一類新型港口群應對氣候變化風險的協同運作機制

王恬妮 葛穎恩 陳瓊

摘要：為響應國家全面建成世界一流港口、形成若干個世界級港口群的目標，對港口群應對氣候變化風險的協同運作機制展開研究。從港口氣候變化風險源、港口氣候變化風險與適應性對策評估、港口群應對氣候變化的適應性規劃等三個維度進行全面概述，揭示氣候變化與港口發展的內在關系，為港口群提供從“氣候風險識別”“適應性策略選擇”“適應性策略實施、監控和評估”到“適應性規劃經驗分享”等4個階段的氣候變化適應性方案。結果表明，交通運輸部門制定港口氣候變化風險評估與對策指南并建立有效的區域港口群協同運作機制至關重要。研究成果可為港口群應對氣候變化的安全管理、風險評估、投資規劃、環境政策制定和其他相關研究提供參考。

關鍵詞：? 氣候變化; 港口群; 風險管理; 適應性規劃; 協同運作機制

中圖分類號：? U698.1; U698.5

文獻標志碼：? A

收稿日期： 2021-04-02

修回日期： 2021-05-12

基金項目：

國家自然科學基金（71671110）;國家社會科學基金（18ZDA052）;國家重點研發計劃（2020YFE0201200）

作者簡介：

王恬妮（1992—），女，江西九江人，講師，博士，研究方向為氣候變化與交通運輸、適應性規劃、物流與供應鏈管理等，

（E-mail）wangt@shmtu.edu.cn;

葛穎恩（1971—），男，安徽太和人，教授，博導，博士，研究方向為交通運輸管理、交通運輸與環境、運輸經濟學與政策，

（E-mail）yege@shmtu.edu.cn

Meeting of the Waterborne Transport Division， World Transport Convention 2021 （WTC 2021）

Coordinated operation mechanism of a new type of

port cluster facing climate change risk

WANG Tianni， GE Yingen， CHEN Qiong

（School of Transport & Communications， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306， China）

Abstract： In response to the goal of fully building world-class ports and forming several world-class port clusters in China， the coordinated operation mechanism of port clusters facing climate change risk is studied. Through a comprehensive review on the three dimensions， including the source of port climate change risk， the evaluation of port climate change risk and adaptive countermeasure， and the adaptive planning for port cluster facing climate change， the relation between climate change and port development is revealed. This paper provides port clusters with a four-stage climate change adaptation scheme from “climate risk identification”， “adaptive strategy selection”， “adaptive strategy implementation， monitoring and evaluation” to “adaptive planning experience sharing”. The results show that it is vital for transport departments to formulate the guidelines in climate change risk evaluation and countermeasure， and establish the effective coordinated operation mechanism for port clusters. The research results can provide reference for safety management， risk evaluation， investment planning， environmental policy formulation and other related research in port clusters facing climate change.

Key words： climate change; port cluster; risk management; adaptive planning; coordinated operation mechanism

0 引 言

近年來，全球氣候變化對港口規劃、投資決策、政策制定和基礎設施管理等各個方面產生了深刻的影響。氣候變化所引發的全球災害事件已造成嚴重的經濟損失，例如：2021年蘇伊士運河集裝箱船擱淺原因之一就是強風天氣影響，該事故預計索賠金額將超10億美元[1]。自20世紀以來，我國長三角區域港口已發生潮災15次以上，單次經濟損失高達10億元人民幣[2]。

我國港口的可持續發展不僅關系到我國港口的世界領先地位，且與世界一流港口及港口群建設、一帶一路建設、國家綜合立體交通網構建、交通強國建設息息相關。根據《第三次氣候變化國家評估報告》[3]和不同港口群區域氣候獨特性，在未來的幾十年極端天氣（比如海平面上升、臺風暴潮和臺風災害等）不僅可能嚴重影響我國港口運營，還會危及港口經濟（如旅游業、漁業和制造業等）和全球供應鏈的發展。

