海上风电场重塑北海洋流格局 每年推动逾百万吨泥沙迁移

海上风电被视为欧盟能源转型的关键支柱之一，欧盟计划到2050年将北海海上风电装机容量在现有基础上扩大逾十倍。 然而，来自德国赫姆霍兹协会下属赫尔姆霍兹中心（Helmholtz-Zentrum Hereon）的新研究指出，这一扩张正在大尺度、长期地重塑海底泥沙的搬运和沉积过程，并已在德国湾等海域显现出明显变化。 相关成果近日发表在期刊《Communications Earth & Environment》上。

研究指出，北海的颗粒物几乎处于持续运动之中，既包括被海浪和洋流搅动的海床沉积物，也包括经英吉利海峡由大西洋输入的物质以及河流携带入海的泥沙。 这些颗粒反复沉降与再悬浮，最终多在相对平静水域累积为细泥层。 海上风机则在水面与水下形成“障碍物”，干扰水体分层结构并在大范围内削弱流速，从而改变泥沙输运与沉积的空间格局。

赫尔姆霍兹中心的团队发现，现有海上风电场已经在全北海范围内导致泥沙再分配，每年涉及的泥沙量可达约150万吨，其中包含大量有机碳。 这部分沉积物中相当一部分源自海洋动植物遗骸，富含颗粒有机碳（POC）。 这些颗粒有机碳沉降至海底后，可能在沉积层中封存数百年，使海底成为重要的碳汇，有助于海洋吸收并长期锁存二氧化碳，减缓气候变化影响。

为量化风电场对泥沙与碳汇过程的影响，研究团队构建了一个新的数值模型，将大气条件、海浪、海流以及泥沙输运过程统一纳入模拟框架。 该模型是在该机构此前关于海上风机对空气和水体运动影响研究基础上发展而来，能够在区域尺度上评估风电场群对沉积动力学的综合效应。

“我们的模拟结果表明，随着海上风电场在未来几十年的持续扩张，这种泥沙再分配的量级还会不断累积。”论文第一作者、赫尔姆霍兹中心沿海系统分析与建模研究所的陈佳悦（Jiayue Chen）表示。 她指出，这种变化可能影响北海生态系统的长期运行机理以及碳储存能力，其中约52%的泥沙再分配发生在德国湾，这一海域因此成为受影响最显著的区域之一。

研究人员计划下一步重点评估这些变化对瓦登海等敏感沿海区域的具体影响。 瓦登海的滩涂和岛屿演化依赖持续不断的泥沙补给，以抵御海平面上升带来的形态调整压力。 泥沙输运路径一旦被大规模工程设施改变，可能对沿岸地貌稳定性和生态系统结构产生深远影响。

与此同时，团队也在进一步探讨这些过程对海洋碳汇功能的反馈效应。 如果含有机碳的细粒泥沙被从原本有利于长期埋藏的区域“搬运”到更易被再搅动、再矿化的环境，海洋长期碳储存效率或将发生改变，从而间接影响区域甚至全球碳循环。

“通过更好地理解北海的泥沙分布和碳储存格局，我们可以更全面地评估沿岸稳定性、航运安全以及德国湾生态系统功能的长期风险。”陈佳悦表示。 她强调，这项研究为海上风电的可持续发展提供了重要基础，有助于政策制定者以及企业和产业界在规划未来风电场选址和布局时，更充分地兼顾环境承载力和生态影响。