Glasye k ap fonn koupe tan livrezon-men vini ak yon pri kache

Tablo Lyen yo

• Background, rezilta, ak konklizyon
• I. Background
• II. Done Deskripsyon
• III. Analiz
• IV. Diskisyon
• V. Metòd
• VI. Deklarasyon
• VII. Rekonesans

Jan nou koumanse

Rediksyon nan kouvèti glas lanmè a ak rechofman aktik fasilite transpò a nan bato atravè wout ki konsiderableman pi kout pase wout transpò tradisyonèl yo. Sistèm Idantifikasyon Otomatik (AIS), ki fèt ideyalman pou evite kolizyon veso, transmèt enfòmasyon sou navigasyon veso a (aktyèlman 27 kalite mesaj) tankou non, pozisyon oswa vitès, se yon sous done pwisan pou kontwole pwogrè anbake Aktik kòm kouvèti glas la. diminye.

Rezilta yo

Dapre analiz yon platfòm sou entènèt ki kolekte done AIS anbakman, nou te mezire distribisyon espasyal nan transpò atravè Oseyan Aktik, entansite li yo ak evolisyon tanporèl la, an relasyon ak zòn ki lage nan zòn glas lanmè a. Transpò atravè Oseyan Aktik la distribye nan espasyal apre yon distribisyon gwo ke, sa vle di gwo trafik atravè yon zòn Aktik limite, ak yon ekspozan ki depann de kategori veso a.

Lapèch se kategori ki gen pi gwo gaye espasyal la, ak lajè wout anbake ki gen rapò ak zòn glas lanmè proximal la. Evolisyon tan wout sa yo karakterize pa ogmante peryòd pwolonje nan aktivite anbake atravè ane a.

Konklizyon

Done AIS ofri bonjan enfòmasyon sou aktivite flòt entènasyonal la atravè lemond. Nan kontèks nouvo akò entènasyonal yo, li se yon sous valab pou kontwole anbakman, lapèch ak enpak potansyèl nan lavi maren pami lòt aspè. Isit la nou te konsantre sou transpò Aktik la nan dènye ane yo, ki ap grandi rapidman, sitou alantou wout nòdès ak pasaj nòdwès bò lanmè yo, ki bay yon opòtinite pou konsepsyon wout anbake ki pi kout ak emisyon gaz lakòz efè tèmik redwi soti nan transpò machandiz, men nan yon fason. risk enpak sou ekosistèm Aktik la.

I. ORIJAN

Trafik transpò reprezante mòd transpò dominan nan komès mondyal la, ki bay plis pase 80% nan volim komès entènasyonal machandiz [1]. An reyalite, kwasans ekonomik te mennen nan yon ogmantasyon paralèl nan trafik maren 60% nan peryòd ki genyen ant 1992 ak 2002 [2]. Enpòtans transpò maritim nan ekonomi mondyal la te pwouve an 2020 lè Kanal Suez la te bloke lè bato kontenè Ever Given te bloke. Opòtinite pou pwofite ouvèti nouvo wout Aktik k ap fè livrezon machandiz soti nan pwovens Lazi rive nan Ewòp ak Amerik di Nò akòz diminisyon kouvèti glas la pral ogmante trafik ak pote nouvo menas pou ekosistèm vilnerab sa a [3], ki ajoute enpak dirèk klima rapid la. chanjman nan Aktik la. An reyalite, yon estimasyon tan an anbake te revele yon ogmantasyon nan 7% ant 2013 ak 2022 [4].

Teknoloji Suivi yo jwe yon gwo wòl nan analiz mouvman veso yo atravè oseyan yo, sa ki pèmèt quantification plizyè konpòtman veso ak konsekans ekonomik, politik ak ekolojik. Pou egzanp, swiv veso lapèch fasilite dediksyon nan pwen cho nan aktivite lapèch [5-7]. Anplis, sipèpoze ki genyen ant trajectoire veso lapèch yo ak swiv mouvman bèt maren yo te revele rejyon yo ki gen yon gwo risk pou yo sipèpoze e konsa risk pou yo pran byatch ant veso lapèch ak reken [8], ak risk kolizyon gwo veso ak reken balèn [8] . 9].

