השפעות הידרודינמיות מצטברות של חוות רוח חופיות על זרמי הים הצפוני וטמפרטורת פני הים

מדוע השינויים באוקיינוס בשל אנרגיית רוח חשובים

חוות רוח חופיות הופכות לאחת ממקורות האנרגיה המרכזיים באירופה, ובמיוחד בים הצפוני. אך אלפי טורבינות אינן סופגות רק אנרגיה מהרוח; הן גם משפיעות במישרין על הים עצמו. המחקר הזה שואל שאלה פשוטה אך רחבת-היקף: ככל שנצפוף יותר טורבינות בים הצפוני, האם נשתנה בעדינות את הזרמים, את תהליכי הערבוב והאם גם טמפרטורת פני הים תשתנה באופן שישפיע על החיים הימיים והאקלים?

האטת התנועה הטבעית של הים

החוקרים השתמשו במודל ממוחשב מתוחכם של החלק המרכזי והדרומי של הים הצפוני, שהורץ על פני עשור, כדי להשוות עולם עם חוות רוח וחסרונן. הם בדקו את פריסת היום (כ־4,700 טורבינות ב־2023) ותסריט עתידי התואם יעדי מדיניות ל־2050, עם יותר מ־10,000 טורבינות. המודל מראה שחוות הרוח, במצטבר, מאטות את הזרמים הקרוב לפני השטח: החוות הקיימות כבר מפחיתות את המהירויות הממוצעות של פני השטח בכמעט 10 אחוז באזורי הצפיפות הגבוהה, ובתסריט של בנייה עד 2050 הזרמים בכמה אזורים — במיוחד במפרץ גרמניה — עלולים להיחלש ביותר מ־20 אחוז. במקביל, מהירויות המים עולות במעט בפערים בין אשכולות טורבינות גדולים, כשהזרימה מוסטת מסביב ל"מכשולים" החדשים האלה בים.

שני סוגי ערימות זנב, שני טביעות רגל שונות

כל טורבינה יוצרת שני סוגי זנבות עיקריים. מעל המשטח, הלהבים סופגים אנרגיה מהרוח ומשאירים מאחור זנב ארוך של אוויר איטי יותר ומסוכן יותר, המתמשך לעשרות קילומטרים בכיוון הרוח. מתח רוח חלש יותר זה מפחית את הכוח שמפעיל על פני הים ומרגיע את התנועה הטורבולנטית בשכבות העליונות הבודדות. מתחת לפני המים, יסוד הטורבינה מתפקד כמו עמוד בנהר — מוסיף חיכוך ויוצר זרמים מסחררים ואנרגטיים בזנבו המיידי. הסימולציות מראות כי הזנבות התת־מימיים האלה יכולים להגביר את הטורבולנציה המקומית ביותר מ־30 אחוז — לעתים מעבר לרמות טבעיות — במרחק של כמה מאות מטרים עד כמה קילומטרים מכל מבנה. יחד, ההשפעות יוצרות מרקם של מי פנים רגועים המקיפים "נקודות חמות" צרות של ערבוב אינטנסיבי.

ערבוב, שכבות ומגמת התחממות עדינה

משחק הכוחות הזה בין פני שטח רגועים לתחתיות מבוערות משנה את דפוס הערבוב בעמודת המים. באזורים עם צפיפות טורבינות גבוהה, כמו חלקים ממפרץ גרמניה, הטורבולנציה העודפת שמגיעה מיסודות הטורבינות מגדילה את הערבוב האנכי ב־50 עד למעלה מ־100 אחוז בזמנים מסוימים, ומושכת מים קרים ועמוקים כלפי מעלה בקיץ. זה יכול לקרר מקומית את המשטח בעד בערך חצי מעלה צלזיוס ולהחליש את השכבתיות העונתית. במקום אחר, במיוחד באזורים פתוחים יותר עם שכבתיות עונתית כגון מזרח בנק דוגר, האות הדומיננטי הוא ההפך: ערבוב פני השטח נחלש והחלפת חום בין אוויר לים יורדת עקב רוחות חלשות יותר. שם, פני השטח מתחממים בעד כ־0.2 °C, והגבול בין המים החמים של המשטח למים הקרירים של העומק נעשה רדוד וחד יותר.

הזזת אנרגיה, משקעים ומזון

מכיוון שהזרמים מאטים בסמוך לרבות מחוות הרוח, האנרגיה הקינטית הכוללת של המערכת — "מאזן" המים הנעים שלה — יורדת בכמה אחוזים בתסריט העתידי. זרמים תת־קרקעיים פחות עזים מתורגמים למתח חיכוך קרקעית חלש יותר על פני מרחבים רדודים נרחבים, מה שיכול לשנות את הקלות שבה משקעים מעורבבים. עבודות קודמות מצביעות על כך ששינויים כאלה יכולים לשנות כמה חומר אורגני נקבר בקרקעית לעומת כמה נשאר במצב תלוי, עם השפעות משניות על צלילות המים ופרודוקציה ראשונית. המחקר גם מגלה כי הגאות הראשית באזור מאבדת מעט אנרגיה בעוד רכיבים אחידים בתדירות גבוהה מתחזקים, מה שמראה שחוות הרוח מכווננות בעדינות את הקצב והצורה של הגאות עצמה.

מה משמעות הדבר לאקלים ולחיים הימיים

בממוצע, המודל מציע שההתפשטות של רוח חופית עלולה להזיז את טמפרטורות פני הים של הים הצפוני כלפי מעלה בכ־עשירית המעלה — דבר קטן יחסית לתנודות משנה-לשנה, אך מהווה כ־10 אחוז מההתחממות ארוכת הטווח הצפויה בשל שינויי האקלים בלבד. באזורים שכבתיים, שכבתיות מחוזקת עלולה להקשות על הגעת מים עשירים בחמצן לקרקעית, דבר המעורר דאגה לאזורים שכבר נוטים לחוסר חמצן. באזורים מעורבבים ובעלי שליטה גאותית, שינויים באיבוד חום המונע על ידי הרוח עשויים להיות משמעותיים יותר מהערבוב, מה שמצביע על משוב מורכב בין חוות רוח, הים והאטמוספירה. המחברים טוענים שככל שחוות הרוח צומחות מפרויקטים בודדים לרשת בקנה מידה של אגן, יש להתייחס לטביעת הרגל הפיזיקלית שלהן כמו לכל גורם אנושי מרכזי אחר בים — דבר שעל מתכננים ומקבלי מדיניות לשקלל בעיצוב עתידי של חוות רוח, במרווחי טורבינות ובניהול המערכות האקולוגיות הימיות.

ציטוט: Christiansen, N., Daewel, U. & Schrum, C. Cumulative hydrodynamic impacts of offshore wind farms on North Sea currents and surface temperatures. Commun Earth Environ 7, 164 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03186-8

מילות מפתח: חוות רוח חופיות, זרמים בים הצפוני, ערבוב ימי, טמפרטורת פני הים, מערכות אקולוגיות ימיות