我國北極航線航海保障能力建設(shè)研究*

韓佳霖 周翔宇 章文俊 楊 雪 韓 冰

一、引言

隨著全球氣候變暖和北極冰層的消退，北極部分航線已經(jīng)實現(xiàn)了季節(jié)通航。作為連接亞歐美經(jīng)濟活躍地區(qū)貿(mào)易往來的運輸捷徑及重要的全球能源通道，北極航線具有航程近、時間短和成本低等優(yōu)點，這條“黃金航道”必將改變世界海運格局。

國務(wù)院于2018年1月發(fā)布了《中國的北極政策》白皮書，里面闡明了“中國的定位為‘近北極國家’，并且也是北極地區(qū)重要的‘利益攸關(guān)方’”[1]。要確保北極航線航行安全，離不開必要的航海圖書、航標(biāo)導(dǎo)航、海上通信等航海保障服務(wù)?；诖?，了解北極航線的航海保障基本需求，并結(jié)合實際提出我國在具體領(lǐng)域可采取的切實策略，對于我國進一步參與北極航線的開發(fā)利用，參與北極事務(wù)，促進北極區(qū)域互聯(lián)互通，積極推動“冰上絲綢之路”建設(shè)有著重要意義。

二、北極航線發(fā)展現(xiàn)狀及我國北極航線航海保障需求

（一）北極航線地理范圍

北極航線，即北極航道，地理上的范圍劃分是指穿過北冰洋，其間連接太平洋與大西洋的海上航道。細(xì)分之后，北極航線可分為三條航線，如圖1、表1所示。相較于傳統(tǒng)的從北歐到東亞的海上航線，北極航線不僅有效縮短了航程與航時，還大大減少了船舶途經(jīng)巴拿馬運河或蘇伊士運河或?qū)⒂龅降姆莻鹘y(tǒng)安全威脅。

表1 北極三條航線詳情[2]

圖1 北極航線示意圖[2]

（二）北極航線通航近況

由于極地地區(qū)氣候惡劣，常年冰封，因此在全年中的大部分時間里，北極航道都不具備基本的通航條件，僅有7月到9月能夠在破冰船的協(xié)助下通航。近幾年來，全球氣候呈不斷變暖之勢，海冰隨之加速融化，加上各國不斷更新升級其自身的破冰技術(shù)和增強其北極航海保障服務(wù)能力，促使北極通航得到了極大的改善，全年的通航時間不斷延長。

20世紀(jì)30年代，東北航線首次開通并加以利用，由于其路線相比其他航道較直，通航條件相對較好，已進行了一定規(guī)模化的商業(yè)利用，現(xiàn)階段通航期可達(dá)5個月（每年7月至12月）。根據(jù)俄羅斯北方海航道信息中心（NSR）數(shù)據(jù)，2011年至2019年，北極東北航線貨運量從300萬t增至3 000萬t，2020年貨運量已超3 300萬t，2021年貨運量達(dá) 3 500萬t。2016年至2020年期間，共記錄617艘不同船舶，總注冊噸位（GRT）達(dá)到870余萬總噸，共計241個船東、27個不同船旗國船舶和28種船舶類型。

西北航線沿途地形復(fù)雜，海峽、島嶼多，航道存在暗礁、淺灘，通航時間3個月（每年7月至10月）?，F(xiàn)階段西北航線未能形成規(guī)模性商業(yè)利用，只進行了試驗性貨運航行。

中央航線遠(yuǎn)離大陸，且由于北冰洋中心海域被多年冰層覆蓋，冰厚密度高，現(xiàn)階段僅用于科考、旅游及軍事活動。

現(xiàn)代科學(xué)研究成果表明，相比世界上的其他區(qū)域，整個北極地區(qū)有更加明顯的變暖趨勢，具體表現(xiàn)為氣溫持續(xù)以2倍于全球平均氣溫的速度變暖，海冰面積更是以每10年10%的幅度銳減。有關(guān)國家和國際組織的衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示，北冰洋地區(qū)海冰在過去 50 年間不斷減少，尤其過去20年里，這一趨勢不減反增，夏季海冰中的多年冰總量也出現(xiàn)了明顯的銳減。據(jù)此趨勢，科學(xué)家預(yù)測最早到2030年，北冰洋的季節(jié)性無冰現(xiàn)象將成為現(xiàn)實[3]。這意味著一年四季的任何時間，冰級為1A+的船舶都可實現(xiàn)在北極航線上航行。

