原文题目：
Ports’ criticality in international trade and global supply-chains
原文作者：
J. Verschuur1, E. E. Koks1,2 & J. W. Hall1.
作者单位：
1 Environmental Change Institute, University of Oxford, Oxford, UK.
2 Institute for Environmental Studies, Vrije Universiteit Amsterdam,Amsterdam, Netherlands.
原文链接：
课题组交流，水平所限，如有解读不当还请见谅
摘要
我们通过预测全球海运网络上贸易流的分配，量化了世界上1300个最重要港口对全球供应链的重要性，并将其与全球供应链数据库联系起来，以评估港口对经济的重要性。我们发现，按价值计算，全球贸易的50%是海上贸易，低收入国家和小岛屿对港口的依赖程度是全球平均水平的1.5倍和2.0倍。全球最大的五个港口处理的货物占全球产出的1.4%以上，而40个港口则占其所服务的经济体（主要是小岛屿）国内产出的 10% 以上。我们确定了一些依赖其管辖范围外特定港口的内陆和岛屿国家的关键跨境基础设施依赖。我们的研究结果为制定新的战略奠定基础，以增强港口基础设施和海上贸易的弹性和可持续性。
引言
海运被认为是国际贸易和全球经济的支柱。由于港口支持跨境生产中心和消费市场的整合，经济规模和结构的变化(如贸易构成、供应链结构)与通过特定港口的预期货运量之间存在很大的依赖关系和反馈。同样，海上运输网络的变化(如新的基础设施投资)或中断(如港口关闭)可能对多个国家和行业的供应链产生影响。
海上运输和全球供应链网络在不同的空间尺度上相互作用，最近的事件说明了两者之间的紧密耦合。在最大的空间尺度上，即全球贸易网络上，对海上贸易的需求是由各国对贸易的需求、提供这种贸易的国家以及海上贸易的份额(即模式分割)驱动的。因此，货运量的相对变化反映了贸易需求、供给和模式分割的变化。COVID-19大流行影响了世界各地的港口运营，同时改变了需求和供应模式。一方面，由于工厂关闭、港口关闭和劳动力短缺，这扰乱了海上运输和供应链，另一方面，由于需求模式的变化，导致许多港口出现了巨大的贸易瓶颈。由连接港口的海上航线组成的基础海上运输网络的货运需求是由运输服务的地理需求和系统网络结构决定的。对于某些商品，这个网络是更集中的(例如集装箱)，而对于其他商品，这个网络是更分散的(例如散货运输)。2021年苏伊士运河的堵塞凸显了海上运输网络中特定航线的巨大冲击如何影响全球多个港口，并最终影响依赖这些港口的供应链。最终，在港口处理的贸易流直接(如公司直接从港口接收货物)或间接(如公司依赖从港口接收货物的其他公司)为不同腹地的供应链提供服务。例如，卡特里娜飓风(2005年)关闭了路易斯安那州的主要港口，导致全球粮食供应严重中断，导致美国出口损失，波及全球依赖的供应链，并提高了商品价格。
港口对经济的关键性，即系统性(即基于网络的)重要性，通常以流经港口的绝对贸易量、其在海上运输网络中的网络特征(例如节点中心性)或其对当地或区域经济的贡献(例如区域就业和增值)来确定。然而，这些框架忽视了港口作为连接各国供应链的有形基础设施的主要功能，因此无法全面了解港口与经济之间的依赖关系和反馈。
建立一个精细的代表，说明全球每个单独的工业部门如何利用海上运输，另一方面，个别港口如何对全球供应链至关重要，可以帮助我们重新思考港口的重要性，这可以为不同的学科提供信息。例如，它可以让我们更好地了解供应链上实物贸易流的地理分布，将环境足迹与商品流联系起来，随着经济增长预测未来港口需求(就所需的数量和空间而言)，帮助将海洋排放(2012年全球温室气体排放量约为2.6%)分配给国家和部门，并评估由于海上运输中断造成的潜在供应链损失。
