在全球地缘政治和经济不确定性背景下构建具有韧性的港口产业与物流系统模型

《TRANSPORTATION RESEARCH PART E-LOGISTICS AND TRANSPORTATION REVIEW》：Modeling a resilient port industry and logistics system under global geopolitical and economic uncertainties

　　

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  将地缘政治、港口集群与低碳转运规划相结合。
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  构建用于长期投资决策的多阶段随机模型。
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  揭示在地缘政治风险加剧背景下系统效益的下降趋势。
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  提出兼顾韧性与发展水平的分层投资策略。
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  验证在不确定性环境下多模式冗余作为战略支撑的作用。

引言

由于成本效益高且承载能力强，海上物流成为国际贸易中不可或缺的支柱，它处理了全球80%的贸易量以及三分之二的贸易价值（Wan等人，2023年）。作为海上运输网络中的关键节点，港口在保障全球供应链稳定运行方面起着决定性作用。然而，正是这种核心地位使得港口极易受到干扰（Gonzalez-Solano等人，2025年；Zhang等人，2026年）。近期的供应链中断事件，如红海危机（Bedoya-Maya等人，2025年；Yang等人，2025a年；Yap & Yang，2024年）、俄乌冲突（W?cel等人，2024年；Xiao等人，2024年；Zhu等人，2025年）、新冠疫情（Gu和Liu，2023a年；Kurt，2023年；Zhou等人，2022年），以及伊朗与霍尔木兹海峡之间的紧张局势，都表明局部瓶颈问题可能引发全球供应链瘫痪。这些事件说明，港口的稳定运行与周边产业的韧性以及多模式运输网络的可靠性密切相关。

尤其当前，港口运营方和决策者面临着双重外部压力带来的挑战，其中包括全球地缘政治和宏观经济波动带来的复合型不确定性，以及减碳目标下的排放合规要求。这些因素不仅制约着港口的运营效率，还会直接影响港口所在工业集群的经济韧性和可持续性。不过，现有关于港口韧性的研究存在一些不足：（i）这些研究主要关注自然灾害或公共卫生紧急状况下的物理防御和短期恢复；（ii）关于港口如何应对结构性风险，尤其是地缘政治冲突和宏观经济波动的研究仍然有限；（iii）现有模型往往将地缘政治封锁视为静态的外部冲击，未能将其与港口产业布局调整及资本投资决策系统地结合起来。

因此，我们的目标是提出一个具有前瞻性的系统性规划框架，帮助决策者在资源约束下平衡地缘政治安全防护与产业经济利益。该框架包含三项核心任务：（i）如何将港口运营、直接/间接相关产业集群以及多模式低碳转运整合到一个统一的韧性规划框架中？（ii）不断升级的结构性地缘政治风险会如何以非线性方式影响港口产业及物流系统的资本配置和经济效益？（iii）在不同地缘政治冲突情境下，决策者应采用何种最优的分级投资组合来平衡经济增长、环境合规性及运营安全性？为解决这些问题，本研究通过构建多阶段随机规划模型，为港口-产业-物流体系提供了兼具韧性及可持续性的优化方案。该模型包含了五个核心目标：在最大化港口运营、直接支撑产业及间接配套产业的经济效益的同时，最小化多模式碳减排成本及中断恢复支出，如图1所示。

本研究在理论方法和管理实践两方面均有所贡献。从理论上，通过将地缘政治不确定性、港口-产业结构以及多模式减碳措施整合到一个统一框架中，本研究突破了以往仅聚焦于物流效率或产业规划的研究局限。同时，在港口-产业-城市融合的背景下，从系统韧性视角丰富了港口运营和产业经济理论。从管理实践角度而言，该模型得出的投资策略为港口运营方提供了可量化的资本配置方案，这些方案涵盖了港口运营、直接和间接配套产业、货物转运以及中断恢复机制等方面的投资。最终，这些策略有助于运营方在碳约束与地缘政治经济波动的双重压力下找到最优的投资平衡点。

本文的其余结构如下：第2节回顾相关文献并指出现有研究的不足之处。第3节阐述问题描述与假设，随后给出多目标随机模型的数学表述。第4节介绍解决这一高维问题的方法论。第5节通过数值实验，对比分析不同情景下的算法性能及投资组合情况。最后，第6节对研究进行总结，并提出未来研究的方向。

章节概要

不确定性环境下的港口韧性机制

在日益动荡的全球贸易环境中，港口作为海陆交汇处的关键节点，其韧性——即在遭受干扰后仍能保持功能、快速恢复并适应新环境的能力——显得尤为重要。然而，正如Liu等人（2026年）所总结的，现有研究大多集中在应对自然灾害和公共卫生危机方面的韧性提升，而针对

建模

本研究探讨了在地缘政治不确定性背景下，港口管理、产业集聚与城市发展之间的复杂关联及运作机制。具体而言，研究了在港口城市推动海铁联运、江海联运等可持续多模式运输所带来的碳减排效应。同时，该文还为港口-产业-物流系统制定了投资策略，以实现多维度优化

方法论

第3章构建的模型包含了多个目标函数，这些函数具有非线性和非凸特性，比如指数衰减函数、乘积式吞吐量变化规律以及逻辑条件等。此外，该模型还包含大量非线性约束，涉及连续变量（如投资金额、吞吐量）和离散变量（如二元指标），这就导致了解空间维度的指数级增长（$5\times 26=130$

数据准备与参数处理

为模拟现实世界中的港口运营情况，研究人员设计了一个随机生成器，用来创建包含30,000条货物记录的数据集。这些记录的关键信息包括货物编号、货物类型、总重量以及剩余保质期（距过期日的天数）。由于数据量巨大，详细参数说明见附录A。具体而言，每个20英尺标准箱的重量在20到25吨之间，而40英尺标准箱的重量范围则

结论

在全球地缘政治和经济不确定性日益加重的背景下，作为国际贸易关键节点的港口，其在运营和发展方面面临着前所未有的复杂挑战。为解决这一核心问题，本研究旨在提供一个科学建模框架及决策支持工具，助力构建兼具韧性、经济效率与可持续性的港口产业及物流系统。

本研究提出了

CRediT作者贡献说明

赵忠斌：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、方法论、研究分析、数据整理、概念构建。周振航：撰写——初稿、软件应用、方法论、形式化分析、概念构建。陈继红：撰写——审稿与编辑、监督指导、资源协调、项目管理、资金筹集。沈梦茹：可视化、验证、软件应用、研究分析、形式化分析、概念构建。王浩：可视化，

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。

致谢

我们要感谢编辑和审稿人提出的建设性意见与修改建议。本研究得到了中国国家自然科学基金（52472325）、中央高校基本科研业务费（2025JBZX068）以及深圳市人文社会科学重点研究基地的支持。

Zhongbin Zhao|Zhenhang Zhou|Jihong Chen|Mengru Shen|Hao Wang|Kee-hung Lai|Chuan Pang|Dairong Wang