北极海冰环境下船舶航行风险耦合模型与动态预测方法研究

Recently, the melting of sea ice due to global warming has made it possible for merchant ships operations in Arctic Waters. However, the navigational environment of the Arctic sea routes is dynamic and complex. How to deal with the extent sea ice is a challenging problem for safe navigation in Arctic sea routes. Currently, studies on risk analysis of ship accidents in Arctic waters just start in international and homeland academic institutions, and still a lack of quantitative and dynamic risk assessment framework and methodology for voyage ships in Arctic sea routes. Hence, this project will focus on the requirement of safe navigation in Arctic sea routes, and conduct systematic research on the key scientific problem on “dynamic risk coupling and assessment for ship operations in ice-covered Arctic waters”. In order to realize the aim, this project will try to solve three sub-problems, including identification and modeling of environmental factors in Arctic sea routes, risk coupling and modeling of ship accidents in ice-covered Arctic waters considering environmental factors and ship indicators, and dynamic risk assessment of ships operating in ice-covered Arctic waters. Quantitative risk assessment framework and methodologies under dynamic environment will be proposed to provide the theory and technology for shipping route planning and preventing ship accidents in ice-covered Arctic sea routes.

随着全球气候变暖、北极海冰大量融化，使得北极航道的商业化运营成为了可能。然而北极航道通航环境复杂多变,如何有效应对北极复杂海冰环境是保障北极航道船舶航行安全面临的重要挑战。目前，国内外对于北极船舶事故风险的研究刚刚起步，还未形成完善的北极航道船舶航行定量风险评价和预测方法体系。鉴于此，本项目将面向北极航道船舶安全保障需求，紧密围绕“北极海冰环境下船舶航行风险耦合和动态预测”这一关键科学问题开展系统与深入地研究，力争突破北极航道通航环境特征提取及量化建模、北极复杂海冰环境-船舶-事故风险耦合模型研究、动态环境下北极航道船舶航行风险预测方法”这三个难点，阐明北极航道通航环境、船舶和事故风险之间的多维影响关系，提出动态环境下北极航道船舶航行风险预测方法，从而为北极海冰环境下船舶航行路径规划与船舶航行事故预防提供理论和技术基础。

全球气候变暖、北极海冰大量融化，使得北极航道的商业化运营成为了可能。探究北极复杂海冰环境下北极船舶航行风险，对提升北极航道船舶航行安全至关重要。项目围绕“北极海冰下船舶航行风险耦合和动态预测”这一科学问题，对北极水域船舶航行风险影响因素、北极海冰环境-船舶-事故风险耦合机理、北极航道船舶航行风险预测等内容进行了探讨。.项目从人员、船舶、环境、管理四个方面对北极航道船舶航行有关风险影响因素进行梳理，提出了北极航运系统风险影响因素的层次分析模型，通过计算因素的相对重要性识别出了影响北极水域船舶航行的关键风险因素；对1998-2017年北极水域船舶事故数据进行了全面的搜集，构建双变量Probit模型研究北极海冰环境下船舶严重事故和污染事故的影响因素及其影响程度，分析得出船舶总吨、船舶类型、船龄、事故类型、事故年份、事故地点、风和海冰是影响北极水域船舶事故严重程度的重要因素；采用文献计量分析方法对2000—2019年期间北极航线风险管理有关文献进行了系统性分析，并从事故情景、风险建模/评价方法、数据来源和风险影响因素等方面对重点文献进行了全面的分析，结合北极水域船舶事故情景与各种风险影响因素之间的联系，提出了北极复杂海冰环境-船舶-事故的概念模型；构建了北极东北航道船舶航行风险评价的贝叶斯网络模型，实现了动态环境下北极航道船舶航行风险预测方法。.项目在揭示北极海冰环境下船舶航行风险方面开展了较为系统的研究，能够为北极航道安全保障工作提供理论和技术支持。