去年，拜登政府宣布了一项雄心勃勃的目标：到2030年实现足够的海上风力发电能力，为1000万户家庭供电。此举将减少碳排放、创造就业机会并加强能源安全。它还将帮助美国——去年美国的全球海上风力发电量仅占 0.1%——赶上中国和欧洲等可再生能源领域的领导者。
该计划已经取得重要进展：巨大的涡轮机正在 马萨诸塞州 海岸附近兴起，并且计划在美国海岸线上有更多的项目。倡导者表示，这些涡轮机以及世界各地其他海上项目是最大限度地减少气候变化影响的关键工具：这项技术被誉为清洁、可再生且储量丰富。而且，由于海上风电场不位于任何人的后院，它们至少在理论上，不容易像陆上风电那样面临政治 阻力。
要实现拜登的2030年目标，需要大量的涡轮机。虽然风力涡轮机不使用化石燃料，也不产生碳排放，但它们是巨大的结构，有些高度超过水面850英尺。（相比之下，自由女神像的高度略高于300英尺。）因此，它们很可能会对海洋环境产生 *某种* 影响。
科学家们已经了解了一些风电场的局部影响。例如，它们有时会反直觉地降低当地风速。它们还会创造自己的局部气候，并在水中产生尾流扰动。但这些变化对海洋生物或依赖海洋资源产业意味着什么，是科学家们仍在努力弄清楚的问题。
与此同时，在美国，海上风电已成为尖锐的政治分歧和恐惧的焦点，导致了游说和诉讼，旨在阻止项目在开始之前就被叫停。在研究人员努力模拟潜在结果的同时，他们强调，他们不希望阻碍海上风电的发展，而是希望更好地理解它，以便最大限度地减少负面影响，并最大限度地发挥积极影响。
在能够了解成千上万台海上风力涡轮机的真实影响以及如何和在哪里建造它们之前，科学家们还有很多工作要做。在德国赫尔姆霍兹海洋研究中心（The Helmholtz-Zentrum Hereon）研究海洋生态系统的科学家 Ute Daewel 表示，甚至可能还有他们尚未想到要问的问题。
“这太复杂了，”她说，“有时我觉得我们可能也错过了很多可能发生的事情。”
海上风力涡轮机的支持者 可以指出一系列益处——首先是它们靠近最需要清洁能源的地区。全球约有 40% 的人口居住在距离海洋60英里以内。人口稠密的沿海地区能源需求往往很高，因此海上风电场将建在最需要的地方附近。
有证据表明，海上风电可以降低能源成本，尤其是在严寒天气等极端事件期间，此时能源需求高且批发价格飙升。同时，能源部 （Department of Energy） 表示，除了减少碳排放外，这项技术还可以通过减少化石燃料产生的空气污染来改善人类健康。
然而，风电场也受到了不同利益相关者组成的广泛联盟的强烈批评，包括担心对海洋生态系统影响的环保组织、担心传统渔场准入的渔业团体、希望保持视野的沿海居民，以及似乎由大型石油公司资助的、希望扼杀竞争的组织。
一些批评集中在对动物的影响上。与陆上风电一样，涡轮机可能会 杀死鸟类，尽管一些研究大型水鸟（如海鸭和鹅）的 研究人员 发现它们倾向于避开涡轮机，这可能意味着海上鸟类死亡率较低。最近共和党议员的批评也表明，海上风力涡轮机的噪音可能会杀死鲸鱼，尽管美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration）表示 没有证据 支持这一担忧。
与此同时，一些研究表明，风电场甚至可能有助于 鱼类和其他海洋生物。“很多人说，嘿，这将是栖息地的改善，因为海底会有岩石，形成人工鱼礁，”罗格斯大学（Rutgers University）的贝类生态学家 Daphne Munroe 说。“这是绝对正确的。但这与原有的事物是不同的。”
