一种降低海上航运碳排放的经济简便潜在解决方案

"可以说，减缓气候变化最有效的方法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、发表于《海洋污染公报》期刊的论文第一作者雷切尔·罗兹表示。"这促使科学家们在各个领域寻找减排空间。"

航运业是二氧化碳减排潜力巨大的领域，其温室气体排放量约占全球总量的3%——与航空业相当——预计随着全球化进程推进，该数值还将增长。通常，船舶在海上全速航行，抵达港口后却需排队空转等待卸货。

"全球许多港口仍沿用百年历史的'先到先得'泊位系统，这让我想起在车管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。洛杉矶与长滩双港正常运行时，该系统常导致0-4艘集装箱船积压待卸；而在新冠疫情等中断时期，效率低下可能造成约百艘集装箱船在港区空转。

疫情期间，海事利益相关方协同开发了新型电子排队系统，主要旨在解决拥堵问题。此处蕴藏着唾手可得的减排机遇。

"集装箱船依据驶离上一港口的时间确定排队位次，"罗兹说明，"如同前往热门餐厅前先预定座位，无需全城疾驰争抢进门次序。"由于泊位获得保障，往来洛杉矶/长滩的货轮在跨太平洋航程中无需抢速。理论上，航速降低将减少燃料消耗与排放。

虽然船舶排队系统初衷是为消除双港瓶颈，但罗兹、麦考利与来自UCSB、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）、加州海洋保护区基金会、阿拉斯加及南加州海事交易所、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。

为验证该假设，研究人员分析了2017-2023年间1,157艘集装箱船超10,000次航程、总计逾4,700万英里的太平洋航线数据。采用自下而上分析法，他们计算了2021年排队系统实施前后的船舶排放量。

研究发现这项简单变革成效显著：新系统启用后，单次航程CO₂污染减少16-24%。

"船舶无需'加速赶路再空转等位'，通过经济航速即可节省燃油，"麦考利比喻道，"正如车速65英里/时比85英里/时油耗更低。"

由南加州与阿拉斯加海事交易所联合运营的太平洋管理系统（PacMMS），可为全球面临或潜在拥堵的港口提供样板。该系统内置弹性机制，既能保障中断时期的港口运转，又能直接从源头降低CO₂排放，且实施周期极短。

"相比需巨额投入的技术方案，这项运营创新在世界第九繁忙港口群仅用一个月就完成设计实施，彰显了快速变革的可能性，"罗兹强调，"成功关键得益于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遵守。"

研究者指出，全球港口采用数字排队的时机已然成熟——这是实现现代化、改善沿海空气质量的便捷经济之策。

"数字排队整合是港口物流企业现有技术转型中唾手可得的成果，"麦考利阐述，"它提供易实施的解决方案，可随港口现代化升级而全球推广。若其他港口验证类似效益，该系统将为海运业减排贡献简易路径。"

货轮降速还将惠及共享航道的鲸类。UCSB同实验室研究表明，航速降低能减少濒危鲸类的致命碰撞，实现生态保护双赢。

展望未来，团队正探索更多港口减排方案。通过对比洛杉矶/长滩双港与未采用新系统的西海岸港口，他们发现其他港口也存在适度减排迹象，这提示航速与排放还受多重系统性因素影响。精准识别这些因素，结合降速与智能排队，可进一步推动减排。

研究者表示，排队系统的微调可能带来更大气候效益。

"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——相当于再降9%，"麦考利计算道。"虽然当前各类航运未必都能降速，但随着港口数字化、船队自动化及AI供应链预测的发展，这些早期发现将助力规划未来减碳与提效方案。"

该团队期待运用研究成果，助力航运业与港口构建更绿色、高效、经济的未来。

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；阿拉斯加海事交易所的拜伦·海斯与珍·狄龙；南加州海事交易所的温迪·劳蒂特；全球渔业观察组织的马克·鲍威尔。