北極航行外部環境風險評估

李振福 史曉梅 周玉濤

1.大連海事大學交通運輸工程學院大連 116026 2.濰柴動力股份有限公司濰坊 261000

近年來， 隨著全球變暖步伐明顯加快， 北冰洋冰層加速融化， 北極航線商業通航愈發趨向常態化。 北極商船航行航路是遠東地區與歐洲國家新開發的一條國際貿易通道， 同時也是聯動我國北方航運港口發展的重要航路， 對我國海洋運輸和海上貿易發展發揮著重要作用。 我國關于北極海域的航行研究起步較晚，在航行政策、 航行法律、 航行經濟性、 航行安全性方面的研究仍不足以明確指導我國船舶北極航行， 船舶冰區航行的風險也被提到前所未有的高度。 因此， 隨著北極航線全面開通在即， 對北極航行外部風險的識別與評估顯得尤為迫切和重要， 關乎國內航運企業對于北極航運市場的開發利用。

目前， 有關船舶航行風險評估的研究成果已經較為豐富， 鄭世民等結合可拓學理論建立船舶航行風險評估模型， 對跨海客滾運輸航行風險進行了有效評估[1]； 劉家國等提出了基于HHM-RFRM 的船舶航行風險評估方法， 并結合實例驗證了評估方法的可行性[2]； 軒永少等借助改進型風險評估法、 風險預測計算法等方法對廣州港水域環境和船舶航行的風險特征及風險發展趨勢進行了綜合評估[3]。 部分學者對北極船舶航行風險進行了分析研究， 胡甚平等通過構建北極冰區東北航道船舶航行過程風險模型， 探討了極地冰區船舶航行航路上面臨的風險[4]； 錢龍霞等采用投影尋蹤方法對北極航道自然環境進行風險評估[5]； 劉同超等運用層次分析法從人、 機、 環境和管理4 個方面綜合分析了北極航線通航的安全性[6]； 席永濤等通過梳理現有北極船舶航行風險管理的相關研究， 指出北極航行風險管理的研究技術受數據缺乏的限制[7]。

通過梳理相關文獻可以發現， 目前大多數船舶航行風險的分析角度較為單一， 多為船舶管理方面和自然航路條件方面的風險分析， 缺乏多維度、 深層次的航行外部環境分析。 基于此， 本文在準確識別北極航行外部環境風險的基礎上， 從政治、 經濟、 社會和自然4 個維度建立綜合風險評估指標體系， 并借助語言信息處理法和模糊綜合評價法對北極航行外部環境風險進行綜合評估， 提出規避風險的對策和建議， 從而為北極商業通航的風險預防和風險控制提供有效借鑒， 為北極海域船舶航行的管理提供科學依據。

1 北極航行外部環境風險識別

北極航行的外部風險主要是指北極航行的外部環境形成的風險， 更多的是指宏觀層面的風險， 風險不可控性較高， 如政治風險、 經濟風險、 社會風險和自然風險等。 北極航行外部環境風險的識別是北極商船通航安全管理的基礎， 只有認識風險并找到風險發生的規律， 才能實施有效的風險控制。 首先對已有知識、國內外相關研究和不同媒體報道的論點進行歸納總結，并與相關專家、 學者進行訪談， 同時有效運用情景分析法和風險類別列舉法等對北極航行可能存在的外部環境風險進行識別與界定， 進而歸納出來包括政治風險、 經濟風險、 社會風險、 自然風險等在內的4 大風險。

1.1 政治風險

北極海域分為公海和北極沿岸國管轄海域， 若在北極航行， 就勢必要考慮復雜的北極政治風險。 北極航線中， 東北航線的主體部分由俄羅斯掌控， 西北航線則由加拿大管理， 兩國共把持著90%的北極海岸線， 因此兩國對北極開發與北極航線利用方面的政策以及外交態度， 對他國特別是中國等非北冰洋沿岸國尤為關鍵。 除此之外， 以北極理事會為主的各北極地區國際組織在北極治理中擁有一定話語權， 由其制定的相關規章制度均會對北極航行造成影響。 北極公海海域的專屬法律制定存在眾多難題， 由于北極航線涉及公海、 沿岸國專屬經濟區、 沿岸國領海等， 加之北極資源與航線開發經濟價值極大， 影響著全球的經濟發展方向， 因此各國始終沒有建立如 《南極條約》 一樣系統完整且適用性強的國際公約， 而中國作為非北冰洋沿岸國， 在北極航行也始終無法得到保障。

