“冰上丝绸之路”的商用价值及其技术支撑

陆钢

【摘要】中俄合作共同建设“冰上丝绸之路”是难得的历史机遇。本文通过对北冰洋东北航道的商业价值及其面临的困难分析，提出了技术支撑的重要意义。破冰、防冻、卫星导航与地理信息系统等三大领域的自主技术突破，是中国参与北极商业性开发的关键。

【关键词】冰上丝绸之路 东北航道 地理信息系统

【中图分类号】D82 【文献标识码】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2018.11.004

目前，“一带一路”主要由丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路两条大通道构成。“一带”穿越欧亚大陆腹地，辐射周边地区；“一路”从西太平洋，经过印度洋进入地中海沿岸。“一带一路”以北半球为活动区域，将麦金德想象中的“世界岛”理论化为现实的图景。它在中国倡导下，推动沿线国家、沿岸国家开展各种形式的经济合作，激活各方的市场经济要素，为世界经济全球化注入强大的动力。从“一带一路”运行的方向看，其实质是缩短欧亚两大经济圈的空间距离感；其主要目的就是加快中国货物运往欧洲市场的节奏，提高中国商品在欧洲市场的占有份额。在当下的“一带一路”语境下，俄罗斯仅仅是作为欧亚大陆的过境走廊，作用并没有得到充分的体现，同时其缺乏天然良港出海口的软肋也被其暴露了。俄罗斯提出欧亚经济联盟与“一带一路”对接的建议，虽然展示了俄罗斯的善意，却未能撬动俄罗斯海洋航运的潜力。

虽然俄罗斯拥有一些出海口，如波羅的海港、克里米亚港和海参崴港等，但是这些港口的商用价值有限：一是缺乏国际市场和经济大国的参与；二是俄罗斯对海港的出口控制力有限。与之相比，北冰洋航道显示了较高的商用价值与市场潜力。在全球性大洋中，唯独北冰洋由于气候严寒结冰，无法正常航行，所以尚未进入商业性航运阶段。然而，随着全球气候变暖，北冰洋部分地区开始融化，部分航道经过特种技术的辅助开始投入运行，北冰洋航道的商用价值逐步实现，而俄罗斯可能占据先机，激发潜力，充分享受北极航海的商业利益。

“冰上丝绸之路”的商用价值

北极东北航道优势赫然。北冰洋航道分为东北航道、西北航道和北极点航道。东北航道的东段始于白令海峡，经过鄂霍次克海和日本海与西伯利亚海参崴港连接，辐射中国东北地区、朝鲜半岛以及日本。从白令海峡向西航行可抵达巴伦支海，中间经过楚科奇海、东西伯利亚海、拉普捷夫海和喀拉海，俄罗斯控制的海域长达2700海里。巴伦支海是北冰洋的边缘海，位于欧洲的西北岸，南部终年不结冰，9月全面解冻。临近巴伦支海海域的国家除了俄罗斯，还有挪威等北欧国家。东亚地区的货船进入巴伦支海海域后，可以直接进入欧洲市场。北冰洋东北航线预计6700海里，航行时间预计22天，与南方传统航线相比，航程缩短4000海里，缩短10天左右。航程缩短自然会节省航运成本，包括燃料消耗、人工开支和运河通行费等，提高货运效率。对于中国来说，还可以解除“马六甲困局”的制约。西北航道是大西洋和太平洋之间的最短航道，全长只有900海里。它也是以白令海峡为起点，穿越加拿大北极群岛，两条支线分别经过维多利亚海峡和麦克卢尔海峡，最终汇入兰开斯特海峡。西北航道的商用价值不如东北航道，除了航道结冰这个问题之外，还存在其他短板：一是加拿大和美国对此并不热心；二是航道远离沿岸陆地，救援非常困难，整体安全性较差。北极点航道的商用价值是三条北冰洋航道中最差的，虽然它的航程最短，从白令海峡直接穿过北冰洋中心区域到达欧洲海域，但该区域海冰厚积，硬度极高，航船偏离大陆航行，其安全性与交通便利性远远达不到正常航运的要求。综上所述，俄罗斯主导的东北航道最具有商业开发的价值。

