【创新在大工】经济管理学院多项研究成果助力实现全球海运交通部门实现净零排放的挑战

近日，我校经济管理学院鲁渤教授为第一作者领导的研究团队与中国科学院大学段宏波教授研究团队合作开发了一个自下而上的GHG排放估算和转型路径分析的综合框架（BEEPA），基于全球航运网络大数据估算了2015年至2020年全球集装箱海运的GHG排放量，并通过考虑未来全球经济形势、航运技术革新、网络优化布局等关键要素设计了典型的航运低排放情景，给出了该部门实现碳中和的可能路径。

系列研究成果发表在国际顶级学术期刊《Nature》旗下《npj Ocean Sustainability》期刊（https://www.nature.com/articles/s44183-023-00018-6），以及《Cell》旗下《Patterns》期刊（https://www.cell.com/patterns/fulltext/S2666-3899(23)00156-3）。

集装箱货运的二氧化碳排放量约占全球海运碳排放总量的30%，是全球海运排放量的最大贡献者。海运产生的排放物会通过大气运动从海洋扩散到陆地，对城市气候和人类健康产生不利影响。为了实现《巴黎协定》的目标，国际海事组织（IMO）于2018年批准了一项温室气体减排战略，即到2050年海运总排放量比2008年至少减少50%，这一目标将在第80届国际海洋环境保护大会（MEPC 80）上得到进一步强化。因此，系统研究全球海运网络的演变规律，建立排放清单，设计可行的海运脱碳路径意义重大。为此，作者团队通过构建一个自下而上的排放估算和转型路径分析的系统集成框架，有效的解决了这一问题。

图1.集装箱海运的能源消耗和GHG排放估算

BEEPA方法得出的总排放量包括海上排放量（即航行模式下产生的排放量）和港口排放量（即港口作业过程中产生的排放量）两部分，BEEPA的详细描述见方法图。研究结果显示，从2015年到2020年，全球海运集装箱排放总量呈现稳定的波动趋势（图1）。集装箱航运排放量最大的港口集中在东北亚、东南亚、马六甲海、红海、地中海和北海（图2）。中国和美国是世界上港口运营期间集装箱航运排放最大的两个国家。亚洲港口产生的集装箱航运排放约占全球排放总量的55%，居首位。

图2. 2020年全球港口排放的地理分布

到本世纪中叶的情景分析表明，在所有“一切照旧”的情景下，全球集装箱航运业的排放量在2040年前都将持续增长，其中化石能源主导的海运模式（SSP5-BAU情景）下的GHG排放量最高，达到4.2亿吨，将比2020年的水平高出近80%；总体上，经济向好的贸易增长决定了排放总量的大小，而在贸易增长趋势不变的情况下，能源转型力度越大，集装箱航运的碳排放达峰就越早，排放水平也越低。IMO提出的50%的排放下降主要通过船舶能效技术改进、低排放/零排放燃料替代和负排放技术（NETs）的采用来实现。

图3.全球集装箱海运的低排放转型路线图

该研究系统阐释了全球航运业集装箱船碳排放的特征，为规划2050年全球海运交通部门碳中和的实现提供了科学依据。最重要的是，通过探索排放随时间变化的驱动因素，该研究给出了不同阶段的减排贡献主体和可能的策略，有助于交通部门管理者和船运企业在全球零排放战略大背景下优化航运管理和技术升级的投资决策。

我校为论文的第一完成单位，论文主要合作者还包括我校马雪娇副教授、博士研究生路宏漫，以及中国科学院大学研究生明希、陈德阳。该研究成果获得了国家社会科学基金重大项目以及国家自然科学基金的支持。