1.2 經濟風險

北極航線較傳統航線的最大優勢在于， 最大限度地縮短了航程， 在提高海運效率的同時降低了運輸總成本， 而船舶北極航行的經濟風險則是指任何外部因素的變化導致的船舶運輸總成本浮動。 船舶運輸總成本是船舶在一定時期內從事貨物運輸所支付的一切費用的總和， 具體分為資本成本、 經營成本和航次成本3 部分。 其中資本成本取決于船舶的融資方式， 成本較為固定且對總成本影響較小， 對北極航行而言， 經濟風險主要來自經營成本風險與航次成本風險， 并長期受宏觀市場營運影響。 由于船舶航行過程中的行政管理和貨物裝卸費成本與航線選擇無關， 并且船舶若無重大故障均定期維修不影響總成本計算， 因此北極航線與常規航線的運輸成本差異主要體現在潤料費、 燃油費、 船員成本、保險費、 通行費等方面。 除了船舶總成本， 宏觀市場對北極航行也具有相當影響力。 目前北極航線還處于建設初期， 不足以對傳統航線商業營運造成影響， 然而隨著北極通航船舶數量的增加， 勢必會引發兩條航線間市場份額的競爭并對北極船舶航行造成影響， 并且影響的力度及方向均存在不確定性， 風險程度較高。

1.3 社會風險

社會風險是全球各國在推進北極航行過程中應當加強重視并思考應對措施的風險之一， 不僅需要面對全球各領域突發事件引起的社會動蕩， 也需要處理好北極區域原住民社會及北極國際組織對于北極航運開發的質疑和排斥。 北極航線目前尚處于商業開發的初期階段， 一旦發生全球性或區域性突發事件， 不僅會影響到北極航線整體的正常開發進程， 還將影響到北極航行過程中的各個階段。 近年來， 突發性公共衛生事件頻有發生， 嚴重影響了全球正常發展， 也降低了航運行業貨物的生產、 籌備、 裝卸、 銷售等各階段的工作效率。 隨著未來航行環境的改善， 北極航行路線單一、 海峽較多、 船舶航行速度偏慢等將成為滋生海上恐怖主義的有利因素。 社會風險中的社會認可風險以原住民的抵制和國際環保人士反對為主， 國際社會輿論是主要影響方式。 北極原住民以捕魚和打獵為生的傳統生活方式被迫改變， 并且北極航運業的開發正在加速這種變化。 另外， 國際環保人士對北極航運業開發的質疑和反對聲音也愈發強烈， 眾多的國際社會輿論雖然無法改變北極航線開發的大趨勢， 卻也在一定程度上制約著北極航運業的快速發展。

1.4 自然風險

自然風險主要來自兩方面， 分別為自然災害風險和環境污染風險。 自然災害風險指的是北極惡劣的天氣情況對北極航行船舶在航行過程中所帶來的風險，屬于航行安全風險。 環境污染風險為北極航行可能對北極造成的環境污染問題， 以及由環境污染問題引發的社會輿論風險。 環境污染風險主要來自石油污染、大氣污染和噪聲污染3 個方面。 未來北極石油的大規模開發勢必使得通過北極航線的石油運輸船數量大增， 而北極航線航行安全性較差， 一旦發生航行事故造成海洋石油泄漏， 將對北極生態系統造成重大影響。 同時， 船舶航行過程中所產生的廢氣廢水等將導致北極大氣中溫室氣體和塵埃增加， 從而加速北極海冰融化， 過量酸性氣體的排放也可能導致雨水pH 酸堿度降低， 引起北極酸雨。 大量船舶通過造成的噪聲污染會影響北極動物種群的原有生活習性， 進而影響本就單薄的北極生態系統食物鏈， 進而威脅到因紐特人的生存。 不同于社會風險中的社會認可風險， 國際環保機構雖然反對北極大規模商業航行， 但是各北冰洋沿岸國聯合制定的眾多環境保護公約目前尚能較好地保護北極自然環境， 如若在北極航行中沒有嚴格履行航行要求造成環境污染， 將受到多方面的輿論壓力， 嚴重影響未來北極航行事業推進。

