近年北極東北和西北航道開(kāi)通狀況分析

李春花，李明，趙杰臣，張林，田忠翔

（1.國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心國(guó)家海洋局海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

近年北極東北和西北航道開(kāi)通狀況分析

李春花1，李明1，趙杰臣1，張林1，田忠翔1

（1.國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心國(guó)家海洋局海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

利用微波衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)北極東北航道和西北航道近年來(lái)的冰情變化，以及影響航道開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域和每年的開(kāi)通狀況進(jìn)行了分析和總結(jié)，并對(duì)航道未來(lái)的可能冰情狀況進(jìn)行了展望，期望對(duì)航道利用者有所幫助。東北航道全線開(kāi)通期主要集中在8月下旬至10月上旬，開(kāi)通總天數(shù)多在40～50 d；西北航道南線開(kāi)通期主要集中在8月上中旬至10月上旬，開(kāi)通總天數(shù)多在50～60 d；西北航道北線開(kāi)通時(shí)間主要集中在9月。東北航道冰情最為復(fù)雜的是連接拉普捷夫海和喀拉海的北地群島區(qū)域海冰，也是影響航道開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)。影響西北航道南線開(kāi)通的關(guān)鍵主要是威廉王島附近維多利亞海峽、威爾士王子島東側(cè)的皮爾海峽和北側(cè)巴羅海峽區(qū)域的海冰狀況；影響北線開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域是班克斯島西北部的麥克盧爾海峽和梅爾維爾子爵海峽；東北航道可通航性優(yōu)于西北航道。雖然氣候變化大背景下北極海冰總量減少，但由于海冰流動(dòng)性增強(qiáng)，局部海冰變化愈發(fā)復(fù)雜，海冰分布年際差異較大，需要加強(qiáng)北極海冰監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)能力，為未來(lái)航道利用提供保障。

北極；海冰；航道

1 引言

北極東北航道是經(jīng)由北冰洋沿俄羅斯北岸連接太平洋和大西洋的航線，被認(rèn)為是連接亞洲、北歐和北美的經(jīng)濟(jì)航路，西北航道是經(jīng)由北冰洋沿北美北岸通過(guò)加拿大北極群島連接太平洋和大西洋的航線，被認(rèn)為是連接亞洲和北美東部的最短航路（見(jiàn)圖1）。

過(guò)去由于北冰洋冰情嚴(yán)重，東北航道和西北航道的利用較為有限，隨著近30年北極海冰呈現(xiàn)快速減少的趨勢(shì)，尤其是近年來(lái)，東北航道和西北航道出現(xiàn)了開(kāi)通的狀況，北極航道愈來(lái)愈受到人們的關(guān)注［1—4］。2012年夏季，中國(guó)第5次北極科考“雪龍”船從青島出發(fā)經(jīng)白令海進(jìn)入北冰洋穿越東北航道抵達(dá)冰島，并從高緯度海域返回，這是中國(guó)船舶首次穿越東北航道。2013年夏季，中國(guó)商船首航北極，中遠(yuǎn)集團(tuán)“永盛”輪從江蘇太倉(cāng)出發(fā)通過(guò)北極東北航道到達(dá)荷蘭鹿特丹，航程7 931海里，航行27 d，比傳統(tǒng)的經(jīng)馬六甲海峽、蘇伊士運(yùn)河的航線縮短航程2 800多海里，減少航行時(shí)間9 d。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年通過(guò)東北航道的商船有36艘，2012年達(dá)到46艘，而2013年，登記準(zhǔn)備通過(guò)的商船達(dá)600余艘。由此可見(jiàn)，北極航道未來(lái)的利用前景廣闊。

但是，北極航道的海冰狀況是北極航道可利用的關(guān)鍵因素之一，目前對(duì)于北極的冰情分析主要基于不同分辨率的衛(wèi)星遙感資料進(jìn)行，不同資料各有其優(yōu)缺點(diǎn)，學(xué)者們從不同角度對(duì)東北航道和西北航道海冰的變化進(jìn)行了分析研究，尤其對(duì)西北航道的冰情研究相對(duì)較多［5—10］。本文主要利用微波衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)北極東北航道和西北航道近年來(lái)的冰情變化，以及影響航道開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域和每年的開(kāi)通狀況進(jìn)行了分析和總結(jié)，并對(duì)航道未來(lái)的可能冰情狀況進(jìn)行了展望，期望對(duì)航道利用者有所幫助。

