评估北极船舶通航条件：国际规则与地方法规之间的差异

《Ocean & Coastal Management》：Assessing Arctic ship navigability: Divergence between international rules and local regulations

　　

**提出了一种评估和比较北极船舶通航性的框架。•基于POLARIS对不同冰级船舶的北极通航性进行了量化。•在本地法规下，东北航道的通航窗口缩短了50.5%，西北航道缩短了65.2%。•加拿大法规中的6区被认定为划定不合理。•通过破冰船护航，POLARIS与本地法规之间的分歧减少了30%。**

**1. 引言**

过去30年在北极地区收集的卫星和机载激光测高数据显示，主要北极航线的冰层覆盖持续退缩，海冰向更薄、更年轻的状态转变（Krumpen等，2025）。因此，通航季节得以延长，所需的船舶冰级标准也有所降低（Wang等，2024）。对此，航运公司日益认识到北极航道的商业潜力，并持续评估大规模船队部署的可行性（Sibul和Jin，2021）。2024年创纪录的海事活动以1781艘船舶在北极水域运营为标志，累计航行超过1270万海里，较2013年增长108%（PAME，2024）。具体而言，沿东北航道（NSR）共完成了97次过境航行，运输货物307万吨，为15年来最高水平（CHNL，2024）。尽管冰层退缩和变薄导致航运流量增加，但加剧的冰动力学也提升了船舶与冰层碰撞的风险（Shu等，2024；Yan等，2026）。因此，应更好地建立和完善管理规则和法规，以反映北极航运的动态并保障北极航运市场的可持续发展（Ma等，2024，Ma等，2024；Xu等，2025）。

基于历史北极船舶交通数据，俄罗斯管理的东北航道和加拿大管理的西北航道（NWP）被确定为海冰阻碍航运的主要区域（Rodríguez等，2024）。2013年，俄罗斯颁布了《东北航道水域航行规则》（航行规则），建立了东北航道的分区管理（Gavrilov，2020）。随后，该规则于2020年修订，将原有的7个区域细化为目前的28个区域（Ma等，2025；Russian，2020）。2022年和2024年又进行了进一步修订，调整了各区域内不同冰级船舶的通行能力（Russian，2024）。该规则的有效期设定为2028年3月1日。加拿大于2010年颁布了《北极水域防污法》（AWPPA），其中包含了《航行安全控制区命令》（SSCZ命令）（Canada，2010；Chircop等，2024）。根据SSCZ命令，西北航道的加拿大水域被划分为16个具有明确边界的区域。随后，加拿大于2017年发布了《北极航行安全与防污条例》（ASSPPR），其中包括对SSCZ命令各区域内冰级船舶航行期限的限制（Canada，2017）。2023年，加拿大修订ASSPPR时，未对冰级船舶的通航窗口做任何更改。SSCZ命令和ASSPPR（命令-ASSPPR）构成了北极船舶航行管理的持续法规框架，预计将持续有效至2025年10月28日（Canada，2023）。因此，在航行规则和命令-ASSPPR下，水域首先被划分为多个区域，然后根据船舶的破冰能力指定各区域的通行时间窗口。然而，这些规则提供的航行指导的有效性受到其固定区域划分和低频更新通行窗口的挑战（Bai等，2024；Wang和Aporta，2024）。

作为北极航运管理的国际规则，极地航行操作界限评估风险指数系统（POLARIS）由国际海事组织（IMO）于2016年开发，以确保船舶在极地水域的航行安全（IMO，2016）。在其开发过程中，纳入了北极理事会成员国关于冰级船舶管理的运营经验（Bergstr?m等，2022）。在POLARIS中，冰级船舶在特定冰情下的运营风险通过使用风险指数结果（RIO）进行评估，随后用于确定操作界限并指导决策（Rigot-Muller等，2022）。目前，保护北极海洋环境（PAME）正在使用POLARIS收集船舶数据，以评估有冰水域的运营风险并评价POLARIS在指导船舶航行方面的有效性。与固定区域时间表相比，POLARIS被认为更加灵活，对海冰时空变化的敏感性更高。因此，POLARIS与政府管理的通航窗口之间出现了差异（Solski，2023）。

与传统船舶航行相比，利用破冰船护航服务有助于保障北极的运营安全（Zhang等，2024）。此外，POLARIS框架和航行规则均认可了破冰船护航对提升船舶通航性的作用（Lin等，2024a；Shu等，2026）。尽管从不同角度对北极船舶通航性进行了广泛研究（见第2节），但仍有几个未解决的问题。一旦确立解决方案，将有助于IMO收集POLARIS的实际数据，从而评估其作为有冰水域船舶运营指导工具的有效性（Müller等，2023）。尽管国际规则与本地法规之间的分歧可能会持续一段时间，但如果明确通航差异的根本原因，并且国际组织和政府采取主动的战略调整，仍然可以加以解决（Qi等，2025）。

为解决这些差距，本研究采用POLARIS框架评估2022年极地3级（PC3）、极地6级（PC6）和无冰水域（OW）船舶的海冰风险，从而确定可通航水域。通过设计洪泛模型评估东北航道和西北航道的逐日通行可行性，推导出冰级船舶的年度通航窗口。随后，比较俄罗斯和加拿大政府法规下的船舶通航窗口，系统分析东北航道、西北航道及其细分区域的通航性。最后，评估破冰船护航运营对北极船舶通航性的提升作用，并确定关键通航区域。

本研究的其余部分安排如下：第2节对相关文献进行回顾；第3节描述研究方法，包括评估船舶通航性的支持模型和框架；第4节对结果进行分析；第5节提供讨论和政策启示；第6节为结论。

**2. 文献回顾**

正如Theocharis等（2018）、Lavissière等（2020）、Lin等（2024b）和Sa?lam等（2025）的研究所证明的，北极船舶通航的可行性已被学者广泛研究。研究发现，国际规则与本地法规框架下船舶通航性差异在现有研究中在很大程度上被忽视了。在相关文献中，利用POLARIS对冰级船舶的北极通航性进行了广泛评估。然而，关于本地法规下的北极通航性以及破冰船护航带来的通航性提升的研究相对较少。

