中欧北极航线的时空格局及适航船舶

关 雷， 闫 冰， 王 诺

(1. 大连港集团有限公司博士后科研工作站， 辽宁 大连 116001； 2. 大连海事大学 交通运输工程学院， 辽宁 大连 116026)

北极航道是指穿越北冰洋、连接大西洋和太平洋的海上航道。理论上，以英国—西欧为基点定义方位的北极航道共有3条，分别是沿西伯利亚海岸的“东北航道”(Northern Sea Route，NSR)、穿越北极点的中心航道和沿加拿大海岸的“西北航道”(NorthWest Passage，NWP)，其中：东北航道是指西起俄罗斯的摩尔曼斯克，经北冰洋南部的巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海和楚科奇海至白令海峡的各条航道；中心航道是指直接穿过极点，在极地周边陆地航道中距离最短的航道；西北航道是指西起白令海峡(美国与俄罗斯之间)及美国阿拉斯加北部的波弗特海，向东经过加拿大北极群岛水域，途经巴罗海峡和兰开斯特海峡，到达巴芬湾和戴维斯海峡，进入北大西洋的航道(见图1)。这3条航道均可连通亚欧，但中心航道常年被海冰覆盖，目前尚未通航，故仅讨论东北航道和西北航道。

长期以来，亚欧之间的海运货物一直由经马六甲海峡和苏伊士运河的传统航线(以下简称“传统航线”)运输。人类早在16世纪就已开始探索北极航线，但因冰情恶劣和船舶航行能力有限，该航线一直未显现其商业开发价值。探索北极航线，寻找航程更短的亚欧海上运输新通道，一直是全球海运研究的热点。进入21世纪之后，随着全球气候变暖，北极海冰逐渐融化，使得北极航线开通成为可能。据统计，2011—2015年，通过东北航道，在亚欧之间往返的各国商船达141艘。2013年，我国中远海运集团的“永盛”轮(多用途船，载重量19 461 t，船长155.95 m，船宽23.7 m)从大连港起航，沿东北航道到达荷兰鹿特丹港，成为我国第1艘经东北航道在中欧之间航行的商船。2015年，“永盛”轮经东北航道往返于大连港和鹿特丹港，实现了往返通行。此外，加拿大的“NUNAVIK”号货船于2014年从迪塞普申湾起航，经西北航道抵达我国营口鲅鱼圈港，成为世界上第1艘经该航道运输货物的远洋商船，这表明西北航道在特定时段也具备通航条件。

目前国内外相关学者对北极航线的开通问题较为关注，其研究成果归纳起来大致可分为2类。

1) 从宏观角度综合研究北极航线开通的前景，包括：北极冰情的融化情况和航线开通展望[1-3]；北极航线开通之后对世界航运格局[4-5]及我国西向战略的影响[6-9]；北极水域利用的国际法律问题[10-12]等。该类研究涉及环境、法律和政策等多个方面，综合性较强，但基本上仅限于发展战略方面的分析。

2) 关于北极航线开发价值的研究，有截然不同的2种结论：

(1) 一种观点认为，从空间方面考量，北极航线可在地理上大大缩短中欧之间的航运距离，从而提高两地货物运输的经济性[13-17]，结合未来北极的矿石和石油资源开发，开通北极航线将极具经济价值[18-21]；

(2) 另一种观点集中于对集装箱运输方式的分析，在综合考虑破冰引航费用、冬季通航时间限制及船型大小等因素之后，认为中欧之间的货物运输虽然可采用北极航线，但并不像所期望的那样比经苏伊士运河的传统航线更经济，因而其开发价值有待探讨[22-24]。

综合以上研究发现:尽管已有研究对北极航线开通之后中欧之间的海上运输在地理空间上的变化进行了分析，但通常仅限于东北航道，没有探讨经西北航道开通中欧航线的可能性；同时，在分析北极航线的开发价值时，未考虑新航线的地缘价值。针对这些不足，开展以下研究：

