Statistiker har beräknat sannolikheten för att fartyg av olika polarfartygskategorier ska bli besatta av is längs den norra sjövägen. Deras data kommer att hjälpa till att bedöma riskerna med sjötrafik i Arktis.

Resultaten av den nya studien, publicerades nyligen i Kalla regioner vetenskap och teknik tidning, kommer att stödja en säkrare sjötransportplanering och förebyggande av oljeutsläpp. Resultaten kommer också att gynna myndigheter som reglerar sjötrafiken genom att ge en grund för författningar och lagstiftning. Ett heltäckande tillvägagångssätt för datoranvändning hjälper rederier att planera transportrutter.

Tankfartyg vanligare på den norra sjövägen

Northern Sea Route lockar fler tankfartyg och lastfartyg som reser från Ryssland och Asien till Europa, och trafiken förväntas öka längs sträckan i takt med den globala uppvärmningen (Figur 1). På vintern, havet är fruset, gör det otillgängligt för fartyg i en lägre polarfartygskategori utan hjälp av en isbrytare. Fartyg kan också bli besatta av is på våren och sommaren, leder till transportförseningar. När det är som värst, is kan tvinga ett fartyg av sin kurs så att det går på grund, med katastrofala konsekvenser.

"Detta är första gången en heltäckande riskbedömning av en hämtningshändelse utfördes med endast öppna data, " säger biträdande professor i statistik Jarno Vanhatalo, chef för gruppen Miljö- och ekologisk statistik och chef för magisterprogrammet i biovetenskaplig informatik vid Helsingfors universitet.

Forskarna använde satellitdata om isförhållandena i arktiska marina områden samt öppna datakällor om sjöfart.

"En av de största uppgifterna krävde sammanslagning av öppna datamängder så att analyser kunde genomföras. Denna uppgift utfördes av Aalto-universitetet. De statistiska analyserna utfördes vid Helsingfors universitet, använder en traditionell generaliserad linjär modell, på vilken en Bayesiansk metod tillämpades, " förklarar Vanhatalo.

Isförhållanden på norra sjövägar

"Om vi ​​känner till isförhållandena som råder i ett specifikt område, som vanligtvis kan fastställas från satellitbilder, vi kan göra en förutsägelse för, säga, idag och för varje punkt längs den norra sjövägen, ", konstaterar Vanhatalo. Förutsägelsen indikerar sannolikheten för att ett fartyg av en viss typ ska hamna i is i ett visst område (Figur 2).

Polarskeppskategorin för ett fartyg har en avgörande inverkan på sannolikheten att angripa. Fartyg av lägre kategori är mest utsatta, och många av dem blir besatta av is varje år.

Forskarna analyserade också effekten av iskoncentration på sannolikheten för besättning. Iskoncentration indikerar andelen av havet som täcks av is. På vintern, iskoncentrationen är 100 %, medan det på våren och sommaren varierar från 0 % till 100 %, vilket innebär att det marina området är en mosaik av isflak och öppet vatten.

Sannolikheten för att ett fartyg ska hamna i is ökar ju längre sträcka det färdas i istäckta vatten och ökar också avsevärt med högre iskoncentrationer (Figur 3). Det finns också avsevärda skillnader mellan fartyg av olika Polarfartygskategorier. För de bästa fartygen, dvs. Kategori A-fartyg, sannolikheten att besegra på en resa om 3, 000 nautiska mil (NM) i 90%–100% iskoncentration är bara 0,04. På motsvarande sätt, sannolikheten för kategori B-fartyg är 7,5 gånger högre, eller 0,3, Sannolikheten för fartyg i kategori C är 22,5 gånger högre, eller 0,9.

Den nyligen publicerade studien är en del av ett internationellt långsiktigt forskningsprojekt finansierat av Lloyd's Register Foundation och som syftar till att förbättra sjösäkerheten. Lanserades 2003, projektet avslutas i slutet av 2021. Deltagare i CEARCTIC- och CEPOLAR-projekten, leds av Aalto-universitetet, omfattar inte bara Helsingfors universitet, men också Norges teknisk-naturvetenskapliga universitet (NTNU), Memorial University of Newfoundland i Kanada, och Hamburgs tekniska universitet i Tyskland.

Helsingfors universitets forskare har ansvarat för att bedöma effekterna av ett potentiellt oljeutsläpp på den arktiska miljön och biotiska samhällen. Tidigare publikationer har fokuserat på arter av organismer i Karasjön och effekterna av ett oljeutsläpp i området.

Även om forskningsprojektet närmar sig sitt slut, före slutet av detta år kommer den att publicera fler statistiska analyser av osäkerheter i samband med modelleringen.

"På grund av de begränsade mätdata som finns tillgängliga från arktiska marina områden, det finns stora osäkerheter kring sjöfarten, levande organismer och oljas beteende. En annan stor osäkerhet relaterar till den naturliga stokasticiteten hos mycket instabila miljöförhållanden, ", tillägger Vanhatalo.

En annan artikel som för närvarande skrivs undersöker den relativa betydelsen av faktorer som påverkar den totala risken samt hur riskanalyser bör genomföras och hur de slutsatser som dras skiljer sig åt beroende på vad som undersöks. Fokuserar undersökningen enbart på olycksrisken för fartyg eller även på den risk de utgör för marina biotiska samhällen? Resultaten beror på om båda undersöks separat eller samtidigt.

Andra kommande publikationer inkluderar sammanfattande rapporter om projektet som helhet och rekommendationer baserade på den forskning som genomförts.