**2.1. 国际规则下的通航性**

现有研究从船舶冰级和海冰年际变化的角度考察了国际规则下的北极船舶通航性。An等（2022）利用POLARIS评估了2011至2020年间IA级船舶沿东北航道的通航性，发现在正常冰情年份通航窗口可达91天。随后，Min等（2023）分析了1979至2020年间PC6和OW船舶每日沿东北航道的通航性，报告OW船舶在2010年的通航窗口为89天，PC6船舶为163天。此外，多项研究预测了未来北极海冰状况，并用于评估船舶通航窗口（Min等，2025；Mudryk等，2021；Zhao等，2024）。研究表明白极通航窗口预计将继续扩大。对于西北航道，Copland等（2021）指出2012至2016年间CAC 3级船舶（大致相当于PC3级船舶）可全年通航。此后，Cao等（2022）报告2010至2019年间PC4、PC6和OW船舶沿西北航道的通航窗口分别为333天、179天和77天。此外，多项研究量化了东北航道和西北航道的船舶通航窗口，并表明东北航道的通航性优于西北航道（Li和Lynch，2023；Zhang等，2023）。综合来看，海冰对北极航运的阻碍作用呈现逐步减弱的趋势，北极无冰夏季情景被认为已不远（Mahmoud等，2024；Cui等，2026）。

**2.2. 本地法规下的通航性**

俄罗斯和加拿大颁布的北极航行管理法规所涉及的主权范围、法律授权和政治动因受到了更多关注（Bartenstein等，2022；Erokhin等，2022；Solski，2023）。仅有少数研究量化了本地法规框架下的北极船舶通航性。例如，Timco等（2011）调查了SSCZ命令定义的16个区域中八类冰级船舶的年度可通航面积百分比。在船舶冰级与可通航面积百分比的关系中，发现具有高破冰能力的船舶对整体区域通航性的贡献更大。Ma等（2024，Ma等，2024）利用POLARIS评估了2014至2023年间OW、Arc4和Arc7级船舶沿东北航道的通航窗口，并在东北航道规则定义的28个区域中确定了关键区域。随后，Ma等（2025）量化了Arc4至Arc9级船舶独立航行在东北航道27个区域的通航性，评估时段为2024年9月和11月以及2025年3月。这一发现支持了如下结论：与POLARIS相比，航行规则下对北极船舶通航性的约束更为严格，评估也更为保守。然而，俄罗斯和加拿大本地图规对船舶航行施加的约束尚未被系统量化或比较，两种法规体系之间的监管差异仍不明确，这也是本研究关注的重要问题。

**2.3. 破冰船护航下的通航性**

虽然破冰船护航运营可以延长通航窗口，但船舶与破冰船之间保持的跟随距离和护航速度会引入新的航行安全威胁（Goerlandt等，2016）。此外，破冰船尾流中产生的密集碎冰也可能成为额外的航行危险。因此，有研究报告称破冰船护航带来的通航性提升有限（Dmitrenko等，2022）。为量化破冰船护航提供的通航性增强，POLARIS规定，在航线规划中考虑破冰船护航时，评估的海冰风险指数RIO可增加10（IMO，2016）。然而，据我们所知，自POLARIS发布以来，尚未发现任何研究应用该方法量化破冰船护航带来的通航性提升。从冰级等效的角度来看，破冰船"雪龙2号"被指定为PC3级（Rogan-Finnemore等，2021），该船被认为可实现全年北极航行（Cook等，2024；Wang等，2024）。同时，俄罗斯核动力破冰船"北极"号和"亚马尔"号曾在超过3米厚的海冰中运营（Aliyev，2024）。然而，这种类比被认为过于粗糙，因为受护航船舶的航行能力不能等同于破冰船的能力。

**2.4.**

研究问题与贡献

本研究通过系统回顾文献，识别并解决当前的研究空白，提出以下研究问题。

（1）在北极通航性方面，不同船舶破冰能力（高档、中档、无冰级）和不同地理区域（东北航道和西北航道）之间差异有多大？

（2）北极通航性在国际框架（POLARIS）与地方分区体系之间观察到的差异程度如何，哪种体系对北极航运施加了更为严格的约束？

（3）俄罗斯和加拿大对北极航运施加的监管约束是否被认为是等效的，是否存在任何不合理的方面？

（4）通过引入破冰船护航服务，国际规则与地方法规之间在通航性方面的差距能在多大程度上得到缩小？

本研究的主要贡献在于揭示了沿北极东北航道和西北航道不同冰级船舶之间的通航性差异。此外，本研究在航线和分区尺度上系统量化并比较了俄罗斯和加拿大法规对船舶航行窗口的影响，从而揭示了其在北极船舶通航监管方式上的差异。最后，本研究评估了破冰船护航在多大程度上可以改善通航性并缩小监管差距，同时识别出扩展后的符合监管要求的航行窗口中的潜在风险区域，为北极通航管理政策与法规的完善提供了直接支持。

## 3. 方法

为解决上述研究问题，本研究提出了一个用于比较国际规则与地方监管视角下船舶通航性的框架。该框架旨在评估两种视角下冰级船舶通航性差异的程度，并量化破冰船护航所带来的通航性增益，如图1所示。该框架整合了四个关键步骤：船舶通航性模型、POLARIS框架、地方法规框架和破冰船增益区域识别，分别在第3.1至3.4节中介绍。

图1. 本研究的技术框架。

### 3.1 船舶通航性模型

本研究采用洪泛填充算法识别出发点至终点之间的每日连通性和连通区域，并基于这些结果量化年度航行窗口。首先，定义第τ日二维网格的通航性为Gi,j(τ)∈{0,1}，其中(i,j)表示网格单元的行列索引。Gi,j(τ)=1表示第i行第j列的网格单元在第τ日可通航，Gi,j(τ)=0表示该单元被阻塞。然后，在起点o=(io,jo)和终点d=(id,jd)之间，使用8邻域N8(i,j)应用洪泛填充算法。从起点开始，逐层迭代扩展相邻的可通航网格单元，直到访问所有连通的网格单元。第0层洪泛集合初始化为起点，即S?^τ={o}。Sk^τ表示截至第k次迭代已访问的所有网格单元的集合。相应地，第k+1次迭代中所有已访问网格单元的集合Sk+1^τ的数学表达为：

(1) Sk+1^τ = Sk^τ ∪ {v∈Ω : xv^τ=1, ?u∈Sk^τ : v∈N8(u)}

(2) N8(u) = {(p,q)∈Ω : max(|p?i|,|q?j|)=1}

其中{v∈Ω:?}表示在第k+1次迭代中考虑的候选网格单元集合。对于候选集合中的网格单元v，要求xv^τ=1，表示每个新添加的单元必须可通航。同时，每个候选单元v必须属于已访问集合Sk^τ中至少一个单元u的8邻域N8(u)。最后，通过并集运算将新访问的单元加入先前集合中，得到扩展后的连通区域集合。在洪泛填充过程中，连通区域集合持续扩展，直到无法再添加新的网格单元为止。当Sk+1^τ=Sk^τ时，连通区域集合饱和，迭代终止。因此，第τ日起点与终点之间的连通区域集合R^τ定义为最终洪泛填充的结果：

