海上風(fēng)電被視為歐盟能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支柱之一，歐盟計劃到2050年將北海海上風(fēng)電裝機容量在現(xiàn)有基礎(chǔ)上擴大逾十倍。 然而，來自德國赫姆霍茲協(xié)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(xiàn)出明顯變化。 相關(guān)成果近日發(fā)表在期刊《Communications Earth & Environment》上。

研究指出，北海的顆粒物幾乎處于持續(xù)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(jīng)英吉利海峽由大西洋輸入的物質(zhì)以及河流攜帶入海的泥沙。 這些顆粒反復(fù)沉降與再懸浮，最終多在相對平靜水域累積為細(xì)泥層。 海上風(fēng)機則在水面與水下形成“障礙物”，干擾水體分層結(jié)構(gòu)并在大范圍內(nèi)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(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有海上風(fēng)電場已經(jīng)在全北海范圍內(nèi)導(dǎo)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(dāng)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(shù)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(fēng)電場對泥沙與碳匯過程的影響，研究團隊構(gòu)建了一個新的數(shù)值模型，將大氣條件、海浪、海流以及泥沙輸運過程統(tǒng)一納入模擬框架。 該模型是在該機構(gòu)此前關(guān)于海上風(fēng)機對空氣和水體運動影響研究基礎(chǔ)上發(fā)展而來，能夠在區(qū)域尺度上評估風(fēng)電場群對沉積動力學(xué)的綜合效應(yīng)。

“我們的模擬結(jié)果表明，隨著海上風(fēng)電場在未來幾十年的持續(xù)擴張，這種泥沙再分配的量級還會不斷累積?！闭撐牡谝蛔髡?、赫爾姆霍茲中心沿海系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)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(fā)生在德國灣，這一海域因此成為受影響最顯著的區(qū)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(qū)域的具體影響。 瓦登海的灘涂和島嶼演化依賴持續(xù)不斷的泥沙補給，以抵御海平面上升帶來的形態(tài)調(diào)整壓力。 泥沙輸運路徑一旦被大規(guī)模工程設(shè)施改變，可能對沿岸地貌穩(wěn)定性和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)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(yīng)。 如果含有機碳的細(xì)粒泥沙被從原本有利于長期埋藏的區(qū)域“搬運”到更易被再攪動、再礦化的環(huán)境，海洋長期碳儲存效率或?qū)l(fā)生改變，從而間接影響區(qū)域甚至全球碳循環(huán)。

“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(wěn)定性、航運安全以及德國灣生態(tài)系統(tǒng)功能的長期風(fēng)險?！标惣褠偙硎?。 她強調(diào)，這項研究為海上風(fēng)電的可持續(xù)發(fā)展提供了重要基礎(chǔ)，有助于政策制定者以及企業(yè)和產(chǎn)業(yè)界在規(guī)劃未來風(fēng)電場選址和布局時，更充分地兼顧環(huán)境承載力和生態(tài)影響。