一篇借口纳撒尼尔博士米利亚，香港天文台气象系博士后研究助理读书大学。
自从东印度公司在英国帝国的日子里航行，国际贸易商在世界港口之间寻求最具成本效益的路线。
对于许多人来说，大西洋和太平洋之间的最短航线将通过北极，但海冰为所有最强硬的船舶提供了一个强大的威慑力。
但是，虽然曾经只是一个早期探险者的梦想，如罗尔德·阿蒙森，北极航运路线可能很快成为现实。海冰盖的下降意味着现在对商业跨北极航运进行了严重的猜测。
我们的新研究，最近发表在《地球物理研究快报，我们考虑这是否可能在21日圣世纪。
当前的运输模式
当葡萄牙探险家瓦斯科·达·伽马15世纪晚期，他成功地从葡萄牙航行到印度，建立了一条连接欧洲和东亚的海上航线，这条航线被国际商人使用了数百年。
然后，在1869年，开放苏伊士运河为航运公司提供了一条捷径。这条穿过红海和地中海的新航线使船只可以避免经过非洲南端的好望角的漫长而危险的旅程。
时至今日，世界上仍有相当一部分集装箱运输使用这条航线。但是通过北极的通道将缩短40%左右，这可能会进一步减少旅行时间并节省燃料。
这也是中国、日本、新加坡和韩国等主要航运国寻求——的原因之一并获得-观察员的身份到北极理事会2013年5月，尽管他们在北极圈没有领土。
来自船舶跟踪系统的数据表明，a重要数量很多船只已经开始使用北极。数据显示，交通主要集中在两条航线上:第一，北海航线(NSR)——通过挪威和巴伦支海，沿着俄罗斯北部海岸——主要是欧洲和亚洲之间的航线。第二，通过西北通道(NWP)通过加拿大群岛，作为一条从美国东海岸到亚洲的路线，不需要巴拿马运河。
根据观测到的冰况，我们对穿越北极的路线进行了分析，结果显示，“NSR”和“NWP”是最近才可用的。
您可以在下图中看到它。主要地图显示了假设的路线，该路线在2007年至2014年之间的夏季船舶上进行假设足够的海冰。路线的颜色表明他们开放的年份。
INSET图说明了主要的北极传输路由，包括NSR和NWP以及Transpolar Sea Route（TSR），这是直接北冰洋的最短路线。
根据PIOMAS的再分析，假设开放水域的船只在9月的海冰厚度区域航行了8年。只有在可能通过北极时才绘制航线。其中突出了四个特别的点，包括:1)M’clure海峡-北美北部wp的最短航线;2)阿蒙森海湾-较长的南部nwp;3)桑尼科夫海峡和4)维尔基茨基海峡。路线的颜色表示哪一年可以导航。插图地图显示了主要的北极过境选择。
值得强调的是自然的变化在这些路线的可用性中发挥关键作用。例如，2007年是一个记录低在卫星记录中夏季海冰范围（随后打到2012年),但“噪音感应强的地方”仍然关闭在那个夏天，它被俄罗斯海岸和主浮冰之间的冰桥堵塞了。
未来北极航线
为了预测未来北极航线的开通情况，我们使用了过去20年的观测数据微调现有的气候模型模拟。
然后，我们开发了一种计算机算法，根据模型模拟的未来冰况，找出穿越北极的最快路线。
我们的算法为两种类型的船只找到了航线:“极地6级(PC6)”船只可以在高达1.2米的海冰中航行，以及“开放水域(OW)”船只，这基本上需要完全无冰的条件。该算法考虑到较慢的船速通过较厚的冰层，并返回最快的路线，这并不一定是最短的。
通过使用多个模型运行的集合，我们的方法考虑了海冰条件的自然起伏，以及长期的下降趋势。
我们在21世纪的3个时期里，每年都“航行”这两种类型的船通过预测的海冰圣世纪 - 早期（2015-29），中期（2045-59）和迟到（2075-2089），并通过本世纪的不同场景。
您可以在下图中看到我们的结果，低（“RCP2.6“）和高（”RCP8.5)的排放情景和三个时间段。这些数据显示了9月份海冰面积最小的时候，航线的平均可用性。粉色线表示只有PC6船可以航行的航线，蓝色线表示OW船的航线。
预计9月份冰加固船(粉色)和标准船(蓝色)北极航线的变化。左边的地图显示了低排放情景的结果(RCP2.6)，右边的地图显示了高排放情景的结果(RCP8.5)。上、中、下图分别显示了21世纪早期(2015-29)、中期(2045-59)和晚期(2075-2089)的结果。
低排放量下的近期（2015-29）的预测表明，船舶可以每三年大约每三年在北极旅行。这主要是使用NSR和NWP的北极边缘。相比之下，冰加强的PC6船可以在绝大多数中，在TSR上进行北极地区的航行。
从航行时间来看，OW和PC6船从鹿特丹到横滨分别需要大约20天和18天。通过苏伊士运河的相同行程至少需要30天——这还不包括航行所需的延误和额外时间，这可能是相当可观的。
对于纽约和横滨之间使用NWP的航线来说，航行时间将减少到21-22天，而通过巴拿马运河大约需要25天。
到本世纪中叶，我们的算法表明，油船的前景将发生巨大变化。北极路线可用性的频率基本上为排放情景均等，甚至TSR常常开放 - 表明中央北极海冰偶尔会完全消失 - 另外1-2天。
对于PC6船来说，他们几乎可以在9月份的所有时间里使用TSR，把欧洲船运的航行时间缩短到17天左右，美国船运大约20天。
到本世纪末，排放情景的影响变得更加突出。例如，在一个高排放的世界里，9月份北冰洋上已经没有重要的冰了，因此OW的船只每年都可以使用TSR。在低排放的情况下，OW路线是常规但较慢的，依赖于NWP和NSR而不是TSR。
除了夏季航线越来越普遍，可访问性预计全年都会增加，航运赛季从截至世纪末到今年大部分的夏季增加。
它们会被使用吗?
这项研究的结果表明，北极航线将为传统的运河航线提供一个可行的选择——欧洲船只可能比北美船只节省更多的时间。
如果人类的温室气体排放不受限制，全球航运实际上可以使用北极航线，而不需要加固冰的船只，并利用他们可以节省的大量距离。
如果排放量减少符合巴黎协议然后，北极航运的潜力仍然会增加，但更有可能仍然是将货物运送到北极的利基市场。
北极的一个船坞。资料来源:丹尼尔·福斯特Flickr.。
然而，值得注意的是，尽管海冰是跨北极航运最大的物理危险，但还有其他经济和政治因素将影响这条航线是否具有商业可行性。
最后，我们的调查结果还揭示了北极海冰仍将在冬季出现21的大多数圣这意味着北极航道将在每年不同的时间和不同的时期开放和关闭。这加强了在北极季节气候预测领域进行进一步研究的必要性，这是我们目前正在进行的一个新项目的主题。
这篇客座文章基于以下期刊论文:Melia, N et al.(2016)海冰减少和21世纪跨北极航线，地球物理研究快报，doi:10.1002/2016GL069315
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