1) 在航线走向上，讨论东北航道不同海峡通道的特点，并对中欧航线西北航道的运行进行分析。

2) 在适航船舶上，讨论水深和破冰条件对运输船舶的限制。

3) 在地缘特点上，讨论北极航线对我国“一带一路”建设的战略价值。

1 地理环境

1.1 航线分布

1.1.1东北航道

东北航道严格意义上讲是指白令海峡与巴伦支海之间的航段。在地理分布上，该航线按纬度由高到低分为过境航线、中间航线和沿岸航线等3条航线(见图2)，具体走向为：

(1) 过境航线(高纬航线)。与中间航线相比，该航线的纬度更高，在进入新西伯利亚群岛北侧之后继续向西北方向，从北地群岛北侧通过，再转向西南抵达巴伦支海。虽然该航线的航程比中间航线更短，但因其纬度较高，受冰情影响增大，冰阻风险较高。

(2) 中间航线(中纬航线)。该航线经白令海峡进入楚科奇海，通过弗兰格尔岛南侧的徳朗海峡之后进入东西伯利亚海，再沿新西伯利亚群岛北侧途经拉普捷夫海之后穿过维利基斯海峡，继续向西南沿新地岛抵达巴伦支海。近年来大量的通航实践表明，该航线通行相对便利，因而最具开发前景。

(3) 沿岸航线(低纬航线)。该航线沿俄罗斯北岸水域延伸，转向较多，绕程较长，3条航线中累计航程最长；由于贴近岸侧，水深较浅，易受岸边冰情影响；无论是从船舶航行的经济效益角度还是安全角度看都不是最佳航线。[25]

综合以上3条航线的地理特点，结合船舶航行的安全要求可发现，对于商船而言，目前以中间航线最为可行，但在实际航行时航线又可能略有变化。有的商船在沿中间航线航行时，为回避海冰的影响，或从东西伯利亚海进入拉普捷夫海，或临时选择穿过桑尼科夫海峡(或德米特里·拉普捷夫海峡)，然后再回到中间航线。例如，“永盛”轮在2013年首航东北航线时，选择从新西伯利亚群岛北部进入拉普捷夫海(如图2中间航线所示)，但在2015年再次使用该航线时则取道桑尼科夫海峡。

1.1.2西北航道

西北航道可按沿途国家和地区的不同分为美国航段(简称U航段)、加拿大航段(简称C段)和格陵兰航段(简称G航段)等3个航段[21]，其中C航段又可分为3个分航段，以北、南、中为序分别为C1航段、C2航段和C3航段(见图3)。各航段具体路线如下。

(1) U航段：位于西北航道的西端，包括白令海峡、楚科奇海和波弗特海区域，总航程约786 n mile。

(2) C航段：主要位于加拿大以北海域，途经的主要岛屿包括帕特里克王子岛、梅尔维尔岛、德文岛、班克斯岛、维多利亚岛、威尔士亲王岛和索默塞特岛，经不同航段的最短航程约为2 877 n mile。

① C1航段位于西北航线的中段，是在加拿大极地群岛中穿行的北线航段。在该航段，船舶从美国、加拿大分界点出发，向东北方向航行，过班克斯岛西北角进入麦克卢尔海峡，向东偏南方向航行，在梅尔维尔岛南与班克斯岛东北角之间进入梅尔维尔子爵海峡，继续向东航行，在威尔士王子岛附近进入帕里水道，过巴罗海峡到达过德文岛南的兰开斯特海峡，出海峡之后抵达巴芬湾。该航段总航程约为927 n mile。

② C2航段也称皮尔海峡线路，是在加拿大极地群岛中穿行的南线航段。船舶从波弗特海水域中的美国和加拿大分界线向东偏南方向航行，进入阿蒙森湾，向东南方向航行过多分联合海峡之后，经科罗内申湾、迪斯海峡和毛德皇后湾，向东北方向进入维多利亚海峡，过拉森海峡、富兰克林海峡和金皮尔海峡进入巴罗海峡，最后经兰开斯特海峡进入巴芬湾。该航段总航程约为1 258 n mile。

③ C3航段也称威尔士王子海峡线路，是加拿大极地群岛中穿行在南北航线之间的航段。在进入该航段的船舶驶入阿蒙森湾之后，在班克斯岛南部向东北方向航行，经威尔士王子海峡进入梅尔维尔子爵海峡，之后并入C1航段，从而绕过麦克卢尔海峡。该航段总航程约为364 n mile。

(3) G航段：由西向东进入兰开斯特海峡，经巴芬湾和戴维斯海峡进入北大西洋，总航程约为1 164 n mile。[26]

