北极航行外部环境风险评估

李振福 史晓梅 周玉涛

1.大连海事大学交通运输工程学院大连 116026 2.潍柴动力股份有限公司潍坊 261000

近年来， 随着全球变暖步伐明显加快， 北冰洋冰层加速融化， 北极航线商业通航愈发趋向常态化。 北极商船航行航路是远东地区与欧洲国家新开发的一条国际贸易通道， 同时也是联动我国北方航运港口发展的重要航路， 对我国海洋运输和海上贸易发展发挥着重要作用。 我国关于北极海域的航行研究起步较晚，在航行政策、 航行法律、 航行经济性、 航行安全性方面的研究仍不足以明确指导我国船舶北极航行， 船舶冰区航行的风险也被提到前所未有的高度。 因此， 随着北极航线全面开通在即， 对北极航行外部风险的识别与评估显得尤为迫切和重要， 关乎国内航运企业对于北极航运市场的开发利用。

目前， 有关船舶航行风险评估的研究成果已经较为丰富， 郑世民等结合可拓学理论建立船舶航行风险评估模型， 对跨海客滚运输航行风险进行了有效评估[1]； 刘家国等提出了基于HHM-RFRM 的船舶航行风险评估方法， 并结合实例验证了评估方法的可行性[2]； 轩永少等借助改进型风险评估法、 风险预测计算法等方法对广州港水域环境和船舶航行的风险特征及风险发展趋势进行了综合评估[3]。 部分学者对北极船舶航行风险进行了分析研究， 胡甚平等通过构建北极冰区东北航道船舶航行过程风险模型， 探讨了极地冰区船舶航行航路上面临的风险[4]； 钱龙霞等采用投影寻踪方法对北极航道自然环境进行风险评估[5]； 刘同超等运用层次分析法从人、 机、 环境和管理4 个方面综合分析了北极航线通航的安全性[6]； 席永涛等通过梳理现有北极船舶航行风险管理的相关研究， 指出北极航行风险管理的研究技术受数据缺乏的限制[7]。

通过梳理相关文献可以发现， 目前大多数船舶航行风险的分析角度较为单一， 多为船舶管理方面和自然航路条件方面的风险分析， 缺乏多维度、 深层次的航行外部环境分析。 基于此， 本文在准确识别北极航行外部环境风险的基础上， 从政治、 经济、 社会和自然4 个维度建立综合风险评估指标体系， 并借助语言信息处理法和模糊综合评价法对北极航行外部环境风险进行综合评估， 提出规避风险的对策和建议， 从而为北极商业通航的风险预防和风险控制提供有效借鉴， 为北极海域船舶航行的管理提供科学依据。

1 北极航行外部环境风险识别

北极航行的外部风险主要是指北极航行的外部环境形成的风险， 更多的是指宏观层面的风险， 风险不可控性较高， 如政治风险、 经济风险、 社会风险和自然风险等。 北极航行外部环境风险的识别是北极商船通航安全管理的基础， 只有认识风险并找到风险发生的规律， 才能实施有效的风险控制。 首先对已有知识、国内外相关研究和不同媒体报道的论点进行归纳总结，并与相关专家、 学者进行访谈， 同时有效运用情景分析法和风险类别列举法等对北极航行可能存在的外部环境风险进行识别与界定， 进而归纳出来包括政治风险、 经济风险、 社会风险、 自然风险等在内的4 大风险。

1.1 政治风险

北极海域分为公海和北极沿岸国管辖海域， 若在北极航行， 就势必要考虑复杂的北极政治风险。 北极航线中， 东北航线的主体部分由俄罗斯掌控， 西北航线则由加拿大管理， 两国共把持着90%的北极海岸线， 因此两国对北极开发与北极航线利用方面的政策以及外交态度， 对他国特别是中国等非北冰洋沿岸国尤为关键。 除此之外， 以北极理事会为主的各北极地区国际组织在北极治理中拥有一定话语权， 由其制定的相关规章制度均会对北极航行造成影响。 北极公海海域的专属法律制定存在众多难题， 由于北极航线涉及公海、 沿岸国专属经济区、 沿岸国领海等， 加之北极资源与航线开发经济价值极大， 影响着全球的经济发展方向， 因此各国始终没有建立如 《南极条约》 一样系统完整且适用性强的国际公约， 而中国作为非北冰洋沿岸国， 在北极航行也始终无法得到保障。

