北极航线的海冰风险计算与航段安全评估

为保障船舶在北极航线的航行安全，研究基于多源冰情数据的海冰风险评估流程。根据海冰密集度、海冰厚度、海冰类型等遥感冰情数据，基于极地操作限制评估风险指数系统(Polar Operational Limit Assessment Risk Indexing System, POLARIS)改进不同冰级船舶的海冰风险指数计算方法，建立北极航线的航段安全评估模型，以呈现北极海冰对不同冰级船舶和不同航段的危险程度。结果表明：该流程能够融合多源冰情数据，反映不同冰级船舶在某一位置点的海冰风险数值，全面显示北极航线上各航段的海冰风险程度。研究成果可为北极航行的船舶操作与航线优化提供参考。     

北极航运的现状与面临的挑战

随着全球气候变暖,北冰洋海冰范围及冰层厚度都在变小,北极通航的商业价值加速凸显。本文在介绍当前关于北极海冰全部消融预测的基础上,描述了北极两航道概况及当前航运情况,提出了我国利用北极航道所面临的机遇与挑战。随着全球气候变暖,北冰洋海冰正在迅速减少,与此同时,海冰的厚度也在变薄。观测表明,近30年来,全球变暖现象在北极地区尤为明显。在过去100年间(1906-2005年)地球表面温度提高了0.74℃,而北极地区升高幅度则是其他地区的两倍。自上世纪90年代开始,由于北冰洋的海冰对全球气候变暖十分敏感,从而常发生陡然减少的现象。据《北极气候影响评估》的估算,北极地区的变暖速度是世界其他     

极地规则进展

随着北极夏季海冰逐渐缩小、北极自然资源开发和极地观光发展等因素，预期极地航运将在未来几年逐渐增长。     

基于实船观测的北极东北航线窗口期海冰冰情研究

随着全球气候变暖,北极海冰覆盖范围的日趋减小使得北极航道的夏季通航性不断提高.与通过苏伊士运河的传统航线相比,北极东北航道可以节省欧洲和亚洲之间近三分之一的航行距离.然而,北极海冰不可避免地为北极航运带来极大的挑战.为此,在2018年夏季窗口期期间在中远"天佑号"东北航道航行过程中对航线冰情开展了走航观测.通过船载摄像机对航道中的海冰视频图像进行采集,并通过图像处理软件对海冰密集度进行提取.数据显示,窗口航道中海冰类型主要为低密集度的碎冰且部分碎冰内部夹杂着冰脊,其中平均密集度为17.8％,而最高值可达80％.此外,将视频数据与遥感数据进行对比分析,结果表明卫星遥感数据在低密集度(0-0.2)时存在一定的低估,而在较高密集度下则偏向高估.     

北极东北航道夏季海冰冰情与适航性分析

利用经过交叉定标处理后的多源被动微波遥感数据,结合我国"雪龙船"科考船和"永盛轮"商船东北航道航行资料,对北极东北航道夏季的海冰冰情进行分析,探讨东北航道2002～2016年7～10月的适航性.结果表明:多源被动微波遥感数据经过交叉定标处理后,可有效减小其数据间的系统差异,获得一致性更好的长时序卫星观测资料;北极东北航道海冰冰情在逐年减轻,航道适航性愈加良好;航道开通时间窗口集中在8月上旬至10月上旬.北极东北航道中段受海冰影响较大,但海冰影响呈减小趋势,可通航天数不断增加,其中维利基茨基海峡是影响通航的关键区域.北极东北航道夏季海冰冰情与适航性分析可为我国科考船和商船北极安全航行提供参考.     