到目前为止，一些宏观经济研究已经考察了国际贸易和供应链互联性的演变。这一分析得到了多区域投入产出(MRIO)表提供方面的进展的支持，这些表描述了国家内部和国家之间的产业间和产业内依赖关系。虽然MRIO表在国家和区域范围内提供了关于产业间和产业内贸易流动的广泛数据，但它并没有深入了解用于这些贸易流动的国内和国际运输系统。另一种文献通过复杂性科学的视角分析了海上运输网络的网络结构和演变。然而，这项研究只关注港口之间的航运联系，而没有纳入海运船只运载的货物、货物从哪里来、到哪里去以及货物在经济中如何使用的信息。因此，迄今为止，描述全球经济结构的信息(即全球贸易和供应链数据)与用于促进这种经济结构的运输网络(即观察到的海上运输流量)的自下而上表示之间仍然存在空间不匹配。
在这里，我们提出了一个新的建模框架，该框架提供了对港口对国内和全球经济(例如在贸易、运输和供应链层面)重要性的不同维度的全面理解，而这些维度在港口级贸易统计数据中没有被捕获。为此，我们对港口与海上贸易之间的联系、它们所利用的运输网络(207个国家的1378个港口)以及它们所服务的供应链(176个国家的1298个港口)进行了全球一致的评估。这是通过首先估计海上贸易在所有双边贸易流中的比例，并将其输入新开发的OxMarTrans模型来实现的，该模型模拟了用于运输海上贸易流的海上和内陆路线。然后，通过港口的贸易流与全球供应链数据库(EORA MRIO)相关联，以量化港口与经济间联系和反馈。
研究方法
我们描述了运输方式分配模型、海上运输模型和使用MRIO表连接港口与供应链的方法。在整个分析过程中，我们使用国家经济作为空间聚合的层级，并进一步细分到港口层级。这是因为国际贸易数据和全球供应链数据库是按国家构建的，限制了使用次国家经济数据。我们承认，这可能会导致一些结果的偏差，因为一些结果的解释可能与经济规模有关。此外，在整个研究过程中，港口被定义为一个或多个在指定港口边界内的码头，这些边界根据世界港口指数划定，这是最广泛使用的港口数据库。
（1）运输方式分配模型：该模型预测了贸易流在不同运输方式之间的分配，包括海运、公路、铁路和航空运输。通过分析各国之间的双边贸易数据，估算了每种运输方式在总贸易量中的份额。
（2） 海上运输模型：OxMarTrans模型模拟了海上和腹地运输网络上的货运流量。该模型利用自动识别系统（AIS）数据，跟踪全球1378个港口的船舶活动，预测货物从起点到终点的运输路径。
（3）MRIO表与供应链连接：扩展的多区域投入产出（MRIO）表用于量化港口与国内和全球供应链之间的联系。MRIO表提供了各国和各行业之间的贸易流数据，我们将这些数据细化到港口层级，以捕捉港口在生产和消费过程中的作用。
结果与讨论
图1：海运在全球贸易中的份额。各国海运进口(a)和出口(b)百分比(基于2015年贸易网络)。c按各国收入水平分组的每个经济部门海运进口百分比箱形图(根据世界银行收入分类)。
图2：跨境海上基础设施依赖关系。a通过巴拿马运河进出港口的港口级吞吐量(进口、出口和转运)。b同(a)，适用于苏伊士运河。c由于转运或陆基连接而与外国经济联系在一起的港口级吞吐量的份额和绝对值。
图3：贸易流的始发港和目的港。每个港口的合计进口(a)和出口(b)。关键港口突出显示，并标注了前10个港口。c每个区域的关键进口(蓝色)和出口(红色)港口的位置。
图4：国内和全球关键港口工业产值分布。通过港口的贸易流量在其对国内总产出和全球总产出所占百分比的贡献方面的重要性。就国内和全球产量而言，最关键的10个港口与相关的百分比值一起突出显示(国内为蓝色，全球为红色)。
图5：前向/后向、国内外港业联系的相对重要性。港口级贸易对总产出的贡献细分为向前和向后的经济联系以及国内和国外的经济联系，关注这四个组成部分的相对重要性。网点的大小对应于链接的总输出。
图6：国家和港口进口系数的全球分布。a港口级进口系数(PLIC)的全球分布，表示最终需求每增加1000美元，进口就增加1美元。突出显示并注释了前15个港口。b小岛屿发展中国家和世界其他国家的全国海运进口系数。c与(b)相同，但按收入水平分组的国家的CLIC(基于世界银行收入分类)。