（三）我國北極航線航海保障需求

《中國的北極政策》白皮書中明確表示：中國以“近北極國家”的“利益攸關(guān)方”為參與北極事務(wù)定位，以“尊重、合作、共贏、可持續(xù)”的原則參與北極治理。而對北極航線航海保障的貢獻(xiàn)是我國參與北極航運治理的重要著力點之一。

一方面，北極航線主要沿岸國均出臺了旨在增強航道基礎(chǔ)設(shè)施能力建設(shè)的相關(guān)戰(zhàn)略。俄羅斯在其《2035北方海航道戰(zhàn)略規(guī)劃》中明確提出重點發(fā)展港口基礎(chǔ)設(shè)施、水道測量、航海資料、助航標(biāo)志、通信網(wǎng)絡(luò)等旨在增強北方海航道航海保障能力的內(nèi)容。該規(guī)劃旨在提升北方海航道的競爭力，計劃到2030年之前將“北方海航道”沿線的運輸量增加9 000萬t。加拿大在其《北極和北方政策框架》中也提到了目前基礎(chǔ)設(shè)施的情況，明確表示在北極水域測繪、改善港口設(shè)施等方面需要進一步投資。這也成為我國參與北極航線開發(fā)的一個指向標(biāo)。

另一方面，我國無論是參與東北航線的常態(tài)化運營，還是西北航線的科學(xué)考察，都需要充分的航海保障能力，以保障船舶及船員的安全。目前，沿岸國還不具備完備的北極水文資料，在北極的某些海域航標(biāo)等助航設(shè)施缺失或損毀現(xiàn)象嚴(yán)重，通導(dǎo)設(shè)備在高緯地區(qū)能力減弱，這些都對我國開發(fā)與利用北極航線構(gòu)成了阻礙。因此， 我國亟待建立海事航海保障系統(tǒng)，以利用職能優(yōu)勢，協(xié)調(diào)整合國內(nèi)資源，提早規(guī)劃、構(gòu)建北冰洋航線的航海保障體系。結(jié)合中國商船北極航線航行需要，航海保障研究可側(cè)重于航行指南、極地海圖、海洋水文、氣象、海冰信息預(yù)報、船舶與人員導(dǎo)助航、通信服務(wù)等方面。

三、北極航線航海保障能力現(xiàn)狀分析

（一）北極航線航海保障服務(wù)能力的內(nèi)容

航海保障服務(wù)能力的定義為能夠保證船舶在航線航行過程中最大安全度的一系列全面性保障性的服務(wù)能力。該能力具體包括航海文獻(xiàn)資料、海洋水文氣象信息服務(wù)、通導(dǎo)信息的播發(fā)、導(dǎo)助航設(shè)施等幾個方面。

考慮到北冰洋的特殊地理位置，可以分析出該地區(qū)的主要特點是高緯度、偏遠(yuǎn)海域、極寒、強風(fēng)暴、冰區(qū)航行困難和地磁環(huán)境復(fù)雜多變。雖然北極航道對船舶尺寸、噸位、吃水等條件不設(shè)限制，且部分水域已布設(shè)助航標(biāo)志和無線電設(shè)施，但相比于其他地區(qū)面臨的困難仍更加嚴(yán)峻。困難的通航環(huán)境對船舶的航行提出了不小的挑戰(zhàn)，尤其是在船舶航行資料方面，如航海資料的精準(zhǔn)度、導(dǎo)助航標(biāo)志配置的合理性、衛(wèi)星通信定位的準(zhǔn)確度及安全信息播發(fā)的及時性等方面都提出了更高的要求。