北极航道航行船舶操纵性设计需求分析

随着全球变暖引起的海冰大面积消退,使得北极海上通航逐渐成为可能,而北极航道地形复杂、气候寒冷的特点对航行于该海域船舶的操纵性提出了不同的要求。分析北极航道水域特点和气候环境条件,提出浅水、狭航道、浮冰、气温、能见度和风等因素为开展该航区航行船舶操纵性设计所必须考虑的因素,而由这些因素引起的船舶航行速度的下降也是影响操纵性的因素之一。通过对上述因素的分析,建议在设计船舶时选取更大的舵面积系数,并留取一定的设计舵角余量,同时在设计阶段还应开展多个航速的操纵性计算预报。     

喧嚣的北极航道

虽然目前中国商船的北极航行之路充满艰辛,但不可否认的是,未来这条航线也孕育着无限商机。随着全球气候变暖,北极海冰加速融化,一些科学家乐观预测,在未来30年内北冰洋将出现夏季无冰期,北冰洋"黄金水道"开通成为可能。"东北航道"和"西北航道"将成为北极航线的两条主要航道。一旦这两条北极航道常年开通,将成为联系东北亚和西欧,联系北美洲东西海岸的最短航线,可以节约大约40%的海上运输成本,届时北极航线可能成为苏伊     

极地某构型船首与浮冰碰撞的数值模拟研究

近年来，随着北极海冰的覆盖面积和厚度不断减小，极地航行装备越来越受到关注。北极航区相较于传统航区，海冰与船舶进行更频繁的相互作用，是造成船体结构疲劳损伤的主要原因之一。因此模拟海冰与船碰撞的动态过程，并对影响因素进行分析，对于预报在极区航行的船舶结构动力响应有着重要作用。文章提出了可应用于商业软件LS-DYNA的模拟冰材料参数，并根据ISO的P-A曲线验证了其可行性，构建了船首模型；在船首航行方向速度分别为5 kn、6 kn和7 kn，浮冰尺寸为10 m×10 m×0.6 m的工况下，模拟船首与浮冰碰撞的过程并进行参数影响分析。     

中国船舶首次穿越北极东北航道纪实

随着全球气候变暖,北冰洋海冰的快速消融,使北极东北航道的开通成为了可能。我国第五次北极科学考察队乘坐中国"雪龙"号极地考察船,完成了我国航海史上在北极东北航道的首次航行。笔者参加了我国第五次北极科学考察,记录了从2012年7月22日至8月2日"雪龙"号船首航东北航道的实际情况和航经水域的气象水文特点,并对东北航道的适航性进行了初步探讨。     

北冰洋海冰变化与船舶通航的展望

北极海冰是制约船舶在北极圈安全航行的主要因素,通过对海冰的影响范围、分布特征、海冰的漂移、海冰的周期变化等的分析可以得出北冰洋海冰的变化特征,从而可为以后实施北极航道的规划和建设、船舶航线的设计提供参考.     

北冰洋航线的破冰之路

近年来,随着全球变暖的步伐不断加速,北冰洋海冰开始大面积消失。据科学家称,自2002年以来,北极地区海冰夏季最小覆盖面积逐年减小,平均每年减小10％以上。美国国家冰雪数据研究中心预测,如果这一趋势持续下去,北极地区很可能在未来20～30年内迎来“无冰”的夏季。在此背景下,北冰洋航线开始浮出水面,并日益受到各国关注。     

国内外极地海冰业务化预报系统概述

在全球气候变暖和北极海冰快速减少背景下，极地海冰预报发挥着越来越重要的作用。提高极地海冰预报能力是极区船只航行以及极区能源开发与保护等许多领域和方面的重要保障。近年来，各国发展并建立极地海冰预报系统，极地海冰业务化预报取得了显著进展。通过对海冰数值动力模拟进行模型开发、检验和验证，使模式结果不断向观测值靠拢，以实现灵活、强大的海冰模拟的目标，提高对极地海冰演化的预测。我国的极地海冰业务化预报系统在准实时同化海冰密集度和海冰厚度的基础上，实现了卫星观测海洋表面温度数据的融合，解决了极区观测变量数据同化技术中海冰-海洋界面物质和能量的协同调整的难题，为极地科考和商业航行提供更精细化、更准确的海冰预报服务能力。文中简要介绍国内外极地海冰业务化预报系统的现状，并展望了未来发展的难点与问题。     

