清华新闻网6月12日电 北极航运是全球气候变化、国际贸易与极地环境保护交织下的重要议题。随着全球海运贸易持续扩张，亚洲、欧洲与北美之间的跨洲运输需求日益增长；与此同时，北极地区升温速度显著高于全球平均水平，海冰范围与厚度快速缩减，北极航道的通航条件随之不断改善。作为连接太平洋、大西洋与北冰洋的关键战略通道，北极航道能够大幅缩短部分国际航线的运输距离与航行时间。然而，北极生态系统极为脆弱，航运活动增加可能引发空气污染、黑碳沉降、海洋污染、生物入侵、噪声干扰、油泄漏等问题，还会对原住民生计造成影响。现有研究对北极航运增长的驱动机制及其跨圈层环境影响缺乏系统梳理，尤其缺少对经济、治理、气候变化、技术基础设施与生态风险之间相互作用的综合认知。
近日，清华大学环境学院贺克斌、刘欢团队分析了北极气候及海冰的变化趋势、北极航运活动与船舶排放的变化特征，并从经济激励、治理框架、气候变化、技术与基础设施等维度，归纳了北极航运增长的关键驱动机制。在此基础上，团队进一步梳理了北极航运对大气圈、冰冻圈、水圈和生物圈的多重影响，并提出了面向未来可持续北极航运的技术、经济与治理建议。
图1.成果被选为期刊封面研究文章
研究表明，1980-2024年，北极9月海冰面积下降35.8%，海冰显著退缩大幅延长了部分航道的理论通航窗口。与之相对应，2013-2023年，进入国际海事组织《极地规则》适用北极区域的船舶数量持续增长，其中9月进入该区域的独立船舶数量年均增加45艘。渔船与普通货船是北极航运的主要船型，两者合计约占船舶交通总量的一半。随着船舶活动增加，北纬60°以北北极区域的船舶CO2排放空间范围显著扩大，2013-2023年航运CO2排放量增长6.3%。上述结果显示，气候变化不仅改变了北极自然环境，也正在重塑全球航运格局及北极地区的人类活动强度（图2）。
图2.北极气候、海冰、航线、船舶数量及CO2排放趋势
研究指出，经济激励是推动北极航运增长的首要因素。北极航道可缩短跨洲运输距离，减少航行时间与燃料消耗，显著提升商业吸引力；资源开发、渔业及邮轮旅游的发展，进一步促使船舶驶向高纬度海域。与此同时，治理框架、气候变化与技术基础设施共同影响北极航运的发展进程。国际及区域规则为航运安全与环境保护提供制度保障，气候变化虽延长了通航窗口，却也增加了海雾、风暴及浮冰漂移等风险，而破冰船、海冰预报、卫星通信、港口与搜救设施的完善，则是保障未来北极航运安全运行的关键支撑。
北极航运的环境影响具有显著的跨圈层特征。在大气圈层面，船舶燃料燃烧排放的SOx、NOx、CO2、颗粒物及甲烷等污染物，会对空气质量与人体健康产生影响。模型研究显示，2012-2015年的航运活动导致挪威、加拿大北极航道及沿岸地区的NOx、PM2.5和O3浓度显著上升；2015年北欧北极地区因船舶排放造成的过早死亡案例约达560-1100例。在冰冻圈层面，船舶黑碳沉降会降低雪冰反照率，加速积雪融化与海冰消退，可能形成“海冰减少—航运增加—黑碳沉降—进一步融冰”的正反馈循环。在水圈与生物圈层面，船舶灰水及废弃物排放可能释放微塑料、药物残留和持久性有机污染物，而北极地区低温、弱光照的环境条件会加剧这些污染物的累积。研究表明，船舶灰水排放可能使挪威沿岸部分海域的微塑料浓度提升1-4个数量级。此外，油泄漏、生物入侵、噪声污染及船舶碰撞等问题，还会带来海鸟死亡、外来物种扩散，以及干扰白鲸、弓头鲸、独角鲸等海洋哺乳动物迁徙、觅食与潜水行为等严重生态风险（图2）。
图3.北极航运的多圈层环境影响及已有证据信度
研究进一步指出，未来北极航运的发展将呈现“驱动—发展—影响—再驱动”的链式反馈关系：气候变化与海冰退缩提升了航道可达性，经济利益推动航运活动增长，而航运活动又通过排放、污染及生态扰动对北极环境产生影响；这些环境影响反过来促使治理框架、技术规范与市场机制作出调整。因此，北极航运的可持续发展不能仅依赖单一技术或单一国家政策，而需统筹经济、气候、生态与治理等多方面因素。
研究成果以“北极航运的驱动因素和环境影响”（Drivers and environmental impacts of Arctic shipping）为题，于5月26日发表于《自然综述：地球与环境》（Nature Reviews Earth & Environment），并被选为封面研究文章。
清华大学环境学院2021级博士生易文为论文第一作者，刘欢教授和博士后罗震宇为论文通讯作者。论文合作者包括清华大学环境学院贺克斌院士，清华大学地学系张强院士，自然资源部第三海洋研究所蔡锋研究员，国际应用系统分析研究所和莫斯科国立大学埃琳娜・罗文斯卡娅（Elena Rovenskaya）博士，国际应用系统分析研究所尼基塔・斯特雷尔科夫斯基（Nikita Strelkovskii）博士，新加坡国立大学黄思慧（Szu Hui Ng）博士，南洋理工大学鄢然博士，以及清华大学环境学院研究生彭丽、刘子珞、王雪晴、杨泽宇、何廷堃、张唯唯。
研究得到国家自然科学基金等的支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s43017-026-00790-2
供稿：环境学院
编辑：李华山
审核：郭玲
