第2期 何剑锋等:北极航道相关海域科学考察研究进展 加拿大三海计划(C30, Canada' s Three oceans)和份在2007、2010和2011年。而由图4可见,北冰洋 计划新建的北极考察站均位于南部航线,推测是受多年冰比例明显下降。由于多年冰主要集中在加拿 航道内海冰分布的影响。 大北极群岛和格陵兰岛以北海域,因而相对而言,在 相对而言,东北航道存在一些明显优势。从应东北航道碰到多年冰的概率要明显低于西北航道。 用角度而言,航道所在海域是自然资源富集区,且水 域宽阔,沿线有较多可用港口,与内陆有铁路交通;2北极航道海域研究热点 而西北航道穿越加拿大群岛的诸多岛屿,实际航行 较为复杂,附近基础设施很少,只有空中航线可以到2.1北冰洋研究热点 达,且深水航道容易受北冰洋多年冰的影响。而 2004年北极理事会批准了“北极监测和评估计 从科学研究角度而言,东北航道研究可以与穿极航划”(AMSP, Arctic monitoring and assessment pro- 道硏究结合,所在海域也是北冰洋海冰重要发源地、 gramme),提出四项战略目标:减少和防止北极海洋 以及陆地-海洋相互作用和生态环境变化最为剧烈环境污染、保护北极海洋生物多样性及其生态系统 的地区,对北极气候和海洋生态环境研究具有重要功能、促进北极居民健康和社区繁荣、推动北极海洋 意义。我们认为中国未来对北极航道的研究重点应资源的可持续利用。2008年俄罗斯北极政策总目 放在东北航道。 标涉及资源基地、军事安全、生态安全、信息、科技和 1.2北极航道夏季海冰分布及年际变化 国际合作,2010美国国家安全战略文件提出了国家 近30年来北极夏季海冰呈现迅速减少的趋安全需求、保护环境、管理北极资源、帮助土著居民 势切,2007年夏季达到有观测历史以来的最低点,支持科学研究和加强国际合作的北极策略,加拿大 此后北冰洋夏季海冰覆盖面积一直在历史的低位徘“北方战略”主要包括行使领土主权、促进经济发 徊(图2)。《北极气候影响评估》和政府间气候变展、保护北极环境和改进行政管理。美国海洋大气 化委员会第四次评估报告( IPCC AR4,2007)所采用局(NOA)2010—2017年战略规划对北极的策略和 的全球气候模式(GCM),预测整个21世纪海冰覆展望为:预测海冰,加强基础科学以了解和探测北极 盖面积将持续缩小。而最近的模式显示,北冰洋最气候和生态系统变化,改进天气和水的预报和预警, 早在2037年就将夏季无冰。 加强国际和国家伙伴关系,提高北极海洋和沿岸资 源利用和管理,以及推动弹性和健康的北极社区和 s 6r(Area of ocean with at 经济。英国自然环境研究理事会北极研究专项 (2010—2015)的总目标是提高北极变化预测能力 其中包括:了解和研究北极快速变化,量化导致北极 甲烷和二氧化碳释放的过程,减少在北极气候不确 定性和相关区域地球化学预测,以及评估北极气候 快速变化的潜在风险和危害。由此可见,从国家战 +2 Standard Deviations 略层面,是政治、经济和科学并重;而在科学研究层 面,对北极气候环境变化及反馈的了解和预测是各 Jun 国普遍关注的焦点。对于科学研究热点,具体而言 图22007年以来北冰洋春夏季海冰覆盖面积(引自美国国 可归纳为以下几个部分。 家雪冰数据中心资料) (1)海冰、海洋变异与气候变化。在全球变暖 Fg2. Variations of Arctic sea ice coverage during spring and的背景下,最近几年夏季海冰的损失率已经超过大 and Ice Data Center) 多数模型的预测。了解北极气候快速变化的驱动和 图3显示了2007以来夏季北极海冰最小覆盖反馈,并预测海冰短期和长期的变化程度和速率,是 范围(9月16日)。由图可见,除了拉普捷夫海西部项重大而紧迫的科学挑战。同时,随着北极航道 尚有海冰外,东北航道其余水域几乎没有海冰。而开通的日益临近,对航道水域海冰的季节和年际变 西北航道的夏季海冰存在较强的年际变化,开通年化监测、预测也日益受到重视。国际研究计划如美加拿大三海计划（Ｃ３Ｏ，Ｃａｎａｄａ’ｓＴｈｒｅｅＯｃｅａｎｓ）和 计划新建的北极考察站均位于南部航线，推测是受 航道内海冰分布的影响。 