迄今為止，一些港口（如加拿大溫哥華港和美國圣地亞哥港）已經認識到這一問題，并采取了較為有效的適應性措施[4]。然而，目前關于氣候變化對港口領域的風險評估、投資決策和規劃等方面影響的研究尚缺乏精準的數據、定量分析方法和工具。大多數研究僅著眼于氣候變化的短期影響，而對于氣候變化的長期影響還有待研究和探索。

此外，盡管我國在港口氣候風險管理和應對方面的研究已取得一些進展，但整體來看目前的研究仍局限于少數港口的樣本環境;港口對氣候變化的適應性研究還處于初步探索階段，且尚未涉及港口群領域。因此，在當前我國港口群高速發展階段，迫切需要在更廣的區域內進一步展開氣候變化的影響與適應性戰略的調研，包括系統化地開展港口群的氣候風險評估，了解港口氣候適應性規劃現狀并建立有效的應對氣候風險的協同運作機制。

本文通過對最近幾十年發表的期刊文章進行全面的綜述，梳理有關氣候變化的研究進展。筆者將從“港口氣候變化風險源”、“港口氣候變化風險與適應性對策評估”和“港口群與氣候變化的適應性規劃”等3個維度分析研究現狀、不足和未來研究方向。

1 港口氣候變化風險源

全球變暖已勢不可擋，這對全球的環境、經濟和生活等造成了一系列的影響[5]。氣候變化給我國環境和生態資源帶來的負面影響日益凸顯，包括風暴潮、海平面上升和極端天氣（極端高溫、極端低溫、極端干旱、極端降水等）在內的氣候變化將在未來幾十年對交通造成不同程度的影響[6]。急劇的氣候變化對港口基礎設施和生產運營造成了極大的挑戰。參考相關文獻[7-9]，總結出影響港口基礎設施和生產運營的主要氣候參數，見表1。

海平面上升、大風、風暴潮、暴雨洪水、大霧、寒潮等災害將持續影響我國港口發展[10-12]。近期，相關人士開展了我國港口相關人員對氣候變化和適應性規劃的認知調查研究[13]。研究表明，雖然大多數被調查的港口相關人員表示已經意識到氣候變化的影響并制定了一些規劃與對策，但從整體看我國港口對氣候變化的適應性戰略實施還處于起步階段。這很大程度上源于相關人員對規劃和戰略的制定沒有充分的知識和教育基礎，所在港口有關部門尚未成立專門的部門或團隊處理與氣候變化有關的問題。以上海洋山港為例，臺風、暴雨、大霧、寒潮和極端天氣對碼頭作業、大橋通行、基礎設施建設、集疏運系統管理等都具有不同程度的影響，然而，目前上海洋山港對氣候相關的研究多側重于海域的波浪特征、水文地形特征和船舶污染排放等方面，關于如何有效地應對氣候變化影響的研究尚未展開。其最主要的原因是，港口有關部門對氣候變化和適應性戰略評估缺乏可靠的預測。因此，港口未來發展需要依靠政府的相關政策以及激勵措施。本研究將理論與實踐相結合，探討多個港口和港口群應對氣候變化影響，以期促進港口利益相關者廣泛地參與適應性計劃實施[14]。

2 港口氣候變化風險與適應性對策評估

與氣候變化研究的主流碳排放研究相比，氣候變化適應性戰略還未受到足夠關注[15]。

近年來的節能減排措施未能完全消除氣候變化對交通系統的影響[16-17]。越來越多的國家開始認識到適應性戰略的重要性并將適應性戰略納入其政治和科學議程，但對適應性戰略的研究大多數還處于最初的氣候風險評估階段[18]。氣候相關災難事件的頻繁發生，促使港口當局考慮其港口設施和運營風險，但實際上只有少數港口實施了適應性策略[14]。鑒于氣候變化過程的不可逆轉性[19]，氣候變化研究逐漸從純粹的減緩變化向同時減緩和適應變化的戰略轉移[20]。