圖1北極東北航道和西北航道示意圖Fig.1 Sketch map of Arctic Northeast and Northwest Passage

2 數(shù)據(jù)與方法

本文使用的主要數(shù)據(jù)有美國(guó)國(guó)家冰雪數(shù)據(jù)中心（National Snow and Ice Data Center，NSIDC）提供的海冰密集度數(shù)據(jù)（http：／／nsidc.org／data／nsidc－0051.html），該密集度產(chǎn)品由Nimbus-7衛(wèi)星上的掃描式多通道微波輻射計(jì)（SMMR）和美國(guó)國(guó)防氣象衛(wèi)星（DMSP）中的F8、F11和F13攜帶的多波段微波輻射掃描儀（SSM／I）和F17攜帶的多波段微波輻射掃描儀（SSMIS）提供的亮溫?cái)?shù)據(jù)，由NASA Team algorithm算法計(jì)算生成，空間分辨率為25 km，由于該數(shù)據(jù)時(shí)間連續(xù)性較好，利用該數(shù)據(jù)分析北極東北航道（20°E～180°）和西北航道（45°～145°W）1979—2012年7－10月氣候平均海冰密集度分布狀況。

此外，利用德國(guó)不萊梅大學(xué)提供的更高分辨率的逐日海冰密集度數(shù)據(jù)分析2002—2013年近12年夏季東北航道和西北航道開(kāi)通狀況。該密集度產(chǎn)品由AQUA衛(wèi)星攜帶的AMSR-E微波輻射計(jì)、F-17衛(wèi)星攜帶的SSMIS微波輻射計(jì)和GCOM-W1衛(wèi)星攜帶的AMSR2微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)，由ARTIST sea ice algorithm（ASI）算法分析得到，空間分辨率為6.25 km［11］。

3 東北航道和西北航道冰情分析

根據(jù)美國(guó)冰雪中心數(shù)據(jù)，2012年9月北極平均海冰范圍達(dá)到有衛(wèi)星記錄以來(lái)的最低值，相比1979年至2000年平均范圍的情況，減少了49%，比2007年減少16%，2013年9月海冰范圍較前3年有所回升。2007－2013年連續(xù)7年9月的海冰范圍均為衛(wèi)星遙感記錄較低值。

3.1 東北航道冰情分析

東北航道自東向西，主要經(jīng)過(guò)楚科奇海、東西伯利亞海、拉普捷夫海、喀拉海和巴倫支海等海域。海峽主要包括弗蘭格爾島南部的德朗海峽、北地群島南側(cè)的維利基茨基海峽和新地島南側(cè)的喀拉海峽（見(jiàn)圖1a）。

3.1.1 東北航道夏季月平均冰情狀況

圖2是利用美國(guó)國(guó)家冰雪數(shù)據(jù)中心（NSIDC）提供的海冰密集度數(shù)據(jù)制作的北極東北航道（20°E～180°）1979－2012年7－10月氣候平均海冰密集度分布圖，以及2008－2012每年7－10月各月平均海冰密集度分布圖。從1979－2012年7－10月氣候平均海冰密集度分布圖可以看出：7月，70°～80°N區(qū)域海冰平均密集度基本在50%～80%；8月和9月，東西伯利亞海和拉普捷夫海近岸區(qū)域海冰平均密集度多小于30%，北地群島附近海域海冰密集度在50%～70%；10月，80°N以南航道區(qū)域海冰平均密集度為50%～80%，海冰很快將航道再次封凍。將2008－2012每年7－10月各月平均海冰密集度分布圖與1979－2012年7－10月氣候平均海冰密集度分布圖對(duì)比分析，近年來(lái)，東北航道區(qū)域海冰呈現(xiàn)較為明顯的減少趨勢(shì)。7月，喀拉海和拉普捷夫海海冰減少較為顯著，出現(xiàn)了大范圍的開(kāi)闊水域；8月和9月，除北極群島附近局部海域可能發(fā)生海冰堵塞外，東西伯利亞海、拉普捷夫海和喀拉海大部分區(qū)域?yàn)殚_(kāi)闊水域，利于船舶自主通行；10月，喀拉海大部分區(qū)域仍為開(kāi)闊水域，東西伯利亞海和拉普捷夫海大部分海域開(kāi)始封凍，不利于船舶自主通行。

