受“北極放大”效應(yīng)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(jì)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(yùn)業(yè)的發(fā)展帶來了重要機(jī)遇，北極航道的開發(fā)問題逐漸成為學(xué)界乃至社會關(guān)注的熱點(diǎn)。

為了充分認(rèn)識氣候變化背景下北極航道通航能力的變化規(guī)律與潛在趨勢，系列研究工作相繼開展。近日，《全球環(huán)境變化》期刊刊發(fā)北京林業(yè)大學(xué)曹云鋒等與中山大學(xué)、美國馬里蘭大學(xué)等單位學(xué)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(shí)空變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)學(xué)術(shù)界基于模式預(yù)測形成的北極航道適航性變化規(guī)律的現(xiàn)有主流認(rèn)識存在比較嚴(yán)重的低估問題，普通商船當(dāng)前經(jīng)由北極航道已可實(shí)現(xiàn)相較于傳統(tǒng)蘇伊士運(yùn)河14%~66%的“東亞-北歐”運(yùn)輸效益提升。”曹云鋒告訴《中國科學(xué)報(bào)》。

研究團(tuán)隊(duì)綜合利用NSIDC發(fā)布的逐日海冰密集度數(shù)據(jù)和經(jīng)過觀測資料標(biāo)定的逐日PIOMAS海冰厚度數(shù)據(jù)，基于國際海事組織最新發(fā)布的POLARIS冰區(qū)航行風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)，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(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

研究結(jié)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(xiàn)有模式研究所預(yù)測的21世紀(jì)初北極航道通航窗口期(約為1.5~2.0個(gè)月)，更接近模式預(yù)測21世紀(jì)中期航道通航水平(約3個(gè)月)。表明目前基于模式的北極航道通航窗口期研究結(jié)論嚴(yán)重低估了航道的真實(shí)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(dá)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(guān)鍵轉(zhuǎn)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(guān)。隨著越來越多的北極多年冰轉(zhuǎn)變?yōu)橐荒昶谛卤胀ㄉ檀诒睒O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(qū)的安全航行范圍也呈現(xiàn)穩(wěn)步擴(kuò)大趨勢。例如，普通商船在65°N以北海域的90天安全航行區(qū)以每年0.47%~0.67%的速度逐漸擴(kuò)張，總面積2019年達(dá)到8.28×106Km2，增加幅度約35%;PC6級船90天安全航行區(qū)更是以每年0.65%~0.83%的速度擴(kuò)張，總面積2019年達(dá)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(dāng)長的時(shí)間可不經(jīng)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(yù)測的結(jié)果顯示這一現(xiàn)象在21世紀(jì)早期仍不具備發(fā)生的可能性。

研究還對不同時(shí)期東亞-北歐航運(yùn)經(jīng)由北極航道和傳統(tǒng)蘇伊士運(yùn)河的運(yùn)輸效率進(jìn)行了對比分析。

結(jié)果表明，在船舶負(fù)載系數(shù)相同的情況下，普通商船在當(dāng)前東北航道的通航窗口期經(jīng)由東北航道可比蘇伊士運(yùn)河航道增加33%~66%的貨物運(yùn)輸總量;即便在考慮船舶負(fù)載系數(shù)差異的情況下，經(jīng)由東北航道的東亞-北歐貨物運(yùn)輸效率仍可提升約14%~30%。(作者：崔雪芹)

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