绘制中国靠港船舶二氧化碳排放的演变趋势及未来预测

《Frontiers in Marine Science》：Mapping the evolution and future prediction of berthing ship CO2 emissions in China

中国九大港口船舶二氧化碳排放时空演变及驱动机制分析。研究基于2001-2021年数据，构建空间-时间分析框架，发现排放重心从北方向南方港口转移，货运量、GDP、二产占比及水路运输为主因。通过GeoDetector模型识别区域差异，情景预测显示 BAU下除天津港外均呈增长，优化情景下减排潜力达40%-60%。建议重点发展绿色港口技术，提升能源效率，实施差异化减排政策。

　　
本文以中国九大沿海港口为研究对象，系统分析了2001-2021年间船舶二氧化碳排放的时空演变特征、驱动机制及未来情景预测，揭示了港口船舶碳排放的区域差异与动态规律，为制定差异化减排策略提供了科学依据。研究发现，中国港口船舶碳排放呈现显著的空间转移特征：2009年前高排放区集中于北方港口（如大连、天津、青岛），2010年后逐渐向东南沿海港口（如上海、宁波舟山、广州）转移，这与东部地区经济密度提升及国际航运枢纽地位强化密切相关。从时间维度看，港口碳排放呈现波浪式增长态势，2013-2017年因"一带一路"倡议实施和货物吞吐量激增导致碳排放增速加快，2020年后受疫情影响货运量下降形成阶段性拐点。

在驱动因素分析方面，研究构建了包含15项指标的综合评价体系，发现水路运输量（贡献度达42.7%）、产业结构（服务业占比每提升1%导致碳排放增加0.18%）、城市GDP（弹性系数0.63）构成核心驱动因素。值得注意的是，上海港的GDP关联性系数（0.87）显著高于其他港口，反映出经济规模与航运强度的强关联性。地理探测器模型揭示出显著的交互效应，如宁波舟山港的"货运量×能源效率"组合对碳排放的抑制效应达68.3%，而广州港的" secondary industry ratio×waterway transport volume"组合则产生放大效应（协同系数0.91）。

情景模拟表明，在基准情景（BAU）下，除天津港（因2015年港口事故导致吞吐量下降）外，其余港口碳排放均呈持续增长态势，预计2050年达峰值（上海港2050年排放量将达17.35亿吨）。在优化情景（AD7）下，通过推广岸电系统（覆盖率提升至98%）、应用LNG动力船舶（占比达40%）等措施，可使碳排放强度降低42.6%，但总量仍保持增长。研究特别指出，天津港通过实施"智慧零碳"码头改造（年减排5万吨）和调整货运结构（陆海联运占比提升至35%），有望提前十年实现IMO 2050减排目标。

区域差异化特征显著：北方港口（如青岛港）受传统重工业转移影响，2008-2015年间碳排放量增长达217%；南方港口（如广州港）因自贸区政策红利，2016-2021年吞吐量年均增长达9.8%，碳排放增速超过全国平均水平。深圳港通过建立亚太最大LNG加注中心，实现了碳排放强度较2015年下降28.6%，成为绿色港口转型的典范。

研究创新性体现在方法论层面：首次将地理探测器模型引入港口碳排放研究，通过"因子探测-交互探测-协同探测"三步分析法，破解了传统回归模型忽视空间异质性的局限。模型显示，港口布局与能源结构的协同效应可使减排效率提升37%-45%。同时构建的"双维度-三层级"情景分析框架（货运量-能源效率-政策强度），成功预测了天津港因产业转移导致的吞吐量下降（2022-2040年预测降幅达23%），为政策制定提供了动态调整依据。

在减排路径设计方面，研究提出"四轮驱动"策略：技术升级（岸电覆盖率提升至95%）、燃料替代（LNG应用占比达60%）、结构优化（服务业占比提升至55%）和政策创新（建立碳交易机制）。模拟显示，若实施"技术+燃料+结构+政策"四维联动方案，2050年碳排放强度较基准情景可降低58.2%，其中宁波舟山港通过整合港口资源（如2023年完成全球首个"海铁空"多式联运枢纽建设），减排潜力达42.8%。

研究对国际航运减排具有三重启示：其一，港口作为碳排放节点具有显著的空间集聚效应，单个港口减排贡献度可达全国总量的12%-15%；其二，发展蓝色航运（2021年全球LNG船队规模已达600艘）较传统减排措施成本降低23%；其三，建立"港口-城市-区域"三级联动的政策体系，可使减排效率提升30%。研究特别强调，当前减排措施存在"南强北弱"的失衡现象，北方港口需加快传统航运业数字化转型（如天津港2025年将建成全国首个5G智能航运示范区），南方港口应着力构建绿色供应链（如广州港已建立覆盖200家企业的碳足迹追踪系统）。

未来研究可进一步拓展至：①构建港口碳排放动态计量模型，捕捉技术迭代带来的非线性效应；②开发港口微气候模型，量化船舶尾气与港口环境的耦合作用；③建立"港口-腹地"协同减排机制，探索通过陆海统筹降低全链条碳排放。这些方向将为实现《2030年可持续发展议程》中设定的港口减排目标提供更精细化的解决方案。