3.1.2 2002－2013年?yáng)|北航道開(kāi)通狀況

使用德國(guó)不來(lái)梅大學(xué)提供的逐日海冰密集度數(shù)據(jù)分析2002－2013近12年夏季東北航道開(kāi)通狀況，以海冰密集度小于15%為開(kāi)通標(biāo)準(zhǔn)。表1對(duì)東北航道2002－2013年全線開(kāi)通時(shí)間以及影響東北航道開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行了分析匯總。

表1 2002－2013年夏季北極東北航道開(kāi)通狀況Tab.1 Ice conditions in the Northeast Passage during summer of 2002 to 2013

圖2 東北航道7－10月氣候平均（1979－2012年）海冰密集度及近年來(lái)的變化Fig.2 Climatological normal of July to October of 1979－2012 and variation of sea ice concentration of the Northeast Passage

2002－2010年?yáng)|北航道開(kāi)通的關(guān)鍵主要是拉普捷夫海西側(cè)和北地群島南部海峽維利基茨基海峽海冰的融化，2011－2012年略有變化，北地群島區(qū)域冰情有所減輕，東西伯利亞海近岸區(qū)域海冰變化漸趨復(fù)雜，成為影響東北航道開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域，2013年拉普捷夫海北地群島北部最后開(kāi)通，維利基茨基海峽一直未開(kāi)通。

2008－2013年夏季東北航道連續(xù)開(kāi)通，以下具體分析了這6年該航道海冰的變化情況。圖3為每年航道開(kāi)通第一天的海冰密集度圖，圖4為每年航道封凍第一天的海冰密集度圖，從圖中可直觀地了解航道開(kāi)通和封凍初期的狀況。

圖3 2008－2013年夏季東北航道開(kāi)通初日海冰情況Fig.3 Ice condition in the Northeast Passage at the initial opening day in summer of 2008 to 2013

2008年夏季影響東北航道開(kāi)通的關(guān)鍵原因是拉普捷夫海西側(cè)海冰融化偏慢，8月20日東北航道基本開(kāi)通，8月下旬和9月上旬近岸航道區(qū)域仍分布著一些零散的浮冰區(qū)，9月下旬北地群島和拉普捷夫海區(qū)域海冰快速增長(zhǎng)，至10月7日北地群島南部維利基茨基海峽被海冰堵塞，航道開(kāi)始封凍。

2009年夏季影響東北航道開(kāi)通的主要為北地群島海峽處的海冰，直到8月24日其南部維利基茨基海峽開(kāi)始出現(xiàn)狹窄通道，9月3日該處又被海冰短暫堵塞，但很快又開(kāi)通，直至9月底北地群島北部區(qū)域海冰仍較密集，10月10日東西伯利亞海區(qū)域海冰快速增長(zhǎng)，將航道封凍。

2010年夏季影響東北航道開(kāi)通的關(guān)鍵是拉普捷夫海西部區(qū)域海冰，8月20日在其近岸區(qū)域出現(xiàn)狹窄通道，北地群島南部維利基茨基海峽開(kāi)通較早，但整個(gè)夏季其北部海冰較多，10月7日北地群島南部維利基茨基海峽重新被海冰堵塞，標(biāo)志著該夏季東北航道開(kāi)通期結(jié)束。

圖4 2008－2013年夏季東北航道封凍初日海冰狀況Fig.4 Ice condition in the Northeast Passage at the initial closed day in summer of 2008 to 2013

2011年夏季北極東北航道區(qū)域海冰變化較為特殊，與前幾年不同，東北航道開(kāi)通時(shí)間提前至7月21日，影響航道開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域?yàn)闁|西伯利亞海，而北地群島和拉普捷夫海區(qū)域海冰融化較早，9月初北地群島北部區(qū)域亦已開(kāi)通，東北航道開(kāi)通期長(zhǎng)達(dá)82 d，為近年來(lái)開(kāi)通期最長(zhǎng)的一年。10月11日東西伯利亞海和拉普捷夫海交接處新西伯利亞群島區(qū)域海冰與岸相連，標(biāo)志著東北航道封凍期開(kāi)始。

