《Environmental Science and Ecotechnology》：Systemic risks and cascading dynamics in the global cobalt supply chain
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为应对全球钴供应链因地理集中与上下游依赖而日益加剧的系统性风险，研究人员整合了贸易关联物质流分析（MFA）与多层网络冲击传播模型，对1998-2019年间全球钴流进行了系统性评估。研究发现，冲击通过水平-垂直交替的级联路径传播，导致精炼-制造环节成为风险累积的关键节点，并形成了比基础供应链网络密集四倍的雪崩网络。该研究揭示了供应链的“鲁棒而脆弱”特性，并指出仅靠国家层面的措施不足以应对风险，亟需基于系统视角的多边协调与合作。
在全球向低碳经济转型的浪潮中，锂离子电池（LIB）和电动汽车（EV）扮演着至关重要的角色。然而，这些绿色技术的命脉——关键矿产的供应，却并非高枕无忧。其中，钴因其在电池正极材料中的关键作用，以及其供应链高度集中的特性，成为了全球关注的焦点。全球约70%的钴矿开采集中在刚果民主共和国（DRC），而近70%的精炼产能则集中在中国。这种上游与下游的严重错配，使得全球钴供应链在面对地缘政治紧张、贸易限制、自然灾害等外部冲击时，显得异常脆弱。
传统的风险评估方法往往将商品视为孤立的个体，或者仅关注单一层面的贸易网络，而忽略了供应链中复杂的上下游依赖关系。这种“只见树木，不见森林”的视角，难以捕捉到局部冲击如何通过层层传导，最终演变成席卷全球的“黑天鹅”事件。为了更准确地评估全球钴供应链的韧性，来自中国科学院地理科学与资源研究所的欧阳鑫、刘立涛等研究人员，在《Environmental Science and Ecotechnology》上发表了一项开创性研究。他们构建了一个覆盖全球230个国家和地区、横跨采矿、精炼、制造、使用、废物管理和回收六个生命周期的多层网络模型，首次系统性地揭示了钴供应链中的系统性风险与级联失效的动态机制。
关键技术方法
为了开展这项研究，作者团队整合了多种前沿的分析方法。首先，他们构建了一个贸易关联物质流分析（MFA）框架，对1998年至2019年间全球230个国家和地区的钴流进行了量化、校准和平衡，追踪了钴从矿山到最终产品的完整路径。其次，基于MFA数据，他们构建了一个加权有向的多层网络，其中每一层代表一个生命周期阶段（如采矿、精炼、制造等），层内连接代表国际贸易，层间连接代表同一国家内的生产、消费和回收等转化过程。最后，他们扩展了线性阈值模型（LTM），将其应用于这个多层网络，以模拟冲击（如供应短缺或需求减少）如何在网络中传播，并最终导致节点（国家/地区）的“崩溃”。通过这一系列复杂的建模，研究人员能够量化每个节点对整体网络的“系统性脆弱性”以及其“暴露率”，从而精准识别出供应链中的关键风险节点和薄弱环节。
研究结果
全球钴供应链网络结构
研究首先描绘了2019年全球钴供应链的宏观图景。结果显示，这是一个高度集中且相互依存的网络。刚果民主共和国（DRC）作为全球最大的钴矿生产国，其生产的钴中间体几乎全部出口至中国进行精炼。中国则凭借其庞大的精炼和制造能力，成为全球钴供应链的核心枢纽。这种上游供应与下游需求的严重错配，构成了当前全球钴供应链脆弱性的根源。
冲击在供应链中的传播机制
研究揭示了冲击在供应链中传播的两种主要机制：直接级联和间接级联。直接级联是指冲击通过强大的贸易或生产联系直接传播。例如，刚果（DRC）采矿环节的冲击会直接传导至中国的采矿环节，进而沿着中国的国内供应链迅速扩散。间接级联则更为隐蔽，当直接连接的强度不足以引发崩溃时，来自上游、下游或其他国家的累积影响会共同作用，最终导致看似不相关的节点崩溃。这种交替的直接和间接级联路径，使得冲击传播的路径更长，暴露了多阶段的连锁反应，并产生了比基础供应链网络密集四倍的“雪崩网络”。
系统性风险的评估与演化
基于冲击传播模型，研究提出了两个核心指标来评估系统性风险：系统性脆弱性和暴露率。系统性脆弱性衡量一个节点（国家/地区）的崩溃对整体网络造成的潜在影响。2019年，中国、美国、日本等核心枢纽国家具有最高的系统性脆弱性，这意味着针对这些国家的攻击可能导致灾难性的全网络崩溃。暴露率则衡量一个节点被其他节点冲击而崩溃的概率。研究发现，印度尼西亚、南非、墨西哥等国家虽然自身脆弱性较低，但暴露率却很高，这使得它们特别容易受到常见随机冲击的影响，且缺乏有效的应对能力。从时间维度看，1998年至2019年间，全球钴供应链的系统性脆弱性呈现出波动但总体上升的趋势，表明供应链对局部冲击的敏感性正在增加。
研究结论与讨论
该研究揭示了全球钴供应链的“鲁棒而脆弱”特性。一方面，网络对来自低脆弱性节点的随机冲击具有鲁棒性；另一方面，网络对来自高脆弱性节点的针对性攻击则极为脆弱。研究还发现，系统性风险虽然集中在采矿阶段，但主要累积在精炼和制造环节的“桥梁”上。这种风险分布模式凸显了仅关注单一阶段或单一商品的局限性。
基于这些发现，研究提出了五项政策建议以提升供应链韧性：1）进一步绘制和了解锂离子电池及电池材料供应链，提高透明度和可追溯性；2）建立全球关键矿产联盟，共同管理采矿活动，协调供需信息，并建立联合应急储备机制；3）建立锂离子电池产业供应链联盟，在竞争与安全之间寻求平衡，避免因过度脱钩导致成本上升和低碳转型放缓；4）建立针对即将发生风险的预警机制，对核心枢纽节点和社区进行实时监控；5）对已演化的风险征收“系统性风险税”，通过经济手段激励企业采取降低风险的行为。
总之，这项研究通过一个创新的多层网络模型，深刻揭示了全球钴供应链中隐藏的系统性风险。它表明，国家层面的单打独斗无法有效应对这些风险，实现供应链的韧性需要基于系统视角、跨阶段、多边的协调与合作。