(3) R^τ = S^τ

(4) c^τ = 1(d∈R^τ)

其中1(·)表示指标函数，当条件成立时取值为1，否则取值为0。因此，当c^τ=1时，终点d位于连通区域集合R^τ内，表明第τ日航行可行。航行窗口W和年可通航天数D作为冰级船舶通航性的指标，可定义为：

(5) W={a,b}, c^τ=1, ?τ∈{a,b}

(6) D = Σ_{τ=1}^{T} c^τ, c^τ=1

其中{a,b}表示一年内的可通航天数集合，T表示一年的总天数（365天）。然后，不同框架之间通航性评估的差异可使用航行损失天数和航行增益天数等指标来表示。相应地，也可推导出航行损失率和航行增益率：

(7) ΔD_{B/A} = |DB ? DA|

(8) ρ_{B/A} = ΔD_B/DA × 100%

其中当框架B下的可通航天数（DB）小于框架A下的可通航天数（DA）时，表示通航性损失。反之，ΔD_{B/A}定义为航行增益天数，ρ_{B/A}表示增益率。

### 3.2 POLARIS框架

POLARIS为冰级船舶在不同冰况下的作业提供了风险量化框架（IMO, 2016）。在该框架内，为不同冰级船舶在不同海冰类型下分配风险指数值（RIVs），详见表1。此外，还规定了每种海冰类型对应的冰厚范围。

**表1. POLARIS冰级船舶的RIV分布。**

| 海冰类型 | 冰厚（cm） | PC3 | PC6 | OW |
|---|---|---|---|---|
| 无冰 | 0 | 3 | 3 | 3 |
| 新冰 | 0 - 10 | 3 | 2 | 1 |
| 灰冰 | 10 - 15 | 3 | 2 | 0 |
| 灰白冰 | 15 - 30 | 3 | 2 | ?1 |
| 薄一年冰第一阶段 | 30 - 50 | 2 | 2 | ?2 |
| 薄一年冰第二阶段 | 50 - 70 | 2 | 1 | ?3 |
| 中等一年冰第一阶段 | 70 - 95 | 2 | 1 | ?4 |
| 中等一年冰第二阶段 | 95 - 120 | 2 | 0 | ?5 |
| 厚一年冰 | 120 - 200 | 2 | ?1 | ?6 |
| 二年冰 | 200 - 250 | 1 | ?2 | ?7 |
| 轻度多年冰 | 250 - 300 | 0 | ?3 | ?8 |
| 重度多年冰 | 300 + | ?1 | ?3 | ?8 |

根据POLARIS框架的定义，冰级船舶在冰覆盖水域航行的风险指数结果（RIO）由海冰浓度（SIC）和海冰厚度（SIT）共同决定。当RIO≥0时，允许相应冰级船舶在该区域航行；当RIO<0时，禁止进入该区域。RIO通过以下公式进行量化：

(9) RIO = (C?×RIV?) + (C?×RIV?) + ? + (Cn×RIVn)

其中C?,?,Cn表示该区域内不同海冰类型的浓度，RIV?,?,RIVn表示分配给冰级船舶在各海冰类型中作业对应的RIV。

本研究以2022年北极海冰条件为案例进行考察。所需数据来源于Copernicus海洋服务局（CMS, 2024）提供的全球海洋集合物理再分析数据集（产品ID：GLOBAL_MULTIYEAR_PHY_ENS_001_031）。从该数据集中提取2022年（调查期间最新可用年份）覆盖整个北极区域的每日SIC和SIT数据。该数据集的空间分辨率为0.25°×0.25°。

### 3.3 地方法规框架

由于俄罗斯颁布的《航行规则》和加拿大颁布的《船舶冰级与配员要求》（ASSPPR）已正式采用，两国建立了各自不同的船舶冰级分类国家标准。因此，在引入两国政府采用的通航管理实践之前，需要确立不同来源船舶冰级之间的等效性。在本研究中，俄罗斯和加拿大的船舶冰级基于其可破冰的冰型和厚度，与POLARIS分类体系进行了对齐（Canada, 2023, 2019; IMO, 2016; Russian, 2024）。冰级船舶的等效分类详见表2。其中，本研究选择PC3、PC6和OW船舶作为高档、中档和无冰级船舶的代表类型。相应地，等效关系确立如下：Arc7船舶和Arctic Class 6船舶被视为等同于PC3船舶，Arc5船舶和Type A船舶被视为等同于PC6船舶，无冰级船舶和Type E船舶被视为等同于无冰级船舶（Open Water）。此外，由于PC6船舶的破冰能力不足1米，其航行作业仅限于夏秋季（6月至11月）（Canada, 2019）。

**表2. 冰级船舶类别的等效性判定。**

| 类型描述 | 俄罗斯 | 加拿大 | POLARIS |
|---|---|---|---|
| 新冰 | 无冰级 | Type E | 无冰级（OW） |
| 灰冰 | Ice 1 | IC | — |
| 灰白冰 | Ice 2 | Type D | IB |
| 薄一年冰第一阶段 | Ice 3 | Type C | IA |
| 薄一年冰第二阶段 | Arc4 | Type B, Arctic Class 1 | AT |
| 中等一年冰 | Arc5 | Type A | PC5, PC6（夏秋季） |
| 厚一年冰 | Arc6 | Arctic Class 3, CAC 4 | PC4 |
| 二年冰 | Arc7 | Arctic Class 6, CAC 3 | PC3 |
| 轻度多年冰 | Arc8 | Arctic Class 8, CAC 2 | PC2 |
| 重度多年冰 | Arc9 | Arctic Class 10, CAC 1 | PC1 |

在本研究中，引入了俄罗斯政府于2024年1月31日修订的《航行规则》（Russian, 2024）。根据《航行规则》，东北航道被划分为28个区域，其边界如图2所示。所有区域的边界坐标见附录表1。需要注意的是，对于《航行规则》中定义的邻近陆地的区域，本研究通过在岸上选择坐标点来简化其陆侧边界。通过这种方式，保留了每个区域内的原始海域范围。对于与专属经济区（EEZ）重叠的第11、21和27区，采用弗拉芒海洋研究所（2024）发布的第5版全球专属经济区边界坐标对这些区域进行划分。