中国助力北冰洋东北航道开发。然而，俄罗斯的经济实力不足以支撑一条洲际航道的商业航行。它需要庞大的经济体量实体和国际市场的支持，而世界第二大经济体中国与欧洲国际市场正好满足这一需求。“一带一路”正是打通中国与欧洲市场贸易通道的战略之举。于是俄罗斯不失时机地向中国提出了“冰上丝绸之路”的建议，邀请中国参与北极事务，与其共同开发北冰洋的东北航道。这是一个明智之举。其一，“冰上丝绸之路”纳入“一带一路”国际合作之后，中国肯定要分流部分货运走北冰洋的东北航道，这样，即使只有中国参与，也可以为东北航道托底。其二，东北航道大部分航段完全在俄罗斯的控制之下。东北航道经过的海峡多达58个，绝大部分位于俄罗斯境内。因此，俄罗斯在航行主权、海上救援与极寒航行技术方面享有无可比拟的主导权。其三，中国参与北极航道商业运行，可能带动韩国和日本的参与。另外，东北航道不仅解决欧洲市场的供应问题，也给俄罗斯欧洲地区的市场供应带来方便，从而大幅度提升东北航道的商业价值。

北极清洁能源的市场前景。除去商业航行之外，“冰上丝绸之路”的另一个商用价值就是能源的开发及销售。北极地区拥有全球开发总量30%常规天然气（473亿立方米）和13%的石油（900亿桶）资源。在北极的61个油田中俄罗斯占有43个。中俄在北极清洁能源开发合作中已经取得一定的成效。中国已经参与北极亚马尔液化天然气的项目，占有20%的股份。亚马尔生产基地共有三个工厂，每个工厂年产550万吨液化天然气，总生产能力预计达到1650万吨，成为北极地区最大的液化天然气生产基地。亚马尔工厂将每年供应中国300万吨液化天然气，剩余的液化天然气还可以供应亚太地区的其他国家。

“冰上丝绸之路”面临的困难

当然，与其他航线相比，“冰上丝绸之路”的开拓存在不少困难。这些困难如不解决，将会影响其商业价值的实现。

首先，北冰洋地区气候极冷多变，海洋地理环境复杂危险。北极的冬天犹如漫漫长夜，从每年的11月23日至翌年的4月份，半年的时间沉浸在黑暗的寒冷中。暗无天日，万物休眠，是北极景色的真实写照。人类的生存、开发以及商业活动，在寒冷的气候中遭遇极限的挑战。维持基本生活的成本高昂，除了鱼类之外，几乎所有的生活必需品都来自其他地区的供应。这就限制了“冰上丝绸之路”商用价值的实现。

其次，任何航行线路的商业价值都取决于性价比，即经济利益获取高于投入的成本。北冰洋东北航道逐步进入商业运行的成熟阶段。即使在北冰洋结冰没有全部融化的情况下，借助于特殊的破冰技术和防寒技术，东北亚地区的货物也可以运往欧洲市场，与南方的海上丝绸之路、欧亚的丝绸之路经济带一起构成了三条连接欧亚两大经济圈的交通运输线。然而，从商业眼光看，“冰上丝绸之路”的投入成本可能超过收益，这是一个挑战性较大的瓶颈。笔者粗略估算，东北亚地区的货物运往欧洲地区的航程比传统航程缩短40%，航行时间减少三分之一，这为中国“一带一路”的海上通道提供了新的选择。成本分为低温成本和商业成本。北冰洋的低温造成三个后果：一是使航道结冰，需要特种的破冰船才能航行，破冰后会有大量的浮冰、碎冰，严重干扰正常航行；二是降低钢材的承载性，容易损害船体结构，提高船舶的维修成本；三是还容易造成船舶甲板结冰，冻结船上的重要部位，如海水吸口、通风开口和液压动力装置。航行中这些船舶关键部位由于结冰而不能正常运作可能影响航行，甚至导致碰撞冰山或翻船的危险。商业性海运低成本的优势就是它的规模效应，货物运载量越多，集装箱的单位成本就越低。理想的状态是海运货船来回都是满仓。目前，每艘海运货轮从亚太地区经停苏伊士运河进入欧洲地区，一般要停靠10个港口，这样才能实现货物在时间和货主之间的最佳分配。显然“冰上丝绸之路”做不到这一点，其沿途大部分是人烟稀少的地区。数据显示，近来每年通过东北航道的货船只有19艘，运输的货物仅为21万吨，即使在2013年高峰期货船也只有71艘，運输量为140万吨，无法与传统航线竞争。

