大多数美国人会把秋天与橄榄球和耙落叶联系在一起，但在北极，这个季节关乎的是冰。每年春季和夏季，北极的浮冰变薄并融化，随后在秋季和冬季增厚并扩张。
随着气候变化使北极变暖，其海冰覆盖范围正在缩小。今年，科学家估算，9月下旬北极海冰最小覆盖面积为177万平方英里（459万平方公里），与有记录以来第六低的夏季最小值并列。有记录以来第六低的夏季最小值。
随着海冰减少，人们对西北航道沿线的航运及其他商业活动兴趣日益浓厚。西北航道是连接大西洋与太平洋的传奇航线，途经加拿大错综复杂的北极群岛；与此同时，人们也关注穿越俄罗斯北部海域的北方航道。这一趋势可能对北极海洋生物造成严重影响。
在最近的一项研究中，我们评估了80个北极海洋哺乳动物种群在9月“开阔水域”期间的脆弱性，此时海冰处于最小范围。我们希望了解北极海洋哺乳动物物种、种群和区域面临的船只交通相对风险。我们发现，这些种群中有一半以上（53%）——包括海象和几种鲸鱼——将暴露于北极航线上的船只之中。这可能导致碰撞、噪音干扰或动物行为改变。
冰更少，船更多
一个多世纪前，挪威探险家罗尔德·阿蒙森成为第一位完整穿越西北航道的欧洲人。由于北极夏季短暂，阿蒙森的70英尺木质帆船用了三年时间才完成航程，期间在有遮蔽的港湾中越冬。
快进到2016年夏天，一艘载有1000多名乘客的游轮用32天穿越了西北航道。如今，北极的夏季“开阔水域”期在部分地区已延长了两个多月。夏季海冰覆盖面积自1979年卫星开始定期监测以来，已缩小了30%以上。
北极海域是一群特殊海洋哺乳动物的栖息地，这些动物在地球其他地方都找不到，包括白鲸、弓头鲸、独角鲸、海象、环斑海豹、髯海豹和北极熊。这些物种是北极海洋生态系统的关键成员，并为北极各地的原住民社区提供传统资源。
生态学家认为，所有这些动物都易受海冰减少的影响。在较低纬度的研究还表明，海洋哺乳动物可能受到船只噪音的影响，因为它们依赖声音，同时也可能遭受船只撞击。这些发现引发了人们对北极船只交通日益增加的担忧。
敏感性乘以暴露度等于脆弱性
为确定哪些物种可能面临风险，我们估算了两个关键因素：暴露度——即种群分布与9月西北航道或北方航道的重叠程度；以及敏感性——即可能使种群面临更高风险的生物、生态和船只因素的综合作用。
举例来说，设想计算空气污染的脆弱性。一般来说，城市居民比农村居民更容易暴露于空气污染。某些群体，例如儿童和老年人，也更为敏感，因为他们的肺部功能不如普通成年人强健。
我们发现，在开阔水域期间，许多鲸鱼和海象种群既高度暴露于船只，又对船只高度敏感。独角鲸——一种中等体型、拥有长螺旋獠牙的齿鲸——总体上被评为最脆弱的物种。这些动物是北极特有物种，冬季和春季大部分时间都停留在海冰密集的区域。在我们的研究中，它们在9月既被评为高度暴露，也被评为对船只影响高度敏感。
独角鲸的分布范围相对有限。每年夏季，它们会迁徙至加拿大高北极地区及格陵兰周边的相同区域。秋季，它们成群向南迁徙至巴芬湾和戴维斯海峡的近海区域，并在那里过冬，在浓密的冰层下进行深潜，以捕食格陵兰大比目鱼。许多独角鲸种群的夏季和秋季核心栖息地正位于西北航道的中部。
北极脆弱区域、物种及关键不确定性
西北航道的西端与北方航道的东端在白令海峡交汇。白令海峡是一条宽50英里的水道，将俄罗斯与阿拉斯加分隔开。该区域也是数以千计的白鲸、弓头鲸、太平洋海象以及环斑海豹和髯海豹的重要迁徙走廊。在这一地理瓶颈及其他狭窄水道中，海洋哺乳动物对船只交通尤其脆弱。
在我们评估的物种中，北极熊对9月船只交通的脆弱性最低，因为它们通常在无冰季节生活在陆地上。当然，无冰季节延长也对北极熊极为不利，因为它们需要海冰作为捕猎海豹的平台。它们全年还可能易受石油泄漏的影响。
在严酷而偏远的北极海域开展研究历来极为困难，我们的认知仍存在诸多空白。某些区域，例如俄罗斯北极地区，研究较少。数据稀缺，尤其是关于环斑海豹和髯海豹的数据。这些因素增加了我们船只脆弱性评分的不确定性。
我们重点关注夏末时节，因为海冰覆盖减少，预计此时船只交通最为繁忙。然而，加固型破冰船也可在春季运营，可能对海豹和北极熊造成影响，而这两类动物在9月时脆弱性较低。随着海冰融解提前、封冻推迟，航行的时间窗口正在扩大。这些变化也改变了海洋哺乳动物可能接触船只的时间和地点。
北冰洋冬季被浮冰覆盖，但自1979年以来，夏末海冰面积已减少30%以上。据预测，北冰洋将在数十年内于夏季实现无冰。
规划可通航的北极
美国本土48个州近期推出的一些举措，为预判和管理船只与海洋哺乳动物的互动提供了若干模式。一项近期研究表明，建模可用于预测加利福尼亚海岸附近的蓝鲸位置，帮助船只避开关键栖息地。自2008年以来，联邦法规对北大西洋船只实施了季节性和航速限制，以尽量减少对极度濒危的露脊鲸的威胁。这些实践案例，连同我们的脆弱性排名，可为在北极采取类似措施保护海洋哺乳动物提供基础。
国际海事组织已经通过了一项极地规则，该规则旨在促进极地水域的船舶安全航行。规则建议识别具有生态重要性的区域，但目前并未包括直接指定重要栖息地或减轻船只对海洋哺乳动物影响的具体策略，尽管该组织已采取措施保护白令海的海洋栖息地。
即使各国采取严格行动减缓气候变化，模型仍预测9月北极海冰在未来30年将持续减少。现在正是规划一个日益可及、快速变化的北极的时机，并尽量降低地球其他地方无处可寻的生物所面临的风险。
