1989年6月的一个晴朗的夜晚，俄罗斯游轮Maxim Gorkiy沿着斯瓦尔巴群岛的海岸平静地航行。突然间，一声巨响，船上响起了警钟。就像泰坦尼克号一样，载有973名德国乘客的船只撞上了冰山。它洗水后并立即开始下沉。幸运的是，驻扎在挪威Bjørnøya的海岸警卫队船Senja的救援直升机正在不远处巡逻。当Senja三小时后来救援时，游轮船头已经淹没在主甲板水平面上。然而，海岸警卫队员设法挽救了Maxim Gorkiy的沉没。许多穿着睡衣的乘客，乘坐直升机、救生艇和救生筏从船周围的浮冰中撤离。然后他们被运往斯瓦尔巴群岛。幸运的是，无人丧生。
增加的活动
俄罗斯游轮不是在斯瓦尔巴群岛周围航行的唯一船只。每年约有65000名游客来到这里，其中一半乘坐外国游轮，沿海的航运活动相当可观。
挪威、加拿大和俄罗斯等北极国家已经开始对北极产生浓厚的兴趣。据说，这里的石油和天然气资源占世界的四分之一，挪威当局认为该地区将成为欧洲最重要的石油省份。许多人认为，由于北极冰层融化，航运将会增加，导致全球航线重组。其他人认为，通过西北航道上航行的费用太高，美国和亚洲之间的交通将继续像现在这样。
由奥斯陆CICERO气候研究中心、挪威自然科学部和挪威统计局进行的一项研究得出结论说，该地区的石油和天然气产量不会大幅增加。然而，他们坚持认为，融化的冰盖将使海上石油生产远远超过目前，这反过来将导致航运活动大幅增加。随着整个地区活动的增加，发生事故的风险也会增加。
你能收到吗？完毕
Beate Kvamstad距离挪威广播公司位于Trondheim的Tyholt的办公室仅一步之遥，她正在对无线电信号和卫星系统进行研究。她特别感兴趣的特殊领域是地球最北端的各种通信系统。现在，就像隔壁大楼的国家广播公司一样，她想播放她自己的信息。简而言之：“这还不够好。”Kvamstad及她在MARINTEK（SINTEF的一部分）同事的明确发现是，北部地区使用的通信系统并不健康。
她说：“当我们在70-75度以北旅行时，我们发现通常使用的卫星通信系统非常不稳定”。她指出，在卫星或陆基提供商服务不佳的地区，我们几乎无论在世界何处都认为所必需的互联网网络是不可用的。唯一的例外是石油和天然气平台，由于来自海岸的光缆，它们具有良好的互联网连接。
Kvamstad有很好的证据支持她的观点：MARINTEK的研究人员正在研究与北极相关的六个不同的研究项目。现有通信系统的映射仍是并且一直是所有这些系统的重要组成部分。
这些系统构成了北极地区所有活动的重要基础设施，在那里，如果没有良好的通信，那么这种活动根本不可行。通信系统是从安全到效率、物流和一般运营的关键。不难想象，沟通不足会导致灾难。斯瓦尔巴群岛周围的游轮交通量正在增加，通常可搭载3000名乘客。
“如果发生事故，你不能依靠海岸警卫队就在附近。谁负责确保收到紧急信号，谁负责在救援行动中分发信息？” Kvamstad问道。“有人建议船只应成对出行，但由于许多游客来说，因为想要独处，这种情况不会发生。”
一对一的沟通
MARafeTEK的研究科学家以及来自挪威和国外的一系列工业合作伙伴密切合作，共同开展了Marsafe North项目，最近完成了三年的工作，揭露了影响北极海洋作业的各种安全缺陷。该项目产生了28项与安全有关的建议。在需要改进的事项列表的顶部是“通信，监控和跟踪”，“搜索、救援和救援设备”事项紧随其后。
Beate Kvamstad表示，许多人在考虑海上通信问题时，会想到几十年来一直支持海员的无线电系统。“有许多可能的无线电频率，但这些频道在语音传输方面效果最好，”她指出。研究人员还研究了这种传输的范围，发现大多数可用频率在北极地区的覆盖范围内都有很大的“漏洞”。“用户报告说无线电连接可能会短时间或长时间丢失。这是一个关键因素，”Kvamstad说。
