清華新聞網(wǎng)4月16日電 一件商品從東亞運(yùn)往歐洲，通常可通過(guò)貨單進(jìn)行追蹤，并據(jù)此估算運(yùn)輸產(chǎn)生的碳排放。然而，當(dāng)研究對(duì)象從單一貿(mào)易流擴(kuò)展至全球所有貿(mào)易對(duì)中的商品時(shí)，問(wèn)題就會(huì)變得復(fù)雜得多：同類(lèi)商品在不同國(guó)家間是否采用不同的運(yùn)輸方式？不同商品之間的運(yùn)輸方式選擇存在多大差異？長(zhǎng)期以來(lái)，從全局尺度系統(tǒng)評(píng)估國(guó)際貿(mào)易相關(guān)運(yùn)輸排放及其分布格局仍不夠清晰。圍繞這些問(wèn)題，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院劉歡教授課題組研究構(gòu)建了一個(gè)覆蓋65個(gè)經(jīng)濟(jì)體、約190萬(wàn)條雙邊貿(mào)易流、1221類(lèi)商品的機(jī)器學(xué)習(xí)綜合分析框架，用于估算雙邊貿(mào)易流中各類(lèi)商品通過(guò)海運(yùn)、航空、公路及鐵路運(yùn)輸?shù)姆绞秸急?。在此基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)際貿(mào)易相關(guān)運(yùn)輸?shù)亩趸迹–O2）排放量進(jìn)行了量化。多尺度的運(yùn)輸方式占比數(shù)據(jù)揭示了不同尺度下CO2排放的異質(zhì)性，同時(shí)凸顯了排放歸因過(guò)程中存在的認(rèn)知差異。此外，研究還從貿(mào)易優(yōu)化的視角探討了碳減排潛力。
圖1.研究設(shè)計(jì)流程圖
提到國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸，很多人的第一反應(yīng)是海運(yùn)占絕對(duì)主導(dǎo)。該研究表明，從區(qū)域平均尺度來(lái)看，海運(yùn)是國(guó)際貿(mào)易最主要的運(yùn)輸方式。對(duì)于大多數(shù)區(qū)域間的貿(mào)易流，海運(yùn)占比普遍超過(guò)90%；只有在歐洲等陸路聯(lián)系緊密、跨境交通便利的區(qū)域之間，公路運(yùn)輸才占據(jù)更高比例（圖2A）。但如果進(jìn)一步從區(qū)域尺度細(xì)化到國(guó)家尺度，甚至深入到商品尺度，這種“海運(yùn)主導(dǎo)”的印象就不再總是成立。研究發(fā)現(xiàn)，即便處于同一地區(qū)，不同國(guó)家的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)也可能存在顯著差異。例如，在東亞—東歐貿(mào)易中，區(qū)域平均結(jié)果顯示海運(yùn)和公路占據(jù)主導(dǎo)地位；但對(duì)于日本等島國(guó)，其進(jìn)出口幾乎只能依賴(lài)海運(yùn)和航空（圖2B）。在商品尺度上，這種差異會(huì)更加明顯（圖2C）。這說(shuō)明，全球貿(mào)易運(yùn)輸從來(lái)不是單一模式，而是由商品屬性、時(shí)效要求、運(yùn)輸距離和地理可達(dá)性共同塑造的復(fù)雜組合系統(tǒng)。
圖2.國(guó)際貿(mào)易中不同尺度下運(yùn)輸方式的占比（A.區(qū)域尺度；B.東亞和東歐國(guó)家尺度；C.中國(guó)—捷克貿(mào)易對(duì)中按重量排序的前144類(lèi)貿(mào)易商品，基于協(xié)調(diào)制度四位編碼展示。圖中的“占比”指每條雙邊貿(mào)易流中商品在海運(yùn)、航空、公路和鐵路四種運(yùn)輸方式間的分配比例，該占比為不同尺度下直接聚合的均值，未按貨物重量、貨值或周轉(zhuǎn)量加權(quán)計(jì)算）
2021年，全球國(guó)際貿(mào)易相關(guān)運(yùn)輸直接排放約9.71億噸CO2，占全球交通運(yùn)輸CO2排放總量的12.6%。其中，海運(yùn)是最主要的排放來(lái)源；航空運(yùn)輸量雖低，但因碳強(qiáng)度更高，仍貢獻(xiàn)了19%的排放；公路排放則主要集中于區(qū)域內(nèi)部及陸路網(wǎng)絡(luò)高度連通的地區(qū)（圖3A）。從更長(zhǎng)時(shí)間尺度來(lái)看，國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸排放并未隨全球貿(mào)易擴(kuò)張同步失控增長(zhǎng)：1995年，該排放規(guī)模約為10.16億噸CO2，占當(dāng)年全球交通運(yùn)輸CO2排放的19.2%；到2021年，這一占比已降至12.6%?？梢?jiàn)，盡管全球貿(mào)易持續(xù)擴(kuò)張，但運(yùn)輸效率的提升在一定程度上抵消了貿(mào)易增長(zhǎng)帶來(lái)的排放壓力（圖3B）。國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸排放的格局是多重因素共同作用的結(jié)果，不僅取決于貿(mào)易規(guī)模，更取決于貿(mào)易實(shí)現(xiàn)的方式，包括商品屬性決定的時(shí)效要求、不同運(yùn)輸方式的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，以及貿(mào)易聯(lián)系的空間組織形式（圖3C）。因此，對(duì)國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸排放的理解不能僅停留在總量層面，而需進(jìn)一步納入商品、運(yùn)輸方式與空間結(jié)構(gòu)相互耦合的分析框架。