（二）北極航線航海保障能力分析

1.航海文獻(xiàn)資料

（1）我國在2014年出版了《北極航行指南（東北航道）》（于2021年再版更新）后，于2015年又出版了《北極航行指南（西北航道）》。這兩本航行指南為我國船舶和海員提供了安全航行的基本資料保障[4]。需要指出的是，以上兩部航行指南除了包括極地環(huán)境的調(diào)研、氣候變化的應(yīng)對與改善，還為將要在北極航線航行的船舶提供了航海保障相關(guān)的信息與服務(wù)。此外，還有《北極航海地圖集》（2015年）和《北極東北航道通信指南》（2017年）。

（2）海圖方面。目前未搜集到有效證據(jù)表明北極東北航道和西北航道配備了中文版的紙質(zhì)海圖和電子海圖。東北航道白令海峽至挪威北部海域，海圖主要為俄版圖，比例尺為1：10萬至 1：350萬。海圖水深非常稀疏，甚至推薦航線附近水深也較為稀疏。西北航道則更多依賴美國、加拿大和丹麥版海圖。海圖序列方面，阿拉斯加北部、格陵蘭島西南部、加拿大本土沿海較為完整，但相比于常規(guī)水域，比例尺仍較小，存在大量未測區(qū)。水深數(shù)據(jù)年代較久，且主航道外多采用航跡或者單點水深。由于語言的不同，加之航海保障海圖信息涉及諸多如海圖坐標(biāo)、磁差等專業(yè)用語，給我國航海人員在使用過程中造成了較大困擾[5]。而且，從世界范圍來看，對于北冰洋地區(qū)，只有大約9%的海域根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)繪制了相應(yīng)的航海地圖，大部分水域并未進行過探測，而在北緯75°以上的地區(qū)，當(dāng)前并無海圖可供航行使用。

現(xiàn)有的航海圖書資料改正更新不及時，并且改正通告渠道不暢，絕大多數(shù)海圖數(shù)據(jù)來源年份為1941—1989年，陸域數(shù)據(jù)來源年份為1953—1992年[6]，年代久遠(yuǎn)且更新滯后。北極地區(qū)航海圖書資料的難以獲取使我國對北極航線的自然環(huán)境、實際地理狀況信息掌握相對較少，難以為航行安全提供基礎(chǔ)性、必要性的保障。

2.助航標(biāo)志及導(dǎo)助航設(shè)備適用性

（1）東北航道使用IALA A海上浮標(biāo)系統(tǒng)，該浮標(biāo)系統(tǒng)憑季節(jié)性布設(shè)，無法保證助航標(biāo)志位置固定，同時沿岸助航標(biāo)志的布設(shè)數(shù)量也相差較大，如巴倫支海、白海區(qū)域布設(shè)數(shù)量較大，而喀拉海、拉普捷夫海、東西伯利亞海和楚科奇海這些海域中僅有少量季節(jié)性航標(biāo)導(dǎo)助航設(shè)施。另外，東北航道也面臨著沿岸航線多霧、能見度不高的挑戰(zhàn)，為有效應(yīng)對，沿岸多設(shè)有霧號、雷達(dá)指向標(biāo)、雷達(dá)應(yīng)答器等音響航標(biāo)或者雷達(dá)航標(biāo)[7]。

（2）與東北航道密集的助航標(biāo)志不同，西北航道的助航標(biāo)志主要分布在重要的航道、岬角，數(shù)量較少，且多未設(shè)雷達(dá)應(yīng)答器。在阿拉斯加以北沿岸并無航標(biāo)布設(shè)，主要航標(biāo)布設(shè)僅覆蓋了白令海峽以北較短距離的海域。阿留申群島北部的白令海沿岸，布設(shè)航標(biāo)也主要服務(wù)于拖船和漁船。另外，阿留申島鏈的個別海域布設(shè)了用于服務(wù)地方和跨太平洋航運時中轉(zhuǎn)交通的航標(biāo)。航行于西北航線的船舶如需獲取實時位置，主要依靠衛(wèi)星定位[8]。