图2. 东北航道的28个区域边界。

《航行规则》为每个区域规定了相应冰级船舶在不同冰况下的通航性。更详细地说，《航行规则》在独立航行和破冰船护航之间对通航性进行了区分，如表3所示。其中，NSR总管理局在其东北航道冰情预报图中定义了四种冰况类型，分别标记为T、C、L和H（来源：https://nsr.rosatom.ru/en/navigational-and-weather-information/types-of-ice-conditions/）。

**表3. 冰级船舶进入东北航道水域的标准。**

| 船舶冰级 | 冰情航行方式 | 东北航道区域 1,2,3,4,5,6,7 | 8,9,10,11 | 12,13,14 | 15,16,17 | 18,19,20,21 | 22,23,24,27 | 25,26,28 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| | | T C L H | T C L H | T C L H | T C L H | T C L H | T C L H | T C L H |
| Arc7 | 独立航行（SP） | + + + +** | + + + +** | + + + +** | + + + +** | + + + +** | + + + +** | + + + +** |
| | 破冰船护航（PL） | + + + + | + + + + | + + + + | + + + + | + + + + | + + + + | + + + + |
| Arc5 | 独立航行（SP） | ? * + + | ? ? + + | ? ? + + | ? ? + + | ? ? + + | ? ? + + | ? * + + |
| | 破冰船护航（PL） | + + + + | + + + + | + + + + | + + + + | + + + + | + + + + | + + + + |
| 无冰级 | 独立航行（SP） | ? ? ? + | ? ? ? + | ? ? ? + | ? ? ? + | ? ? ? + | ? ? ? + | ? ? ? + |
| | 破冰船护航（PL） | ? ? + + | ? ? + + | ? ? + + | ? ? + + | ? ? + + | ? ? + + | ? ? + + |

**注：** SP - 独立航行；PL - 破冰船辅助航行；FY - 一年冰；T - 严重冰况类型（部分浓度之和（厚一年冰+残冰+老冰）>30%）；C - 中等冰况类型（部分浓度之和（中等一年冰+厚一年冰+残冰+老冰）>30%，但部分浓度之和（厚一年冰+残冰+老冰）<30%）；L - 轻度冰况类型（部分浓度之和（中等一年冰+厚一年冰+残冰+老冰）<30%）；H - 纯水面（总浓度0%）；+ - 允许船舶航行；? - 禁止船舶航行；* - 允许从7月1日至11月30日独立航行；** - 允许从1月1日至1月31日及6月1日至12月31日独立航行。

NSR总管理局建立的冰况类型标准无法直接应用于本研究。产生这一限制的原因在于，SIC和SIT是以格网场的形式提供的，代表每个网格单元内的空间平均值。因此，本研究采用以下分类标准：T（高冰浓度，60%< />< />
(10) p_z = (1/t) × (1/|ω_z|) × σ_{(i,j)∈ω_z} σ_{τ=1}^{t} g_{i,j}(τ), ω_z = {(i,j) | (i,j)∈z}

根据加拿大于2010年颁布的《船舶安全管理规章》（sscz order），西北航道被划分为16个航运管控区域（canada, 2010），其边界如图3所示。由sscz order划定的区域边界坐标记录于附录表2中。在该规章中，当加拿大领海基线与格陵兰之间的距离小于200海里时，专属经济区边界被替换为国际边界。此外，河流和湖泊被排除在sscz order规定的区域之外。

图3. 西北航道的16个区域边界。

16个区域中冰级船舶的航行窗口在修订后的assppr（canada, 2023）中提供，如表4所示。 (10) p_z=(1/T) × (1 |ω_z|) × σ_{(i,j)∈ω_z} σ_{τ=1}^{T} g_{i,j}(τ), ω_z={(i,j) | (i,j)∈z} 根据加拿大于2010年颁布的《船舶安全管理规章》（sscz order），西北航道被划分为16个航运管控区域（canada, 2010），其边界如图3所示。由sscz order划定的区域边界坐标记录于附录表2中。在该规章中，当加拿大领海基线与格陵兰之间的距离小于200海里时，专属经济区边界被替换为国际边界。此外，河流和湖泊被排除在sscz order规定的区域之外。 图3. 西北航道的16个区域边界。 16个区域中冰级船舶的航行窗口在修订后的assppr（canada,>
(10) p_z = (1/t) × (1/|ω_z|) × σ_{(i,j)∈ω_z} σ_{τ=1}^{t} g_{i,j}(τ), ω_z = {(i,j) | (i,j)∈z}

根据加拿大于2010年颁布的《船舶安全管理规章》（sscz order），西北航道被划分为16个航运管控区域（canada, 2010），其边界如图3所示。由sscz order划定的区域边界坐标记录于附录表2中。在该规章中，当加拿大领海基线与格陵兰之间的距离小于200海里时，专属经济区边界被替换为国际边界。此外，河流和湖泊被排除在sscz order规定的区域之外。

图3. 西北航道的16个区域边界。

16个区域中冰级船舶的航行窗口在修订后的assppr（canada, 2023）中提供，如表4所示。>

根据各区域冰情的时空分布，ASSPPR中提供的航行计划大致反映了船舶破冰能力与航行窗口之间的关系。然而，ASSPPR中仅提供了独立航行的航行计划，未说明破冰船护航导致的航行窗口变化。

表4. NWP水域冰级船舶通行标准。
类别 | 区域1 | 区域2 | 区域3 | 区域4 | 区域5 | 区域6 | 区域7 | 区域8
北极级8 | 7月1日至10月15日 | + | + | + | + | + | + | +
北极级6 | 8月15日至9月15日 | 8月1日至10月31日 | 7月15日至11月30日 | 7月15日至11月30日 | 8月1日至10月15日 | 7月15日至2月28日 | 7月1日至3月31日 | 7月1日至3月31日
北极级2 | — | — | 8月15日至9月30日 | 8月1日至10月31日 | — | 8月15日至11月20日 | 8月1日至11月20日 | 8月1日至11月30日
A型 | — | — | 8月20日至9月10日 | 8月20日至9月20日 | — | 8月15日至10月15日 | 8月1日至10月25日 | 8月1日至11月10日
C型 | — | — | — | — | — | 8月25日至9月25日 | 8月10日至10月10日 | 8月10日至10月25日
E型 | — | — | — | — | — | — | 8月10日至9月30日 | 8月20日至10月20日

