北极航道安全研究文献综述

尽管在全球气候变暖的大背景下北极海冰总体上呈现消融的趋势,"西北航道"和"东北航道"也已分别与2008年和2009年首次被人们在没有破冰船的护航下成功穿越,但由于北极地区位置特殊,资源丰富,军事价值和科研价值突出以及对全球气候变化的独特影响,已成为各国政府和学术界关注的焦点。因而对北极航道的关注也持续升温,航道安全也成为我国学术界关注的重点。本文主要从自然环境、航道的通行权及海事管辖权、航道基础设施及助航技术支持、人员与船舶操纵方面阐述影响北极航道安全的因素,探讨我国在积极应对北极航道安全挑战中的行动。     

近年北极东北和西北航道开通状况分析

利用微波卫星遥感数据对北极东北航道和西北航道近年来的冰情变化,以及影响航道开通的关键区域和每年的开通状况进行了分析和总结,并对航道未来的可能冰情状况进行了展望,期望对航道利用者有所帮助。东北航道全线开通期主要集中在8月下旬至10月上旬,开通总天数多在40~50d;西北航道南线开通期主要集中在8月上中旬至10月上旬,开通总天数多在50~60d;西北航道北线开通时间主要集中在9月。东北航道冰情最为复杂的是连接拉普捷夫海和喀拉海的北地群岛区域海冰,也是影响航道开通的关键区。影响西北航道南线开通的关键主要是威廉王岛附近维多利亚海峡、威尔士王子岛东侧的皮尔海峡和北侧巴罗海峡区域的海冰状况;影响北线开通的关键区域是班克斯岛西北部的麦克卢尔海峡和梅尔维尔子爵海峡;东北航道可通航性优于西北航道。虽然气候变化大背景下北极海冰总量减少,但由于海冰流动性增强,局部海冰变化愈发复杂,海冰分布年际差异较大,需要加强北极海冰监测和预报能力,为未来航道利用提供保障。     

北极东北航道自然环境风险区划——以俄罗斯北部海域为例

在全球变暖背景下,针对北极海冰融化和东北航道开通的航行风险问题,采用风险评估理论,利用海冰密度、风速、能见度、气温和高程等指标数据,构建风险指标体系,开展了对北极东北航道主要航段自然环境危险性风险(以下简称综合风险)的评估与区划等工作,讨论各指标因子对综合风险的贡献度,得到如下结果:1)经验上来看,北极东北航道适宜通航的月份为7~10月,从风险量化角度分析得出东北航道7~10月自然环境风险较其它月份低,对经验结论进行了验证。2)研究区综合风险分布为"东高西低",即巴伦支海的综合风险较低,咯拉海、拉普捷夫海和东西伯利亚海风险较高。3)可通航月内(7~10月),9月份综合风险最低,其次是8、7月份,10月份综合风险最高。4)除去个别年份(2008和2009年),研究区在2004~2015年综合风险呈现下降趋势,2015年达到最低值。5)敏感性分析得:海冰对综合风险的贡献度最大;风速、水深次之;气温对综合风险贡献最小。     

论北极西北航道航行自由与环境保护的平衡路径

近年来,随着发展"绿色航运经济"的话题热度不断升温,北极西北航道因其潜在的巨大通航价值成为各国诉争的焦点,与此同时,船舶通行所带来的对海洋生态的侵蚀破坏,例如燃油废料和塑料垃圾等,引发了国际法视域内的诸多争议。以加拿大为代表的西北航道沿岸国滥用国际海洋法框架下关于航行自由和环境保护的模糊地带,肆意扩张国内法的管制范围对他国的航行自由进行不合理限制的问题愈加凸显。为了国际航海秩序的和平稳定,实现北极航运的可持续发展,文章以北极西北航道沿岸国借助"环境保护"名义限制他国在西北航道航行自由权的法律援引模式为切入,对航行安全控制区制度和特别敏感海域制度的法律争议进行分析,综合体系解释的方法和国际法实践判例的指引,构建北极西北航道航行自由与环境保护的平衡路径。     

北极西北航道自然环境危险性评估及航线优选

基于北极西北航道7条主要航线建立自然环境危险性评价指标体系,引入三角模糊数层次分析法确定指标权重,采用TOPSIS方法对7条航线做危险性贴近度排序和航线优选,利用加拿大2008年"MV Camilla Desgagnés"号商船线路及2014年"努那维克"号散货船线路对航线优选结果进行验证。研究表明,在海洋环境危险性和地理环境危险性子指标中,权重最大的指标分别为海冰密集度危险指数(C1)和航道宽度危险指数(C7)。从海洋环境危险性来看,始于兰开斯特海峡,经过摄政王湾、拜洛特海峡、维多利亚海峡、毛德皇后湾等地抵达阿蒙森湾的航线4危险性最小,欧洲中期天气预报中心提供的海冰数据显示2000—2016年该航线的海冰密集度总体呈下降趋势,17a中9月份的月平均海冰密集度最小;从地理环境危险性来看,航线4上所有海湾和海峡的平均危险性最小,能够满足通航要求。该航线与加拿大2008年"MV Camilla Desgagnés"号商船采用的线路较吻合。结果表明优选航线为航线4。     