Munroe 研究海洋生态系统面临的压力，包括气候、污染和资源开采的影响。她还是2022年美国海洋能源管理局（Bureau of Ocean Energy Management）关于海上风电对冲浪蛤（surfclams）影响的 研究 的主要作者——冲浪蛤是一种常用于制作蛤蜊浓汤、汤和炖菜的蛤蜊。（BOEM研究由联邦机构资助；Munroe曾收到风电场开发商的资助进行其他项目。）
渔业担心风电场会影响其获得丰厚渔获的能力——尤其是因为支持丰富海洋生物的多样性的多风、浅水区恰好是涡轮机的理想选址。一些科学家认为这些担忧被夸大了——例如，2022年的一项 研究 得出的结论是，位于罗德岛海岸附近的布洛克岛风电场（Block Island Wind Farm）似乎并未对底栖鱼类产生负面影响。（罗德岛州的沿海监管机构规定该研究由风电场开发商进行和支付。）其他人，如 Munroe，则认为像大西洋冲浪蛤这样的特定渔业将受到显著影响。
Munroe 表示，在风电场区域捕捞冲浪蛤在后勤上非常困难，甚至不可能，因为渔船使用耙泥器在沙子中拖动以收集蛤蜊。她说，海底电力电缆的存在将使在这种风电场附近使用这类设备变得非常危险。
据 Munroe 称，涡轮机基础周围安装的巨石也将构成障碍。“每个基础都将有所谓的‘冲刷保护’，”她说。“所以基本上，基础周围将放置大块的巨石，以防止沙子被冲走。”
Munroe 表示，目前在风电场区域捕鱼没有法律限制，只有物理限制。“他们仍然可以出去，但为了高效捕捞并获得他们需要的渔获量并在合理的时间内返回码头，这根本不可行。” 在她2022年的研究中，Munroe 和她的合著者得出结论，大型海上风电场的存在可能导致某些地区的渔船收入下降高达14%。
该行业还就其他后果大声疾呼，例如栖息地破坏以及涡轮机噪音可能影响鱼类种群的可能性。在缅因州，渔民 担心 厚重的锚绳会驱赶他们的渔获物。在马萨诸塞州，代表渔业利益的团体已就该机构在批准拥有62台涡轮机的 Vineyard Wind 项目时未能考虑渔业利益的理由，向海洋能源管理局提起了 诉讼。
“该局为审查商业渔业影响所做的努力有限，”Vineyard Wind 诉讼 的原告 在其中一份诉讼中写道。“所做的有限努力几乎完全集中在对马萨诸塞州的影响以及对扇贝渔业的影响上，尽管在租赁区域内有其他渔业更为活跃。”
对生态系统的物理改变，例如涡轮机基础和冲刷保护的布置，是海上风力涡轮机一些更明显的影响。但风电场可能会引发更微妙的局部天气变化，影响风况和水流，模型预测这些变化可能通过食物链产生连锁反应。
例如，由海洋学家 Kaustubha Raghukumar 领导的2023年一项 研究 发现，涡轮机驱动的风速变化可能会导致海洋上升流——一种将深层海水带到海面的自然过程——产生“超出自然变异范围”的变化。这些冷水含有支持浮游植物的营养物质，浮游植物是构成海洋食物链基础的单细胞植物和其他微小生物。上升流的变化可能会影响浮游植物——尽管这些影响仍不确定，尤其是当气候变化改变了方程式时。
Raghukumar 和他在环境咨询公司 Integral 的同事们根据历史数据做出了预测。但这种方法可能无法准确反映未来会发生什么，因为 一些科学家 预测全球气温升高将产生更强的风和增加的上升流，而 另一些人 则预测局部上升流会减少。在其2023年的论文中，该论文由加州能源委员会（California Energy Commission）和海洋保护委员会（Ocean Protection Council）资助，作者指出，风电场可能会加强——甚至抵消——其中一些气候变化驱动的上升流变化，但所有这些仍然不确定。