类别 | 区域9 | 区域10 | 区域11 | 区域12 | 区域13 | 区域14 | 区域15 | 区域16
北极级8 | + | + | + | + | + | + | + | +
北极级6 | + | + | 7月1日至3月31日 | + | + | + | + | +
北极级2 | 8月1日至12月20日 | 7月25日至12月20日 | 7月10日至11月20日 | 6月15日至12月5日 | 6月25日至11月22日 | 6月25日至12月10日 | 6月25日至12月20日 | 6月10日至12月10日
A型 | 8月1日至11月20日 | 7月25日至11月20日 | 7月10日至10月31日 | 6月15日至11月10日 | 6月25日至10月22日 | 6月25日至11月30日 | 6月25日至12月5日 | 6月20日至11月20日
C型 | 8月10日至10月25日 | 8月1日至10月25日 | 7月15日至10月15日 | 7月1日至10月25日 | 7月15日至10月10日 | 7月1日至11月25日 | 7月1日至11月25日 | 6月25日至11月10日
E型 | 8月20日至10月15日 | 8月10日至10月20日 | 7月15日至9月30日 | 7月1日至10月20日 | 8月15日至9月20日 | 7月20日至10月31日 | 7月20日至11月5日 | 7月1日至10月31日

注：+ — 全年允许船舶航行；- — 全年禁止船舶航行。

在本研究中，破冰船护航下的船舶航行能力通过将船舶冰级提升两个等级来表示。该方法基于俄罗斯法规中规定的破冰船辅助增强机制，以及相应冰级类别对应的破冰厚度标准。因此，在破冰船护航下，E型船舶被视为C型船舶，A型船舶被视为北极级2船舶，北极级6船舶被视为北极级8船舶。对于区域Z中的冰级船舶c，可航行天数LZ,c定义为：
(11) LZ,c = tZ,c,end ? tZ,c,start + 1

3.4. 破冰船收益区域的识别
仅能在破冰船护航下通航的区域被视为潜在风险区域。采用两步法识别破冰船护航下暴露的风险区域。对于第τ天的网格单元(i,j)，破冰船护航下的可航行性定义为Gi,jesc(τ)∈{0,1}，独立航行下的可航行性定义为Gi,jind(τ)∈{0,1}。因此，第τ天破冰船护航情景下可航行单元集合为：
(12) Vesc(τ) = {(i,j)∈Gi,jesc(τ)=1}

第一步，对护航可航行集合Vesc(τ)进行路径规划。给定起点o和终点d，路径可表示为Path=(n0=o, n1, ?, nK=d)，相邻网格单元之间的距离权重ω设为1.41。使用A*算法求解护航条件下的最短路径：
(13) Path*(τ) = argmin Path ∑k=0K?1 ω(nk, nk+1), nk∈Vesc(τ), ?k

第二步，将最优护航路径Path*(τ)投影到独立航行可航行性矩阵Gi,jind(τ)上，并沿路径识别仅能在破冰船护航下通行的暴露风险网格单元。具体而言，暴露网格单元集合定义为：
(14) H(τ) = {n∈Path*(τ) | Gnind(τ) = 0}
其中Gnind(τ)表示路径节点n对应的网格单元在独立航行下的可航行性。随后，根据地方法规划定的区域定义为集合{Zm}m=1M。在此之后，仅能在破冰船护航下通行的潜在风险区域分类为：
(15) Hm(τ) = H(τ) ∩ Zm

4. 结果与分析
本节从国际和国内政府角度考察了冰级船舶的北极航行能力，并比较了两者之间的差异。此外，还考虑了破冰船护航带来的航行能力收益，并识别了破冰船护航作业所暴露的潜在风险区域。最后，通过对年际变化和护航所致冰级增强替代假设的敏感性分析，检验了结果的稳健性。

4.1. 国际规则下的北极航行能力
基于POLARIS框架，评估了2022年冰级船舶在北极的每日海冰风险，如图1附录所示。随后，对每个网格单元进行了月度可航行天的汇总，如图4所示。可以清楚地看到，在POLARIS框架下，PC3级船舶在东北航道(NSR)和西北航道(NWP)上均实现了全程可航行。相比之下，从1月到6月，PC6级船舶在NSR和NWP上的航线均被阻断。与PC3级船舶相比，PC6级船舶的可航行区域减少了约一半。即使在夏季，PC6级船舶也不允许进入80°N以北的区域。同时，OW级船舶的最佳航行窗口仅限于8月和9月，而其余时间NSR和NWP上的主要航线仍处于封冻状态。

图4. 冰级船舶月度可航行天的时空演化。

为回答研究问题1，量化了NSR和NWP中不同破冰能力船舶的航行能力。冰级船舶的航行窗口和年度可航行天如图5所示。就北极年度可航行天而言，PC6级船舶的航行能力被量化为PC3级船舶的42.7%。OW级船舶的航行能力被量化为PC3级船舶的26.8%，PC6级船舶的62.8%。对于两条航道，NSR的航行条件比NWP更为有利。这体现在PC6和OW级船舶沿NSR的航行窗口跨度长于沿NWP的航行窗口。对于PC6级船舶，沿NSR比NWP多获得14天的可航行天，相当于NWP航行窗口扩大了9.4%。同样，OW级船舶在NSR上的航行窗口比NWP提前13天开放。尽管NSR上7月中下旬的海冰重新冻结导致了中断，但年度可航行天数仍保持在与NWP相当的水平。

图5. NSR和NWP中冰级船舶的航行窗口。

4.2. 俄罗斯法规下的NSR航行能力
为回答研究问题2，量化了冰级船舶过境NSR水域的航行窗口，并首先与POLARIS框架下推导的结果进行了比较（见图6）。图6d显示了俄罗斯法规对NSR航运的严格限制。在高等级、中等和OW级船舶中，航行窗口平均减少了50.5%，且冰级越低，缩减幅度越大。OW级船舶受到的影响最大，仅剩35个可航行天，相对于POLARIS基础窗口减少了63.9%。然而，如此严格的要求并非不合理。在最严重的3月至5月冰季期间，即使PC3级船舶能够凭借其破冰能力实现通航，其经济性也几乎被侵蚀殆尽。对于PC6和OW级船舶，在航行窗口边缘区域作业时会遭遇接近其破冰能力极限的碎冰条件，从而导致冰致威胁加剧。因此，尽管俄罗斯法规下冰级船舶的航行窗口有所缩减，但运行安全性仍然得到了提高。