最后，俄罗斯对北冰洋东北航道的控制以及东北亚地区对俄罗斯的依赖性，也是必须考虑的重要因素。俄罗斯有以下几个特权。其一是政策主导权，源自于俄罗斯对北冰洋地区的主权诉求。东北航道约有2700海里属于俄罗斯海域。所有经过东北航道的外国航船必须符合俄罗斯的法律才能航行，而俄罗斯规定冰级低于ARC6的船必须配备破冰船服务，并且支付高昂的特别运输费。这是俄罗斯的一笔收入，相当于苏伊士运河的通行费，但对外国船主来说，将因此多支付相当于成本40%的费用。其二是安全救援权。恶劣的寒冷气候与险恶的海洋地理条件，随时可能对航行的船只造成伤害。在东北航道水域的附近地区设立海上救援点是决策者的必然选择，而这个决定权就在俄罗斯手上。这也是外国货船在北冰洋东北航道通行时对俄罗斯高度依赖的重要原因。其三是技术独享权，在防冻技术方面俄罗斯也是独树一帜。

“冰上丝绸之路”的技术支撑

中国若要充分开发“冰上丝绸之路”的商用价值，必须大力发展自主可控的高技术，不必受制于人。有关北冰洋航道的相关技术很多，包括防冰冻技术、低温技术、救援技术、抗寒冰设备的设计和制造等，这里主要谈三大技术：破冰技术、防冻技术、卫星导航与地理信息系统技术。

破冰技术是中国参与北冰洋航行首先遇到的技术门槛。北冰洋地处高纬、高寒地带，海洋表层覆盖着冰层，满眼白茫茫。但是，随着全球气候变暖，北冰洋融化的速度也加快，目前冰块覆盖面积为476万平方公里，最小时只有413万，降到北冰洋总面积的三分之一以下。专家分析说，按照现在的冰块融化速度，到2030年将看不到冰块，北冰洋会变成蓝色的海洋。在完全融化之前，北冰洋海面上漂浮着大量的冰块。这些海冰在洋流运动的作用下，不停地漂移、裂解和融化。没有破冰设备的船舶在北冰洋航道行使是非常危险的，也是不允许的。俄罗斯对于经过东北航道的船舶设定了较高的破冰技术要求。船只如果破冰技术不过关，在北极航行时随时面临被冰冻停航的危险，搞不好还会因为冰困而翻船。因此，国际专业机构都要求进入北冰洋航行的船舶必须达到冰级规范。芬兰—瑞典制定的冰级从IA、IB到IC不等，具体视其相应的航海冰区而定。国际船级社协会（IACS）制定的冰级规范有PC1—PC7。中国的极地科考船“雪龙号”的破冰能力达到PC6级，但距最高等级PC1级尚有很大的差距，况且“雪龙号”还是从乌克兰购买的。预计2019年交付使用的“雪龙2号”极地科考破冰船，不仅破冰能力等级提升，而且完全由我国自主研制。

防冻技术的重要性在于它直接关系到北冰洋航行的商用成本与船员安全。北极地区的低温气候对船舶航行提出很高的防冻技术要求，具体表现在四个方面。一是船体结构材料的抗冻性，以便在环境温度剧变的情况下保持钢材特质的稳定性。二是船舶甲板、海水吸口、甲板管系、通风开口、压载舱透气管开口、液压动力装置等重要部位的除冰技术，包括加热和除冰等。如果这些重要部位的防冻措施不到位，就会影响船舶的正常航行，容易造成海上事故。三是船员和货物的安全保护。北极航行中，船员需要户外作业，如果没有良好的防冻措施就容易冻伤，甚至发生生命危险。船上运载的货物也需要防冻措施，很多货物在低温环境下会碎裂损坏。四是北极航行船舶所消耗的燃油容易冻冰，需要加温和保暖，以保证航船的正常行驶。为此，北极相关国家都在加紧研发防冻技术，以提高北极活动的有效性，降低北极航线的商业性成本。美国正在研发防止结冰的涂层和特殊加温装置，这些可帮助甲板和船舷及搭载设备免于结冰，保证能够执行一些低温环境下的任务，特别是北极救生艇需要防冻措施，如预热发动机、防止结冰等。