Kounye a, pwodwi ki sòti nan done swiv veso yo disponib ouvètman. Pou egzanp, pwodwi prensipal Global Fishing Watch la dekri efò lapèch nan rezolisyon espasyal ak tanporèl segondè globalman [5]. Sepandan, pi laj seri done, ki gen ladan pa egzanp trajectoire lòt kategori veso globalman, yo disponib anba acha prive. Pou simonte pwoblèm pwopriyetè done ak normalisation, nouvo inisyativ yo ap devlope pou fè analiz sou entènèt ak aksè a ansanm done ki te deja pwòp, pre-trete ak valide syantifikman ki soti nan plizyè sous. Nan direksyon sa a HUB Ocean te devlope Platfòm Done Oseyan (oceandata.earth), kote syantis yo ka fè analiz sou entènèt plizyè seri done ki dekri divès fenomèn oseyan, tankou enfeksyon parazit nan fèm pwason, emisyon veso mondyal oswa done jeospasyo ki dekri Zòn Marin Pwoteje. (MPA).

Isit la, nou rapòte analiz nou sou trafik anbakman sou Oseyan Aktik la ant janvye 2020 ak avril 2022 atravè yon analiz done ki te devlope sou yon Semèn Preview Prive nan Platfòm Done Oseyan an.

II. DESKRIPSYON DONE

Trafik transpò. Itilizasyon espas bato ki t ap transpòte Oseyan Aktik la te dedwi apati done Sistèm Idantifikasyon Otomatik (AIS). AIS se yon sistèm entwodwi pou sekirite maritim ki bay, pami diferan varyab done, vitès, latitid ak lonjitid veso yo itilize sistèm nan. Platfòm Oseyan Data Platform te rasanble done swiv AIS nan yon rezolisyon chak mwa ak yon rezolisyon espasyal segondè e li te rapòte kantite èdtan chak selil kadriyaj te transpòte pa veso yo. Tan transpò pa mwa a te disponib depi janvye 2020 rive avril 2022, epi li te espesifye senk kategori veso (kago, lapèch, pasaje, tankè ak lòt). Pou analiz nou an, nou prezante yon kadriyaj mondyal ki gen rezolisyon 0.1◦ × 0.1◦, chwazi latitid ki pi wo pase Sèk Aktik (66.6◦, Fig. 1).

Evolisyon tan zòn nan ki kouvri pa wout transpò yo te konplete ak seri done yo te itilize pou yon evalyasyon anvan trafik transpò Aktik la [10], pou bay yon konparezon nan seri done Platfòm Done Oseyan yo epi ilistre evolisyon tan alontèm nan. trafik anbakman nan Oseyan Aktik. Ansanm done anvan sa a te rapòte kantite chak mwa nan veso inik sistèm AIS la te detekte nan chak selil kadriyaj 0.25◦×0.25◦, ant jiyè 2010 ak me 2015.

Kouvèti glas lanmè. Zòn glas lanmè yo te jwenn nan endèks glas lanmè a, ki te founi pa National Snow and Ice Data Center (Etazini) [11]. Ansanm done sa a te rapòte evolisyon chak mwa nan zòn glas lanmè a nan Emisfè Nò a, ansanm ak sou-rejyon espesifik nan Aktik la, kote nou te konsidere Zòn Achipèl Kanadyen an, Baffin Bay ak Lanmè Beaufort pou wout Pasaj Nòdwès la, pandan nou te konsidere Lès Lanmè Siberyen, Lanmè Kara ak Lanmè Barents pou wout Nòdès la.