基于CMIP5数据评估气候变化下西北航道风能资源的未来变化

定量评估14个CMIP5全球气候模式再现西北航道历史阶段近地表风速的能力后,使用由多个性能优异的模式集成的风速数据,用于量化评估在3个未来时间段以及多个辐射强迫情景下与历史阶段风能密度的差异,以全面分析气候变化对西北航道未来风能资源的潜在影响。结果表明:与历史阶段相比,西北航道南部(70°N以南)大陆风能资源将会减少,但其北部地区(70°N以北)特别是波弗特海西侧未来风能资源会增加,到21世纪末,如果不采取任何缓解温室气体排放的措施,该地区风能资源增幅更大且年内变化将出现十分显著的增加,这种变异性的大幅增加,将给该区域的风能开发带来极大挑战。     

基于粗糙集与犹豫层次分析的北极东北航道风险评估

运用风险分析理论和方法,以北极东北航道6个关键海峡为研究目标,构建东北航道自然环境风险评价指标体系;针对全球气候变暖以及海冰融化背景下北极东北航道航行安全问题,引入犹豫层次分析方法确定指标主观权重、采用粗糙集思想来确定客观权重,集成得到组合权重。基于所建风险分析模型,对其中3个关键海峡的自然环境风险进行了量化评估和时空特征分析,同时计算了2013年8月份6个关键海峡的风险度,模拟了一条最优通航线路并与同时期永盛号轮船的实际航行线路进行了比对。研究表明:(1)2000-2014年东北航道3个关键海峡自然环境风险均呈现减小趋势,红军海峡自然环境风险减小趋势最大;(2)对比3个海峡海峡自然环境风险度,德朗海峡最低,维利基茨基海峡次之,二者均适合通航;红军海峡风险度最高,且不适宜通航;(3)模型模拟路线与实际航线较吻合,对实时航行路线的选择有参考意义。     

冰上丝路安全：北极航道航行风险度评估的研究

全球气候变暖导致北极海冰快速融化,北极航道的全面开通成为可能。受航道内冰情与气象海洋等综合因素影响,航道航行存在较大风险。本文主要基于北极海冰密集度卫星遥感观测结果,综合风速、温度、能见度与水深等数据信息,利用权重和风险等级划分法建立了无破冰能力船只在北极航道航行风险评估体系,计算得到日平均航道航行风险度。通过与“雪龙”号科考船在西北航道航行线路与航道航行风险度比对,发现“雪龙”号科考船均沿低航行风险度航道航行。研究结果表明：利用北极航道航行风险评估体系计算日平均北极航道航行风险度是可行的,可为极地科考或航道选取提供准确的航行风险评估信息,对积极推进“冰上丝绸之路”建设具有重要意义。     

西北航道夏季气旋登陆期间海冰对波浪的影响

西北航道是指从北大西洋经加拿大北极群岛进入北冰洋,再进入太平洋的航道,是连接大西洋和太平洋的捷径。为了探讨西北航道通航期极端天气条件下强风及海冰对波浪场的影响机制,建立并验证了考虑海冰影响下的西北航道风浪演化模型,并以2012年8月北极气旋登陆期间为例探讨西北航道通航期波浪特性及波能流密度的时空演化及其对风和海冰的响应。研究结果表明,北极夏季海冰大多分布于西北航道以北海域,而风向大部分集中在SSW(南偏西22.5°)至SW(南偏西45°),西北航道海冰的存在并不会引起有效风区的明显减少,也不会引起无冰海域波能流的明显减小(不超过5%)。但是,当风向变为北向风时,无冰海域波能流减小幅度最多高达62%。最后,综合海冰和波浪要素的时空分布,提出了极端天气条件下西北航道通航期的最佳适航路线,为西北航道的夏季安全通航提供了科学依据。     