2 北極航行外部環境風險評估

北極外部環境風險評估是規范船舶安全航行， 提高北極航行安全管理水平的必要措施。 本部分以風險識別結果為基礎， 建立起北極航行外部環境風險評價指標體系， 并結合語言信息處理法和模糊綜合評價法構建北極航行外部環境風險評估模型， 有效地評估了北極航行過程中存在的外部環境風險。

2.1 北極航行外部環境評估指標體系

根據上一部分的風險識別內容, 分別邀請了交通運輸領域、 航海領域、 北極領域等多個領域的專家進行問卷調查， 一共進行3 輪， 由專家獨自地、 自由地發表自己的意見和看法， 最終將北極航行外部環境風險的各子風險因素歸納形成指標體系， 如表1所示。

表1 北極航行外部環境風險評估指標體系

2.2 確定北極航行外部環境風險評估指標權重

在確定北極航行外部環境風險影響因素權重的過程中， 信息的不確定性使專家的判斷具有模糊性， 而語言信息處理方法即語言信息判斷矩陣方法則較適用。 基于語言信息的處理分析方法能夠通過專家模糊的語義建立判斷矩陣， 更符合專家調查法原則[8]。

2.2.1 語言信息處理方法

首先建立語言信息判斷矩陣， 然后利用語言信息判斷矩陣對方案進行排序。 對已知指標進行排序， 專家對已給定的指標A= （a1，a2，…，an）進行兩兩優劣比較， 并且專家給的比較評語是從短語集S=（s1，s2，…，sn）中選取， 其中S的基數為2g+1 （g 為正整數）， 取g=6，S= （DD，VHD，HD，MD，LD，VLD，AS，VLP，LP，MP，HP，VHP，DP）， 其中s0表示絕對差，s1表示相當差，s2表示很差，s3表示差，s4表示較差，s5表示稍差，s6表示相當，s7表示稍好，s8表示較好，s9表示好，s10表示很好，s11表示相當好，s12表示絕對好[9]。si∈S表示第i個語言信息短語， 則其所對應的下標I可由下面的函數i來得到， 即：

I：S→NI（si）=i，si∈S

專家給出的優劣信息短語集構成語言信息判斷矩陣P。 語言判斷矩陣P中的各個元素pij構成導出矩陣Q， 其中Q中元素qij計算如公式（1）[10]所示：

2.2.2 北極航行外部環境風險影響因素權重計算

通過對專家的匿名咨詢， 得到12 位專家的12 個語言判斷矩陣， 但只有6 個專家的6 個矩陣符合一致性要求， 具體為專家1、 專家2、 專家5、 專家7、 專家11 和專家12 的矩陣。 將專家1 矩陣列出并推導（其余矩陣從略）。

