北極航道近40年通航能力提升速度快于預期

船舶在冰區航行（中山大學供圖）

受“北極放大”效應影響，北極海冰近年來正在以前所未有的速度快速融化。相較上世紀80年代初，海冰面積和厚度均減少了50%以上，這使得北極航道的通航潛力不斷提升，為北極航運業的發展帶來了重要機遇，北極航道的開發問題逐漸成為學界乃至社會關注的熱點。

為了充分認識氣候變化背景下北極航道通航能力的變化規律與潛在趨勢，系列研究工作相繼開展。近日，《全球環境變化》期刊刊發北京林業大學曹云鋒等與中山大學、美國馬里蘭大學等單位學者的合作成果論文。

“研究論文全面揭示了近40年來快速升溫背景下北極航道通航能力的時空變化規律，發現學術界基于模式預測形成的北極航道適航性變化規律的現有主流認識存在比較嚴重的低估問題，普通商船當前經由北極航道已可實現相較于傳統蘇伊士運河14%~66%的“東亞-北歐”運輸效益提升。”曹云鋒告訴《中國科學報》。

研究團隊綜合利用NSIDC發布的逐日海冰密集度數據和經過觀測資料標定的逐日PIOMAS海冰厚度數據，基于國際海事組織最新發布的POLARIS冰區航行風險評估系統，對OW（普通商船，無破冰能力）、PC6級（1.2m破冰能力）與PC4級（2.0m破冰能力）三種類型船舶1979~2019年間在北極各航道通航能力的歷史變化規律進行了系統研究。

研究結果表明，北極航道通航窗口期近40年快速延長。例如，普通商船在北極東北和西北航道的通航窗口期從1980年代的10天左右分別延長到了2010年代的92±15天和77±17天。顯著早于現有模式研究所預測的21世紀初北極航道通航窗口期（約為1.5~2.0個月），更接近模式預測21世紀中期航道通航水平（約3個月）。表明目前基于模式的北極航道通航窗口期研究結論嚴重低估了航道的真實適航水平。

從長期變化趨勢角度分析，普通商船在北極東北和西北航道的通航窗口過去40年間分別以2.72±0.58和2.15±0.58 天/年趨勢的不斷延長，2019年分別達到了113天和76 天。2004年是北極航道通航窗口期長度變化的關鍵轉折年，此后兩航道的通航窗口期年際波動逐漸減小。

過去40年間，高等級破冰船（PC4級和PC6）在北極航道通航窗口期的延長速度更快，這與近幾十年北極多年冰減少速度較快有關。隨著越來越多的北極多年冰轉變為一年期新冰，普通商船在北極航道的通航潛力可能會逐漸提高。

不同類型船舶在北極冰區的安全航行范圍也呈現穩步擴大趨勢。例如，普通商船在65°N以北海域的90天安全航行區以每年0.47%~0.67%的速度逐漸擴張，總面積2019年達到8.28×10⁶Km²，增加幅度約35%；PC6級船90天安全航行區更是以每年0.65%~0.83%的速度擴張，總面積2019年達到10.76×10⁶Km²，增幅為46%。

隨著通航窗口期的不斷延長，各類型船舶在北極海域的最短通航路徑也逐漸向北偏移。例如，普通商船2010年代在東北航道上航行，已有相當長的時間可不經由德朗海峽、桑尼科夫海峽和維利基茨基海峽而直接穿行北極海盆，西北航道上也有部分航線可以直接沿航程更短的帕里海峽航行，模式預測的結果顯示這一現象在21世紀早期仍不具備發生的可能性。

研究還對不同時期東亞-北歐航運經由北極航道和傳統蘇伊士運河的運輸效率進行了對比分析。

結果表明，在船舶負載系數相同的情況下，普通商船在當前東北航道的通航窗口期經由東北航道可比蘇伊士運河航道增加33%~66%的貨物運輸總量；即便在考慮船舶負載系數差異的情況下，經由東北航道的東亞-北歐貨物運輸效率仍可提升約14%~30%。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2022.102488