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“学习强国”学习平台转载李志军教授文章《北极航线的“清道夫”》

2020年02月17日 来源:中国自然资源报 点击:[]

1月21日,“学习强国”学习平台《学习科学》版块《科普知识》专栏转载了大连理工大学建设工程学部李志军教授原发表于《中国自然资源报》的文章《北极航线的“清道夫”》。全文如下。

北极航线的“清道夫”

 

2020-01-21  来源:中国自然资源报  作者:李志军

拖拉冰山实验

对于航行在北极的船只来说,漂流的冰山是真正的危险。俄罗斯开展的拖拉冰山的实验,采用的清道夫技术,可以应对北极地区小冰山带来的隐患,降低船舶航行风险。

北极海冰快速融化,给船舶在北极航行带来机遇。北极航行有3条通道,即东北航线、西北航线和穿极航线。其中,穿极航线最理想,它航程短、地缘政治问题少。但影响北极航行安全的因素较多,如浮冰、冰山、低温、大风、大雾、极夜等。大雾导致能见度低,海冰导致航行阻力大,这时小冰山碰撞船舶的概率就大大增加。南极大陆广泛发育着冰盖和冰川,冰架上塌落的冰山尺度比较大。而北冰洋的冰川则主要分布在周边陆地山岳和岛屿,海面分布的冰山体积相对较小。但它们也足够对在北极航线航行的船舶和北极海上固定式结构物安全运行构成威胁。

上世纪,美国和加拿大围绕冰山对北冰洋采油平台撞击可能性开展的研究较多,后因国际石油开采目的地的转移而停滞。但随着全球气候变暖、北极航道的部分开通,以及北冰洋资源开发利用的加速,相关研究再次兴起。中国第五次北极考察期间,雪龙船成功穿越北极东北航道的经验表明,东西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海以及桑尼科夫海峡、维利基茨基海峡是决定北极东北航道能否通航的关键水域和关键海峡。特别是群岛海峡区域,不仅固定冰消融得晚,而且海面分布有小冰山,成为船舶在低能见度时航行的隐患。

体积大的冰山容易被现代船载探测技术发现,而小的冰山仍然难以被发现。特别是在浓雾能见度低时,探测技术是无能为力的。北冰洋巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海的冰山,受当地地形、区域海流特征、区域风特征等因素影响,其运动轨迹是有一定规律的。一些小冰山会漂移到船舶航线或者海洋工程作业区,有一些则不能。

如何应对那些能漂移到船舶航行或者海洋工程结构物区域的小冰山?俄罗斯在夏季北极开阔水域或海面有冻结薄冰的地方开展了拖拉冰山的实验。他们用船舶把小冰山拖到一定地方,之后冰山的漂移路线就会远离航道或者海洋工程作业区,有些小冰山会就地融化了。

实验结果发现:如果采用每秒1米的速度拖拉冰山,一条8000千瓦的破冰船可以产生1000千牛的拖力。根据实验公式,如果是雪龙船,能产生1405千牛的拖力,它可以以每秒1米的速度拖拽14.05万吨的冰山移动。中国渤海石油公司的多功能破冰拖轮,能产生475千牛的拖力,可以拖动4.75万吨重的冰山。

正常来说,一艘有多用途破冰拖轮动力等级的船舶,是可以帮助清理北极航道上的小冰山,以保障中国船舶在低能见度的环境下安全航行。当然,若遇到更大的冰山,就只能绕道而行,或者采用其他避让方式了。

(作者系大连理工大学教授、全球变化研究国家重大科学研究计划项目“北极海冰减薄后的结构变化和海冰快速融化机理”课题组组长)

 

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