环境影响矩阵法对渤海航道溢油影响评估（英文）

随着渤海地区的通航密度不断加大,为整个渤海区域评估出潜在的溢油影响也变得越来越重要。然而在大的时空尺度上的溢油影响却鲜有相关研究。本文研究出了渤海中7条主要航道的潜在溢油影响效应和环渤海5处环境敏感区受相应的溢油风险。通过渤海区域水动力模型与粒子追踪模型的耦合模拟溢油的输运过程。假想的油粒子沿所选取的7条主要航道均匀释放,模拟期分为短期(20天)、长期(180天)。得出粒子分布结果后建立环境影响矩阵,反映航道与环境敏感区的内在关系。由建立的环境影响矩阵可知:短期时Z4、Z5有高的受航道溢油风险,航道1、航道2和航道7则有强的环境影响效应;长期时Z1、Z3、Z4、Z5有中等风险,航道3则有强的环境影响效应。环境影响矩阵的建立将对渤海区的整体环境规划、大时空尺度的溢油防范决策提供科学的依据。     

基于蚁群算法的西北航道海上救援路径规划

选用海冰密集度、海表温度、风强度等指标构建西北航道海洋环境威胁场,采用广义网络分析法确定指标权重,基于蚁群算法对西北航道海上救援路径展开规划,通过对比实验获得适用于西北航道海上救援路径规划的最佳参数。针对各目标在不同救援时段具有不同权重的情况,依据动态权重进行路径规划,规划效果更佳,更符合实际救援需求,可为西北航道海上救援提供辅助决策参考。     

北极航道的经济研究综述

为了解北极航道通航的经济战略价值,发挥其对我国区域经济增长的推动作用,文章从北极航道的通航环境、北极航道对贸易的影响、北极航道的航运价值和北极航道对我国区域经济的影响4个方面对研究文献进行综述。结果表明：北极航道通航必然对世界贸易格局产生巨大冲击,同时对我国贸易增长具有促进作用;对于北极航道的航运价值存在不同观点,争议的焦点在于西北航道的海上运输成本;北极航道通航将为我国沿海地区带来新的经济增长机遇,促进我国区域经济的均衡发展;未来我国关于北极航道的研究有必要在视角、内容、方法和理论方面取得突破,为我国对北极航道的整体布局和战略规划提供理论支撑。     

连云港市海域海洋倾倒疏浚物的重金属污染及其潜在生态风险

为加强连云港市海域的海洋倾废管理和海洋生态环境保护,文章在该海域主要疏浚工程区的49个站位开展采样调查,并采用潜在生态风险指数法,评价表层疏浚物的重金属污染程度及其潜在生态风险。研究结果表明:连云港市海域疏浚物质量总体较好,重金属含量的变化范围和分布的区域差异较小,其中含量最高的为锌、最低的为汞;污染程度最大的重金属为镉,较小的重金属为铬;潜在生态风险指数由大到小的重金属依次为镉、汞、砷、铜、铅、铬和锌,除镉和汞(连云港港区)外,其余潜在生态风险等级为低;潜在生态风险指数由大到小的区域依次为连云港港区、徐圩航道、外航道内段、田湾核电站取水口和外航道外段,除连云港港区外,其余区域的潜在生态风险等级为低;应高度关注镉和汞等重金属的污染状况以及近岸区域的潜在生态风险。     

温州瓯江口浅滩地区越洋海啸影响评估计算

日本“3·11”地震海啸事件发生后,为了避免灾难重演,各滨海国家在加强海啸基础理论研究、改进海啸预警系统的同时,还应对沿海重大工程及重点保障目标进行地震海啸灾害风险排查及再评估工作;对在建的重大基础设施和社会经济功能区划应进行全面的地震海啸安全论证.在此背景下,该文首先概括总结了我国东南沿海的地震海啸风险及历史海啸事件时空分布,简要介绍了越洋海啸传播特征.海啸源选取基于潜在可能最大海啸,选取环太平洋地震带上的潜在地震海啸源,进行温州瓯江口地区越洋海啸影响评估计算.海啸数值计算模型采用美国康奈尔大学的COMCOT模型,利用该模型对2010年智利海啸、2011年日本海啸进行了近场、远场模拟验证,计算结果与观测数据吻合良好,模型可信.应用联合国教科文组织政府间海洋学委员会(UNESCO/IOC)太平洋海啸预警系统的海啸危险性等级标准,结合评估计算结果,对瓯江口浅滩地区海啸危险性进行等级划分,获得了该地区的海啸危险性初步评估结果.结果表明:在所选的10个潜在或历史海啸源产生的越洋海啸对研究区域的影响均小于100 cm,此规模的海啸不易对该地区造成灾害性影响.研究结果对于指导该地区的海啸灾害风险评估及风险排查具有一定的参考价值.     