圖3.國(guó)際貿(mào)易相關(guān)運(yùn)輸CO2排放（A.區(qū)域尺度國(guó)際貿(mào)易相關(guān)運(yùn)輸CO2排放的結(jié)構(gòu)；B.1995—2021年國(guó)際貿(mào)易相關(guān)運(yùn)輸CO2排放的變化；C.按商品和運(yùn)輸方式拆分的區(qū)域貿(mào)易相關(guān)運(yùn)輸CO2排放）
研究對(duì)比了區(qū)域尺度、國(guó)家尺度與商品尺度下運(yùn)輸方式占比對(duì)排放估算結(jié)果的影響。結(jié)果顯示，若僅關(guān)注全球總量，不同方法得出的結(jié)果差異相對(duì)較小；如果聚焦到具體國(guó)家或商品層面，偏差便會(huì)顯著擴(kuò)大。例如，在國(guó)家層面，若用區(qū)域平均運(yùn)輸結(jié)構(gòu)替代國(guó)家實(shí)際結(jié)構(gòu)，部分更依賴(lài)低碳運(yùn)輸方式的國(guó)家，其排放往往會(huì)被高估。中國(guó)、巴西、俄羅斯便是典型案例，因?yàn)閰^(qū)域平均法傾向于放大航空等高碳運(yùn)輸方式的占比。反之，對(duì)于像加拿大等與美國(guó)之間大量依賴(lài)公路運(yùn)輸?shù)膰?guó)家，區(qū)域平均法則會(huì)低估道路運(yùn)輸占比，進(jìn)而低估其實(shí)際排放?？傮w而言，國(guó)家層面的偏差范圍為?7至+17Mt，相對(duì)偏差最高可達(dá)140%。商品層面的偏差同樣顯著，大宗商品的排放往往被高估，而高值制成品的排放則易被低估。這種偏差并非簡(jiǎn)單的平均誤差，而是會(huì)因不同運(yùn)輸方式間顯著的碳強(qiáng)度差異進(jìn)一步放大，尤其在高度依賴(lài)航空運(yùn)輸?shù)膰?guó)家或商品類(lèi)別中更為明顯。
對(duì)于國(guó)際運(yùn)輸減排，最常見(jiàn)的思路是提高能效、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)、推廣替代燃料。該研究提出了從“需求端”優(yōu)化貿(mào)易距離的新視角。研究構(gòu)建了一個(gè)理想化情景：在不改變商品大類(lèi)的前提下，推動(dòng)各國(guó)優(yōu)先與運(yùn)輸距離更短、路線(xiàn)更高效的貿(mào)易伙伴開(kāi)展同類(lèi)商品貿(mào)易。結(jié)果顯示，若實(shí)現(xiàn)這種貿(mào)易優(yōu)化，全球國(guó)際貿(mào)易相關(guān)運(yùn)輸排放理論上最多可減少41.6%，約4.04億噸CO2。其中，海運(yùn)和航空領(lǐng)域的減排空間最大，潛在減排量分別達(dá)1.641億噸CO2和1.557億噸CO2。這表明，國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸排放不僅是“末端排放”問(wèn)題，還與上游需求及貿(mào)易組織方式密切相關(guān)。將減排視角從交通工具本身拓展至商品流向和貿(mào)易關(guān)系優(yōu)化，有助于為國(guó)際貨運(yùn)減排提供新的政策思路。當(dāng)然，41.6%的減排比例僅代表“最大理論潛力”，因?yàn)橘Q(mào)易伙伴關(guān)系并非僅由距離決定，還受到地緣政治、資源稟賦、貿(mào)易協(xié)定、基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)鏈鎖定關(guān)系等多重因素的制約。
圖4.通過(guò)貿(mào)易優(yōu)化實(shí)現(xiàn)碳減排的理論潛力
研究成果以“全球貿(mào)易相關(guān)交通CO2排放的多尺度圖譜”（Global mapping of disaggregated international trade-linked transportation CO2 emissions）為題，于4月3日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院博士后羅震宇、2021級(jí)碩士生蘇宇晗為論文共同第一作者，環(huán)境學(xué)院教授劉歡為論文通訊作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃等的資助與支持。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz1670
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