根据Kvamstad的说法，另一个缺点是使用无线电信号传输大量数据是不可能的。然而，这正是满足例如救援行动的信息要求所必需。所需要的是具有足够容量来处理大量数据传输的宽带系统。
卫星通信
因此，研究人员将注意力集中在绕地球轨道运行的卫星网络上。问题是大部分的这些轨道位于靠近赤道的纬度。越往北走，来自这些卫星的信号就会越衰减，因为接收器系统和发送信号的卫星之间的夹角在变小。
另一种选择近距离飞越两极的卫星，卫星在地球表面以上200至2000公里的地方靠近极点，称为低地球轨道（LEO）系统。然而，事实证明这些是不稳定的。一个原因是它们的速度非常快，因为它们的轨道相对靠近地球。“目标移动得越快，就越难以击中目标，”Kvamstad说。
幸运的是，还有其他解决方案，例如高椭圆卫星，它们穿过两极，在高海拔的椭圆轨道上行进。加拿大目前正计划开发基于这类卫星的极地通信和气象系统（PCW）。如果这一目标重新实现，北方将可以使用具有良好带宽的稳定系统，加拿大人也将开放用于商业服务。Kvamstad补充说：“到目前为止，这个系统已被证明是最有希望在北极进行良好，稳定通信的系统。”
特设系统
然而，由于卫星通信不太可能足以覆盖整个北极海洋区域，科学家认为他们必须开发混合系统。这些通信系统利用了已经位于沿海地区的卫星和陆基系统的信息。
还需要建立特特设系统。不依靠卫星，在该地区的船只之间建立网络是可能的。这些天线安装在甲板上，接收信号并将其转发。换句话说，有很多可能的解决方案。挑战在于找出哪些功能最佳，在哪里工作——然后让它们相互通信。“它们都有自己的优点和缺点，所以我们需要找到不同系统的完美结合，”Kvamstad说。
碰撞风险
然而，要想在极地海洋地区实现足够的安全，需要的不仅仅是良好的通信系统。对风、风暴、降水、雾和严寒的预测存在明显不足，海洋中巨大的冰块不断改变形状和大小。问题非常简单，一切都在变化，从海冰到海床和天气。
MARIVTEK的研究经理KayFjørtoft最近在去斯瓦尔巴岛的大约一周后降落在Trondheim。他在那里研究的一件事就是冰以及它的运动。“北极事故中最重要的因素之一是与冰山相关的碰撞风险。因此，绘制冰的迁移路线非常重要。我们需要知道它在哪里漂移，这将意味着什么时候开发新的油田，以及在发生事故时的迁移模式“他说。
Marsafe North项目最近绘制了格陵兰岛东部冰原的运动图。Fjørtoft和他的同事利用卫星监测在斯瓦尔巴德Kong Karls Land东北20公里处的冰架上建立的六个浮标的运动，发现这块儿近0.7公里厚的冰以每秒0.18米的速度移动。“冰根据潮汐，位置，水流和天气条件，在14天内以113海里的速度行进，”Fjørtoft说。令团队大吃一惊的是，其中一个浮标实际上一直漂流在斯瓦尔巴群岛附近，并在距离朗伊尔城不远的Isfjorden被收回。
结冰问题
在Tromsø的气象研究所，物理学家Frode Dinessen研究了一张展示了斯瓦尔巴群岛周围的冰块的卫星照片。每个工作日，该研究所的海冰服务部门都会接收并分析大量卫星图像，这些图像覆盖东格陵兰和新地岛之间的区域。这些图像来自不同种卫星，每种卫星都有局限性，因此产生的冰图可能包含误差源，这对于靠近冰缘或更进一步的位于冰盖上的操作员来说至关重要。