通過檢索近年來我國交通領域有關氣候變化的論文發現，涉及氣候與港口、水運關系的研究非常有限。吳喜德等[21]分析了包括海平面上升、高溫、江河水位下降和洪澇在內的氣候變化對我國港口產生的直接和間接影響。祝毅然[12]針對上海地區的海平面上升和極端天氣頻發的情況，詳細討論了該地區已采取的適應性措施和當前仍存在的問題。該研究表明，上海雖然在港口和軌道交通等領域建立了初步的氣象預警平臺和交通事故應急反應機制，但在應對氣候變化的交通基礎設施設計規范、管理水平和應急能力方面還有很大提升空間。此外，港口相關研究人員正面臨嚴峻挑戰：氣候變化給未來港口運營帶來高度的不確定性，而精確的氣候變化預測和成本效益分析都缺乏數據;對于氣候變化的方向、規模和嚴重程度的認知匱乏可能導致應對戰略的失敗[22]。因此，對氣候變化的潛在影響進行定量估算和成本效益評估時，制定運輸系統的具體適應計劃顯得至關重要。

3 港口群與氣候變化的適應性規劃

近二十年來，中國許多港口都參與了港口整合，從而形成區域港口一體化的顯著特征。中國大陸沿海從北到南的海岸線上已形成環渤海、長三角、東南沿海、珠三角和西南沿海五大港口群。我國在港口群和環境方面的研究已取得了一定的進展。余劍鋒等[23]就寧波舟山港的沿海溢油污染問題進行了環境風險評估并提出對策。楊燕[24]對南通港口低碳發展提出具體建議。羅俊浩等[25]利用SBM-DEA模型對我國八大集裝箱港口環境效率進行了評價。針對港口的氣候變化方面，相關的經濟模型研究仍處于發展初期。RANDRIANARISOA等[26]通過對現有模型的回顧發現，目前已有運用博弈論和實物期權方法模擬港口投資時機、氣候變化不確定性、港口市場結構對投資決策影響的理論研究。一般來說，如果某港口極易遭受與氣候有關的災害且存在港口競爭，則該港口應盡早實施適應性投資。延遲投資有利于港口掌握災難發生概率和適應效果等信息從而提高投資效率。同時，港口內部和港口間存在“搭便車效應”且公共港口的過度投資不能帶來最佳社會福利。然而，目前港口針對氣候變化的投資決策模型尚未考慮氣候風險水平、應對成本和社會效益等其他重要因素。此外，大多數港口競合研究著眼于對兩個港口的比較分析，而實際上存在兩個以上港口爭奪同一腹地貨源的情況。因此，在考慮社會福利因素的同時，建立多港口經濟模型是目前港口群研究的趨勢。

從氣候變化適應性規劃和港口群的最新發展趨勢看，港口群與氣候變化適應性規劃的研究在全球范圍內依然相對分散，缺乏主導期刊、研究人員和理論，并且同行評審也很少闡明有關氣候適應性的知識[27]。目前的港口投資和規劃也無法充分應對氣候變化的影響。首先，隨著氣候變化加速，相對不可逆轉的基礎設施投資可能無法在新的氣候參數下達到預期的效果和利潤，預計較短的交通基礎設施壽命無法應對愈發頻繁和嚴重的氣候事件的發生[28]。其次，相對較短的規劃周期（通常為5～10 a）與基礎設施壽命（通常超過50 a）不匹配，從而導致運輸網絡出現故障[22]。港口氣候變化適應性戰略應充分考慮包括投資規模、投資時機、港口間的競爭與合作、港口管理組織架構在內的多種因素[29-31]。

從港口群研究現狀來看，我國已形成區域港口一體化的顯著特征，學者們在港口環境風險、效率評估、港口群演變、港口競合與投資等諸多方面展開了深入探討。盡管如此，目前我國港口群研究尚未涉及氣候變化方面的考量，多港口的氣候相關理論與實踐是當前港口氣候變化適應性研究的新方向（目前相關文獻還極為有限）。目前港口群的競合與投資決策是一個主要研究方向且已積累了一些實踐性經驗，但大多數研究僅著眼于對兩個港口的比較分析，未為特定區域內的多港口整合提出有效的投資措施。目前的投資決策模型尚未考慮氣候風險水平、應對成本和社會效益等其他重要因素，且有待在一個區域港口群內開展案例分析和拓展。探究港口群在一體化合作背景下的氣候變化應對戰略，將進一步促進我國不同地區港口實現環境和整體效益的最大化，并為其他港口群的氣候變化研究提供數據、理論和實踐經驗。