專家1 的語言判斷矩陣如下：

利用公式（1） 計算對應的導出矩陣。

專家1 語言判斷矩陣的導出矩陣為：

然后對語言判斷矩陣元素的權重進行計算。

專家1 給出的矩陣的權重特征向量為：

w(1)=（0.401 5，0.301 6，0.148 3，0.148 6）T。

同樣方法計算得到其余5 個專家的矩陣權重特征向量如下（計算步驟省略）。

專家2 給出的矩陣權重特征向量為：

w(2)=（0.408 3，0.312 3，0.158 9，0.139 5）T；

專家5 給出的矩陣權重特征向量為：

w(5)=（0.397 5，0.298 7，0.146 7，0.142 9）T；

專家7 給出的矩陣權重特征向量為：

w(7)=（0.412 0，0.303 7，0.139 7，0.139 8）T；

專家11 給出的矩陣權重特征向量為：

w(11)=（0.398 3，0.310 3，0.141 7，0.142 0）T；

專家12 給出的矩陣權重特征向量為：

w(12)=（0.418 4，0.298 0，0.145 3，0.145 8）T。

求以上6 個矩陣的算術平均值， 得到北極航行外部環境風險的一級指標權重為：

w(I)=（0.406 0，0.304 1，0.146 8，0.143 1）T。

同樣用語言信息處理的方法， 計算二級、 三級各項指標權重 （計算過程省略）。 最后得到所有指標的權重如表1 所示。

2.3 北極航行外部環境風險模糊綜合評價

北極航行外部條件風險評估指標有很多， 許多指標是模糊性的， 具有不確定性， 本文選用模糊綜合評價方法對北極航行外部條件風險進行評估是可行的。首先確定模糊綜合評價的評價矩陣， 將北極航行外部環境風險劃分為5 個等級：V1 （低風險航行）、V2（較低風險可航行）、V3 （中等風險可航行）、V4 （較高風險可航行）、V5 （高風險不可航行）， 這5 個等級賦值范圍為80～100， 60～80， 40～60， 20～40， 0～20。

模糊關系可以用隸屬函數來確定， 根據專家的分析打分， 確定隸屬函數： 隸屬于重要的隸屬函數，y1（xi）=n1/n； 隸屬于較重要的隸屬函數，y2（xi） =n2/n；隸屬于一般的隸屬函數，y3（xi）=n3/n； 隸屬于弱的隸屬函數，y4（xi） =n4/n； 隸屬于較弱的隸屬函數，y5（xi）=n5/n[11]。 其中n表示專家投票總數，n1、n2、n3、n4、n5分別表示分值在80～100、 60～80、 40～60、 20～40、0～20 之間的專家投票數。 確定這五個等級每個等級所占的票數比例， 從而得到北極航行外部環境風險評估專家評價統計表， 見表2。

表2 北極航行外部環境風險評估專家評分統計表

對北極航行外部環境風險進行模糊綜合評價計算， 先對三級指標進行評價， 模糊綜合評價的評判模型[12]如下所示。

（1） 對三級指標進行模糊評價：

在北極航行外部環境風險評估研究中， 設定的評語集V={低風險可航行， 較低風險可航行， 中等風險可航行， 較高風險可航行， 高風險不可航行}， 通過模糊綜合評價方法可知， 對北極航行外部環境風險評估結果的概率分別為15%、 22%、 50%、 10%、3%， 其中中等風險可航行 （V3） 的概率大于其他結果概率， 根據最大隸屬度原則， 可以判定北極航行外部環境風險等級為中等風險可航行， 針對整體風險是可控的。 其中， 政治風險， 經濟風險和社會風險屬于中等風險可航行等級， 自然風險屬于低等風險可航行等級。

3 北極航行外部環境風險的防控措施

根據風險評估結果可知， 船舶北極航行的整體外部環境風險為中等風險可航行， 說明未來只要做好北極航行的風險防控工作， 盡可能將航行過程中的外部環境風險降到最低， 就可有效保障北極航線商業運營的常態化。 具體來看， 北極航行過程中面對的政治風險、 社會風險和經濟風險要高于自然風險， 說明北極航行已基本突破技術障礙， 航行安全和環境污染對船舶北極航行的威脅相對較小， 而政治風險、 社會風險和經濟風險則是船舶北極航行過程中需要重點防控的對象， 其具體防控措施如下。

3.1 政治風險防控

由于北極地區地理位置的特殊性和國際政治問題的敏感性， 政治風險成為影響我國船舶北極航行的最大因素。 因此， 有效實施政治風險防控， 打破北極通航的政治屏障成為我國實現北極商業通航常態化運營的重要保障和前提。

北極航行的政治風險主要體現在政策風險、 外交風險和法律風險3 個方面， 而俄羅斯、 美國和加拿大作為北極航線沿岸大國， 對北極航線開發利用具有更多的掌控權， 其在北極地區的政策變動、 法律變動和政治博弈將是影響我國船舶北極航行的主要因素， 對此， 提出以下風險防控策略。

一方面， 要積極開拓中國與北極國家尤其是美、俄、 加3 國的合作關系。 加強與北極國家間的經貿往來， 依托中國在海上運輸方面的優勢， 進一步加強中國與各個國家的海上貿易往來聯系， 為我國商船的北極航行增添動力。 除此之外， 要努力發揮中國在基建、 資金、 技術等方面的優勢， 積極推進多方共建“冰上絲綢之路”， 推動北極地區基礎設施建設、 信息化建設[13]， 提高中國與北極國家合作關系的穩定性。

