不同极地船舶类别的船舶在北极水域被冰围困的概率是多少?

统计学家计算了不同极地船舶类别的船只在北海航线上被冰围困的概率。他们的数据将有助于评估北极海上交通的风险。
Eri jääkategorian aluksia jäänmurta Kontion avaamalla väylällä。库瓦:Arctia Ltd.

一艘船的极地船类对被围困的概率有至关重要的影响。较低级别的船只面临的风险最大,其中许多船只每年都被冰围困。图片来源:Arctia Ltd。

这项新研究的结果最近发表在寒区科技“,杂志,将支持更安全的海上运输规划和防止石油泄漏。研究结果还将为制定法规和立法提供基础,从而使管理海上交通的当局受益。综合计算方法可以帮助航运公司规划运输路线。

油轮在北海航线上更为常见

北海航线吸引了更多从俄罗斯和亚洲到欧洲的油轮和货船,预计随着全球变暖,该航线的交通量将增加。

Koillisväylän liikennemäärien kehitys vuosina 2013-2017

图1。研究数据显示,2013-2017年北海航线航运发展情况,按极地船舶类别(A =最高,C =最低)以及在开放水域和冰上航行的距离分布。资料来源:Vanhatalo et al. 2021

冬天,海面结冰,如果没有破冰船的帮助,较低的极地船类船只就无法到达。船只在春夏两季也会被冰围困,导致运输延误。在最糟糕的情况下,冰可能迫使船只偏离航道,从而搁浅,造成灾难性的后果。

统计学助理教授说:“这是第一次只使用公开数据对一个困扰事件进行全面风险评估。雅诺Vanhatalo他是赫尔辛基大学环境与生态统计小组的负责人和生命科学信息学硕士项目的主任。bob体育下注安卓版

研究人员使用了北极海洋地区冰况的卫星数据,以及航运方面的开放数据源。

“最大的任务之一是合并开放数据集,以便进行分析。这项任务由阿尔托大学完成。统计分析是在赫尔辛基大学进行的,使用了传统的广义线性模型,并应用了贝叶斯方法,”Vanhatalobob体育下注安卓版解释道。

北方海上航线结冰情况

Vanhatalo说:“如果我们知道一个特定地区的冰况,这通常可以通过卫星图像确定,我们就可以对今天以及北海航线沿线的每个点做出预测。”这种预测表明了一艘特定类型的船在特定区域被冰围困的可能性。

A-jääkategorian laivojen todennäköisyys jäädä jumiin jäihin viidellä Karanmerellä kulkevalla laivareitillä eri vuodenaikoina。

图2。喀拉海5条航线上A类船舶在不同季节遇冰的概率这些数字显示了在行驶5公里的距离时被围困的可能性。资料来源:Vanhatalo et al. 2021

一艘船的极地船类对被围困的概率有至关重要的影响。较低级别的船只面临的风险最大,其中许多船只每年都被冰围困。

研究人员还分析了冰浓度对围捕概率的影响。冰浓度表示被冰覆盖的海洋份额。在冬季,冰的浓度是100%,而在春季和夏季,它在0%到100%之间变化,这意味着海洋区域是浮冰和开阔水域的马赛克。

一艘船在冰雪覆盖的水域航行的距离越远,被冰包围的概率越高,而且冰浓度越高,被冰包围的概率也会显著增加(图3)。不同极地船舶类别的船舶之间也有很大的差异。对于最好的船只,即A类船只,在90%-100%冰浓度下,在3000海里(海里)的航行中被困的概率仅为0.04。相应的,B类船舶的概率是7.5倍,即0.3,而C类船舶的概率是22.5倍,即0.9。

Jäähän juuttumisen todennäköisyys suhteessa matkan uuteen ja aluksen jääluokkaan。

图3。根据距离和冰浓度(黑色= 90%-100%,灰色= 60%-70%),按极地船舶类别(A =最高,C =最低)划分的被困概率。实线表示概率,虚线之间的区域表示有关概率的数据的不确定性。资料来源:Vanhatalo et al. 2021

这项新发表的研究是由劳氏船级社基金会资助的一个国际长期研究项目的一部分,旨在提高海上安全。该项目于2003年启动,将于2021年底结束。参与CEARCTIC而且CEPOLAR由阿尔托大学领导的项目不仅包括赫尔辛基大学,还包括挪威科技大学(NTNU)、加拿大纽芬兰纪念大学和德国汉堡工业大学。bob体育下注安卓版

赫尔辛基bob体育下注安卓版大学的研究人员一直负责评估潜在的石油泄漏对北极环境和生物群落的影响。以前的出版物集中在卡拉海的生物种类以及该地区石油泄漏的影响

尽管该研究项目即将结束,但在今年年底之前,它将发布更多与模型相关的不确定性的统计分析。

“由于从北极海洋地区获得的测量数据有限,在航运、生物有机体和石油的行为方面存在很大的不确定性。另一个主要的不确定性与高度不稳定的环境条件的自然随机性有关,”Vanhatalo补充道。

目前正在撰写的另一篇文章探讨了影响总体风险的因素的相对重要性,以及应如何进行风险分析,以及如何根据所检查的内容得出不同的结论。检查是否只关注船只发生意外的风险,还是也关注船只对海洋生物群落构成的风险?结果取决于两者是分别检查还是同时检查。

其他即将出版的出版物包括对整个项目的总结报告和基于所进行的研究的建议。

参考:
一艘船在北海航线上被冰围困的概率-现实数据的贝叶斯分析。雅诺·万哈塔洛亚,尤利·胡赫塔宁,马丁Bergström,伊纳里·赫勒,尤西Mäkinen, Pentti Kujalahttps://doi.org/10.1016/j.coldregions.2021.103238寒区科学与技术,卷184,2021年4月,103238

进一步的信息:

助理教授Jarno Vanhatalo说
电子邮件:jarno.vanhatalo@helsinki.fi
电话:+358 50 3175494