4 港口群對氣候變化風險的應對機制

未來城市適應指南針[32-33]是開發城市氣候防護區域的指導工具。城市的大多數政府部門（衛生、交通、災害和水管理部門）都面臨著氣候變化帶來的影響。然而，應對氣候變化帶來的影響與實現城市其他發展目標之間可能存在沖突和利益權衡[33]。為解決這個問題，一個名為“未來城市

——面對氣候變化的城市網絡”的項目誕生了?；跉W盟未來城市項目[32]，筆者結合英國內陸交通系統的實踐，進一步提出分階段氣候適應性規劃理論框架[34]。

在區域一體化背景下，本文提出一個港口群對氣候變化風險的應對機制，可分為以下4個階段：（1）識別各港口的氣候變化風險;（2）評估氣候變化風險和選擇氣候變化適應性策略;（3）各港口協同實施適應性策略，共同監控和評估適應性策略;（4）港口內與港口間總結和分享適應性規劃經驗。通過政府部門引導，各港口間密切合作，以及企業、相關組織和學界等多方參與，保證各環節的有序進行和無縫對接。

本文提出港口群對氣候變化風險的應對機制結構見圖1。

階段一：識別各港口的氣候變化風險?？赏ㄟ^文獻綜述（參考表1和各區域港口具體氣候特征）、專家訪談和問卷調查等途徑，識別影響各港口的主要氣候參數，篩選氣候變化對港口群的主要影響因子，評估高、中、低三種不同氣候風險情境下港口群的風險源。

階段二：評估氣候變化風險和選擇氣候變化適應性策略。首先，可通過調查問卷收集相關專家對目標港口群氣候變化風險的認知，運用模糊貝葉斯模型[31，34]量化每項氣候變化風險并根據各項風險指標進行排序，從而最終確認各港口的氣候變化風險等級。其次，整合文獻和行業專家

給出的所有適應性措施，并運用模糊貝葉斯模型和矩陣推理方法將氣候變化風險和相關成本納入適應性措施評估，從而獲得最具有成本效益的適應性方案。具體來說，在港口氣候變化風險研究中，主要考慮氣候變化發生的時間、可能性、后果嚴重程度以及運輸系統柔性。在先前模糊貝葉斯模型的基礎上，可進一步根據3種不同風險情境分別評價氣候變化風險，并配合層次分析法界定每項參數的權重。通過貝葉斯網絡方法可以計算每項氣候變化風險，得出氣候變化風險水平的排序。最后，通過矩陣推理方法將每項適應性措施實施后的風險水平結果與原風險水平之間的差值與適應性措施成本相結合，最終得出最具成本效益的適應性措施的優先排序。

階段三：制定各港口協同實施適應性策略。通過問卷調查和對主要港口的訪談，深入了解港口群對氣候變化風險認知和適應性規劃的相關問題（影響規劃的主要因素，規劃計劃的流程，評估風險的工具和參考資料等）。首先，通過構建共識模型[35]評估不同受訪者對氣候變化風險的認知共識，通過皮爾遜相關系數衡量不同對象之間的關聯或一致性。其次，采用主題編碼分析法以及定性綜合分析法，從所有訪談數據中提取受訪者對風險認知和適應性規劃中的關鍵因素，識別各個要素與適應性戰略的內在聯系，并對這些關鍵因素進行總結分類。再次，通過構建一個多港口實物期權博弈和社會福利均衡模型，確定氣候變化適應性投資的時機和周期及港口一體化的規模?？紤]港口間競合關系，以長三角港口群中的寧波舟山港、上海港、南京港和蕪湖港為例，可構建一個具有4個“地主港”的雙期實物期權博弈模型[30，36]。該模型中每個港口均包括一個上游港口當局和一個下游運營商公司，4個上游