III. ANALIZ

Dansite anbake yo te kalkile kòm tan transpò a nan chak selil kadriyaj divize pa zòn selil la, totalman tan an nan tout bato yo ki itilize AIS nan rejyon konsidere a. Modèl sa a revele tach cho nan aktivite anbake, tou de nan kat jeyografik la an jeneral ak nan modèl yo espesifik ki asosye ak kategori veso diferan (figi 1). Bato lapèch reprezante pi gwo kontribisyon nan anbake nan Oseyan Aktik, espesyalman nan lanmè Barents, men tou nan pwoksimite Islann. Bato kago yo, menm jan ak veso tankè yo, te montre modèl kote nou te obsève wout Pasaj Nòdès ak Nòdwès yo, ak dènye a te vin pi laj nan Baffin Bay, kote trajectoire tankè yo te okipe mwens zòn nan rejyon sa a. Trafik pasaje yo kouvri pi ba fraksyon nan zòn nan kòm wout ki pi frekante yo te pi kout, pou egzanp sou kòt Nòvejyen ak Icelandic.

Eterojenite dansite anbake atravè espas la te dekri pa distribisyon lou-tailed, konsa ke pifò selil kadriyaj parèt yon dansite anbake ki ba, ak kèk selil konsantre gwo valè (figi 2). Espesyalman, distribisyon dansite anbakman pou totalman (nan kategori) ak pou kategori espesifik yo te dekri pa distribisyon pouvwa-lwa. Nou te fè yon regrezyon lwa pouvwa nan distribisyon sa yo ak pake Python powerlaw, jwenn ekspozan yo ekipe 1.79 (agrégée), 1.49 (pasaje), 1.90 (tanker), 1.74 (kago) ak 1.96 (lapèch). Pou lapèch, nou te obsève de rejim, kote distribisyon an se pi pre yon distribisyon inifòm pou dansite ki ba (sa vle di, ak yon ekspozan ki pi piti), pandan y ap dansite gwo implique yon diminisyon pi vit, ki te konpòtman an te kaptire pa regresyon an.

Rezime, yon modèl nil o aza konsidere yon flux orijin-destinasyon, ak yon orijin fiks ak yon pwobabilite inifòm pou rive nan nenpòt destinasyon oswa vis vèrsa, mennen nan yon distribisyon inifòm nan yon dimansyon, pandan y ap distribisyon an se lou-ke ak yon ekspozan 3. nan de dimansyon.

Pou detekte wout anbake, nou kalkile dansite transpò an mwayèn pou chak lonjitid, konsidere sèlman selil kadriyaj yo ki gen valè ki pa zewo, epi reprezante dansite transpò relatif chak selil kadriyaj la, se sa ki, dansite anbake divize pa dansite transpò mwayèn nan li yo. lonjitid (gade Metòd). Nou te obsève ke valè ki pi wo yo sitiye nan pwoksimite rivaj la (figi 3). Teknik sa a te revele wout prensipal yo anbake (koridò wouj sou Fig. 3), osi byen ke plizyè tach lapèch cho nan gwo lanmè yo. Nou te detekte de wout transpò prensipal Aktik, wout Nòdès ak Pasaj Nòdwès, tou de ki konekte Nò Pasifik la ak oseyan Nò Atlantik yo, ak Wout Nòdès la divize an de nan Nò ak Sid Zile Lyakhovsky. Pifò nan trafik tou de wout yo te asosye ak bato tankè ak kago, jan yo montre pa absans kontinwite espasyal sou wout yo nan bato pasaje yo ak lapèch, ki espere montre vwayaj pi kout.

Apre nou fin analize pwopriyete espasyal dansite anbakman an nan seri done total la ak nan diferan kategori veso, nou te konsantre sou evolisyon tanporèl trafik anbakman an, ansanm tout obsèvasyon yo atravè Sèk Aktik la. Trafik anbakman ki pi wo nan tout peryòd la te koresponn ak bato lapèch ki te swiv, nan lòd decresan, pa pasaje, kago ak bato tank (Fig. 4). Pandan ke evolisyon relatif veso lapèch ak pasaje yo pa t montre gwo fluctuations relatif, trafik anbakman pou veso kago ak tankè yo te montre yon aktivite maksimòm nan sezon lete ak kòmansman otòn tou de 2020 ak 2021.