1.2 经济风险

北极航线较传统航线的最大优势在于， 最大限度地缩短了航程， 在提高海运效率的同时降低了运输总成本， 而船舶北极航行的经济风险则是指任何外部因素的变化导致的船舶运输总成本浮动。 船舶运输总成本是船舶在一定时期内从事货物运输所支付的一切费用的总和， 具体分为资本成本、 经营成本和航次成本3 部分。 其中资本成本取决于船舶的融资方式， 成本较为固定且对总成本影响较小， 对北极航行而言， 经济风险主要来自经营成本风险与航次成本风险， 并长期受宏观市场营运影响。 由于船舶航行过程中的行政管理和货物装卸费成本与航线选择无关， 并且船舶若无重大故障均定期维修不影响总成本计算， 因此北极航线与常规航线的运输成本差异主要体现在润料费、 燃油费、 船员成本、保险费、 通行费等方面。 除了船舶总成本， 宏观市场对北极航行也具有相当影响力。 目前北极航线还处于建设初期， 不足以对传统航线商业营运造成影响， 然而随着北极通航船舶数量的增加， 势必会引发两条航线间市场份额的竞争并对北极船舶航行造成影响， 并且影响的力度及方向均存在不确定性， 风险程度较高。

1.3 社会风险

社会风险是全球各国在推进北极航行过程中应当加强重视并思考应对措施的风险之一， 不仅需要面对全球各领域突发事件引起的社会动荡， 也需要处理好北极区域原住民社会及北极国际组织对于北极航运开发的质疑和排斥。 北极航线目前尚处于商业开发的初期阶段， 一旦发生全球性或区域性突发事件， 不仅会影响到北极航线整体的正常开发进程， 还将影响到北极航行过程中的各个阶段。 近年来， 突发性公共卫生事件频有发生， 严重影响了全球正常发展， 也降低了航运行业货物的生产、 筹备、 装卸、 销售等各阶段的工作效率。 随着未来航行环境的改善， 北极航行路线单一、 海峡较多、 船舶航行速度偏慢等将成为滋生海上恐怖主义的有利因素。 社会风险中的社会认可风险以原住民的抵制和国际环保人士反对为主， 国际社会舆论是主要影响方式。 北极原住民以捕鱼和打猎为生的传统生活方式被迫改变， 并且北极航运业的开发正在加速这种变化。 另外， 国际环保人士对北极航运业开发的质疑和反对声音也愈发强烈， 众多的国际社会舆论虽然无法改变北极航线开发的大趋势， 却也在一定程度上制约着北极航运业的快速发展。

1.4 自然风险

自然风险主要来自两方面， 分别为自然灾害风险和环境污染风险。 自然灾害风险指的是北极恶劣的天气情况对北极航行船舶在航行过程中所带来的风险，属于航行安全风险。 环境污染风险为北极航行可能对北极造成的环境污染问题， 以及由环境污染问题引发的社会舆论风险。 环境污染风险主要来自石油污染、大气污染和噪声污染3 个方面。 未来北极石油的大规模开发势必使得通过北极航线的石油运输船数量大增， 而北极航线航行安全性较差， 一旦发生航行事故造成海洋石油泄漏， 将对北极生态系统造成重大影响。 同时， 船舶航行过程中所产生的废气废水等将导致北极大气中温室气体和尘埃增加， 从而加速北极海冰融化， 过量酸性气体的排放也可能导致雨水pH 酸碱度降低， 引起北极酸雨。 大量船舶通过造成的噪声污染会影响北极动物种群的原有生活习性， 进而影响本就单薄的北极生态系统食物链， 进而威胁到因纽特人的生存。 不同于社会风险中的社会认可风险， 国际环保机构虽然反对北极大规模商业航行， 但是各北冰洋沿岸国联合制定的众多环境保护公约目前尚能较好地保护北极自然环境， 如若在北极航行中没有严格履行航行要求造成环境污染， 将受到多方面的舆论压力， 严重影响未来北极航行事业推进。

