清华大学环境学院长聘教授、博士生导师刘欢受邀出席“交通零排放转型发展论坛”并就“科学认知助力交通零排放转型”进行主题发言。

由于交通流动性强、污染源分散且需求增长强劲，交通在大气污染中属于最难研究的一个部门。继续深化交通减排需要科学认识的突破。那么为解答如何面向大气污染制定科学减排战略、如何深度挖掘交通减排潜力点，制定未来减排路径，清华大学环境学院开展了三个方面的研究：高时空分辨率的排放表征、多尺度大气效应解析以及深度减排路径探索。

基于自主知识产权模型，课题组开发了包括城市尺度的道路交通排放模型，区域尺度的货运车行驶轨迹排放模型，和针对全球的船舶排放模型，实现5分钟、逐时、逐日排放计算，揭示了不同尺度交通排放到准确时空特征。

在近实时排放表征的基础上，结合大气效应反馈机制来实现减污降碳的协同增效，协助制定科学的减排策略；面向减碳约束，深度挖掘交通系统内在驱动因素的关键环节，制定深度减排策略。

面向大气效应的科学减排的策略

在效应解析方面我们开发了一系列工具，如CMAQ-RLINE_URBAN多尺度耦合模型，可以反映气象和非机动车其他源排放变化造成的区域污染分布特征，又可以反映机动车排放实时变化对道路局地浓度的影响。

这些工具的开发能够帮助我们了解一些以前不能够解释的现象。比如在春节时期又叠加疫情管控，北京路上无车却持续多日出现“疫情霾”现象，引发了居民对于机动车排放与雾霾的关系，机动车是否不需要减排的质疑。

效应解析——清单技术阐明排放管控与污染事件关系

因此我们团队基于城市尺度的模型模拟了过去两年交通排放变化特征。结果发现，当城市交通进行大幅度减排时，不管是白天还是夜间，氧化剂的浓度都在上升。而由于氧化剂的浓度上升带来了更多污染物的转化，生成了更多的颗粒物。简短来说，交通环节减排反而导致颗粒物浓度增加。

那么问题出在了哪儿？进一步的分析发现，北京处于一个相对清洁的环境，是缺乏气态前体物的。机动车减排减少了大量氮氧化物，而机动车的VOC减排却较少，这时候带来了臭氧的上升，而氧化剂浓度上升，在北京并没有引起多大的变化。可是在周边充足的气态前体物，也就是污染物的本体浓度更高的情况下，带来的颗粒物增加是显著的。最终又通过区域传输回到了北京，这就造成了持续出现的“疫情霾”。

对于北京来说，交通排放和雾霾污染之间的源-受体相应关系受区域和本地二次气溶胶增常加的共同影响，“交通排放-氧化能力-前体物水平-二次气溶胶形成” 这一联结至关重要。从交通源来讲，如果要想取得更好的综合效果，快速且高效的VOCs减排同样至关重要。

效应解析——推动蒸发排放控制升级

综合来讲，取得短平快又经济实惠的减排效果的选择有很多。其中一个例子是蒸发排放。下图展示了全球蒸发排放控制策略。整体以蓝绿为主，表明了全球的两个控制体系：绿色为欧系法规，蓝色为美标法规。

图1 全球蒸发排放控制策略

在很长的一段时间内，我国执行的是两克每测试的排放标准，也就是蒸发排放。通过实验我们发现欧系法规的车辆虽然能够在测试时达标，但却存在“真达标、假减排”的漏洞。车辆实际蒸发排放远高于美标车，法规工况与实际工况存在偏差，造成控制效果差。

在国六阶段，我国重新推动了蒸发排放的严格控制。也正是从这样的研究开始，真正做到面向大气效应法规的升级。而交通制定减排策略，正是需要科学的研究和判断减排该减什么、先减什么。

基于驱动力解析的深度减排策略

全球海运贸易迅速发展，是全球经济的基石，同时又面临减排难的困境。尽管有碳中和目标的约束，但海运环节二氧化碳的排放仍在增长。从现在的措施来看，到2050年实现海运部门下降50%的二氧化碳排放、甚至碳中和的目标面临着严峻挑战。研究者除排放表征外，更需要解析拉动海运减排的驱动力。

海运减排涉及多个利益相关方。1997年联合国展开探讨，应该由谁来承担海运的减排责任，但是最终的结论是没有一种分配方案可以公平有效的做到责任分配。因此需要从新的视角来探索国际海运减排方案。国际贸易是海运业的驱动力，实现海运减排不仅需要以船舶为对象，掌握排放水平和特征，更需要深入挖掘船队背后贸易驱动因素，从需求端探索海运减排潜力。

双边贸易流与海运航线排放特征

通过融合全球海运大数据和双边贸易流数据，课题组开发了跨经济、交通和大气科学领域的全球海运贸易排放模型系统：VoySEIM-GTEMS耦合模型系统。该模型实现了全球海运排放向双边贸易流的全面解析，并以标准化航线网呈现排放的空间分布。

图2 双边贸易流与海运航线排放特征

对于二氧化碳的排放来讲，我们只需要大致知道航线，不需要知道非常精细的网格。可以看到在不同的全球海域，每一个国家的排放贡献是什么样的。

      基于这套模型系统，课题组进一步开发了优化模型来探索减排潜力。优化模型假设世界各国对每种商品的进出口总量保持不变，各国按“就近交易”原则更换贸易伙伴，使全球海运排放总量最小化。

      国际贸易优化情景的结果表明，贸易伙伴优化可以带来38%的全球海运二氧化碳减排量。1,000多种贸易商品中，原油、非原油、铁矿、煤炭和石油气的减排量最大。贸易优化带来的海运减排潜力，再叠加运输载体的低碳化发展，整体海运减排效果则会更优化。

      驱动力调控——构建全球海运减排新框架

     基于VoySEIM-GTEMS模型，课题组提出了供应链关联的、耦合技术减排与贸易优化的全球海运减排新框架。出口国、进口国和承运方共同构成减排的共同体。其中承运方是通过船只技术减排来实现。因为有了这样一套贸易核算体系，减排量被算入进出口贸易中总体碳排放，因此进出口国需要分担承运方的技术减排成本。同时进出口国本身也可以通过贸易的优化来对全球的海运进行减排。在这样一套减排的框架下，能够更有效的调动各利益相关方，提升积极性以更快的推进全球海运减排。