本研究全面分析了1300个港口对国际贸易、海运和全球供应链网络的不同维度的重要性。这项研究超越了传统的投入产出分析和海运网络分析，传统的投入产出分析没有解决单个港口的作用，而海运网络分析没有反映网络上运输的特定部门的货物数量，从而提供了对港口重要性的误导性优先排序。总之，这项工作提出了一个新的定量框架，使人们能够重新思考特定港口在国内和全球经济中的作用，以及对海上基础设施的跨境依赖。
我们发现，按价值计算，约50%的全球贸易是通过海运进行的，尽管采矿和采石行业的价值更高(76%)。海上贸易流量高度集中在少数受益于规模经济的港口，并与海上和内陆网络很好地结合在一起。大约50个港口(在考虑的1380个港口中)负责全球海上贸易的50%，在某些行业，如纺织品和服装以及运输设备的制造，这种贸易不平衡要大得多。
低收入经济体和小岛屿发展中国家不成比例地依赖其港口基础设施进行贸易。低收入国家通过海运进口的货物是高收入国家的1.5倍，而小岛屿发展中国家的海运进口依赖程度是非小岛屿发展中国家的两倍。因此，如果要使低收入国家和小岛屿发展中国家的进一步经济增长不受港口能力的限制，就必须对可靠的港口基础设施进行投资。港口提供的贸易便利化的好处可能超出港口边界，因为港口往往会吸引产业集群和降低贸易交易成本，这可能通过进入国际市场(例如粮食供应，扩大出口市场)带来间接好处。
我们发现，由于陆路连接或转运服务，港口与其所服务的经济体之间存在很大的跨境依赖关系。在全球范围内，转运服务和使用外国(陆运)国家的港口占全球港口吞吐量的35%。我们确定了非洲和南美洲内陆国家与特定沿海港口以及依赖区域转运枢纽的太平洋和加勒比岛屿经济体之间的重要跨境联系。经济对外国海上基础设施的相互依赖意味着，当经济或海上网络发生冲击或结构性变化时，存在潜在的溢出效应。例如，内陆经济体的强劲经济增长或内陆国家与其海上邻国之间跨境运输网络的改善(例如“一带一路”倡议和双大洋公路走廊)可能导致对连接港口的需求增加。
我们进一步发现，港口对于整合国内和全球供应链至关重要。相对而言，流经港口的每一美元平均为经济贡献4.3美元的价值。虽然世界上一些最大的港口被发现对全球经济至关重要(全球产出的1.4%以上依赖于通过这些港口的贸易)，但我们在贸易依赖型经济体中确定了一些港口(40个)，它们对国内工业产出的10%以上至关重要。港口在供应链中的位置取决于国内与国外、向前与向后供应链联系的相对重要性。类似规模的港口可能位于港口的不同末端，这对通过港口的经济和贸易流动之间的反馈，以及评估港口中断时供应链损失的潜在规模和空间范围具有重要意义。
最后，我们发现，一个经济体的最终需求(如国内消费和出口)每增加1000美元，为该经济体服务的港口的海运进口就会增加85美元。然而，一些(27个)港口在其服务的经济体中，每1000美元的最终需求变化进口超过100美元，其中大多数是服务于小岛屿经济体的港口，但也有服务于内陆经济体的港口(如达累斯萨拉姆、吉布提)。虽然低收入国家每美元需求变化的海运进口需求低于高收入国家，但随着经济增长，经济更加多元化，并更好地融入全球供应链，低收入国家的进口敏感性预计将提高。
我们的定量建模框架为未来在各个学科的研究奠定基础。首先，我们对全球贸易流动的分类分析可以估算出海上运输的碳排放量，并有助于将这些排放量分配给国家和部门。其次，通过将各种运输政策纳入模型，如基础设施投资(如新的运输路线)、改善贸易便利化(如减少边境过境时间)或征收(海上)碳税，可以评估货流分配的变化。第三，通过分析未来的贸易流量，当前的分析可以帮助量化未来在新港口基础设施方面的投资需求。最后，通过将这一框架与灾害影响模型相结合，可以评估港口或海上运输中断造成的(国内和全球)经济损失，包括气候变化(例如海平面上升)造成的未来损失。
总之，港口通过促进连接全球供应链网络的贸易流动，与经济紧密相连。我们的研究强调，有必要重新思考港口对国内和全球经济的重要性的关键特征，这些特征在很大程度上隐藏在港口一级的贸易统计数据中。我们进一步强调，需要将港口基础设施的长期规划与对相互关联的运输和经济系统的全系统理解结合起来。鉴于社会对海上运输的巨大依赖，评估港口与经济之间的关键联系、反馈和依赖关系对于经济的可持续发展至关重要。
编辑：刘泠岑
审核：李乐昕
指导老师：张倩
