海上風電場重塑北海洋流格局 每年推動逾百萬噸泥沙遷移

海上風電被視為歐盟能源轉型的關鍵支柱之一，歐盟計劃到2050年將北海海上風電裝機容量在現有基礎上擴大逾十倍。 然而，來自德國赫姆霍茲協會下屬赫爾姆霍茲中心（Helmholtz-Zentrum Hereon）的新研究指出，這一擴張正在大尺度、長期地重塑海底泥沙的搬運和沉積過程，并已在德國灣等海域顯現出明顯變化。 相關成果近日發表在期刊《Communications Earth & Environment》上。

研究指出，北海的顆粒物幾乎處于持續運動之中，既包括被海浪和洋流攪動的海床沉積物，也包括經英吉利海峽由大西洋輸入的物質以及河流攜帶入海的泥沙。 這些顆粒反復沉降與再懸浮，最終多在相對平靜水域累積為細泥層。 海上風機則在水面與水下形成“障礙物”，干擾水體分層結構并在大范圍內削弱流速，從而改變泥沙輸運與沉積的空間格局。

赫爾姆霍茲中心的團隊發現，現有海上風電場已經在全北海范圍內導致泥沙再分配，每年涉及的泥沙量可達約150萬噸，其中包含大量有機碳。 這部分沉積物中相當一部分源自海洋動植物遺骸，富含顆粒有機碳（POC）。 這些顆粒有機碳沉降至海底后，可能在沉積層中封存數百年，使海底成為重要的碳匯，有助于海洋吸收并長期鎖存二氧化碳，減緩氣候變化影響。

為量化風電場對泥沙與碳匯過程的影響，研究團隊構建了一個新的數值模型，將大氣條件、海浪、海流以及泥沙輸運過程統一納入模擬框架。 該模型是在該機構此前關于海上風機對空氣和水體運動影響研究基礎上發展而來，能夠在區域尺度上評估風電場群對沉積動力學的綜合效應。

“我們的模擬結果表明，隨著海上風電場在未來幾十年的持續擴張，這種泥沙再分配的量級還會不斷累積。”論文第一作者、赫爾姆霍茲中心沿海系統分析與建模研究所的陳佳悅（Jiayue Chen）表示。 她指出，這種變化可能影響北海生態系統的長期運行機理以及碳儲存能力，其中約52%的泥沙再分配發生在德國灣，這一海域因此成為受影響最顯著的區域之一。

研究人員計劃下一步重點評估這些變化對瓦登海等敏感沿海區域的具體影響。 瓦登海的灘涂和島嶼演化依賴持續不斷的泥沙補給，以抵御海平面上升帶來的形態調整壓力。 泥沙輸運路徑一旦被大規模工程設施改變，可能對沿岸地貌穩定性和生態系統結構產生深遠影響。

與此同時，團隊也在進一步探討這些過程對海洋碳匯功能的反饋效應。 如果含有機碳的細粒泥沙被從原本有利于長期埋藏的區域“搬運”到更易被再攪動、再礦化的環境，海洋長期碳儲存效率或將發生改變，從而間接影響區域甚至全球碳循環。

“通過更好地理解北海的泥沙分布和碳儲存格局，我們可以更全面地評估沿岸穩定性、航運安全以及德國灣生態系統功能的長期風險。”陳佳悅表示。 她強調，這項研究為海上風電的可持續發展提供了重要基礎，有助于政策制定者以及企業和產業界在規劃未來風電場選址和布局時，更充分地兼顧環境承載力和生態影響。