虽然 Raghukumar 的研究没有模拟上升流的变化如何影响海洋生物，但其他科学家正在密切研究生态系统可能发生的变化，尽管这些变化也很可能很复杂且难以预测。2022年的一篇 论文 模拟了计划中的风电场可能对英国和挪威沿海的北海产生的影响，并得出结论认为它们可能会影响浮游植物，从而改变食物网。
该研究的首席作者 Daewel 并没有就这些变化对整个生态系统意味着什么得出结论。“我们无法断定这是否是一个坏事或好事，因为生态系统非常动态，尤其是在北海，”她说。
海洋过程的变化可能会影响鱼类的生存，但同样，没有人真正确定会如何影响。“幼鱼需要在特定的时间出现在特定的区域才能找到合适的猎物，”Daewel 说。“因此，生态系统参数的这种重新分布，可能意味着渔业生命阶段的错配，或者更好的匹配。但这纯属假设。”
Robert Dorrell 说，无论是否有风电场，气候变化已经改变了关键生态系统过程的时间。他是2022年一篇 论文 的首席作者，该论文研究了海上风电对季节性分层大陆架海域的影响——这些是沿海地区，在春季水会分离成不同的层，顶部是暖水，底部是冷水。大陆架海域仅占海洋的约8%，但那里繁茂的浮游植物产生了约15%至30%构成食物链基础的有机物。
在季节性分层的大陆架海域，浮游植物在上层生长，消耗营养物质，同时也为无数海洋动物提供了食物来源。当浮游植物爆发结束后，风浪驱动的自然混合过程有助于将氧气带到底层，并将营养物质带到表层，从而确保各个层级的生物都能茁壮成长。但预计气候变化将加剧海洋分层，这会干扰自然的海洋混合。
Dorrell 说：“当下面有冷水时，密度较高，这种密度差异通常会使水的垂直混合（向上或向下）更加困难。”
Dorrell 和他的合著者认为，风电场可以通过引入人工混合分层大陆架海域来部分解决这个问题。Dorrell 说，这个过程有点像搅拌一杯法式咖啡。“我们底部有很好的咖啡，然后顶部有泡沫牛奶。如果你用勺子搅拌你的法式咖啡，你就会把轻盈的牛奶和下面的较重的咖啡混合起来。”
在很大程度上，海上涡轮机产生的尾流可以帮助混合水体的冷热层，这可能有助于抵消气候变化的一些影响。
幸运的是，像 Dorrell 这样的科学家表示，还有时间来弄清楚海上风电及其对海洋生态系统更大影响的更细微之处。他说：“我认为我们必须记住，尽管目前有一些计划正在进行中，但它们是长期的计划。例如，在英国，当然有2030年的目标，但一直有一直到2050年及以后的目标。因此，有时间进行研究，以告知、支持并最大限度地发挥海上风电的最佳效益，造福所有人。”
Daewel 补充说，像她这样的论文，可能会暗示潜在的问题，并不是反对风电场。相反，它们呼吁密切监测现有风电场和未来将要建造的风电场。“我认为这里的规则是谨慎行事，并确保在建造过程中了解正在发生的事情，”她说。
建造风电场的方式和选址可能有助于减少对海洋生态系统的潜在负面影响，尽管这方面的研究尚未进行。“我认为这将是一项非常有趣的优化研究，可以尝试将涡轮机放置在不同的位置和不同的密度，”Raghukumar 说。他说，从这样的研究中获得的资料可以用来平衡风能的益处与任何不利后果。
随着海上风能影响的研究仍在继续，科学家们表示，保持观点很重要，因为化石燃料也通过驱动气候变化来影响海洋。
“我们的意图不是说这是一个负面发展。我们的意图也不是说风电场会破坏生态系统。我们的研究并没有显示出这一点，”Daewel 说。“我只想强调，研究表明我们需要预期会有变化，而且越早了解越好。”
Becki Robins 是一名自由撰稿人，与家人居住在加州北部的乡村。她撰写关于科学、自然、历史和旅行的文章；她最喜欢的故事包含所有这四种元素。她的作品曾出现在 Science News、Comstock’s Magazine、Hakai Magazine 等刊物上。