2012年夏季影響東北航道開(kāi)通的關(guān)鍵是東西伯利亞海近岸區(qū)域和北地群島海峽處的海冰，8月17日北地群島南部維利基茨基海峽開(kāi)通，標(biāo)志著航道全線開(kāi)通，但在后期海峽處仍會(huì)出現(xiàn)海冰擁塞狀況，8月下旬北地群島北部通道亦開(kāi)通，8月底9月初80°N以南東北航道區(qū)域基本無(wú)冰，直至10月15日東西伯利亞海和楚科奇海交接處弗蘭格爾島區(qū)域海冰將航道重新封凍。

2013年夏季的東北航道海冰較2012年明顯偏多，維利基茨基海峽一直未開(kāi)通，但北地群島西北側(cè)海冰融化于8月29日形成一條連通拉普捷夫海和喀拉海的通路，標(biāo)志著東北航道全線開(kāi)通，10月4日該處重新封凍。

圖5統(tǒng)計(jì)了2002－2013年?yáng)|北航道開(kāi)通天數(shù)，結(jié)合表1可以看到，2002－2007年?yáng)|北航道區(qū)域海冰年際變化較大，2003、2004和2007年航道未完全開(kāi)通，2002、2005和2006年?yáng)|北航道開(kāi)通時(shí)間差別較大；2008－2012年，除2011年?yáng)|北航道開(kāi)通時(shí)間較早，東北航道的開(kāi)通一般從8月中下旬到10月上旬。東北航道開(kāi)通初日存在明顯的年際差異，從7月21日到8月29日不等。東北航道開(kāi)通時(shí)間大多為40余天，2011－2012年有所延長(zhǎng)，尤其是2011年達(dá)到82天，2013年開(kāi)通時(shí)間為8月29日－10月3日，較2012年開(kāi)通時(shí)間減少了22 d。

圖5 2002－2013年?yáng)|北航道開(kāi)通天數(shù)Fig.5 Opening days of the Northeast Passage in 2002 to 2013

3.2 西北航道冰情分析

西北航道主要包括楚科奇海、波弗特海、加拿大北極群島和巴芬灣等海域，其中加拿大北極群島從班克斯到巴芬島，橫跨約2 400 km的航區(qū)為西北航道冰情最復(fù)雜的區(qū)域。我們稱圖1b中的虛線為西北航道北線，其余路線稱為西北航道南線。所有航線的東部和西部航段都是相同的：東部航段，船只必須先經(jīng)過(guò)戴維斯海峽和巴芬灣；西部航段，船只先經(jīng)過(guò)白令海、白令海峽、楚科奇海和波弗特海，然后再?zèng)Q定走哪條路徑。西北航道最大的問(wèn)題是加拿大群島處島嶼眾多，并且島嶼間的海峽非常狹窄，經(jīng)常被北冰洋漂流過(guò)來(lái)的多年冰堵塞住。在加拿大群島里可選的路徑，選擇哪條路徑航行主要取決于哪條路徑里的浮冰少，有利航行。來(lái)自AMSA的報(bào)告稱，即使在海冰迅速減少的今天，因?yàn)榧幽么笕簫u地區(qū)海冰分布和海冰厚度的不確定性，導(dǎo)致無(wú)法安排絕對(duì)可靠的航行日程表［12］。

3.2.1 西北航道夏季月平均冰情狀況

圖6為使用美國(guó)雪冰中心（NSIDC）提供的海冰密集度數(shù)據(jù)得到的北極西北航道（45°～145°W）1979－2012年7－10月氣候平均海冰密集度分布圖，以及2008－2012每年7－10月各月平均海冰密集度分布圖。從1979－2012年7－10月氣候平均海冰密集度分布圖看，7月，西北航道北線區(qū)域海冰平均密集度基本在60%～80%，南線區(qū)域基本在50%～70%；8月，航道北線區(qū)域海冰密集度多為50%～60%，南線區(qū)域多為30%～50%；9月航道區(qū)域冰情進(jìn)一步減輕，航道北線區(qū)域海冰密集度多為30%～60%，南線區(qū)域多為20%～50%；10月，航道區(qū)域海冰快速增長(zhǎng)，尤其北線區(qū)域，航道北線區(qū)域海冰密集度增長(zhǎng)為60%～90%，南線區(qū)域?yàn)?0%～60%。西北航道北線冰情較南線明顯偏重，北線冰情西重東輕，南線東重西輕。將2008－2012年每年7－10月各月平均海冰密集度分布圖與1979－2012年7－10月氣候平均海冰密集度分布圖對(duì)比分析，7月，近年來(lái)西北航道班克斯島西側(cè)和巴芬灣區(qū)域海冰減少較為明顯；8月，除蘭開(kāi)斯特海峽基本處于開(kāi)通狀態(tài)外，其他海峽逐年冰情變化較為復(fù)雜，海冰時(shí)有時(shí)無(wú)；9月，冰情最輕，2010－2012年航道區(qū)域海冰減少尤為明顯；10月，航道北線區(qū)域海冰增長(zhǎng)較南線明顯偏快。

3.2.2 2002－2013年西北航道開(kāi)通狀況

使用德國(guó)不來(lái)梅大學(xué)提供的更高分辨率的逐日海冰密集度數(shù)據(jù)分析2002－2013年夏季西北航道開(kāi)通狀況。表2對(duì)西北航道2002－2013年全線開(kāi)通時(shí)間以及影響西北航道開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行了分析匯總。

表2 2002－2013年夏季北極西北航道開(kāi)通狀況Tab.2 Ice condition in the Northwest Passage during summer of 2002 to 2013

續(xù)表2

圖6 西北航道7－10月氣候平均（1979－2012年）海冰密集度及近年來(lái)的變化Fig.6 Climatological normal of July to October of 1979－2012 and variation of sea ice concentration of the Northwest Passage

2002－2005年，西北航道南線主要是巴羅海峽、皮爾海峽和維多利亞海峽海冰較多，影響南線開(kāi)通的主要是航道西段麥克盧爾海峽和梅爾維爾子爵海峽的海冰。2006－2012年西北航道南線東側(cè)和西側(cè)入口區(qū)域海冰融化較早，開(kāi)通的關(guān)鍵主要是威廉王島附近維多利亞海峽、威爾士王子島東側(cè)的皮爾海峽和北側(cè)巴羅海峽區(qū)域的海冰狀況，威爾士王子島西側(cè)的麥克林托克海峽開(kāi)通時(shí)間通常要晚于上述區(qū)域；影響北線開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域是班克斯島西北部的麥克盧爾海峽和梅爾維爾子爵海峽，這些區(qū)域海冰變化較為復(fù)雜，雖然近幾年西北航道總體冰情有所減輕，但由于航道區(qū)域開(kāi)闊水域增加，海冰流動(dòng)性增強(qiáng)，北冰洋多年冰易通過(guò)伊麗莎白女王群島南下進(jìn)入海峽航道區(qū)域［10］，致使這些區(qū)域海冰變化多端，時(shí)有時(shí)無(wú)，此外威爾士親王海峽較窄，冰情亦變化無(wú)常，不適于通行。圖7和圖8給出了2007－2012年西北航道開(kāi)通初日和封凍初日的海冰密集度圖，可直觀地了解航道開(kāi)通初日和封凍初日海冰分布狀況。

圖7 2007－2012年夏季北極西北航道開(kāi)通初日海冰情況Fig.7 Ice condition in the Northwest Passage at the initial opening day in summer of 2007 to 2012

圖9統(tǒng)計(jì)了西北航道開(kāi)通天數(shù)，結(jié)合表2分析，西北航道開(kāi)通時(shí)間存在明顯的年際差異，2002－2005年西北航道南線和北線都未開(kāi)通，2006－2012年，南線最早開(kāi)通日從8月5日到9月1日不等，北線2006、2008和2009年均未開(kāi)通，其余幾年最早的開(kāi)通日為8月15日到9月6日不等。2006－2013年的開(kāi)通總天數(shù)每年都不同，而且差異較大，南線從0～64 d不等，多為50～60余天，北線0～49 d不等，2010－2012年北線連續(xù)3年夏季開(kāi)通，總的開(kāi)通時(shí)間呈增加趨勢(shì)，但2013年南線和北線均未開(kāi)通。由此可見(jiàn)西北航道冰情的復(fù)雜性，尤其是北線，沒(méi)有明顯的規(guī)律性。

圖8 2007－2012年夏季北極西北航道封凍初日海冰情況Fig.8 Ice condition in the Northwest Passage at the initial closed day in summer of 2007 to 2012

4 結(jié)論與展望

通過(guò)對(duì)2002－2013年夏季東北航道和西北航道海冰變化分析，得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

（1）東北航道全線開(kāi)通期主要集中在8月中下旬至10月上旬，開(kāi)通總天數(shù)多在40～50 d；西北航道南線開(kāi)通期主要集中在8月上中旬至10月上旬，開(kāi)通總天數(shù)多在50～60余天；西北航道北線近12年僅有4年開(kāi)通，開(kāi)通時(shí)間主要集中在9月。東北航道和西北航道每年的具體開(kāi)通日期都不同，存在很大的年際變化。

（2）東北航道冰情最為復(fù)雜的是連接拉普捷夫海和喀拉海的北地群島區(qū)域海冰，也是影響航道開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)。2002－2010年，影響東北航道開(kāi)通的關(guān)鍵是拉普捷夫海西側(cè)和北地群島南部海峽維利基茨基海峽海冰的融化，2010－2012年，北地群島區(qū)域冰情有所減輕，東西伯利亞海近岸區(qū)域海冰變化漸趨復(fù)雜，成為影響東北航道開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域，但2013年夏季，拉普捷夫海北地群島北部最后開(kāi)通，也最早封凍，維利基茨基海峽一直未開(kāi)通。

（3）西北航道北線冰情較南線明顯偏重，北線冰情西重東輕，南線冰情東重西輕。影響西北航道南線開(kāi)通的關(guān)鍵主要是威廉王島附近維多利亞海峽、威爾士王子島東側(cè)的皮爾海峽和北側(cè)巴羅海峽區(qū)域的海冰狀況，威爾士王子島西側(cè)的麥克林托克海峽開(kāi)通時(shí)間通常要晚于上述區(qū)域；影響北線開(kāi)通的關(guān)鍵區(qū)域是班克斯島西北部的麥克盧爾海峽和梅爾維爾子爵海峽，雖然近幾年西北航道總體冰情有所減輕，但由于海冰流動(dòng)性增強(qiáng)，北冰洋多年冰易南下進(jìn)入海峽航道區(qū)域，致使航道區(qū)域海冰變化多端，影響航道通航性。

（4）從近年海冰總體變化趨勢(shì)看，東北航道和西北航道未來(lái)可利用性較為樂(lè)觀，尤其是東北航道，其海冰變化和島嶼、海峽等分布狀況不如西北航道復(fù)雜，其通航性優(yōu)于西北航道。

由于所用數(shù)據(jù)分辨率較低，無(wú)法辨識(shí)更精細(xì)的海冰變化，此外，本文僅針對(duì)海冰自然變化探討航道的開(kāi)通狀況，并未考慮船舶的抗冰性能以及破冰船引航條件下航道的通航性，因此本文分析結(jié)果具有一定局限性。

從北極海冰長(zhǎng)期變化趨勢(shì)看，北極海冰總體是呈現(xiàn)明顯減少的趨勢(shì)，但并不意味著海冰逐年減少，海冰范圍存在明顯的年際振蕩變化，通過(guò)對(duì)2002－2013年?yáng)|北航道和西北航道的冰情分析，發(fā)現(xiàn)局部區(qū)域的海冰其年際變化也是很不穩(wěn)定的。北極海冰變化主要涉及大氣和海洋對(duì)海冰的熱力和動(dòng)力作用等問(wèn)題。熱力驅(qū)動(dòng)直接影響海冰的凍結(jié)和融化［13—15］，大氣和海洋對(duì)海冰的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)主要影響海冰運(yùn)動(dòng)、破碎、堆積成脊、水道形成等，進(jìn)而影響到海冰分布及其熱力變化［16—17］。目前，由于受到觀測(cè)資料有限和海冰物理過(guò)程的復(fù)雜性，對(duì)北極海冰變化機(jī)理的解釋還很不完善，大氣、海洋與海冰之間相互作用的機(jī)理仍然是海冰研究的熱點(diǎn)，對(duì)北極海冰長(zhǎng)期變化的預(yù)測(cè)還存在很大的不確定性。