港口當局和4個下游運營商公司相互競爭。除大多數文獻所提及的災難發生的概率、港口風險信息、下游運營商公司的市場結構、港口競爭程度外，該模型還考慮到氣候變化的風險等級和應對成本（數據可以通過調查問卷獲得）。同時，基于外部交通運輸系統社會福利最大化的經濟原理[14]，構建一個社會福利均衡模型，通過計算氣候變化適應性策略實施后的總運輸成本，得出港口群應對氣候變化的最優規模。

階段四：總結港口群適應性規劃經驗，共同監控和調整適應性規劃方案。通過對港口管理人員的問卷調查、深入訪談和文獻資料的案例研究，總結港口群在適應性方案實施過程中暴露的問題，同其他國家和地區港口群分享適應性規劃經驗，提供理論與實踐范例。

最后，筆者建議交通運輸部門制定重要港口群應對氣候變化風險的評估與對策指南，形成區域港口群協同工作機制。初步架構如下：

（一）戰略層面。以港口群為單位，整合港口資源，系統化地將各港口群中的重要港口聯合起來。通過港口投資結構調整、港口基礎設施共建與共享等途徑，實現港口群協同發展的戰略目標。各港口企業結合該戰略目標和自身發展定位，根據氣候變化風險現狀、

應對氣候變化相關政策法規及市場發展需要，制定其在氣候變化背景下的中長期發展戰略。

（二）戰術層面。通過調整港口組織架構、共享人力資源等方式，搭建五大港口群應對氣候變化信息共享與風險評估決策平臺。政府和各港口行業相關人士（利益相關者）共同參與，并配合地方政府制定相關激勵機制，協助各港口群制定氣候適應性規劃方案。

（三）運作層面。運用港口氣候變化信息共享與風險評估決策平臺和大數據分析等技術，對適應性方案的實施過程進行定時監控和調整。靈活運用港航、氣象

和統計等多學科領域知識，實現港口群內部和外部運作、資本運作、物流調度等方面的協同發展。如運用仿真等方法，構建在極端氣象災害發生時各港口決策（選擇等待時間、最優路徑與轉運方案等）優化模型并運用于各港口群的實踐。

5 結束語

通過對近年來相關文獻的全面梳理發現，當前我國港口相關部門和業界人士還未清晰地認識到氣候變化的風險并制定有效的適應性戰略。該課題在我國起步較晚，目前還處于初始階段。在影響研究方面，缺乏準確的氣候預測數據、定量分析方法和協同運作工具[6]。雖然我國港口在氣候變化適應性方面的研究已取得初步進展，但是目前研究缺乏有力的樣本和全面的案例支持[13]，且關于港口群的研究尚未起步。因此，迫切需要進一步探索氣候變化對我國港口當前和未來的風險影響，尤其是對港口群的影響（包括詳細分析當前措施、處理氣候變化問題的困境和長期適應性規劃），并為港口相關部門提出解決方案。

作為一類新型港口群應對氣候變化風險的協同運作機制研究，基于歐盟未來城市項目[32-33]及英國鐵路與公路系統氣候變化適應框架[31，34，37]，結合港口群的發展特點，本文提出一個從“氣候風險識別”“適應性策略選擇”“適應性策略實施、監控和評估”到“適應性規劃經驗分享”的應對氣候變化風險的協同運作機制的理論框架，同時建議交通運輸部門制定氣候變化風險評估與對策指南和區域港口群協同工作機制。

本研究成果將為未來我國港口和港口群的氣候變化適應性研究奠定理論基礎。港口群協同運作方案中所涉及的模型構建、數據采集與分析、規劃設計等也將為港口決策者在未來氣候變化風險大數據分析、適應性規劃以及智能港口、新基建投資等熱點領域提供參考。未來研究可基于提出的應對機制的4個階段，有針對性地開展具體研究。

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（編輯 賈裙平）