降低海运碳排放的廉价且简单的潜在解决方案
加州大学圣巴巴拉分校的研究人员表示,采用新的数字系统来帮助远洋集装箱船在繁忙的港口排队卸货,似乎可以将温室气体 (GHG) 排放量减少 16-24%。 这种相对简单的干预措施不仅可以减少排放,而且实施这些措施的技术已经存在并且成本低廉。 “可以说,我们为减缓气候变化所能做的最具影响力的事情是直接减少二氧化碳排放,”雷切尔·罗兹 (Rachel Rhodes) 说。UCSB 贝尼奥夫海洋科学实验室 (BOSL) 的项目科学家,也是发表在《海洋污染公报》杂志上的一篇论文的主要作者。 “这让科学家们开始寻找所有行业需要修剪的地方。” 一个有前途的二氧化碳减排候选者是海运业,该行业约占世界温室气体总量的 3%,与航空业的排放量相当,预计随着全球化的加剧,这一数量还会增加。 通常,这些血管穿越大洋,然后在港口排队和闲置,等待卸货。 “全球许多港口仍然使用具有百年历史的'先到先得'系统进行船舶停泊,这让我想起了当你访问机动车辆部时,从那些红色的'取号'机器上取票,”UCSB 海洋生态学家兼 BOSL 主任道格拉斯·麦考利 (Douglas McCauley) 说。 在洛杉矶港和长滩港的正常情况下,该系统通常会导致积压0-4 艘等待卸货的集装箱船。 在中断期间,例如 COVID 大流行带来的延误,效率低下的情况可能会增加到大约 100 艘集装箱船在港口附近闲置。 在大流行期间,海洋行业的利益相关者齐聚一堂,快速设计和实施了一个新的电子排队系统,主要是为了防止这种拥堵。 这就是潜在的唾手可得的果实。 “集装箱船没有使用旧方法,而是在其中占有一席之地线路,“罗兹说。 “把它想象成在你离开家之前在一家受欢迎的餐厅预订,而不是在城镇中飞奔,希望能打败别人。” 由于货物的排队位置得到保障,将货物运送到洛杉矶/长滩的船舶在跨太平洋航行中不必匆忙。 理论上,这些速度较慢的船只将消耗更少的燃料并产生更少的排放。 虽然船舶排队系统最初是开发的为了消除双子港的瓶颈,Rhodes、McCauley 和来自 UCSB、NOAA、加利福尼亚海洋保护区基金会、阿拉斯加和南加利福尼亚海洋交易所以及全球渔业观察的其他合作者怀疑它可能具有减少二氧化碳排放的额外好处。 在大流行期间,海洋行业的利益相关者齐聚一堂,快速设计和实施了一个新的电子排队系统,主要是为了防止这种拥堵。 这就是潜在的唾手可得的果实。 “集装箱船没有使用旧方法,而是根据它们离开前一个港口的时间获得一个排队位置,”Rhodes 说。 “把它想象成在你离开家之前在一家受欢迎的餐厅预订,而不是在城镇中飞奔,希望能打败别人。” 由于货物的排队位置得到保障,将货物运送到洛杉矶/长滩的船舶在跨太平洋航行中不必匆忙。 理论上,这些速度较慢的船只会减少燃料消耗,减少排放。 虽然船舶排队系统最初是为了消除双港的瓶颈而开发的,但 Rhodes、McCauley 和来自 UCSB、NOAA、加利福尼亚海洋保护区基金会、阿拉斯加和南加利福尼亚海洋交易所以及全球渔业观察的其他合作者怀疑它可能增加了 减少 CO2 排放的好处。 为了找出答案,研究人员分析了超过 4700 万英里的2017 年至 2023 年,1,157 艘集装箱船的运输量超过 10,000 次。 他们使用自下而上的方法计算了 2021 年实施排队系统前后集装箱船产生的排放量。 他们发现,这个简单的改变似乎产生了很大的不同,在实施新系统后,每次旅行产生的二氧化碳污染明显减少了 16-24%。 “无需'快点等待'来确保他们的位置排队时,船舶通过以更慢、更高效的速度行驶来节省燃料,“McCauley 说。 “就像当你以 65 英里/小时而不是 85 英里/小时的速度行驶时,你的汽车会获得更好的油耗。” 由太平洋管理系统(南加州海洋交易所和阿拉斯加海洋交易所之间的合作伙伴关系)实施的排队系统可以作为全球其他港口的模型,这些港口随着货物需求的增加而面临或可能面临拥堵研究人员认为,全球化经济。 其内置的弹性机制可以帮助这些港口在中断期间维持运营,同时从源头上减少二氧化碳排放。 更重要的是,该系统的实施速度很快。 “与需要大量投资和时间的技术解决方案不同,这项运营创新是在工作组召开后的短短一个月内就在全球第九繁忙的港口综合体设计和实施的,展示了如何快速变化是可能的,“罗兹指出。 “成功在很大程度上依赖于 PacMMS 提供的协调能力和数字基础设施,以及船舶和承运人的积极参与,他们遵守新协议的意愿至关重要。” 研究人员表示,世界各地的港口采用数字排队的时机已经成熟,这是一种简单、经济高效的现代化方式,同时也致力于改善世界沿海的空气质量。 McCauley 说:“集成数字排队代表了港口和物流公司已经在追求的更广泛的技术和数字化转型计划中的一个直接胜利,它提供了一种易于实施的解决方案,随着港口现代化和简化运营以减少排放,该解决方案可以在全球范围内扩展。 “如果其他港口也表现出类似的好处,这些系统可以为海运业提供一条相对简单的途径,做出贡献减排努力。 McCauley 说:“集成数字排队代表了港口和物流公司已经在追求的更广泛的技术和数字化转型计划中的直接胜利,提供了一种易于实施的解决方案,随着港口现代化和简化运营以减少排放,该解决方案可以在全球范围内扩展。 “如果其他港口也展示了类似的好处,这些系统可以为为减排工作做出贡献。 降低货船速度也将极大地有利于与我们共享航道的生物:鲸鱼。 同一 UCSB 实验室进行的研究发现,速度较慢的船只与濒危鲸鱼的致命碰撞较少,这使得这种干预对他们来说也是一个潜在的胜利。 展望未来,研究人员继续研究更多减少航运港口碳排放的方法。 比较两个 LA/LB 港口和西海岸其他尚未采用新系统的港口,他们发现其他港口也有更温和减排的迹象,这提醒存在影响船舶速度和排放的其他关键因素。 正确识别这些系统性因素除了降低速度和智能排队之外,还有助于进一步降低排放。 对排队系统的额外微调也可能产生更大的气候胜利,他说研究者。 “例如,稍微调整系统,使船只以 17 节而不是 18 节的平均速度穿越太平洋,似乎有能力再减少大约 308,000 吨的二氧化碳排放——这又减少了 9%,”McCauley 说。 “虽然对于当今所有类型的航运来说,以稍慢的速度行驶并不总是可行的,但这些早期见解可以帮助我们考虑减少气候影响和改善运营的方法如果该行业朝着港口、自动化船队和更多 AI 连接的供应链迈进,从而准确预测市场趋势和航运需求,那么未来的效率就会提高。 该团队期待应用这些类型的研究见解来帮助为航运业和港口设想一个更环保、更高效、更具成本效益的未来。 本文中的 研究也由 UCSB 的 Callie Leiphardt 和 Hillary Young 进行; 杰西卡·莫滕海峡群岛国家海洋保护区; 阿拉斯加海洋交易所的 Byron Hayes 和 Jen Dillon; 南加州海洋交易所的 Wendy Louttit 和全球渔业观察的 Mark Powell。