全球80%以上的贸易量是通过海运完成的。海洋贸易关系可以看作一个以港口为节点、以船舶航线为连边的复杂贸易网络。中国作为全球最大货物贸易国和第二大经济体，在全球货物和集装箱吞吐量排名前十 的港口中分别占八席和七席。

       海洋贸易带来的船舶氮氧化物（NO_x）排放约占总排放的20%，给区域空气质量和全球气候变化带来持续威胁。由于船舶具有数量多、流动性强等特点，目前近实时排放数据基础较为薄弱，且排放动态变化与贸易网络关联的机制不明。基于卫星遥感和模式模拟的大气污染物排放监测具有时空连续性长、观测频次高、覆盖范围大等优势。

       本研究以2022年上海封城为研究案例，利用长时序GOME-2和高分辨率TROPOMI卫星观测结合大气化学传输模式GEOS-Chem进行“自上而下”的船舶NOx排放反演。在此基础上，捕捉上海港及其他中国海域的船舶NOx排放动态变化，并结合海洋贸易网络特征揭示船舶排放转移的潜在机制及其对区域复合污染的影响。

       一、贸易网络结构的引力模型预测

      基于全球船舶自动识别系统（AIS）实测信息的港口引力模型预测，上海港与宁波-舟山港口群的海洋贸易联系最为紧密，与大连、天津、青岛及连云港等北方港口也有大量贸易往来。

       二、封城期间船舶NO_x排放变化

       基于GOME-2卫星自上而下反演的船舶NO_x排放变化显示，2022年上海封城期间上海港船舶NO_x排放减低-41.7%，同时宁波-舟山港口群升高22.2%。船舶NO_x排放变与AIS船舶进出港挂靠记录一致。

        三、船舶NO_x排放随贸易网络转移

         受封城影响，本应流向上海的贸易流量须流入其他港口。高分辨率TROPOMI观测为发现局地事件使上海港流量在贸易网路的约束下重新分配至宁波-舟山港口群的现象提供数据支撑。

       四、船舶排放转移对区域空气质量的影响

       GEOS-Chem敏感性实验显示，由贸易驱动的船舶NO_x排放转移对上海和宁波-舟山区域的地表臭氧有直接影响，指出了动态刻画复合污染本地和区域来源的复杂性和必要性。

        五、结语

       2022上海封城事件为捕捉海洋贸易关系创造了机会。在这个罕见的自然实验中，单个重要港口的关闭迫使港口流量在贸易网络的约束下重新分配。本研究发展了基于近实时卫星遥感观测和大气化学模式模拟的自上而下船舶NO_x排放反演技术，并结合海洋贸易网络特征揭示了船舶NO_x排放转移的潜在机制，为动态化的减排策略制定提供理论和技术支持。

       南方科技大学为本论文第一通讯单位，刘嵩研究助理教授为论文第一作者，朱雷助理教授为通讯作者，共同作者包括南科大环境学院杨新讲席教授、傅宗玫教授等。该研究得到了国家自然基金青年项目、广东省科学技术厅重点领域研发计划、广东省基础与应用基础研究基金、广东省教育厅创新团队、深圳市科技创新委员会等项目的支持。计算资源由南方科技大学科学与工程计算中心提供。

       论文原文链接: https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgad391