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未来北极海冰变化与通航性研究获新进展

时间:  2021-12-12 10:00  点击:  
  北极监测与评估计划(AMAP)最新报告显示:20世纪70年代以来,北极地区持续变暖,1971−2019年北极年平均近地表气温增加3.1℃,升温速率为全球的3倍。受此影响,北极海冰范围以3.8%/10a的速率减小,海冰厚度、海冰密集度以及多年冰也均呈下降趋势。预计未来20年全球平均地表气温达到或超过1.5℃,北极海冰将持续萎缩,到21世纪末可能出现无冰期。

  随着海冰减少,北极航道的通航潜力显著提升。东北航道是连接北大西洋和北太平洋的捷径,可以极大缩短东北亚至欧洲的海上距离,与传统苏伊士运河航线相比可节省30%的航程。西北航道沿北美北部海岸,穿过加拿大北极群岛,与巴拿马运河航线相比,大约可减少9000 km。北极航道的开通不仅缩短了航运时间、节省了燃油成本,而且有利于减少船舶CO2等温室气体的排放,降低环境污染。

  冰冻圈科学国家重点实验室的研究团队基于北极交通可达性模型与第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)共享社会经济路径多模式集合平均结果,对未来北极海冰变化与航道通航状况进行了探讨。研究结果表明:在当前温室气体排放和气候变化趋势下,海冰范围在SSP5−8.5路径下减少的可能性最大(图1),每10a递减率将在3月增加而9月减少;至2060年,9月随着大量多年冰完全消失,北极海冰抵达不可逆临界点。SSP5−8.5路径下,未来10年普通商船实现通航的可能性较低,东北航道通航关键区为东西伯利亚海和拉普捷夫海西北部,而西北航道冰障主要集中在加拿大北极群岛内部;至本世纪中叶,普通商船在东北航道与西北航道均可实现通航,最佳通航窗口为8−10月。未来10年,PC6级航船(中等破冰能力)在东北航道与西北航道的通航窗口分别为10−12月和9−10月,其中10月通航潜力最大(图2);本世纪中叶PC6级航船在北极通航窗口有望拓展至1月。

  该研究成果近日以“Perspectives on future sea ice and navigability in the Arctic”为题发表于冰冻圈科学国际一流期刊The Cryosphere。中国科学院西北生态环境资源研究院副研究员陈金雷为论文第一作者,康世昌研究员为论文通讯作者。该研究得到了中国科学院国际伙伴计划(131B62KYSB20180003)、中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZDY-SSW-DQC021、QYZDJ-SSW-DQC039)、国际重点研发计划(2020YFA0608500)与冰冻圈科学国家重点实验室基金(SKLCS-ZZ-2021)联合资助。
链接:https://doi.org/10.5194/tc-15-5473-2021


图1. 不同情景下3月和9月北极海冰范围变化


图2. SSP2−4.5和SSP5−8.5情景下普通商船与PC6级航船北极可通航范围占比

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