图片来源:Jacques Descloitres, MODIS Land Rapid Response Team, NASA/GSFC – Cropped from: http://visibleearth.nasa.gov/view_rec.php?id=2363, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29529

撰文 | 不周

审校 | 王怡博

我家楼下这家加油站,平时总是空荡荡的。以往平时这里有一两辆车排队加油,就已是少见的“热闹”。可大前天下班后,我远远望见这里排起了长队——原来是到了油价上调的节点。社交媒体上,有人开始计算下次加油要多花多少钱,有人担心自己的交通成本,也有人戏谑道,油价一涨,连路都没那么堵了。

这一轮油价上涨,始于二月末中东局势骤变。美国和以色列对伊朗发动联合军事打击后,伊朗伊斯兰革命卫队(IRGC)随即强硬地发布警告,禁止船只自由通过霍尔木兹海峡(Strait of Hormuz),否则便会发起袭击。很快,霍尔木兹海峡的船运一度彻底停滞,大量货船为规避风险停在了海峡外。

霍尔木兹海峡,这个遥远又略显陌生的地名,也因此频繁出现在各种报道中。这条海峡位于波斯湾与阿曼湾之间,北边是伊朗,南岸则是穆桑达姆半岛。其水道东西长约167千米,宽度最窄处仅有约30千米,而供巨型油轮双向通行的主航道宽度甚至不到3千米。然而,就是这样一条狭窄的海峡,是盛产石油的波斯湾通往公海的唯一航道,承载着全球海运石油贸易的1/4,全球液化天然气(LNG)贸易中接近1/5也要从这经历过。

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但越了解霍尔木兹海峡,就越免不了好奇:短时间内,多数国家凭借库存和替代来源,似乎并不会立刻陷入无油可用的局面。可为什么这处海峡受阻,却很快便会影响到国际油价呢?霍尔木兹海峡当然很重要,但现代能源系统怎会如此脆弱?



航运网络

当我们谈起石油贸易,往往会想到出口国和进口国这两个贸易节点,只考虑一个个国家之间的买卖关系。但从网络科学的视角看,全球能源贸易也可以被抽象成一幅图谱:有油田、炼油厂、储油设施和消费市场构成的“节点”,也有链接这些点的游轮航线、海峡和运河等“边”

从地图上看,全球海运航线四通八达,似乎总能从一处绕到另一处。但真正运转起来,这张网络远没有看上去那么均匀。2025年7月发表于《物理学前沿》(Frontiers in Physics)的一项研究,就将全球原油航运系统抽象成了一张由节点和边构成的加权网络。而每条边的权重,都对应着不同路线所承载的运输能力和流量

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运输量最大的石油出口区,长期集中在中东、俄罗斯、北美等地,而主要的进口区则集中在东亚、南亚、欧洲和北美等地。正因为资源分布与消费分布并不重合,大量石油必须依靠海运跨区域流动。与此同时,不同的海运航线的运输能力也各不相同。这意味着,石油并不是在一张均匀的小网络上流通,而是在一个联通性强却不均衡的大网上流动

这种不均衡带来了严重的后果。如果一个普通网络,不是每条边都同样重要,那么很容易想象到,不太重要的边,只需找运输能力相当的线路替代即可。一个最直观的例子是城市交通,如果城市外缘一条小路因施工占据一小半,可能会导致这段路容易出现拥堵,但显然不会对城市其他大部分区域有影响。

然而,如果是一条承载大量车流量的高架桥,或者流量极高的主干道发生拥堵呢?经常堵车的朋友一定知道,那通常意味着附近很多条小路也会随之拥堵,这一片区域都会迅速飘红。

图片来源:Unsplash

能源海运网络也同样如此。一些航线“边”只承载了一小部分流量,但有些边却像咽喉一样,承载着网络中极高比例的流量,也称“咽喉要道”(chokepoints)。《物理学前沿》这项研究显示,由于咽喉要道能用最短路径高效连通两个甚至多个节点,当全球石油航运网络平稳运行时,往往异常高效。但问题在于,咽喉要道的数量并不多,一旦遭遇破坏,也会“高效”地影响整个网络的连接性与运输效率