图6. NSR中俄罗斯法规与POLARIS之间的航行能力差异。绿色带表示POLARIS框架下船舶的航行窗口。

尽管上述分析揭示了NSR上冰级船舶的总体航行能力，但未捕获冰况最严重和法规约束最严格的区域。因此，本研究以OW级船舶为例，分析了NSR各区域的航行能力，以及POLARIS和俄罗斯法规体制下的航行能力排名，如图7所示。图7a和附录图2显示，沿典型NSR航线，区域14、23和24被识别为航行能力最差、冰况最严重的区域。图7b和c证实了这一结论，显示这三个区域的冰况在所有NSR区域中排名最差的五名之列。

图7. OW级船舶在NSR子区域的航行能力。a 航行规则框架下区域年度平均航行能力率；b POLARIS框架下各区域航行能力率；c 航行规则框架下各区域航行能力率；d POLARIS和航行规则框架下区域船舶航行能力排名差异；e 不同区域的船舶航行能力率变化。

此外，东部区域的冰况明显重于西部区域，维尔基茨基海峡作为分界线。此外，图7d显示区域航行能力排名的波动通常在1名以内。仅在区域9、11、16和17中，航行规则下的排名比POLARIS高2名，表明这些区域的航行能力在航行规则下的评估比POLARIS更为乐观。应特别注意区域8。在该区域中，POLARIS基础排名比NSR规则下的排名高3位。相比之下，POLARIS显示较轻的冰况，而NSR规则下实施了更严格的航行管理。同时，图7e显示与POLARIS相比，航行规则下的区域航行能力降低了8%-20%。此外，与POLARIS相比，航行规则下所有区域OW级船舶的平均航行能力降低了34.3%，仅为整体NSR过境窗口减少幅度的一半。

4.3. 加拿大法规下的NWP航行能力
在加拿大颁布的Order-ASSPPR框架下，量化了冰级船舶过境NWP水域的航行窗口，并与POLARIS下推导的结果进行了比较（见图8）。如图8a所示，加拿大法规对航行窗口施加了比POLARIS更严格的约束，导致平均减少65.2%。与POLARIS相比，Order-ASSPPR框架下PC3级船舶的航行窗口减少了37.3%，PC6级船舶减少了58.4%。对于这两个冰级，加拿大法规下的可航行窗口比俄罗斯法规下短4.1%。此外，Order-ASSPPR框架下禁止OW级船舶过境NWP。同时，Order-ASSPPR框架下为PC3级船舶在2月开放了航行窗口，而6月的通行则受到限制。对于PC6级船舶，航行窗口集中在8月中旬至10月中旬。因此，为回答研究问题3，加拿大法规被证明比俄罗斯法规更为严格。

图8. NWP中加拿大法规与POLARIS之间的航行能力差异。绿色带表示POLARIS框架下船舶的航行窗口。

同样，为了揭示加拿大法规在NWP各区域的监管效果，量化了Order-ASSPPR框架下OW级船舶的航行能力，并与POLARIS下进行了比较（见图9）。加拿大将区域1-6指定为全年不可航行，这无疑代表了更为严格的监管立场。基于POLARIS的各区域海冰风险如图3附录所示。将附录图3与图9d进行比较，可以看出加拿大法规限制与实际冰况之间存在差异。POLARIS和Order-ASSPPR之间区域航行能力排名的波动通常在2名以内，这大于航行规则下观察到的波动。

12 区观测到的排名差异最大，这表明加拿大将该区域定位为进出西北航道（NWP）的门户，尽管其冰情比其他区域更为严峻。因此，在监管有效性方面，俄罗斯监管框架与实际冰情的吻合度表明优于加拿大框架。

图 9. 西北航道子区域的 OW 船通航性。a Order-ASSPPR 框架下各区域的通航天数；b POLARIS 框架下各区域的通航率；c Order-ASSPPR 框架下各区域的通航天数；d POLARIS 和 Order-ASSPPR 框架下各区域船舶通航性排名的差异。

研究表明，6 区被确定为穿越西北航道的必经之地，但在 Order-ASSPPR 框架下禁止 OW 船全年通行。为了回答研究问题 3，对西北航道 6 区的冰情和通航性进行了更详细的分析。如图 10 所示，6 区按纬度分为高纬子区（6-1）和低纬子区（6-2）。在 POLARIS 下，子区 6-1 的航行风险量化为?26.2，子区 6-2 为?24.5，表明两者差异很小。此外，图 10b 显示子区 6-1 有 96 个通航日，子区 6-2 有 102 天。然而，从 8 月到 10 月，子区 6-2 的航行条件明显比子区 6-1 有利。如图 10c 和 d 中 POLARIS 量化所示，8 月至 10 月西北航道 OW 船有 88 个通航日。特别值得注意的是，其中 44 天只有在整个通道无冰的情况下才可行使穿越，航行窗口期为 8 月 10 日至 9 月 23 日。这一发现表明，加拿大的分区方案和航行窗口设置存在局限性。

图 10. 西北航道 6 区的冰情与通航性分布。a 6-1 和 6-2 区的范围及 POLARIS 框架下的航行风险；b 2022 年全年该区域内的每日航行风险；c POLARIS 框架和无冰条件下 6-2 区的航行窗口；d 6-2 区的通航天数。

4.4. 破冰船护航下的通航性增益
为了回答研究问题 4，图 11 展示了破冰船护航带来的冰区通航性量化增益。对于 PC3 船，本地法规与国际规则之间的差距通过破冰船护航得到部分补偿。此外，在破冰船护航下，PC6 和 OW 船的航行窗口得以扩展，从而大幅减少了本地法规与国际规则之间的差异。在图 11c 和 d 中，在本地法规下独立运营的 PC3 和 PC6 船，在破冰船护航下，其通航性在东北航道（NSR）和西北航道水域平均提升了 40.7% 和 58.75%。值得注意的是，在破冰船护航下，沿东北航道的 OW 船增加了 39 个通航日，增益率为 111.4%，沿西北航道则增加了 32 个通航日。在图 11e 和 f 中，与 POLARIS 相比，在破冰船护航下，东北航道和西北航道水域的通航性分别平均降低了 21.2% 和 34.0%。因此，当纳入破冰船护航时，国际规则与本地法规之间的通航性差距沿东北航道减少了 29.3%，沿西北航道减少了 31.2%。然而，西北航道的通航性评估仍劣于东北航道。

图 11. 通过破冰船护航增强北极船舶通航性。a 和 b 沿东北航道和西北航道的破冰船护航航行窗口；c 和 d 与本地监管框架相比，沿东北航道和西北航道在破冰船护航下的船舶通航增益；e 和 f 与 POLARIS 框架相比，沿东北航道和西北航道在破冰船护航下的船舶通航损失。绿色和红色条带分别代表 POLARIS 框架和本地监管框架下的船舶航行窗口。