1.2 适航船舶

1.2.1东北航道

东北航道位于俄罗斯以北的大陆架上，水深变化较大，其中：楚科奇海水深一般<60 m，航段水域水深均在30 m以上；东西伯利亚海的水深为9～155 m，航段水深均在25 m以上；拉普拉夫海因北部界限延伸至北冰洋盆地，水深较深，航段水深均在30 m以上；喀拉海平均水深为90 m，约有40%水深<50 m，仅有2%水深>500 m，航段水深均达到35 m；巴伦支海东南岸水深为10～100 m，西北岸水深为200～300 m。由于这些海域的水深远大于船舶航行所需水深，因此不会对运营船型造成限制。对于东西伯利亚海至拉普捷夫海航段，航程最短的是德米特里·拉普捷夫海峡(水深为12～15 m)和桑尼科夫海峡(最小水深为13 m[25])，需要时可绕行新西伯利亚群岛北部(水深>20 m)，因而该航段虽然水深相对较浅，但基本上不会对运营船型造成较大限制。

然而，北极航线完全无冰期极短，即使是在可通航时段，大部分时间内都存在破冰引航段，此时破冰船破冰的宽度成为限制通航船型的关键因素。例如，目前世界上最大的破冰船排水量为33 540 t，船长为173 m，船宽为34 m，破冰宽度最大只能满足船宽≤34 m的船舶(见表1)，由于建造更大的破冰船在北极航线上提供破冰引航服务需有一个过程，因此仅以现有破冰船的船型为例进行讨论。例如，对于集装箱船舶，船宽<34 m的最大船型为5万吨级船舶(型宽为32.3 m)，满载吃水13 m，载箱量为3 501～5 650 TEU。[24]因此，在综合考虑适航水深和破冰船宽度等因素之后，确定北极航线的适航船舶为Arc 4破冰等级的5万吨级集装箱船。

表1 北极航线最大适航船型

在通航时间上，东北航道仅在夏季能开通，具有明显的季节性，使得其商业使用效率较低。据近年来的统计，东北航道夏季无冰时间约为40 d，长短不固定，各年相差较大[1]。

1.2.2西北航道

西北航道上各航段水深变化较大，其中:C1航段和C3航段为深水航段，水深超过400 m，但该航容易堆积从北冰洋涌入的多年冰，仅在部分年份的夏季处于无冰状态；C2航段多有浅滩和岩礁，吃水深度不超过10 m，但该航段更易在夏季开通。[26]在实际航行时，船舶可不从加拿大北部岛屿绕行，而是选择C1航段，因而水深不是限制船型的主要因素。

西北航道通航时间非常短且海冰较多。2009年航道开通时间为13 d，2012年上升至64 d[26]，但由于航道区域开阔，海冰流动性强，北冰洋的冰易通过加拿大北部群岛南下侵入航道各区域，致使海冰状况多变，影响船舶通航安全，破冰引航是必不可少的航线需求。因此，西北航道的适航船型同样受破冰船破开的冰道宽度的限制(如表1所示)，可通行5万吨级及5万吨级以下的集装箱船。

总之，考虑到货源和船型等各种限制，鉴于中欧之间的海上贸易基本上都是以集装箱运输的方式完成的，适时开通季节性北极中欧集装箱航线具有一定的可实施性。至于矿石、原油的运输需求，还有待北极资源的全面开发，且适航船舶难以实现大型化，因此目前研究其航线开发的价值为时尚早。

2 时空特征

2.1 地理空间分析

选择我国的天津港、大连港、青岛港、上海港、宁波港和厦门港等沿海主要集装箱港与欧洲吞吐量排名靠前且靠近北极航线的德国汉堡港作为互通港进行分析。参照海运数据库，结合地理信息系统(Geographic Information System, GIS)测量，得到我国各港口与德国汉堡港之间经传统航线和经北极航线运距上的对比见表2。从表2中可看到，中欧之间经北极航线的空间距离明显比经传统航线短，各互通港之间的航程大都缩短15%以上，其中上海港运距缩短的比例最大，经东北航道和经西北航道运距缩短的幅度分别达到26%及19%。总体上看，我国北方港口在运距上比南方港口略有优势。