（3）傳統(tǒng)的航海儀器如電羅經(jīng)、磁羅經(jīng)等在北極水域高緯度和復(fù)雜的地磁環(huán)境下會出現(xiàn)偏差較大的問題。且北極地區(qū)尚未建立無線電定位系統(tǒng)，船舶航行期間更多還是依靠衛(wèi)星導(dǎo)航。美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）、歐盟伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GSNS）、中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）這四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)階段均可實現(xiàn)極地導(dǎo)航定位功能，其中GPS應(yīng)用最為成熟。

3.海上通信及安全信息播發(fā)

受地表曲率及高緯度等因素的影響，北極航線通信一直是各國實施北極戰(zhàn)略的難題。在北極航行的船舶，一般很難保障遇險報警、船岸通信的正常使用。

（1）岸基通信。北極地區(qū)雖已建成基本的岸基通信基礎(chǔ)設(shè)施，但海岸電臺設(shè)備仍較少，僅分布在一些重點水域。2007年，IMO在北冰洋增加了5個 NAV/METAREA區(qū)域，在北極東北航道水域增加了XX、XXI區(qū)，協(xié)調(diào)國為俄羅斯，沿岸具備 MF/HF SSB、DSC等地面通信設(shè)施，增設(shè)了INMARSAT衛(wèi)星通信和信息服務(wù)機構(gòu)。東北航道沿線設(shè)置了VHF、MF、HF岸臺[9]，西北航道的重要水道如阿拉斯加?xùn)|南部、白令海北部、格陵蘭島西南、斯瓦爾巴德等水域建設(shè)有VHF岸臺。受北極地區(qū)的特殊地磁環(huán)境影響，短波通信并不穩(wěn)定，船舶通信信號質(zhì)量不好。北極沿岸各國也在極力解決此問題，如建立電離層觀測站，船舶可根據(jù)電離層參數(shù)采取措施。

（2）衛(wèi)星通信。北極地區(qū)的高緯度位置造成了高緯度衛(wèi)星信號的覆蓋盲區(qū)，這就使得赤道上空靜止軌道通信衛(wèi)星和北極的通信終端在實現(xiàn)信號實時傳輸方面困難巨大。鑒于北緯75°以上區(qū)域國際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)（INMARSAT）無法覆蓋，美國銥星通信系統(tǒng)于2018年5月獲準(zhǔn)開展全球海難與安全系統(tǒng)（GMDSS）服務(wù)作為通信設(shè)備在北極航行得以廣泛使用。我國北斗系統(tǒng)也在加快在全球海事領(lǐng)域的應(yīng)用，在2018年的IMO MSC 99次會議上，我國提交了將北斗短報文服務(wù)作為GMDSS服務(wù)提供方的申請，在2020年1月IMO NCSR 7次會議上通過了加入GMDSS預(yù)評估提案，由國際移動衛(wèi)星組織（IMSO）開展相關(guān)的技術(shù)與運營評估。之后，北斗短報文服務(wù)系統(tǒng)成功通過了IMSO的評估，于2022年11月獲得IMO的認(rèn)可。未來北斗系統(tǒng)將為高緯度通信提供更多方案。

四、北極航線航海保障建設(shè)方向及舉措

航海保障能力不足已成為提升北極航線通航能力的“卡脖子”問題。北極航線航海保障建設(shè)有其復(fù)雜性、系統(tǒng)性和綜合性，對資金、技術(shù)裝備要求、人才培訓(xùn)等各方面基礎(chǔ)需求都有很高要求，同時也要考慮到北極特殊的地緣政治，找準(zhǔn)突破口和著力點。