Finalman, nou mezire evolisyon alontèm Pasaj Nòdwès ak wout Nòdès yo ak yon seri done konplemantè ki dekri kantite veso inik yo obsève nan chak selil kadriyaj 0.25◦× 0.25◦ ant jiyè 2010 ak me 2015. Pou garanti konpatibilite ak seri done nou an, nou te jwenn lajè wout veso a swiv menm pwosedi ki dekri pi wo a, men nou konsidere menm selil kadriyaj la. gwosè, se sa ki, selil ki gen 0.25◦ bò. Nou te obsève yon modèl menm jan an atravè diferan ane nan ka Pasaj Nòdwès la, pandan y ap wout Nòdès la te montre yon rediksyon remakab nan valè maksimòm li sou seri done ki pi resan yo, ansanm ak yon kwasans nan peryòd kote wout la te montre aktivite obsèvab (Fig. 7).

IV. DISKISYON

Done disponiblite sou anviwònman maren an, pou egzanp trajèksyon bèt oswa menas pou lavi maren [13], te limite istorikman kontrèman ak done ki dekri pwosesis ki fèt sou tè a. Sepandan, yon chanjman nan paradigm nan kominote a ak ajans finansman syantifik yo nan direksyon pou règleman pataje done tradui nan pi souvan degaje done maren. Nan kontèks sa a, platfòm sou entènèt rasanble, netwaye, ak estandadize seri done plizyè sous reprezante yon gwo benefis pou avanse syans maren [14, 15]. Anplis, disponiblite a nan sèvè pou kalkil sou entènèt pote yon chanjman nan direksyon demokratizasyon non sèlman aksè a done, men tou, resous yo enfòmatik yo trete done gwo. Nan kontèks sa a, nou te devlope analiz nou sou trafik anbakman Aktik la gratis lè l sèvi avèk Ocean Data Connector nan HUB Ocean, nan yon Semèn Preview Prive.

Analiz alontèm trafik anbakman sou wout Nòdès ak Pasaj Nòdwès yo rapòte FIG. 5. Tan evolisyon trafik anbake pou chak lonjitid. Panèl anlè a reprezante dansite transpò an mwayèn sou selil ki gen anbake ki pa nil nan chak lonjitid, pandan ke anba a reprezante longè seksyon selil sa yo. Antre blan reprezante absans trafik. Liy nwa ki nan panèl anwo a reprezante lonjitid ke nou te chwazi kòm pi reprezantan pou mezire wout Nòdès ak Pasaj Nòdwès yo se, respektivman, 150º ak -90º. yon modèl sezon prevwa nan tou de wout, ki montre yon ti varyab sou Pasaj Nòdwès la. Sepandan, wout Nòdès la te montre yon dènye rediksyon sou lajè maksimòm wout la, ansanm ak yon konpòtman ki pi long pandan sezon an, sa vle di wout la te pi etwat, men yo te itilize nan yon fraksyon ki pi long nan ane a. Restriksyon lokal, rejyonal ak entènasyonal mobilite pou redwi pwopagasyon COVID-19, sou "anthropause" ki deja rele [16, 17], te sipèpoze ak pi fò nan peryòd analiz nou an, sa vle di tou yon rediksyon sou to pwodiksyon faktori yo, epi yo ka. eksplike diminisyon sa a nan lajè wout Nòdès la, paske yon diminisyon nan trafik ta mennen nan bato yo swiv chemen ki pi pre pi bon an, an tèm de distans, konsidere tout jeyografik ak kontrent anviwònman (glas). An reyalite, yon analiz mondyal te revele yon bès de 1.4% sou lokatè trafik nan premye mwa yo nan pandemi an, espesyalman nan Emisfè Nò a [18].

N bès nan limit glas lanmè nan Oseyan Aktik la ak rapid t'ap chofe kò Aktik reprezante yon opòtinite pou optimize wout anbakman, diminye dire transpò a ak depans yo ak, kidonk, emisyon gaz lakòz efè tèmik. Sepandan, ogmantasyon sa a nan trafik anbakman Aktik la ka yon prezaj nan "akselerasyon ble" [19] sou Aktik la, ki menase espès maren yo ki pa te deja ekspoze a danje anbake [20], tankou frape bato [21] oswa anba dlo. bri [22], anplis lòt estrès tankou polisyon plastik deja detekte [23, 24]. Nan lòt men an, disponiblite a nan nouvo wout anbake ka reprezante yon fidbak negatif ki baze sou moun sou rechofman planèt la, diminye emisyon yo soti nan veso akòz itilizasyon wout ki pi kout [25]. Potansyèl aspè pozitif ak negatif sa yo mete aksan sou enpòtans analiz done pou kontwole ak jere trafik anbakman Aktik, ki fezab pou minimize enpak anviwònman an.

