環(huán)境學(xué)院劉歡課題組合作揭示貿(mào)易驅(qū)動下全球海運(yùn)碳排放五十年的結(jié)構(gòu)與時空演變
清華新聞網(wǎng)3月27日電 海運(yùn)業(yè)作為全球貿(mào)易的基石，其碳排放問題日益受到國際社會關(guān)注。隨著國際海事組織（IMO）提出到2050年實(shí)現(xiàn)海運(yùn)業(yè)凈零排放的目標(biāo)，各國政府、學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界正加速推動行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。然而，精準(zhǔn)制定海運(yùn)脫碳路徑，需基于對歷史碳排放模式的深入理解，以識別關(guān)鍵驅(qū)動因素、演化趨勢及未來減排潛力，為全球海運(yùn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)支撐。目前全球海運(yùn)碳排放數(shù)據(jù)存在碎片化問題，導(dǎo)致政策制定和減排策略的精準(zhǔn)性受到限制。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院劉歡教授課題組與北京工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作，創(chuàng)新性地構(gòu)建了一種“貿(mào)易驅(qū)動”技術(shù)框架，追蹤了1970年至2021年間全球數(shù)十億海運(yùn)貿(mào)易流量的碳排放，并將其映射至0.1°×0.1°的地理網(wǎng)格上，重構(gòu)了過去半個世紀(jì)全球海運(yùn)大氣污染物和溫室氣體排放的歷史清單。該方法融合國際貿(mào)易、船舶活動及海運(yùn)燃料等數(shù)據(jù)，突破了自動識別系統(tǒng)（AIS）數(shù)據(jù)在時間跨度和空間覆蓋上的局限性，在長期尺度上實(shí)現(xiàn)了排放數(shù)據(jù)與貿(mào)易活動的空間一致性。通過系統(tǒng)校準(zhǔn)與多源數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證，該研究首次揭示了全球海運(yùn)排放的結(jié)構(gòu)性變遷及空間分布格局的演化特征，為全球海運(yùn)業(yè)脫碳路徑規(guī)劃提供了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)支撐。
研究發(fā)現(xiàn)，盡管過去半個世紀(jì)全球船隊(duì)的整體能效有所提升，但海運(yùn)業(yè)的碳排放總量仍呈上升趨勢。從1970年到2021年，全球海運(yùn)業(yè)的二氧化碳（CO?）排放量增長了1.7倍，其中2017年的峰值排放（8.87億噸）是1983年最低排放水平（3.66億噸）的2.4倍。這一增長趨勢與全球貿(mào)易擴(kuò)張高度相關(guān)，尤其是在1983年至2008年全球金融危機(jī)前，海運(yùn)排放量呈現(xiàn)持續(xù)加速態(tài)勢。
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的加速推進(jìn)，海運(yùn)業(yè)經(jīng)歷了深刻的結(jié)構(gòu)性變革，其中最顯著的變化之一是全球貿(mào)易運(yùn)輸模式正從傳統(tǒng)散貨船向更高效的集裝箱運(yùn)輸轉(zhuǎn)型。研究顯示，1970年至2021年間，全球海運(yùn)量中的集裝箱運(yùn)輸占比從5.5%增長至17.8%，但其碳排放份額卻從13.8%激增至40.4%（圖1）。集裝箱船的迅速發(fā)展推動了全球物流體系的現(xiàn)代化，但同時也成為海運(yùn)碳排放結(jié)構(gòu)變化的關(guān)鍵驅(qū)動因素。因此，針對集裝箱航運(yùn)行業(yè)采取精準(zhǔn)減排策略至關(guān)重要，通過優(yōu)先推動該領(lǐng)域的低碳轉(zhuǎn)型，可有效控制未來可能的排放增長。
圖1.海運(yùn)歷史排放的結(jié)構(gòu)性變化——按運(yùn)輸船型和商品類別
研究進(jìn)一步揭示，海運(yùn)碳排放的歷史變化在區(qū)域上存在顯著差異。自2008年全球金融危機(jī)以來，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的海運(yùn)貿(mào)易增長明顯放緩，海運(yùn)碳排放也趨于穩(wěn)定甚至下降，尤其體現(xiàn)在北大西洋航線。然而，與之形成鮮明對比的是，新興經(jīng)濟(jì)體間的海運(yùn)貿(mào)易增長迅猛，特別是亞洲區(qū)域的海運(yùn)排放顯著增加。這一趨勢反映了全球貿(mào)易重心的轉(zhuǎn)移，也凸顯了不同國家間貿(mào)易發(fā)展不均衡所帶來的海運(yùn)排放差異。
近年來，全球海運(yùn)碳排放增速有所放緩，部分年份甚至出現(xiàn)下降趨勢，這或許標(biāo)志著行業(yè)進(jìn)入關(guān)鍵轉(zhuǎn)折期。然而，新冠疫情、全球貿(mào)易格局的重塑以及低硫燃料政策的全面實(shí)施，使得后疫情時代的海運(yùn)碳排放軌跡充滿不確定性。未來幾年，海運(yùn)業(yè)將步入能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，如何在全球貿(mào)易動態(tài)變化的背景下，科學(xué)評估海運(yùn)碳排放趨勢，并制定精準(zhǔn)有效的減排策略，成為當(dāng)前行業(yè)面臨的重要課題。對此，本研究提出的技術(shù)框架可為政策制定者提供前瞻性的分析工具，精準(zhǔn)評估不同貿(mào)易情景下的海運(yùn)排放變化，并為國際貿(mào)易伙伴間的綠色合作政策提供量化支撐。
研究還指出，全球海運(yùn)碳排放的增長與全球產(chǎn)業(yè)分工深化密切相關(guān)。隨著制造業(yè)逐步從發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，碳排放也相應(yīng)地向新興市場轉(zhuǎn)移，這一現(xiàn)象被稱為國際貿(mào)易中的“隱含碳排放”轉(zhuǎn)移。然而，發(fā)展中國家面臨的環(huán)境壓力遠(yuǎn)不止于本土制造業(yè)排放，還包括國際海運(yùn)帶來的額外環(huán)境影響，例如沿海空氣污染、海岸線退化及海洋生態(tài)破壞。因此，全球氣候與環(huán)境治理亟需建立公平合理的國際合作框架，從產(chǎn)業(yè)鏈全局出發(fā)，全面考量社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素，制定更具包容性和公平性的減排政策。
本研究構(gòu)建的全球海運(yùn)歷史排放清單數(shù)據(jù)庫，為深入研究供應(yīng)鏈中的隱含碳排放影響提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。這不僅有助于評估不同國家和地區(qū)在全球海運(yùn)碳排放中的責(zé)任，還能為未來制定更加公平的國際減排合作政策提供科學(xué)依據(jù)，助力全球海運(yùn)業(yè)向低碳和可持續(xù)方向發(fā)展。
相關(guān)研究成果以“全球海運(yùn)排放變遷（1970-2021）：貿(mào)易驅(qū)動下的結(jié)構(gòu)與時空演變”（Global shipping emissions from 1970 - 2021: Structural and spatial change driven by trade dynamics）為題，于3月25日在線發(fā)表于《一個地球》（One Earth）。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授劉歡為論文通訊作者，北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院助理研究員王小桐為論文第一作者。研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項(xiàng)目的支持。
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