另一方面， 要積極推動北極命運共同體構建， 創新中國參與北極事務的新路徑， 以爭取在北極政策制定和法律制定上獲得更多話語權。 具體而言， 我國可以以北極可持續發展為切入點， 從戰略需求角度規劃和衡量我國參與北極治理的可行路徑。 通過利用現行國際法賦予的權力， 積極參與北極法律規則制定和政策制定； 通過加大極地科考資金投入和人才支持力度， 開展北極國際合作項目等形式， 不斷加強我國在北極治理中的實際存在， 提高我國在北極治理中的話語權， 為我國船舶北極航行提供穩定的政治環境。

3.2 經濟風險防控

營運成本和航次成本是北極航運經濟風險的重要影響因素。 針對營運成本和航次成本對航行帶來的影響， 中國應制定相關政策鼓勵和支持航運企業派抗冰商船進入北極航行， 一方面培養和儲備北極航線航行的人才， 減少營運成本中的船員費用； 另一方面熟悉北極航線的航行環境， 減少北極航行中的管理費和維修費等。 另外， 北極航行屬于跨地區問題， 各國應通力合作。 一方面我國要加強與北極國家和國際組織的合作， 學習北冰洋沿岸國北極航行技術， 借鑒航行經驗， 減少在航行時因技術落后、 經驗不足等造成的額外支出； 另一方面中國可以與別國合作參與航運基礎設施建設， 減少港口的停靠費用等基礎設施使用費用。

3.3 社會風險防控

北極航行的社會風險主要體現在突發性風險和社會認可風險兩個方面。

突發性風險是指船舶航行過程中遇到的突發性事件， 主要包括突發性公共衛生事件、 海上恐怖主義和海上嚴重事故等。 該類風險具有不可預測性， 因此需要做到預防和主動應急為主， 通過建立健全船舶航行應急保障體系， 實施航前應急培訓和應急演練， 加強船員安全意識等措施將突發性風險降到最低， 做到防患于未然。

社會認可風險主要是由北極原居民的抵制、 國際環保人士的反對以及關于保護北極的國際輿論環境所造成的。 一方面， 要充分了解北極各國的政策法規，積極與當地政府和居民進行溝通合作， 加強對當地政府的投資和基礎設施建設， 并盡可能減少對當地原居民帶來的不利影響， 以獲得當地原居民的支持； 另一方面， 要主動承擔北極環保責任， 積極參與構建北極生態安全保護機制， 通過提高船舶防污水平、 加強航運企業環保意識等措施發展綠色北極航運， 通過加大極地科研力度和環保資金投入等措施推動北極生態保護， 以塑造良好的國際輿論環境， 促進北極航運可持續發展。

3.4 自然風險防控

為應對北極航線目前存在的低溫、 浮冰暗礁、 高緯度地理安全、 船舶溢油、 廢氣排放等自然風險， 船員配置模式、 船舶本身及船舶配備設施等都需要進行升級改進。 首先， 需要對船員進行極地航行培訓認證， 培養能夠指揮船舶在冰區安全航行的航海人才；其次， 在進行船舶設計時， 要綜合考慮各種風險影響， 同時借鑒俄羅斯、 美國等國家先進的冰級船舶建造經驗和技術， 加強我國北極航行船舶的抗冰級和抗風險能力； 再次， 要積極推動極地科技研發體系化， 進行極地航行船舶配套設施的升級與改進， 強化我國船舶北極航行的導航能力和通訊能力； 最后， 建議對北極航線各航區冰情展開詳細分析， 建立北極航行環境支撐體系， 通過航區環境數據建立極地航行模擬仿真實驗室，為我國船舶在北極地區的安全航行提供基礎保障。

總體而言， 北極航行外部環境安全受多方面因素影響。 為防范北極航行外部環境風險， 政府機構需從政治、 經濟、 社會和自然等多個切入口與相關國家建立北極航行風險聯動機制， 最大限度降低北極航行的外部環境風險， 為我國船舶的北極航行提供安全保障。