V. METÒD

Dansite anbake. Done anvan tout koreksyon yo te bay tan transpò transpò a sou selil kadriyaj wo-rezolisyon veso ki ekipe ak aparèy AIS, ki gen ladan tout veso transpò yo ak dekonpozisyon li yo nan kat kategori veso, lapèch, pasaje, kago ak tankè. Nou rasanble selil kadriyaj segondè rezolisyon sa yo sou selil kadriyaj ki gen gwosè 0.1◦× 0.1◦. Nou te jwenn dansite anbake divize tan transpò transpò a pa zòn selil A:

kote R = 6371 km se reyon Latè a, ϕ se latitid an degre, ak ∆λ ak ∆ϕ se, respektivman, kote lonjitidinal ak latitid selil la an degre.

Mwayèn dansite anbake pou chak lonjitid. Nou kalkile dansite transpò an mwayèn pou chak lonjitid kòm sòm total tan transpò transpò atravè selil ki gen menm lonjitid, divize pa zòn selil sa yo ki gen yon tan transpò ki pa zewo, apre Eq. 7. Pou tan evolisyon valè sa a (figi 5, anlè), nan chak etap tan nou sèlman konsidere selil yo ki gen tan transpò ki pa zewo sou peryòd espesifik sa a.

Lajè wout pou chak lonjitid. Nou konsidere tout selil kadriyaj yo nan rejyon Aktik la ak yon lonjitid espesifik λ, epi kalkile tan evolisyon kantite selil N(λ, t) ki montre yon tan transpò ki pa zewo. Nou kalkile lajè wout W(λ, t) kòm longè koup transvèsal latitid selil sa yo:

VI. DEKLARASYON

A. Finansman

JPR te sipòte pa pwogram Juan de la Cierva Formacion (Ref. FJC2019-040622-I) finanse pa MCIN/AEI/10.13039/501100011033. JPR te resevwa sipò nan men Ajans Rechèch Panyòl MCIN/AEI/10.13039/501100011033 atravè pwojè MISLAND (PID2020-114324GB-C22).

Rechèch sa a sipòte pa Mar´ıa de Maeztu Excellence Unit 2023-2027 Refs. CEX2021-001201- M ak CEX2021-001164-M, finanse pa MCIN/AEI /10.13039/501100011033.

B. Kontribisyon otè a

JPR: Konseptyalizasyon, Konsèpsyon Done, Analiz fòmèl, Lojisyèl, Vizyalizasyon, Redaksyon: Original Draft. KK: analiz fòmèl, ekriti: revize ak koreksyon. CMD: Konsepyalizasyon, Redaksyon: Revize ak koreksyon. VME: Konsepyalizasyon, analiz fòmèl, ekriti: Original Draft.

VII. REKONÈS

Otè yo rekonèt platfòm HUB Ocean hubocean.earth pou aksè a done yo ak enstalasyon enfòmatik yo pou kouri tout analiz yo adistans, atravè Connector Done Oseyan an.

[1] UNCTAD, Review of Maritime Transport (Piblikasyon Nasyonzini, 2021).

[2] J. Tournadre, Geophysical Research Letters 41, 7924 (2014).

[3] N. Melia, K. Haines, ak E. Hawkins, Geophysical Research Letters 43, 9720 (2016).

[4] M. M¨uller, M. Knol-Kauffman, J. Jeuring, and C. Palerme, npj Ocean Sustainability 2, 12 (2023).

[5] DA Kroodsma, J. Mayorga, T. Hochberg, NA Miller, K. Boerder, F. Ferretti, A. Wilson, B. Bergman, TD White, BA Block, et al., Science 359, 904 (2018) .