人工航道疏浚对近岸沉积的影响——以葫芦岛港为例

航道疏浚是海岸带人类活动的重要形式之一,对近岸海洋环境有着重要的影响。本研究以葫芦岛航道疏浚为例,通过X射线衍射物相分析、放射性同位素分析和激光粒度分析等方法,对航道疏浚区及邻近海域沉积物进行了系统的研究,结果表明:(1)航道疏浚产生的沉积物与现在海底沉积物在粒度组成、黏土矿物组合和210 Pb、137 Cs放射性强度等方面具有显著的差异,可以作为示踪航道疏浚物质扩散和影响范围的指标;(2)葫芦岛海域的航道疏浚物在潮流的作用下沿西北和西南2个方向扩散,不同程度地加入到表层沉积物中,个别地方疏浚沉积物直接覆盖到原沉积物之上,导致海底原地沉积物属性的改变。     

影响夏季北极航道航行的近地面气象要素时空变化特征分析

本文利用ERA5再分析数据和我国北极科学考察期间获取的走航气象观测数据,分析了夏季影响船舶通航北极航道的关键近地面气象要素的时空变化特征。结果表明,7–8月的天气条件最适宜船舶在北极航道航行,9月低温、大风和大浪天气显著增多,对船舶航行影响较大,10月的天气更加恶劣,对船舶航行的挑战更大。低温天气主要出现在各航道的中段,大风和大浪天气集中在航道两端的海域。除北极中心区和10月的挪威海和巴伦支海以外,其余时间的海域出现大风和大浪天气的概率以增加趋势为主,但具有较大的年际变化。根据现有北极航道气象观测数据分析发现,东北航道能见度最差,西北航道能见度最好,中央航道居中。     

基于动态极值理论和Copula函数的极端海平面高度预测建模

全球气候变化背景下,海平面上升是一个潜在的重大风险,为防范气候灾害,应对极端气象海洋事件,需客观、定量地对未来极端海平面变化进行科学预测。为此,基于Copula函数和动态极值分析理论,综合考虑平均海平面变化(包括垂直陆地运动和基准的局地变化)与潮、涌、浪等其他气候变化的增水对极端海平面高度的影响,采用DREAM方法改进Bayes推断对动态极值模型的参数空间估计问题,提出一种新的模型对未来极端海平面高度变化进行预测,旨在改进传统模型存在的不确定性问题,并运用该模型对气候变化背景下厦门地区未来35年的海平面变化情景进行了模型应用和实验模拟。     

辽东湾西北部海域沉积物重金属含量分析及污染评价

为了解辽东湾西北部海域沉积物重金属的分布特征及污染程度,文章基于2017年3月辽东湾西北部12个采样站位表层沉积物7种重金属含量(Hg、Cu、Pb、Cd、Zn、Cr、As)的测定,对辽东湾西北部海洋沉积物中的重金属进行了研究。SPSS用于沉积物中重金属含量统计分析并通过地累积指数和潜在生态风险指数的方法评估重金属污染和生态危害的程度。结果显示:(1)辽东湾西北部沉积物重金属含量平均值只有Cd符合海洋沉积物一类标准,变异程度由高到低依次为Hg、Cd、As、Zn、Pb、Cu,汞和镉受人为来源控制最高;(2)地累积指数法评价结果表明重金属元素污染程度由大到小依次为Hg、Cd、Zn、As、Cu、Pb;(3)潜在生态风险指数法评价结果表明,单因子潜在生态风险系数由高到低依次为Hg、Cd、As、Cu、Pb、Zn、Cr,Hg具有很强的生态风险,综合生态风险指数在233.77~4785.15,平均1224.12,处于很强的生态风险水平。文章揭示了辽东湾西北部海域沉积物重金属的分布特征,为该海域的生态环境建设提供依据。     

气候变化对加拿大沿海地区的影响分析及适应措施

随着时间的推移,通过对比人们对气候系统的观测记录发现,气候变化已成为毋庸置疑的事实,并且广泛地影响到人类社会发展的各个方面。加拿大地处北美地区,三面临海,沿海地区受到气候变化多方面的深刻影响。本文以《气候变化下的加拿大海岸》为蓝本,首先对气候变化的涵义与影响现状予以解释,然后介绍加拿大沿海地区的社会、自然和气候特性,及其目前不同行业受到气候变化影响的情况,之后对未来气候变化趋势进行预测,主要介绍加拿大沿海地区的预测气候变化及其潜在影响,最后分析了加拿大沿海地区适应气候变化的适应目标和措施,以及正在开展和未来需要采取的方案、措施等,并指出气候变化下,加拿大沿海地区所将面临的机遇与挑战。     

深圳铜鼓航道表层沉积物中重金属含量及潜在生态危害

根据2009年9月深圳铜鼓航道表层沉积物中重金属含量的调查资料,采用单因子指数法和Hakanson生态风险指数法对其重金属污染特征及潜在生态风险进行了分析和评价.结果表明:重金属含量较低,属于国家一类海洋沉积物;表层沉积物已受到重金属Pb、Zn、As的污染,所有站住重金属综合污染指数均＞5,达到中等污染水平,各重金属污...