表2 我国各港至德国汉堡港不同航线运距对比

2.2 航行时间分析

除因航程不同造成的航行时间差异以外，运行方式的不同也是造成北极航线和传统航线航行时间差异的主要因素。对于传统航线，集装箱船运营的最大特点是沿途需挂靠多个港口，因而航次用时相对较长。根据对目前51条亚欧航线的统计，上海港到汉堡港一个航次需挂靠2～8个港口，平均挂靠4个，累计停泊时间9 d。若以平均航速18 kn计算，上海港与汉堡港之间每航次平均需用时33 d，其他港口每航次所需时间见表3。

与传统航线不同，采用北极航线的集装箱船沿途挂靠的港口较少(俄罗斯段仅有6个杂货和后勤补给小港，暂无集装箱货源)。在正常情况下航速为18 kn，在通过冰情严重的水域时，东北航道上船舶的航速降为14 kn，全程平均航速为16.75 kn；西北航道上船舶的航速降为13 kn，全程平均航速为14.71 kn。由此计算，从上海港到汉堡港经北极航线1个航次仅需22～25 d，比传统航线减少8～11 d，其他港口航程用时见表3。总体上看，我国北方港口在时间上比南方港口略有优势。

表3 传统航线与北极航线航行用时对比

3 地缘价值分析

地缘是指因地理位置上的联系而形成的关系。当前地缘特点已成为分析和推断世界或地区范围内相关国家战略形势及利益的重要因素，可在竞争中为占据相应地理位置的一方取得有利地位。

长期以来，亚欧之间的海运货物一直采用传统航线运输，具有很强的依赖性。该航线途经东海、南海、马六甲海峡、印度洋、红海、苏伊士运河、地中海、直布罗陀海峡、英吉利海峡及北海，其中：波斯湾和苏伊士运河是战争频发地区，政局极不稳定，历史上苏伊士运河曾2次因战争而关闭；马六甲海峡和亚丁湾等地海盗活动频繁，我国海军不得不长期在这些地区参与护航。面对复杂多变的国际形势，我国海上运输安全问题不得不去面对。

在该背景下，北极航线的地缘价值得到充分显现。相对于传统航线，中欧之间的货物运输采用北极航线不仅在地理上运输距离更短，综合运输成本更低，更重要的是对航线运营产生威胁的可能性相比其他航线较小。针对不同的政治环境，东北航道和西北航道可互相补充替代，与传统航线共同形成21世纪海上丝绸之路的海上大通道，这对于当前我国东海和南海纠纷不断、中东局势动荡、海盗盛行的政治环境而言具有极其深远的意义。

4 结束语

随着全球气候变暖，北极地区海冰快速融化，开通经北极的亚欧集装箱运输航线已成为可能。从时空格局和开发价值方面考虑，主要得到以下结论：

1) 在航线走向上，中欧之间经北极可建立东北航道和西北航道2条航道。从我国出发，进入西太平洋经白令海峡之后分别向西或向东航行，其中东北航道在距离上比西北航道略短。无论是东北航道还是西北航道，运输距离都比经苏伊士运河的传统航线短，缩短幅度达18%～26%，航行时间缩短8～11 d，具有明显的优势。

2) 因破冰船破开冰面宽度限制，使得运营于北极航线的适航船型一般限制在5万吨级(5 000 TEU)及5万吨级以下，而传统航线的适航船型可达20万吨级(18 000 TEU)，在船型上传统航线明显占优。

3) 在地理特点上，东北航道和西北航道可为船舶航行提供更为安全的环境。相对于传统航线，经北极航线开展中欧之间的贸易不仅可避开战争敏感地带，而且可避开海盗袭击。为防止政治因素引发的海峡或航道封锁风险，开通北极东北航道和西北航道相当于给亚欧之间的贸易提供双重保障，地缘价值十分明显，因而对建设21世纪海上丝绸之路具有重要的经济意义和战略价值。

总之，目前北极航线的开通还只是季节性的，全年大部分时间都不能通航，这给建立全天候集装箱航线带来了一定的困难。此外，北极通航中的某些航段离不开破冰船引航，导致北极航行对后勤保障具有较强的依赖性，由此可能带来一些额外的限制和影响。但从长远来看，随着时间的推移，北极航线通航时间将逐渐延长，北极航线原来的强制引航或可改为许可证引航，破冰引航服务费也会逐渐降低，北极航线运输的经济性和技术上的可靠性将得到不断提升。

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