我国海冰工程研究回顾

20世纪60年代末，我国在结冰的渤海海域发现了油气资源，进而促进了海冰问题的研究，相继开展了大规模海冰调查、海冰生消与运动、海冰物理力学行为、冰荷载、抗冰结构设计及海冰管理等方面的研究，并进行了全方位的国际合作与交流。我国的海冰研究成果不仅保障了渤海油气开发的建设与运行，而且对于目前在黄海和渤海冰区的风电场基础设施建设也提供了强有力的技术支持。文中将从冰区海洋资源开发的角度，回顾我国海冰研究历程。     

船-冰碰撞中考虑温度影响的冰体材料本构模型研究

近年来随着全球气候变暖加剧，海冰消融速度加快，北极航道的全面开通成为可能。北极地区环境恶劣，即使在夏季浮冰和冰山也广泛存在，对极地船舶结构安全性产生了严重的威胁，船-冰碰撞问题也越来越受到国内外学者的关注。但是，由于海冰材料复杂的物理和力学特性，目前对海冰以及冰载荷的研究仍然面临诸多困难，其中对其本构关系的合理准确描述一直是影响相关问题计算分析的关键因素。本文结合国内外海冰实验数据，考虑温度的影响，建立了基于多曲面屈服准则的海冰材料本构模型，通过二次开发编写材料本构子程序并嵌入有限元软件LS-DYNA材料模型中。以此为基础，建立典型工况船-冰碰撞场景，分析了船体结构与冰体结构的损伤变形特点。本文研究成果可为极地船舶的结构设计制造与安全性评估提供参考。     

迟尺北极

“积冰堆雪玉成龙，横亘汪洋擎碧空。、”探索北极曾经是人类遥不可及的美好向往。而今，全球气候变暖，冰层融化正使北冰洋夏季冰面以每10年9％左右的速度消失。海冰融化后浮出水面的“新航道”，使开通连接欧洲、东亚、北美的北极航线成为可能．     

2021年商船北极东北航道航行回顾及思考

比较2020年与2021年夏季同期海冰情况,对2021年北极东北航道航行情况进行回顾,分析东北航道冰区预报调整对航行安全的影响,预测北极东北航道的利用前景,对采用东北航道航行的船公司和船长提出建议.     

冲突下的北方海航道中国如何参与共治？

<正>在这个后疫情、后俄乌冲突，充满不确定的时代，我国需要重点关注之一便是俄罗斯对北方海航道的政策和举措。随着气候变暖，北冰洋海冰开始融化，越来越多的航商将北极航线视为可行的运输走廊，逐年增长的运输量为沿线区域创造了新的经济机遇，提高了北极航线全年常态化、商业化通航和运营的可实施性。     

海-冰-气无人冰站极地工作环境下的结构特性研究

本文提出一套海-冰-气无人冰站系统,其能对北冰洋浮冰区海洋-海冰-大气三界面进行长期连续观测,观测内容可为北极海冰快速变化机制的研究和冰区船舶航行保障提供重要支撑.介绍了海-冰-气无人冰站的系统设计和结构设计,分析了无人冰站海洋工况的稳定性,利用有限元分析软件ABAQUS对无人冰站的极区抗风能力进行了仿真与分析,研究了无人冰站结构的受力情况,为其结构设计提供了依据.设计并研发的三套无人冰站系统分别于2018年、2019年、2020年在北冰洋中央区被成功布放并取得了良好的观测效果,验证了无人冰站系统的适用性和可靠性.     

冰区船市场引群雄逐鹿

随着全球气候变暖,北冰洋海冰加速融化,北极地区蕴藏的丰富资源和极具战略价值的航道,都从潜在利益变成了现实利益,世界各国对该地区的争夺日益升温。而在低温多冰、气候极其恶劣的北极地区进行资源勘探、开发、运输及商业航行则需要冰区船舶这一重要装备。冰区船热不断升温。     

极地海冰环境分析

随着新极地科考破冰船的设计建造以及人们对北极航道的关注不断升温,极地海冰环境分析与跟踪显得非常必要。文章对该类船舶营运区域的海冰环境、船级社冰级定义以及风险评论进行分析,指出其中的关键要素,可为极地船舶设计提供参考。