通過(guò)對(duì)近10余年?yáng)|北航道和西北航道夏季開(kāi)通情況分析，其開(kāi)通天數(shù)并不存在線性增加的趨勢(shì)，西北航道北線開(kāi)通日近幾年甚至出現(xiàn)減少的態(tài)勢(shì)，這也說(shuō)明了海冰變化的復(fù)雜性。夏季為海冰融化期，海冰密集度減小，厚度減小，海冰強(qiáng)度降低，在風(fēng)和流作用下，海冰容易破碎和運(yùn)移，動(dòng)力作用愈發(fā)顯著。北極海冰運(yùn)動(dòng)特征與大氣環(huán)流的狀態(tài)有密切關(guān)系，波弗特海域上空一直存在一個(gè)高壓系統(tǒng)，在高壓系統(tǒng)的控制下，波弗特海域的海冰運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為反氣旋式的波弗特渦，夏季，在低壓系統(tǒng)的影響下，海冰出現(xiàn)了氣旋式運(yùn)動(dòng)，波弗特高壓被迫向阿拉斯加沿岸退縮，波弗特渦也顯著減?。?8］。在風(fēng)和流作用下，北極中心區(qū)海冰易于向南運(yùn)移，漂移至東北航道和西北航道區(qū)域，尤其是西北航道北側(cè)為多年冰區(qū)，當(dāng)多年冰運(yùn)移至狹窄的海峽處，極易造成航道堵塞，這也是西北航道冰情復(fù)雜的緣由之一。

因此，雖然氣候變化大背景下海冰總量減少，但由于海冰流動(dòng)性增強(qiáng)，局部海冰變化愈發(fā)復(fù)雜，航道區(qū)域海冰分布年際差異較大，需要加強(qiáng)北極海冰監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)能力，為未來(lái)航道利用提供保障。

圖9 西北航道2006－2013年開(kāi)通天數(shù)Fig.9 Opening days of the Northwest Passage in 2006 to 2013

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Navigable status analysis of Arctic Northeast and Northwest Passage in recent years

Li Chunhua1，Li Ming1，Zhao Jiechen1，Zhang Lin1，Tian Zhongxiang1

（1.Key Laboratory of Research on Marine Hazards Forecasting，National Marine Environmental Forecasting Center，Beijing 100081，China）

Using microwave satellite remote sensing data，the sea ice conditions in key regions of Arctic Northeast Passage and Northwest Passage in recent summers were analyzed and the navigable status from 2002 to 2013 were summarized.The navigable period of Northeast Passage was mainly in late August to early October，and navigable windows was 40 to 50 days；South line of Northwest Passage was free to navigate mainly in early-middle August to early October，and about 50 to 60 days；North line of Northwest Passage was navigable mainly in September.For the Northeast Passage，the ice condition in Severnaya Zemlya，which connecting the Kara Sea and Laptev Sea，was the most complex，which was the key region determining North Passage navigable or not.The key regionsaffecting South line of Northwest Passage navigation were King William Island near Victoria Strait，North Peel Channel and Barrow Strait；and the key regions affecting North line of Northwest Passage were Northwest Banks Island，Mc-Clure Strait and Melville Sound.Arctic Northeast Passage is easier for navigation compared with the Northwest Passage.Sea ice extent in Arctic was reducing but theice kinetic ability was enhanced due to seaice thickness thinner and friable，which induced the sea ice complexity in local area.The capacity of sea ice monitoring and forecasting should be strengthened for the safety of Arctic navigation.

Arctic；sea ice；navigable

P731.15

A

0253-4193（2014）10-0033-15

2014-03-06；

2014-06-15。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41376188，41206184）；海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201205007）；極地考察專項(xiàng)（CHINARE－03－01）；國(guó)家海洋局極地對(duì)外合作項(xiàng)目（IC201211）。

李春花（1973—），女，廣東省梅縣人，研究員，博士，從事海冰預(yù)報(bào)研究。E-mail：lch＠nmefc.gov.cn

李春花，李明，趙杰臣，等.近年北極東北和西北航道開(kāi)通狀況分析［J］.海洋學(xué)報(bào)，2014，36（10）：33—47，doi.10.3969／j.issn.0253-4193.2014.10.004

Li Chunhua，Li Ming，Zhao Jiechen，et al.Navigable status analysis of Arctic Northeast and Northwest Passage in recent years［J］.Acta Oceanologica Sinica（in Chinese），2014，36（10）：33—47，doi.10.3969／j.issn.0235-4193.2014.10.004