Globalt fraktnätverk

Containerfartyg: lastning

Det globala sjöfartsnätverket är det världsomspännande nätverket av sjötrafik. Ur ett nätverksvetenskapligt perspektiv representerar portar noder och rutter representerar linjer . Transportnätverk har en avgörande roll i dagens ekonomi, närmare bestämt är sjötrafiken en av de viktigaste drivkrafterna för global handel.

Historia

Trots uppskattningar om att 90 % av världshandeln transporteras på vatten är sjöfartsnäringen troligen mindre i allmänhetens ögon än andra sektorer. På grund av större fartyg och stordriftsfördelar – delvis också på grund av utseendet på standardiserade containrar – är fraktkostnaden ganska billig: en transport av en DVD-spelare kostar bara $1,5 för att nå Europa. Dagens mest trånga sjöväg är mellan Kina och USA, vilket också är ganska obalanserat, eftersom mängden varor som reser från Kina till USA är fyra gånger högre än den motsatta riktningen. Även nya rutter kan öppnas – till exempel är Rysslands nordostpassage ett snabbare sätt att ta sig till Europa från Kina. Högteknologiska hamnar har också allt bättre tjänster. (automatiserade terminaler etc.)

Tills nyligen kunde man inte riktigt veta så mycket om hur dessa hamnar och kilometerlånga färjor hänger ihop ur ett nätverksvetenskapligt perspektiv. Som tur är kan vi ha en detaljerad bild av hur sjötrafiken fungerar. På grund av en klimatologisk databas kan en visualisering ses på 1700-talets havstrafik. Inte bara förändringarna från år till år – som oftast representerar starka handelsförbindelser mellan länder som Storbritannien och Indien – utan säsongsmässiga förändringar kan också erkännas.

Det nätverksvetenskapliga perspektivet

Som med alla nätverk kan sjötrafiken också ses genom en nätverksforskares glas. Hamnar kan betraktas som noder och de vägar som färjorna färdas på är linjerna. Om detta nätverk är precis som alla andra som järnvägs- eller flygplatsnätverk, kan man ha giltiga uttalanden om dess funktion. Havets trafiksystem har också sina rutter, gateways, av vilka några fungerar som en viktig knutpunkt eller sammankoppling.

En artikel av Kaluza et al. undersöker lastfartygs rörelser på verkliga data. De använder data om alla större hamnar och de största fartygen, som kan betraktas som majoriteten av sjöfarten – den innehåller 93 % av den totala världskapaciteten för lastfartygstransporter. Här "kan varje bana tolkas som ett litet riktat nätverk där noderna är hamnar som är sammanlänkade om fartyget reste direkt mellan hamnar". Vikten av länkarna mellan i- och j-portarna är det potentiella utrymmet för fartygen som färdas mellan dem.

Asymmetri

Det globala riktade fartygsnätverkets framträdande egenskaper är att det är asymmetriskt – eftersom 59 % av de länkade paren bara har en riktning. Rutterna är korta – det behövs inte många steg för att ta sig från en hamn till en annan, eftersom den genomsnittliga väglängden är 2,5, med maximalt 8 och 52 % av paren kan kopplas ihop med två steg. Detta är mycket mer färre än i fallet med flygplatsnät , eftersom både genomsnittet och maximumet är betydligt högre: 4,4 respektive 15. (Guimera et al.)

Kluster

Sjöfartsnätverket är mycket klustrat, dess klustringskoefficient är 0,49, vilket kan tolkas som att varje given nods grannar också är anslutna till varandra. Det genomsnittliga antalet länkar för en nod är 76,5, vilket är mycket högre jämfört med flygplatsnätverket, det vill säga 19,4. Dessa fakta visar att sjöfartsnäten är tätare, vilket också ger en högre robusthet till det. Liksom många verkliga nätverk har det också egenskapen att ha många noder med bara ett fåtal länkar men vissa har extremt många länkar. Även om det inte precis är ett skalfritt nätverk , följer fördelningen av länkvikter en maktlag . Fördelningen av nodernas styrka (genomsnittliga länkvikter som ankommer och avgår från hamn i) följer också en kraftlag, vilket innebär att endast ett fåtal hamnar hanterar enorma mängder last.

Centralitet mellan varandra

Betweenness centrality är ett annat viktigt begrepp. Det är i princip summan av de riktade vägarna i nätverket som passerar genom en viss nod. Hamnar med hög mellanskillnad är ganska viktiga. Sådana noder är Panama- och Suez-kanalerna eller Shanghai och Antwerpen .

Olika subnätverk

Det finns också skillnader mellan de huvudsakliga fartygstyperna: containerfartyg , torrlastfartyg för bulk och oljetankfartyg . Dessa skillnader återspeglar det faktum att de följer distinkta trafikmönster. Medan containerfartyg vanligtvis följer fastställda scheman med fast väg för en reguljär trafik, byter torrfraktare sina rutter oftare. Dessutom är containerfartyg mycket snabbare än de andra kategorierna - genomsnittliga dagar tillbringade i hamnen är 1,9 i motsats till 5,6 för torrlastfartyg för bulk eller 4,6 för oljetankfartyg. Rätt typ av portar påverkar också egenskaperna hos det möjliga nätverket.