破冰船护航可以引入对此前无法进入的冰盖水域的通道，图 12 展示了护航作业下暴露的潜在风险区域。在本研究中，4 月 1 日至 9 月 10 日被定义为海冰融化季，全年剩余时间定义为海冰冻结季。在东北航道水域，对于 PC3、PC6 和 OW 船，需要在 11、14、17 和 24 区进行破冰船护航，才能实现超出《航行规则》许可范围的航行，这些区域被识别为具有最高暴露风险。此外，在 8、12、13、16、18、19、20、22 和 23 区，PC6 和 OW 船的通航性因破冰船护航而增强，但仍显示出巨大的暴露风险。在西北航道水域，在 Order-ASSPPR 约束下，6 区和 13 区被明确识别为关键瓶颈。对于 PC3 船，1、2 和 4 区被视为潜在风险暴露区，因为破冰船护航开辟了高纬度路线并途经这些区域。此外，PC6 船在破冰船护航下扩展的航行窗口在 7、11 和 12 区暴露了额外的航行障碍。

图 12. 破冰船护航下各区域的风险暴露范围。

在破冰船护航为不同冰级船舶带来的扩展航行窗口内，揭示了最短过境路线的变化以及需要破冰船护航水域的空间分布，如图 13 所示。图中显示的东北航道和西北航道最短过境轨迹对应于融化季和冻结季内护航扩展窗口最大的特定日期。从图中可以识别出 PC3、PC6 和 OW 船穿越东北航道和西北航道最短路径所经过的具体区域。此外，还标出了仅在破冰船护航下穿越的区域。

图 13. 配有破冰船护航的冰级船舶通航性增强区域。

4.5. 敏感性分析
北极海冰范围和厚度的年际变化会影响船舶通航性。俄罗斯在 2013 年颁布的《航行规则》下实施了东北航道的分区管理，而加拿大规定的固定船舶航行窗口则独立于年际冰情。由于上述结果源自 2022 年的海冰数据，本研究进一步使用了 2013 年至 2022 年的北极海冰数据，以评估船舶通航性的年际变化并进行敏感性分析，如图 14 所示。沿东北航道，与 POLARIS 相比，俄罗斯法规下 PC3 船的通航天数每年一致减少 120 天，相当于损失率 32.9%。对于中低冰级船舶，通航性随年际冰情波动。从 2015 年到 2020 年，东西伯利亚海的海冰消退加速缩小了 POLARIS 与俄罗斯法规之间的通航性差距。尽管如此，在这十年期间，相对于 POLARIS，俄罗斯法规下的平均通航性损失率对于 PC6 船仍为 46.6%，对于 OW 船为 40.1%。沿西北航道，所有冰级船舶的通航性在各年份保持相对稳定。与 POLARIS 相比，加拿大法规下十年的平均通航性损失率对于 PC3、PC6 和 OW 船分别为 37.0%、60.1% 和 100%，这与 2022 年的结果高度一致。

图 14. POLARIS 和国家法规下船舶通航性的年际变化：a 东北航道；b 西北航道。

加拿大的 SSCZ 命令和 ASSPPR 未规定破冰船护航下船舶通航性提升的标准。参考俄罗斯《航行规则》中规定的破冰协助航行提升标准（见附表 3），本研究假设破冰船护航可使船舶冰级提升两级，并将此假设应用于西北航道。然而，将此类推应用于加拿大冰级分类系统可能会引入一些不确定性，因此有必要进一步评估不同冰级提升水平对船舶通航性的影响。完整的加拿大冰级分类系统及相应的船舶航行窗口列于附表 4。因此，将冰级提升一级、二级和三级作为破冰船护航下增强通航性的替代情景，并进行了敏感性分析，如图 15 所示。对于 PC3 船，在所有三种提升情景下，年度通航天数均达到 365 天，表明高冰级船舶的通航性对此假设不敏感。相比之下，PC6 船表现出更大的敏感性。其基线通航期为 62 天，在一、二、三级提升下分别增加至 68、98 和 122 天，分别增加了 6、36 和 60 天。对于 OW 船，一级提升仍不允许航行，而二级和三级提升将通航天数分别增加至 32 天和 37 天，两者仅相差 5 天，表明进一步增强护航能力的边际收益有限。总体而言，两级冰级提升捕捉了中低冰级船舶在破冰船护航下通航性的显著改善，同时避免了与更高提升水平相关的通航性潜在高估。

图 15. 破冰船护航下不同冰级提升水平对船舶通航性的影响。a 船舶航行窗口；b 通航天数。

5. 讨论与政策启示
本研究从国际规则和本地法规两个视角系统地量化了北极船舶通航性，从而更清晰地理解了船舶破冰能力和监管策略如何塑造通航性。此外，研究考虑了独立航行和破冰船护航两种情景下的通航性。揭示了本地法规下破冰船护航带来的通航性增益，并确定了相对于国际规则框架的剩余差距。研究结果为修订北极航行规则以及政府制定区域航行法规提供了理论基础和政策见解。

北极航运的通航性受限于船舶的破冰能力，这被确定是导致通航可行性差异的主要因素。在本研究中，PC6 船在整个北极的通航性量化为 PC3 船的 42.7%，而 OW 船的通航性量化仅为 PC3 船的 26.8%。这一结果得到了 Rigot-Muller 等人（2022）通过对亚马尔液化天然气工厂项目案例研究的证实，在该研究中 PC3 船被确定为最佳船队选择。尽管 PC3 船的部分优势被较高的运输和延误成本所抵消，但未发现路线总运输成本的大幅增加。相反，它提供了更高的班期可靠性、更低的冰困风险以及在东北航道水域更强的适航性。对于中低冰级船舶，进入北极水域受限于其有限的破冰能力（Dawson 等，2022）。特别是，这些船舶独立穿越北极航道的能力受到强烈限制，更常见的是沿北极路线外围或北极内部进行短途运营（Hu 等，2024；Lasserre, 2018）。因此，即使必须考虑运营、风险相关和管理成本，高冰级船舶也更适合北极作业。

监管政策的差异也被认为是导致北极船舶通航性差异的关键驱动因素。从监管框架设计的角度来看，通航性差异可归因于监管机构之间管理理念的分歧（Chen 等，2024；Zhang 等，2025）。以 POLARIS 为例，通过共同考虑海冰密集度（SIC）和海冰厚度（SIT）来评估航行风险，从而能更敏感地捕捉冰情变化。相比之下，俄罗斯框架对冰情的处理比 POLARIS 更为粗略，因为仅区分了四个等级（T、C、L 和 H）。在加拿大框架中，为每个划定的区域规定了固定航行窗口，由于灵活性有限，这可能会引入相对于 POLARIS 的巨大差异。