全球导航卫星系统与地理信息系统多种技术的综合运用，有利于提高北极航行方向的准确性和安全程度，以及加强“冰上丝绸之路”各方技术力量的协调性。通常情况下，海上航行使用的罗盘是依靠地磁场判断方向的。在中低纬度地区，磁罗盘可以测得磁方位角，并计算出地理方位和航行路线。但在北极地区，由于地磁场的方向几乎是向上的，所以罗盘无法使用，只能使用GPS、北斗和格洛纳斯等这些全球导航卫星系统导航。开发先进的极地气候导航系统，既可以优化燃料消耗和到达时间，也可以提高船员的舒适度，降低船舶疲劳度。从北冰洋航行的安全视角看，由于极地气候变化无常，浮冰融化与流冰漂流的不确定性，都会危及北极的航行。因此，船队非常需要详细的水文资料和海图资料。另外，也要保障船队之间以及与陆地指挥部的通讯联系。这一切都有赖于卫星导航系统提供的监测与预报服务。这套系统配备极地冰卫星，为北极航行的船队供应卫星遥感监测资料，包括北冰洋的冰厚、冰密度等海冰变化，进而把航行的危险性降至可控的范围内。

在大数据时代，全球卫星导航系统须与地理信息系统（GIS）有机结合，才能给予“冰上丝绸之路”商用价值开发有力的技术支撑。中国参与俄罗斯主导的北冰洋东北航道的开发面临非常复杂的局面，有些是宏观层面的，比如，俄罗斯有关北冰洋航道的政策法令、北冰洋沿岸国家的通航规则和国际航运机构的有关通则；有些是微观层面的，比如，航道的浮冰和湾流变化的图像资料、航道沿线码头的货运装载时间与数量、船长与船员的身体状况与心理承受力、航道附近的救援支点联络、船队冰级货船与破冰船之间的队列保持等。更重要的是，“冰上丝绸之路”的开拓，是“一带一路”国际合作的重要内容，需要中央部委及其央企之间的协调与支援。所有这些信息都需要有一个技术平台集成，以便保持船队与总部之间通讯畅通，做到后方指挥部对航行状况实时了解，方便总部进行相关的政策协调与资源统筹，为船长提供切合实际、适应情势变化的决策预测。

地理信息系统是随着计算机技术的发展以及数据处理能力的提升而发展的。地理信息系统原理比较简单，就是基于计算机信息技术的地理空间研究，但其延伸性、整合性和实用性是出类拔萃的。早期阶段，由于受到计算机芯片运算速度及其数据处理能力的限制，地理信息系统主要运用于城市建筑的定位和标记。后来，地理信息系统与卫星遥感、全球定位系统和数字地球等技术的结合，特别是与大数据技术的结合，GIS的整合能力提高，其研究的对象与应用范围获得大规模的扩展，而“一带一路”特别是“冰上丝绸之路”正是GIS大显身手的领域。目前不清楚北冰洋航道是否有互联网存在，但是中国的北斗卫星导航系统在信息盲区具备发送短信的功能，虽然只有200多字，但在海上救援与后方联络方面可发挥关键作用。期待不久，中国将会向北极地区发射通讯卫星，让北斗卫星导航系统覆盖至北冰洋航道，为东北航道的中外船队提供导航通讯服务。

应俄罗斯的邀请，中国参与“冰上丝绸之路”建设是一次难得的历史机遇。北冰洋的东北航道总长约3000海里，而俄罗斯海域就长达2700海里，几乎是俄罗斯的“内海”。俄罗斯非常希望开发北极资源，但由于西方国家对其实施的经济制裁，俄罗斯步履维艰。2017～2020年，俄罗斯国家北极发展经费被削减了17倍，只剩下120亿卢布。因此，俄罗斯借力中国“一带一路”计划，获得北极开发的必需经费。然而，传统上，中国属于大陆性国家，海洋意识的觉醒也在改革开放40年间。参与北冰洋航道航行对中国是一个巨大的挑战，中国缺乏各方面的准备。全球IA冰级以上的油船数量为233艘，但中国新建的船舶只有一艘达到PC6级标准。中国也只有1艘商船达到最低冰级要求，参与北冰洋航行，目前已有多次北冰洋的航行经历。但是，随着中国政府投入的加大、中国船队经验的积累以及各种相关的技术突破与支撑，“冰上絲绸之路”的前景必然从愿景变成现实。

责 编/杨昀赟