脆弱咽喉

而咽喉之所以危险,不仅仅是因为其运输流量大,更在于其不可替代性。2025年11月发表于《自然·通讯》(Nature Communications)的一项研究,分析了全球24个主要的海运咽喉通道,并系统评估了它们的中断风险以及经济后果。这24个咽喉被主要分为三类:几乎没有可行绕行方案;可以绕行,但绕行成本高昂;相对容易绕行替代

图片来源:Verschuur, J., Lumma, J. & Hall, J.W. Systemic impacts of disruptions at maritime chokepoints. Nat Commun 16, 10421 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-65403-w

遗憾的是,霍尔木兹海峡就属于第一类,除此之外还有三个类似的咽喉要道。它们分别是渤海海峡(上图q),厄勒海峡(Oresund Strait ,上图j)和博斯普鲁斯海峡(Bosporus Strait,上图c)。这类通道一旦中断,可能会将部分节点从网络中分离出来,因为它们并没有可行的替代航线。于是,网络中局部的受阻会迅速转化成系统中的一系列连锁反应,船只等待,货运延误,保险费和运费上涨,交付时间也被拉长,进口节点开始评估库存能撑多久,而市场则将这些不确定性纳入考量,并最终影响价格。

《自然·通讯》这项研究发表时,尚未遭遇当前的霍尔木兹海峡危机。但研究团队已经预估计算了全球每年因海运咽喉中断而面临风险暴露的贸易额,预计能达到1915亿美元。如果除去贸易额,再进一步计算延误、绕行、保费上涨等经济损失,还会算是上百亿美元。而这些损失主要由相对低风险的咽喉通道驱动,比如苏伊士运河。霍尔木兹这类无绕行方案、承载贸易价值高的高风险咽喉,一旦受阻,对整个网络的影响会迅速变得非常真实——如现实所见



层层交织

不过,许多国家其实并不会直接从中东购买石油,为什么也要承受油价上涨的后果。这就涉及到复杂网络中的一个隐秘机制:级联失效。

在全球化的能源系统背景下,航运网络并不是孤立存在的。围绕能源运输的,还有几层彼此交织、高度耦合的系统:库存系统、炼化生产系统、金融定价系统以及各国政府的应对系统。

一般情况下,这些系统共同维持着全球能源网络的稳定流通。可一旦关键的运输要塞受阻,航运网络遭受的影响,也会像彼此嵌合的齿轮一样,牵连其他网络一同发生响应

最直接受到影响的是库存网络。各个节点当然会保有一定规模的库存,但随着航运网络的波动不断持续,各个企业和国家很快便会重新估算,现有库存能撑多久?如果下一船油还是运不过来,是不是应该先多囤一些?

这也会进一步影响到敏感的金融定价系统。石油定价从来不只看这桶油值多少钱,而更多考虑市场对于未来一段时间内供应状况的判断:未来会不会更难买到?下一批是否还会延误?其他买家会不会提前囤货?金融系统会提前为不确定性定价,进而演变为我们感知到的油价波动

这种层层放大的过程,也是复杂系统最典型的特征之一:局部随机扰动并不一定会引发系统崩溃,但如果系统本身具有高负载、强耦合、低冗余的特性,就很容易因“瓶颈边”或“关键节点”的破坏,造成级联性的全局波动。而讽刺的是,这种令人不安的特征,也是过去几十年能源输运全球化努力追逐的结局——为了提升效率、降低运输成本,我们将绝大部分流量挤入几个狭窄的物理咽喉要道。

参考链接:
https://www.nature.com/articles/s41467-025-65403-w
https://www.frontiersin.org/journals/physics/articles/10.3389/fphy.2025.1566892/full
https://en.wikipedia.org/wiki/2026_Strait_of_Hormuz_crisis
https://en.wikipedia.org/wiki/Strait_of_Hormuz
https://www.nytimes.com/2026/03/24/world/middleeast/iran-strait-of-hormuz-ships.html

作者 环球科学

《环球科学》杂志