从区域治理的角度来看，各国政府实施更严格的航行法规主要出于以下几个原因。Buixadé Farré等人（2014）指出，俄罗斯认为北方海航道水域的航行规则是其统一国家运输体系不可或缺的组成部分。通过这些规则，俄罗斯维护了国内立法下的管辖权，并对北方海航道水域的航运实施了管控，其中包括能源资源丰富和运输潜力巨大的区域。Milakovi?等人（2018）进一步指出，北方海航道的规则和法规旨在确保航行安全，其中包括与冰情分级、冰区引航员、破冰船协助以及搜救基础设施相关的规定。此外，俄罗斯国内立法还强调了环境保护，规定在北方海航道水域发生溢油或海洋生态损害时，需承担清污费用和生态损害赔偿。与此类似，加拿大也依据国家利益制定了西北航道水域的航行管理法规（Chircop等，2024；Wang和Aporta，2024）。通过这些法规，加拿大促进了航行安全，维护了国家主权，并防止了船舶污染。然而，加拿大的分区方案和西北航道的航行窗口设置仍存在局限性。例如，在6区，即使在无冰期也不允许非冰级船（OW）通行。破冰能力被视为衡量一个国家北极通达水平的重要指标，尤其受到关注的是其能为商船带来的通航能力提升（Xu和Yin，2021）。本研究表明，虽然破冰船护航可以缩小国际规则与地方法规之间在通航能力上的差距，但这一差距无法完全弥合。因此，当破冰船护航被作为提升北极通航能力的技术解决方案时，其作用是有限的。此外，在航行条件不佳时，破冰船护航服务可能会面临排队延迟，需要支付高额服务费，且破冰船到达援助区域可能需要较长的等待时间（Kondratenko等，2023；Shu等，2025）。此外，俄罗斯拥有全球最大的破冰船队，所有核动力破冰船均由俄罗斯运营（Aliyev，2024）。未来，美国已宣布计划建造更多重型极地破冰船，以深化其在北极事务中的参与（O'Rourke，2018）。与此同时，中国、日本、韩国等国家也制定了相关的北极航运政策并采取了对应行动，目前已被视为北极航运经济的重要参与者（Chen等，2025；Kienko，2022）。因此，北极航线的巨大航运潜力正吸引着众多国家的广泛参与，预计北极地区的大国竞争将进一步加剧。

在国际规则和地方法规下对北极船舶通航能力进行定量分析的政策启示可归纳为以下三个主要方面。这些启示为国际海事治理、船级社标准制定以及相关国家的北极战略发展提供了决策依据。

第一，应加强国际规则与地方监管框架之间的协调，以减少因制度差异造成的航行不确定性。北极航运治理的修订应以POLARIS框架为指导，用于量化海冰风险。同时，应将政府划定的分区限制和航行窗口设置纳入考量，并对现有分区的合理性进行重新评估。特别是，加拿大的6区应综合考虑海冰分布和船舶交通密度进行重新划定。北极理事会框架下现有的多边机制，特别是涉及PAME的相关平台，可作为北极国家及其他利益相关方进行对话和技术协调的渠道。这将有助于使关键监管参数与国际最佳实践相一致，并支持建立更加稳定、灵活和有效的航运业监管机制。

第二，应根据船舶冰级实施差异化的通航和安全管控，从而引导船队结构优化。对于PC3级等高冰级船舶，应优先用于中长途北极运输，而对低冰级船舶则在航行季节、允许区域和运营条件方面实施更严格的限制。为便于船队逐步升级，可首先在高冰级船舶相对稳定的商业航线上加以推广，如能源运输通道，这些航线有稳定的货运需求和持续的运营条件，能更好地支持其部署。此外，可通过税收减免或运营补贴等政策手段，鼓励航运公司投资并部署高冰级船舶，从而优化北极船队结构。

第三，应减少对破冰船护航的依赖，建立多元化的北极航运保障体系。这可以通过开发更完善的风险调整机制来规范护航航行，以及加强软基础设施建设（包括海冰监测、航线规划和应急响应）来实现。为破冰船护航建立正式的风险补偿系数，将使被护航船舶的通航风险评估更加准确。还应促进国际合作和破冰船资源共享，以提升北极航运的韧性和安全性。

尽管本研究在国际规则、地方法规和破冰船护航情景下对北极船舶通航能力进行了量化，但仍须承认某些局限性。现有框架侧重于合规通航能力，并未明确考虑航道水深、冰脊、冰区航速损失、破冰船可用性或排程限制等运营因素，而这些都是可能影响船舶实际运营的因素。此外，加拿大颁布的航行法规未明确说明破冰船护航下航行窗口如何调整。本研究中，加拿大的破冰船护航能力是依据护航作业的通航能力提升和俄罗斯法规中规定的破冰厚度进行近似的。因此，这种近似处理可能导致与实际条件存在偏差。未来研究应使用加拿大海事及海岸警卫队的实际破冰船护航作业数据进一步校准和验证这些估算。

6. 结论

本研究基于国际规则和地方法规，探讨了北极船舶通航能力与管理框架之间的关系。利用2022年北极海冰数据，量化了独立航行和破冰船护航情景下PC3、PC6和OW船舶的通航能力。结果表明，在POLARIS框架下，独立航行的PC6和OW船舶通航能力分别仅为PC3船舶的42.7%和26.8%。与POLARIS相比，俄罗斯监管框架下航行窗口缩短了50.5%，加拿大监管框架下缩短了65.2%，表明加拿大的航行管理比俄罗斯更为严格。此外，加拿大6区的分区方案被认为不合理，且为OW船舶设定的航行窗口过于严格。再者，尽管破冰船护航将国际规则与地方法规之间的通航能力差距缩小了近30%，但仍无法完全弥合。最后，敏感性分析进一步证实了研究结果对年际变率和破冰船护航通航能力提升替代假设的稳健性。这些发现为界定POLARIS和地方法规对北极船舶通航能力的影响提供了定量证据，并为改善北极航运法规提供了理论支持。

CRediT作者贡献声明

崔海龙：论文初稿撰写、可视化、软件、方法论。
刘昭：验证、方法论、概念构思。
付珊珊：论文审稿与编辑、形式分析。
朱开杰：验证、数据整理。
杨再利：指导、项目管理。
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