Εργαλεία αντιμετώπισης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου στη ναυτιλία

Abstract

This study explores the process of regulating shipping GHG emissions through economic mechanisms (market-based measures) and suggests an evaluation system based on fuzzy sets. A substantial part of this study focuses on the complexity of the issue which was analyzed within a constructionist epistemological frame. In an attempt to model a possible mitigation of shipping CO2 emissions, the International Maritime Organization carried out a study using many different scenarios and criteria.Since the value of some crucial factors regarding emissions reductions and their cost is known and well predicted, they were used as inputs to a rule based system that could predict the results of a market – based system for shipping emissions. Fuzzy membership functions have been incorporated to capture the vagueness inherent in the scenarios (input) and criteria (output) variables. This modeling is more reasonable in representing the actual problem, due to the fact that the membership functions comprise the entire domain range and the rules are based on environmental economics theory. Additionally, fuzzy systems provide a more transparent representation of the system under study, which is mainly due to the possible linguistic interpretation in the form of rules.For the purposes of the analysis and modeling we used the data of 4 market- based measures (GHG Fund, Emission Trade System (ETS), Port State Leverage (PSL) and Rebate Mechanism (RM)) and we developed 4 fuzzy sets. The input variables chosen were “Emission Growth”, “Oil price”, “Carbon price”, “Extra efficiency” and “Emission cap”. The output variables “emissions reduction” and “cost” were effectively manipulated and represented the variations of the input variables. The fuzzy rules were used to specify the behavior of the system under study and for this reason they consist the core of the system. Finally, a system validation was performed by comparing our results with the IMO study. The fuzzy expert system performed very well for some systems where the percentage agreement reached 90%.

Στην παρούσα έρευνα διερευνάται η θεσμοθέτηση μέτρων προστασίας του περιβάλλοντος από τους αέριους ρύπους της ναυτιλίας, μέσω διάφορων οικονομικών μηχανισμών και προτείνεται ένα σύστημα αξιολόγησης των πιθανών μέτρων βασισμένο στα ασαφή συστήματα (fuzzy sets). Σημαντικό μέρος της διατριβής καταπιάνεται με την ανάλυση των παραγόντων που συμβάλλουν στην πολυπλοκότητα του ζητήματος και για την αποτύπωση αυτών χρησιμοποιήθηκε το επιστημολογικό πλαίσιο του κοινωνικού κονστρουξιονισμού. Σε μια προσπάθεια μοντελοποίησης ο Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός διεξήγαγε μια μελέτη όπου παρουσιάζει τα αναμενόμενα αποτελέσματα με βάση μια σειρά από σενάρια και κριτήρια.Αφού λοιπόν η τιμή κάποιων κρίσιμων παραγόντων είναι γνωστή και έχουν προβλέψιμη οικονομική συμπεριφορά ως προς τη μείωση των εκπομπών και τη διαμόρφωση του κόστους, τα στοιχεία αυτά χρησιμοποιήθηκαν ως είσοδοι σε ένα σύστημα που με βάση κάποιους κανόνες θα προβλέπει την μείωση εκπομπών και το κόστος κάποιου «αγοροκεντρικού μέτρου». Η μέθοδος της ασαφούς λογικής κρίθηκε ως η καταλληλότερη για να ενσωματώσει τη γνώση από υπάρχοντα περιβαλλοντικά συστήματα λαμβάνοντας υπόψη και τη θεωρία των οικονομικών περιβάλλοντος. Με την χρήση των ασαφών συστημάτων επιτυγχάνεται μια δυναμική απεικόνιση που επιτρέπει την αλληλεπίδραση όλων των παραγόντων, την χρήση λεκτικών όρων καθώς και την ανάπτυξη κανόνων που βασίζονται στη θεωρία της οικονομικής περιβάλλοντος.Για την έρευνα χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα από 4 προτεινόμενα μέτρα (GHG Fund, Emission Trade System (ETS), Port State Leverage (PSL) και Rebate Mechanism (RM)) και κατά συνέπεια δημιουργήθηκαν 4 ασαφή συστήματα. Οι μεταβλητές που επιλέχθηκαν ήταν η «Ανάπτυξη Ρύπων», «Τιμή καυσίμων», «Τιμή άνθρακα», «Έξτρα αποτελεσματικότητα» και «Ανώτατο όριο εκπομπών». Τα αποτελέσματα μελετώνται μέσω των μεταβλητών εξόδου του συστήματος, δηλαδή τις μειώσεις εκπομπών και το κόστος αυτών. Οι ασαφείς κανόνες που αναπτύχθηκαν είναι ο πυρήνας του μοντέλου ασαφής λογικής μιας και αυτοί καθορίζουν τη συμπεριφορά του συστήματος. Τέλος πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση της μεθόδου και το μοντέλο ασαφούς λογικής είχε πολύ καλά αποτελέσματα που σε κάποιες περιπτώσεις ξεπερνούν το 90% συμφωνίας με την μελέτη του ΙΜΟ.