Bruker klimadata til å forutsi ventetider i Panamakanalen

Panamakanalen er en viktig vannvei for internasjonal shipping, men skip opplever ofte stor variasjon i ventetiden i kanalen på grunn av mye trafikk og begrenset kapasitet. Forskere utvikler nå en prediksjonsmodell som gjør det lettere å beregne ventetiden før man går inn i kanalen.

Gatun Lake. Photo: Adobe Stock #335329721
Gabriel Fuentes

13 000 fartøy går gjennom Panamakanalen hvert år. For å unngå forsinkelser kan skip reservere plass på forhånd gjennom et bookingsystem. Skipene med reservasjoner har vanligvis kortere ventetid sammenlignet med de uten. I tillegg påvirkes også ventetiden av vannstanden i den kunstige Gatun-sjøen, som utgjør en del av kanalen og i tillegg er en vannkilde i regionen.

I et forskningsprosjekt i Climate Futures har førsteamanuensis Gabriel Fuentes ved NHH Norges Handelshøyskole, sammen med shippingselskapet Western Bulk og førsteamanuensis Ziaul Haque Munim ved Universitetet i Sørøst-Norge, undersøkt om vannstanden i innsjøen er en god indikator på ventetiden i kanalen. Andre faktorer som påvirker ventetiden kan være kø og kombinasjonen av ventende fartøy, meteorologiske hendelser (feks. syklonsesong) og forplantning av kø fra andre havner.

El Niño endrer trafikkmønsteret
I 2023 forårsaket værfenomenet El Niño den verste tørken på over 70 år. Under El Niño krysser færre fartøy kanalen, og flere fartøy reserverer transitplass, noe som har vist seg å forbedre effektiviteten.

– Vi har antatt at begrensninger i kanalen fører til lengre ventetider, men våre funn viser det motsatte. Spesielt er El Niño assosiert med redusert ventetid, sier Fuentes.

Likevel betyr ikke disse resultatene at El Niño-perioden er positiv for trafikken i kanalen generelt sett; de antyder heller at El Niño skaper en mer begrenset passasje for fartøy, og favoriserer de som er villige til å betale ekstra for en reservasjon. Dette er ufordelaktig for selskaper tilknyttet Climate Futures, og har et markedssegment (transport av industrivarer) som gjør dem avhengig av å transportere last til en lavere kostnad. Det ikke konkurransedyktig for dem å betale for reservasjoner.

Figur 1. Bulkskip-passeringer per uke I denne figuren ser vi fallet i passeringen for bulkskip, markedssegment til to av våre partnere (G2Ocean og Western Bulk). Årsaken var at de ble tvunget til å betale en reservasjon for å passere uten forsinkelse. Hvis dette ikke var lønnsomt (kostnadsmessig), unngår skipene kanalen gjennom en lengre rute via Kapp Horn eller Drakes Passasje (sør for Chile/Argentina).

Antall passeringer ble i januar redusert til 18 skip per dag, men tallene stiger nå etter regnvær de siste månedene og utsiktene for mer nedbør de kommende månedene. Under normale forhold kan kanalen håndtere fra 36 til 40 passeringer hver dag.

Sammenheng mellom klimaendringer og trafikken i kanalen
Denne studien støtter resultatene fra Cai et al. (2018), og ser en sammenheng mellom klimaendringer og trafikken i kanalen. Cai et al. rapporterte at global oppvarming kan føre til mer variable El Niño-mønstre i det østlige Stillehavet, noe som øker sannsynligheten for ekstreme El Niño-hendelser.

– Gitt at vår forskning bekrefter El Niños påvirkning på kanalen, antar vi at ekstreme El Niño-forhold kan påvirke kanalens drift betydelig. Med tanke på at kanalen håndterer omtrent 6 % av verdenshandelen, kan enhver reduksjon i transitt- eller lastervolum ha ringvirkninger på den globale økonomien. Når det gjelder den nylige tørken, er det ifølge en studie av Zhong (2024) (omtalt i New York Times, men ennå ikke publisert i et vitenskapelig tidsskrift), viktig å merke seg at mens tørken var knyttet til El Niño, er ikke sikkert at den er direkte er forårsaket av klimaendringer, forklarer Fuentes.

Bruker maskinlæringsmodeller
Forskerne har estimert ventetid ved å bruke maskinlæringsmodeller for å analysere skipenes AIS-data. Denne modellen har blitt validert ved å sammenligne den med kanalens offisielle statistikk. De siste tre årene var den gjennomsnittlige ventetiden 35 timer, men ikke alle typer fartøy har samme ventetid.

Figur 2. Algoritmeytelse for ventetider. I denne figuren sammenligner vi vår algoritme som estimerer ventetider med AIS-data og maskinlæring med de offisielle statistikkene for Panamakanalen. Med en tilpasning på 0,94 indikerer det at vår algoritme er i stand til å måle den underliggende informasjonen med stor nøyaktighet.
Figur 3. Marginaleffekter av El Niño per fartøy/markedssegment Her målte vi hva som er effekten av El Niño per markedssegment. Vi kan se at for noen markeder reduserer det ventetidene ganske betydelig. Dette er knyttet til det innledende argumentet: El Niño reduserer køen av fartøy og tvinger fartøy til å reservere passeringer på forhånd.

Forskerne fant at El Niño sørlig oscillasjon (ENSO), målt gjennom Oceanic Niño Index (ONI), er en bedre indikator på kanalens effektivitet enn vannstandene i Gatun-sjøen:

– Vår konklusjon er basert på sammenhenger identifisert i tidlige eksperimenter av studien. Spesielt, når ONI-nivåene indikerer endringer, og nedbørsprojeksjoner justeres deretter, kan kanaladministrasjonen varsle sine kunder om potensielle restriksjoner. Som en respons til dette kan kundene reservere passeringstid, mens andre kan bestemme seg for å ta en annen rute utenom kanalen. Disse restriksjonene kommuniseres vanligvis til markedet 4 til 6 uker i forveien, slik det er beskrevet i studien, konkluderer Fuentes.

Referanser

Cai, W., Wang, G., Dewitte, B. et al. Increased variability of eastern Pacific El Niño under greenhouse warming. Nature 564, 201–206 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0776-9

Zhong, R. (2024). Drought That Snarled Panama Canal Was Linked to El Niño, Study Finds. The New York Times. https://www.nytimes.com/2024/05/01/climate/panama-canal-drought.html