2 北极航行外部环境风险评估

北极外部环境风险评估是规范船舶安全航行， 提高北极航行安全管理水平的必要措施。 本部分以风险识别结果为基础， 建立起北极航行外部环境风险评价指标体系， 并结合语言信息处理法和模糊综合评价法构建北极航行外部环境风险评估模型， 有效地评估了北极航行过程中存在的外部环境风险。

2.1 北极航行外部环境评估指标体系

根据上一部分的风险识别内容, 分别邀请了交通运输领域、 航海领域、 北极领域等多个领域的专家进行问卷调查， 一共进行3 轮， 由专家独自地、 自由地发表自己的意见和看法， 最终将北极航行外部环境风险的各子风险因素归纳形成指标体系， 如表1所示。

表1 北极航行外部环境风险评估指标体系

2.2 确定北极航行外部环境风险评估指标权重

在确定北极航行外部环境风险影响因素权重的过程中， 信息的不确定性使专家的判断具有模糊性， 而语言信息处理方法即语言信息判断矩阵方法则较适用。 基于语言信息的处理分析方法能够通过专家模糊的语义建立判断矩阵， 更符合专家调查法原则[8]。

2.2.1 语言信息处理方法

首先建立语言信息判断矩阵， 然后利用语言信息判断矩阵对方案进行排序。 对已知指标进行排序， 专家对已给定的指标A= （a1，a2，…，an）进行两两优劣比较， 并且专家给的比较评语是从短语集S=（s1，s2，…，sn）中选取， 其中S的基数为2g+1 （g 为正整数）， 取g=6，S= （DD，VHD，HD，MD，LD，VLD，AS，VLP，LP，MP，HP，VHP，DP）， 其中s0表示绝对差，s1表示相当差，s2表示很差，s3表示差，s4表示较差，s5表示稍差，s6表示相当，s7表示稍好，s8表示较好，s9表示好，s10表示很好，s11表示相当好，s12表示绝对好[9]。si∈S表示第i个语言信息短语， 则其所对应的下标I可由下面的函数i来得到， 即：

I：S→NI（si）=i，si∈S

专家给出的优劣信息短语集构成语言信息判断矩阵P。 语言判断矩阵P中的各个元素pij构成导出矩阵Q， 其中Q中元素qij计算如公式（1）[10]所示：

2.2.2 北极航行外部环境风险影响因素权重计算

通过对专家的匿名咨询， 得到12 位专家的12 个语言判断矩阵， 但只有6 个专家的6 个矩阵符合一致性要求， 具体为专家1、 专家2、 专家5、 专家7、 专家11 和专家12 的矩阵。 将专家1 矩阵列出并推导（其余矩阵从略）。