“我们使用的最重要的卫星配备了一个主动雷达仪器，可以向地球表面倾斜发出信号，并测量反射回卫星的信号。如果信号遇到平静的海面，则很少反射，但当卫星经过冰面时，表面通常更不均匀，反射信号更强。通过这种方式，我们可以获得有关该地区船舶在何时何地可以安全航行的宝贵知识，”Dinessen说。
问题是风可以使海面反射信号，导致卫星认为它在冰层之上而不是波涛汹涌的水。因此，这些图像需要由敏锐的科学家来解释。事实上，没有办法实现图像解释自动化，同时不幸的是，气象研究所没有人员配备来提供全天候服务。
海床上的传感器
研究科学家设想了各种类型的冰监测系统——从定期传输位置的冰上测量设备，到使用无人机和可测量冰厚度的海底传感器。
在SINTEF ICT的Odd Kristen Østern Pettersen可以告诉我们更多有关这些替代方案的信息。他的部门已经拨出资金，与Nortek公司合作，开发一个利用海床上的传感器来监测冰的系统。挪威国家石油公司（Statoil）和Kongsberg Maritime也参与了该项目。
“我们正在谈论将安装在海床上的无线传感器，以检测冰的迁移和厚度。目前，只部署了一个传感器，它可以存储数据直到检索到数据，可能是几个月之后。我们打算创建一个覆盖很大区域的实时系统，这将与航运和冰场的运营更加相关。该系统将由分布在很大区域上的多个无线传感器组成，与海床上的基站通信，该基站将数据传输到破冰船或石油平台。该计划是在关键领域或与关键业务相关的部署此类系统，”Pettersen说。
监控系统
目前，许多机构收集有关海上情况的数据：挪威海洋研究所获取有关渔业资源的数据，气象研究所处理天气和海洋学条件，海岸管理局研究航运运动。问题在于每个机构都只关注自己感兴趣的领域，因此提供给其他方的数据范围有限。这使得人们很难对局势作出全面的了解。
挪威海岸管理局正在建立能够纠正这个问题的系统。今年5月，一个名为Barents Watch的北纬海洋和沿海地区综合监测和信息系统的试点项目启动。为了使其发挥作用，所有参与的合作伙伴必须提供数据，以便能够研究天气状况、极峰、航运、冰情和脆弱区域。然后将开展服务，将各种数据结合起来，提供有关海上情况重要的新信息。
Barents Watch将分几个阶段开发。第一阶段是为沿海和海洋地区建立开放的信息门户。在逐步发展开放系统服务的同时，也开展工作，建立封闭的业务系统，为负有海事责任的政府当局提供一个共同的、改善的情况。
海图和浅滩
当冰山在浅水区移动时，不仅会增加碰撞的风险，而且还可能改变海床的地形，导致航行条件往往与海图上显示有偏差。Norlesd Kjerstad是Ålesund大学高级讲师，也是特罗姆瑟大学北极导航专业的教授，他对海图有着浓厚的兴趣。他曾乘坐俄罗斯破冰船航行，并多次穿越北方航道。他的经历使他相信，巴伦支海是一个危险的海洋区域，该区域图表不足、浅滩频繁和挪威地区大部分地区浮冰泛滥。这同样适用于格陵兰岛和北极加拿大周边地区。
“现在迫切需要为北部地区绘制新的海图。浅海区域的普遍存在是一种风险。然而，制作海图价格昂贵，消耗时间。首先，必须待在一个无冰的地方，然后必须使用多波束回声测深设备系统地测量该区域，就像犁田一样。在这方面，根据在该地区旅行的船只数量，考虑成本与实用性之间的关系非常重要，”Kjerstad说。
距离陆地200米
2011年12月，Kolskaja平台从俄罗斯北部的堪察加半岛被拖向海岸。钻井工人在拖车进行过程中站在甲板上，没有被船只接走。距离陆地200米处，平台倾覆。阀门因冰和波浪而失灵，平台开始进水。机组人员等待直升机疏散，但在他们登上救生艇之前平台就沉没了。该地区的风力很强，温度为零下17摄氏度。
该平台的四艘救生艇中有两艘船上尚没有发现人员，救援工作非常困难......
翻译：唐鹏玮