[6] JP Rodr´ıguez, J. Fern´andez-Gracia, CM Duarte, X. Irigoien, and VM Egu´ıluz, Science Advances 7, eabe3470 (2021).

[7] TH Frawley, B. Muhling, H. Welch, KL Seto, S.-K. Chang, F. Blaha, Q. Hanich, M. Jung, EL Hazen, MG Jacox, et al., One Earth 5, 1002 (2022).

[8] N. Queiroz, NE Humphries, A. Couto, M. Vedor, I. Da Costa, AM Sequeira, G. Mucientes, AM Santos, FJ Abascal, DL Abercrombie, et al., Nature 572, 461 (2019) .

[9] FC Womersley, NE Humphries, N. Queiroz, M. Vedor, I. da Costa, M. Furtado, JP Tyminski, K. Abrantes, G. Araujo, SS Bach, et al., Proceedings of the National Academy of Syans 119, e2117440119 (2022).

[10] VM Egu´ıluz, J. Fern´andez-Gracia, X. Irigoien, ak CM Duarte, Rapò Syantifik 6, 30682 (2016).

[11] F. Fetterer, K. Knowles, WN Meier, MM Savoie, ak AK Windnagel, "Sea Ice Index, vèsyon 3," (2017). [12] J. Alstott, E. Bullmore, ak D. Plenz, PLoS ONE 9, e85777 (2014).

[13] AMM Sequeira, GC Hays, DW Sims, VM Egu´ıluz, JP Rodr´ıguez, MR Heupel, R. Harcourt, H. Calich, N. Queiroz, DP Costa, et al., Frontiers in Marine Science 6, 639 (2019).

[14] T. Tanhua, S. Pouliquen, J. Hausman, K. O'brien, P. Bricher, T. De Bruin, JJ Buck, EF Burger, T. Carval, KS Casey, et al., Frontiers in Marine Syans 6, 440 (2019).

[15] JJ Buck, SJ Bainbridge, EF Burger, AC Kraberg, M. Casari, KS Casey, L. Darroch, JD Rio, K. Metfies, E. Delory, et al., Frontiers in Marine Science 6, 32 (2019) ).

[16] C. Rutz, M.-C. Loretto, AE Bates, SC Davidson, CM Duarte, W. Jetz, M. Johnson, A. Kato, R. Kays, T. Mueller, et al., Nature Ecology & Evolution 4, 1156 (2020).

[17] AE Bates, RB Primack, BS Biggar, TJ Bird, ME Clinton, RJ Command, C. Richards, M. Shellard, NR Geraldi, V. Vergara, et al., Byolojik Konsèvasyon 263, 109175 (2021).

[18] D. Mas, K. Metcalfe, J. Tintor´e, ak BJ Godley, Nature Communications 12, 2415 (2021).

[19] J.-B. Jouffray, R. Blasiak, AV Norstr¨om, H. Osterblom, ¨ ak M. Nystr¨om, One Earth 2, 43 (2020). [20] KA Burek, FM Gulland, ak TM O'Hara, Ecological Applications 18, S126 (2008).

[21] R. Reeves, C. Rosa, JC George, G. Sheffield, and M. Moore, Marine policy 36, 454 (2012).

[22] OM Tervo, SB Blackwell, S. Ditlevsen, E. Garde, RG Hansen, AL Samson, AS Conrad, ak MP Heide-Jørgensen, Science Advances 9, eade0440 (2023).

[23] A. C´ozar, E. Mart´ı, CM Duarte, J. Garc´ıa-de Lomas, E. Van Sebille, TJ Ballatore, VM Egu´ıluz, JI Gonz´alez-Gordillo, ML Pedrotti, F. Echevarr´ıa, et al., Science Advances 3, e1600582 (2017).

[24] I. Peeken, S. Primpke, B. Beyer, J. G¨utermann, C. Katlein, T. Krumpen, M. Bergmann, L. Hehemann, ak G. Gerdts, Nature Communications 9, 1505 (2018) .

[25] J. Browse, K. Carslaw, A. Schmidt, and J. Corbett, Geophysical research letters 40, 4459 (2013).