专家1 的语言判断矩阵如下：

利用公式（1） 计算对应的导出矩阵。

专家1 语言判断矩阵的导出矩阵为：

然后对语言判断矩阵元素的权重进行计算。

专家1 给出的矩阵的权重特征向量为：

w(1)=（0.401 5，0.301 6，0.148 3，0.148 6）T。

同样方法计算得到其余5 个专家的矩阵权重特征向量如下（计算步骤省略）。

专家2 给出的矩阵权重特征向量为：

w(2)=（0.408 3，0.312 3，0.158 9，0.139 5）T；

专家5 给出的矩阵权重特征向量为：

w(5)=（0.397 5，0.298 7，0.146 7，0.142 9）T；

专家7 给出的矩阵权重特征向量为：

w(7)=（0.412 0，0.303 7，0.139 7，0.139 8）T；

专家11 给出的矩阵权重特征向量为：

w(11)=（0.398 3，0.310 3，0.141 7，0.142 0）T；

专家12 给出的矩阵权重特征向量为：

w(12)=（0.418 4，0.298 0，0.145 3，0.145 8）T。

求以上6 个矩阵的算术平均值， 得到北极航行外部环境风险的一级指标权重为：

w(I)=（0.406 0，0.304 1，0.146 8，0.143 1）T。

同样用语言信息处理的方法， 计算二级、 三级各项指标权重 （计算过程省略）。 最后得到所有指标的权重如表1 所示。

2.3 北极航行外部环境风险模糊综合评价

北极航行外部条件风险评估指标有很多， 许多指标是模糊性的， 具有不确定性， 本文选用模糊综合评价方法对北极航行外部条件风险进行评估是可行的。首先确定模糊综合评价的评价矩阵， 将北极航行外部环境风险划分为5 个等级：V1 （低风险航行）、V2（较低风险可航行）、V3 （中等风险可航行）、V4 （较高风险可航行）、V5 （高风险不可航行）， 这5 个等级赋值范围为80～100， 60～80， 40～60， 20～40， 0～20。

模糊关系可以用隶属函数来确定， 根据专家的分析打分， 确定隶属函数： 隶属于重要的隶属函数，y1（xi）=n1/n； 隶属于较重要的隶属函数，y2（xi） =n2/n；隶属于一般的隶属函数，y3（xi）=n3/n； 隶属于弱的隶属函数，y4（xi） =n4/n； 隶属于较弱的隶属函数，y5（xi）=n5/n[11]。 其中n表示专家投票总数，n1、n2、n3、n4、n5分别表示分值在80～100、 60～80、 40～60、 20～40、0～20 之间的专家投票数。 确定这五个等级每个等级所占的票数比例， 从而得到北极航行外部环境风险评估专家评价统计表， 见表2。

表2 北极航行外部环境风险评估专家评分统计表

对北极航行外部环境风险进行模糊综合评价计算， 先对三级指标进行评价， 模糊综合评价的评判模型[12]如下所示。

（1） 对三级指标进行模糊评价：

在北极航行外部环境风险评估研究中， 设定的评语集V={低风险可航行， 较低风险可航行， 中等风险可航行， 较高风险可航行， 高风险不可航行}， 通过模糊综合评价方法可知， 对北极航行外部环境风险评估结果的概率分别为15%、 22%、 50%、 10%、3%， 其中中等风险可航行 （V3） 的概率大于其他结果概率， 根据最大隶属度原则， 可以判定北极航行外部环境风险等级为中等风险可航行， 针对整体风险是可控的。 其中， 政治风险， 经济风险和社会风险属于中等风险可航行等级， 自然风险属于低等风险可航行等级。

3 北极航行外部环境风险的防控措施

根据风险评估结果可知， 船舶北极航行的整体外部环境风险为中等风险可航行， 说明未来只要做好北极航行的风险防控工作， 尽可能将航行过程中的外部环境风险降到最低， 就可有效保障北极航线商业运营的常态化。 具体来看， 北极航行过程中面对的政治风险、 社会风险和经济风险要高于自然风险， 说明北极航行已基本突破技术障碍， 航行安全和环境污染对船舶北极航行的威胁相对较小， 而政治风险、 社会风险和经济风险则是船舶北极航行过程中需要重点防控的对象， 其具体防控措施如下。

3.1 政治风险防控

由于北极地区地理位置的特殊性和国际政治问题的敏感性， 政治风险成为影响我国船舶北极航行的最大因素。 因此， 有效实施政治风险防控， 打破北极通航的政治屏障成为我国实现北极商业通航常态化运营的重要保障和前提。

北极航行的政治风险主要体现在政策风险、 外交风险和法律风险3 个方面， 而俄罗斯、 美国和加拿大作为北极航线沿岸大国， 对北极航线开发利用具有更多的掌控权， 其在北极地区的政策变动、 法律变动和政治博弈将是影响我国船舶北极航行的主要因素， 对此， 提出以下风险防控策略。

一方面， 要积极开拓中国与北极国家尤其是美、俄、 加3 国的合作关系。 加强与北极国家间的经贸往来， 依托中国在海上运输方面的优势， 进一步加强中国与各个国家的海上贸易往来联系， 为我国商船的北极航行增添动力。 除此之外， 要努力发挥中国在基建、 资金、 技术等方面的优势， 积极推进多方共建“冰上丝绸之路”， 推动北极地区基础设施建设、 信息化建设[13]， 提高中国与北极国家合作关系的稳定性。