相对而言，东北航道存在一些明显优势。从应 用角度而言，航道所在海域是自然资源富集区，且水 域宽阔，沿线有较多可用港口，与内陆有铁路交通； 而西北航道穿越加拿大群岛的诸多岛屿，实际航行 较为复杂，附近基础设施很少，只有空中航线可以到 达，且深水航道容易受北冰洋多年冰的影响［６］ 。而 从科学研究角度而言，东北航道研究可以与穿极航 道研究结合，所在海域也是北冰洋海冰重要发源地、 以及陆地海洋相互作用和生态环境变化最为剧烈 的地区，对北极气候和海洋生态环境研究具有重要 意义。我们认为中国未来对北极航道的研究重点应 放在东北航道。 １．２ 北极航道夏季海冰分布及年际变化 近 ３０年来北极夏季海冰呈现迅速减少的趋 势［７］ ，２００７年夏季达到有观测历史以来的最低点， 此后北冰洋夏季海冰覆盖面积一直在历史的低位徘 徊（图 ２）。《北极气候影响评估》和政府间气候变 化委员会第四次评估报告（ＩＰＣＣＡＲ４，２００７）所采用 的全球气候模式（ＧＣＭ），预测整个 ２１世纪海冰覆 盖面积将持续缩小。而最近的模式显示，北冰洋最 早在 ２０３７年就将夏季无冰［８］ 。 图 ２ ２００７年以来北冰洋春夏季海冰覆盖面积（引自美国国 家雪冰数据中心资料） Ｆｉｇ．２．ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆＡｒｃｔｉｃｓｅａｉｃｅｃｏｖｅｒａｇｅｄｕｒｉｎｇｓｐｒｉｎｇａｎｄ ｓｕｍｍｅｒｓｉｎｃｅ２００７（Ｃｒｅｄｉｔ：ＡｍｅｒｉｃａｎＮａｔｉｏｎａｌＳｎｏｗ ａｎｄＩｃｅＤａｔａＣｅｎｔｅｒ） 图 ３显示了 ２００７以来夏季北极海冰最小覆盖 范围（９月 １６日）。由图可见，除了拉普捷夫海西部 尚有海冰外，东北航道其余水域几乎没有海冰。而 西北航道的夏季海冰存在较强的年际变化，开通年 份在 ２００７、２０１０和 ２０１１年。而由图 ４可见，北冰洋 多年冰比例明显下降。由于多年冰主要集中在加拿 大北极群岛和格陵兰岛以北海域，因而相对而言，在 东北航道碰到多年冰的概率要明显低于西北航道。 ２ 北极航道海域研究热点 ２．１ 北冰洋研究热点 ２００４年北极理事会批准了“北极监测和评估计 划”（ＡＭＳＰ，ＡｒｃｔｉｃＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＰｒｏ ｇｒａｍｍｅ），提出四项战略目标：减少和防止北极海洋 环境污染、保护北极海洋生物多样性及其生态系统 功能、促进北极居民健康和社区繁荣、推动北极海洋 资源的可持续利用。２００８年俄罗斯北极政策总目 标涉及资源基地、军事安全、生态安全、信息、科技和 国际合作，２０１０美国国家安全战略文件提出了国家 安全需求、保护环境、管理北极资源、帮助土著居民、 支持科学研究和加强国际合作的北极策略，加拿大 “北方战略”主要包括行使领土主权、促进经济发 展、保护北极环境和改进行政管理。美国海洋大气 局（ＮＯＡＡ）２０１０—２０１７年战略规划对北极的策略和 展望为：预测海冰，加强基础科学以了解和探测北极 气候和生态系统变化，改进天气和水的预报和预警， 加强国际和国家伙伴关系，提高北极海洋和沿岸资 源利用和管理，以及推动弹性和健康的北极社区和 经济。英国自然环境研究理事会北极研究专项 （２０１０—２０１５）的总目标是提高北极变化预测能力， 其中包括：了解和研究北极快速变化，量化导致北极 甲烷和二氧化碳释放的过程，减少在北极气候不确 定性和相关区域地球化学预测，以及评估北极气候 快速变化的潜在风险和危害。由此可见，从国家战 略层面，是政治、经济和科学并重；而在科学研究层 面，对北极气候环境变化及反馈的了解和预测是各 国普遍关注的焦点。对于科学研究热点，具体而言 可归纳为以下几个部分。 （１）海冰、海洋变异与气候变化。在全球变暖 的背景下，最近几年夏季海冰的损失率已经超过大 多数模型的预测。了解北极气候快速变化的驱动和 反馈，并预测海冰短期和长期的变化程度和速率，是 一项重大而紧迫的科学挑战。同时，随着北极航道 开通的日益临近，对航道水域海冰的季节和年际变 化监测、预测也日益受到重视。国际研究计划如美 第 ２期 何剑锋等：北极航道相关海域科学考察研究进展 １８９