1979-2017年北极航道冰情变化研究

发布时间：2020-06-28 18:47

【摘要】：北极航道是连接欧亚北美三大经济区最短的航道,具有重要的商业价值和战略意义。我国是重要的海运贸易国,北极航道的开发利用将极大的降低运输成本。党的十九大报告强调要加快海洋强国建设,将经略极地、建设极地强国作为海洋强国建设的核心内容之一,并将北极航道定义为“一带一路”建设的“冰上丝绸之路”。北极航道和其他暖水航道最大的差别就是海冰的存在,因此北极航道海域的冰情变化研究对航道的开通有重要意义。利用1979-2017年美国雪冰中心sea ice index海冰密集度产品和欧空局CryoSat-2海冰厚度产品评估了东北航道和西北航道海域海冰范围、面积和平均海冰厚度的变化趋势。在VOS舰船数据库提取的东北航道和西北航道通航路径的基础上,借助高分辨率的AMSR-E/2海冰密集度产品,以30%密集度作为通航阈值判断了航道全线通航初日、终日以及通航时长,并结合SMOS薄冰区的海冰厚度进一步讨论了咽喉航段的融冰细节特征。量化了北极海冰密集度30%等值线的变化趋势,为穿极航道开通的可能性提供了依据,探讨了气候环境因素对北极航道的影响。1979-2017年东北航道和西北航道海域海冰范围和面积均呈周期性变化,东北航道2005年以后振幅增大,西北航道2007年后振幅增大,1-4月为高值期,7-10月为低值期。海冰范围和面积均呈减小趋势,东北航道海域减小速率大于西北航道。东北航道和西北航道海域海冰范围最小值均出现在2012年,东北航道的次小值为2007年,西北航道为2016年。然而2016年西北航道海域海冰面积小于2012年,这和海冰密集度的持续降低密切相关。东北航道西部的巴伦支海和挪威海航段几乎全年可通航,北地群岛附近冰情最为复杂,可通航性最差,是影响航道通航的关键,近10年来也显著改善,其中维利基茨基海峡在北地群岛附近各海峡中通航性最好。德朗海峡以西的东西伯利亚海域在2000年以前仅个别年份可通航且需靠近大陆航行,2000年以后明显好转,可通航海域向高纬延伸。西北航道北路巴芬湾航段通航时间较长,阿蒙森湾以西的航段受冰覆盖的影响也较小,且可通航海域逐渐向高纬延伸,巴罗海峡到麦克卢尔海峡之间的航段经常出现冰障,近些年冰障的位置有西移的趋势。航道全线开通时间的年际变化较大,不仅和航道相关海域海冰面积的变化有关,而且还受海冰运动模式的影响,例如2007年东北航道海域海冰面积较小,但夏季拉普捷夫海强劲的西北风,促使海冰靠岸运动,造成泰梅尔半岛北部海冰拥堵,北地群岛附近海峡通航困难。但总体上,东北航道全线开通初日以0.85天/年的速率提前,通航终日以0.73天/年的速率推后。近10年来,东北航道的可通航性明显增强,通航初日的波动较大,最早在7月底,最晚到8月底开通,而通航终日相对较稳定,一般在10月上旬或中旬,如若考虑海冰厚度小于30cm时,航道仍可通航,那么东北航道的通航终日可能延续到10低或11月初。西北航道南路的可通航性明显优于北路,北路的可通航年份较少,其中以2010-2012年的可通航性最佳,全线开通时间达50多天,通航初日提前的速率远大于通航终日推后的速率,分别为0.9天/年和0.25天/年。南路在2003、2004和2005年未开通,2014年仅16天可通航,其余年份的可通航天数少则30-40天,多则60-70天。南路弗瑞赫克拉海峡较早开通,但易反复冰塞,在拉森海峡到毛德皇后湾的航段中,绕过威廉王岛,沿詹姆斯罗斯湾-雷伊海峡-辛普森海峡的航线冰情相比维多利亚海峡的冰情更轻,更有利于通航。北极每年海冰面积最小日出现在9月上旬或中旬。最小海冰面积和平均密集度持续刷新,2016年最小海冰面积虽略大于2012年,但平均海冰密集度却比2012年小6.8%。1979-2017年夏季密集度30%等值线不断退缩,以8月和9月退缩速率最快,分别为-12.8km/yr.和-11.9km/yr.,若以此速率退缩,那么将在不足40年的时间里,8月和9月北纬85°以南的海域将可通航,通航路线和穿极航道极为接近。北极海冰面积的变化和海表面温度异常、海表面风场以及气压密切相关。温度的上升,促进了海冰的融化,并且与气压共同影响了风场的变化,海冰在风场的驱动下发生辐合和辐散运动,海冰的分布对航道的通航有重要影响。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P731.15

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本文编号：2733350