiphardt）和希拉里·扬（Hillary Young）；海峡群岛国家海洋保护区的杰西卡·莫滕（Jessica Morten）；阿拉斯加海事交易所的拜伦·海斯（Byron Hayes）和詹·狄龙（Jen Dillon）；南加州海事交易所的温迪·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。