1.加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

通過與“冰上絲綢之路”國家深度合作，加強與北極沿岸國的溝通協(xié)作，從財力、物資、技術(shù)等方面給予港口基礎(chǔ)設(shè)施支持，推進北極地區(qū)Loran/Chayka（羅蘭/恰卡）導(dǎo)助航系統(tǒng)、AIS系統(tǒng)、海道測量、海岸電臺等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，更好地助力北極航線航海保障基礎(chǔ)設(shè)施共建。

2.加強北斗系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著我國北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開通，繼續(xù)秉承“中國的北斗、世界的北斗、一流的北斗”的發(fā)展理念深化發(fā)展北斗功能。充分發(fā)揮北斗短報文通信等技術(shù)的應(yīng)用，為北極航行提供更加及時準(zhǔn)確的海洋氣象、航行通告等信息服務(wù)。

3.深化國際合作

充分利用各類海事組織和地區(qū)組織，加快促進北極航線航海保障工作國際合作的發(fā)展。重視涉及北極航海保障事務(wù)的國際組織，如國際海事組織（IMO）、國際航標(biāo)協(xié)會（IALA）、國際海道測量組織（IHO）、國際電信聯(lián)盟（ITU）等，密切關(guān)注相關(guān)組織涉北極航海保障方面工作的優(yōu)先項，結(jié)合我國實際貢獻(xiàn)更優(yōu)的中國方案。與其他域外國家一道，共同參與北極航海保障相關(guān)議程和標(biāo)準(zhǔn)制定，體現(xiàn)北極航道使用國的訴求。加強中國在參與極地治理中，與國際相關(guān)方在航海保障關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備領(lǐng)域的研發(fā)和合作，積極參與北極通航環(huán)境觀測科考活動，推動我國在北極水域包括航海圖書資料、水文氣象、人文環(huán)境等多領(lǐng)域的建設(shè)。

4.構(gòu)建國內(nèi)北極航海保障體系

整合國內(nèi)涉北極研究機構(gòu)、企事業(yè)單位，在船舶助航、船舶通導(dǎo)、氣象預(yù)報等方面合力構(gòu)建統(tǒng)一的北極航線航海保障平臺，以達(dá)到信息共享，及時為船舶提供動態(tài)信息服務(wù)。構(gòu)建國家北極航海保障體系，應(yīng)立足加強對遠(yuǎn)程航行的技術(shù)支持。海道測量應(yīng)繼續(xù)鞏固關(guān)于衛(wèi)星遙感技術(shù)方面的科研成果，鼓勵我國船舶參與水深測量，開展對北極沿岸環(huán)境監(jiān)測和航道水深等數(shù)據(jù)的普查，并建立水深測量數(shù)據(jù)共享。航海文獻(xiàn)資料應(yīng)豐富北極航海圖書產(chǎn)品類型及加強數(shù)據(jù)資料更新。海上通信方面通過隨船測試，推動?xùn)|西兩端北極航道短波通信建設(shè)。建設(shè)適應(yīng)北極測量科考和遇險救助專用船舶，具備實施北極測量、考察通航環(huán)境及惡劣環(huán)境下的應(yīng)急救援能力。

五、結(jié)語

隨著北極航道通航條件的逐年改善和通航時間的逐漸延長，通航船舶的數(shù)量顯著增加，北極地區(qū)的航海保障基礎(chǔ)設(shè)施卻仍處于落后、能力不足甚至缺漏的狀態(tài)，這將成為限制北極航道通航能力提升的最大瓶頸。北極航道航海保障建設(shè)工作也是我國積極參與北極事務(wù)的重要內(nèi)容之一，是我國“認(rèn)識北極、保護北極、利用北極和參與治理北極”政策措施的具體實踐。我國作為一個負(fù)責(zé)任的海洋大國，也是北極理事會觀察員國家，應(yīng)及時構(gòu)建完善北極航線的航海保障體系，為我國船舶的北極安全航行提供更加準(zhǔn)確、精細(xì)化的助航服務(wù)，保障北極通行船舶航行安全。