另一方面， 要积极推动北极命运共同体构建， 创新中国参与北极事务的新路径， 以争取在北极政策制定和法律制定上获得更多话语权。 具体而言， 我国可以以北极可持续发展为切入点， 从战略需求角度规划和衡量我国参与北极治理的可行路径。 通过利用现行国际法赋予的权力， 积极参与北极法律规则制定和政策制定； 通过加大极地科考资金投入和人才支持力度， 开展北极国际合作项目等形式， 不断加强我国在北极治理中的实际存在， 提高我国在北极治理中的话语权， 为我国船舶北极航行提供稳定的政治环境。

3.2 经济风险防控

营运成本和航次成本是北极航运经济风险的重要影响因素。 针对营运成本和航次成本对航行带来的影响， 中国应制定相关政策鼓励和支持航运企业派抗冰商船进入北极航行， 一方面培养和储备北极航线航行的人才， 减少营运成本中的船员费用； 另一方面熟悉北极航线的航行环境， 减少北极航行中的管理费和维修费等。 另外， 北极航行属于跨地区问题， 各国应通力合作。 一方面我国要加强与北极国家和国际组织的合作， 学习北冰洋沿岸国北极航行技术， 借鉴航行经验， 减少在航行时因技术落后、 经验不足等造成的额外支出； 另一方面中国可以与别国合作参与航运基础设施建设， 减少港口的停靠费用等基础设施使用费用。

3.3 社会风险防控

北极航行的社会风险主要体现在突发性风险和社会认可风险两个方面。

突发性风险是指船舶航行过程中遇到的突发性事件， 主要包括突发性公共卫生事件、 海上恐怖主义和海上严重事故等。 该类风险具有不可预测性， 因此需要做到预防和主动应急为主， 通过建立健全船舶航行应急保障体系， 实施航前应急培训和应急演练， 加强船员安全意识等措施将突发性风险降到最低， 做到防患于未然。

社会认可风险主要是由北极原居民的抵制、 国际环保人士的反对以及关于保护北极的国际舆论环境所造成的。 一方面， 要充分了解北极各国的政策法规，积极与当地政府和居民进行沟通合作， 加强对当地政府的投资和基础设施建设， 并尽可能减少对当地原居民带来的不利影响， 以获得当地原居民的支持； 另一方面， 要主动承担北极环保责任， 积极参与构建北极生态安全保护机制， 通过提高船舶防污水平、 加强航运企业环保意识等措施发展绿色北极航运， 通过加大极地科研力度和环保资金投入等措施推动北极生态保护， 以塑造良好的国际舆论环境， 促进北极航运可持续发展。

3.4 自然风险防控

为应对北极航线目前存在的低温、 浮冰暗礁、 高纬度地理安全、 船舶溢油、 废气排放等自然风险， 船员配置模式、 船舶本身及船舶配备设施等都需要进行升级改进。 首先， 需要对船员进行极地航行培训认证， 培养能够指挥船舶在冰区安全航行的航海人才；其次， 在进行船舶设计时， 要综合考虑各种风险影响， 同时借鉴俄罗斯、 美国等国家先进的冰级船舶建造经验和技术， 加强我国北极航行船舶的抗冰级和抗风险能力； 再次， 要积极推动极地科技研发体系化， 进行极地航行船舶配套设施的升级与改进， 强化我国船舶北极航行的导航能力和通讯能力； 最后， 建议对北极航线各航区冰情展开详细分析， 建立北极航行环境支撑体系， 通过航区环境数据建立极地航行模拟仿真实验室，为我国船舶在北极地区的安全航行提供基础保障。

总体而言， 北极航行外部环境安全受多方面因素影响。 为防范北极航行外部环境风险， 政府机构需从政治、 经济、 社会和自然等多个切入口与相关国家建立北极航行风险联动机制， 最大限度降低北极航行的外部环境风险， 为我国船舶的北极航行提供安全保障。