Кумулятивное гидродинамическое воздействие морских ветряных электростанций на течения и поверхностные температуры Северного моря

Почему изменения океана из‑за ветровой энергетики имеют значение

Морские ветряные парки становятся одним из основных источников энергии в Европе, особенно в Северном море. Но тысячи турбин забирают энергию не только у ветра — они также влияют на сам океан. В этом исследовании поставлен простой, но далеко идущий вопрос: если мы разместим в Северном море всё больше турбин, изменим ли мы незаметно течения, перемешивание воды и даже температуру поверхности моря таким образом, что это повлияет на морскую жизнь и климат?

Замедление природного движения воды

Исследователи использовали сложную компьютерную модель центральной и южной частей Северного моря, запущенную на десятилетний период, чтобы сравнить мир с морскими ветропарками и без них. Они рассмотрели текущую конфигурацию (около 4 700 турбин в 2023 году) и сценарий на 2050 год, соответствующий политическим целям, с более чем 10 000 турбин. Модель показывает, что ветряные парки в совокупности замедляют поверхностные течения: современные парки уже снижают средние скорости на поверхности примерно на 10 процентов в наиболее плотных зонах, а при развертывании к 2050 году течения в некоторых районах — особенно в германском заливе — могут ослабнуть более чем на 20 процентов. Одновременно скорости воды немного увеличиваются в промежутках между крупными скоплениями турбин, поскольку поток отклоняется вокруг этих новых «препятствий» в море.

Два типа следов и два разных следа воздействия

Каждая турбина создаёт два основных типа следа. Над поверхностью лопасти отбирают энергию у ветра, оставляя длинный шлейф более слабого, турбулентного ветра, простирающийся на десятки километров подветренно. Это ослабленное напряжение ветра уменьшает воздействие на поверхность моря и успокаивает турбулентные движения в верхних нескольких метрах. Под поверхностью фундамент турбины действует как столб в реке, добавляя сопротивление и порождая вихревые, энергичные течения в собственном следе. Моделирование показывает, что эти подводные следы могут увеличивать локальную турбулентность более чем на 30 процентов — иногда превышая естественные уровни — в пределах нескольких сотен метров до километров от каждой конструкции. В совокупности эти эффекты создают мозаичную картину спокойных поверхностных вод, окружающих узкие «горячие точки» интенсивного перемешивания.

Перемешивание, слоистость и тонкая тенденция к потеплению

Это противоборство между более спокойной поверхностью и взбалтываемыми донными слоями меняет структуру вертикального перемешивания водяного столба. В районах с плотным размещением турбин, например в частях германского залива, дополнительная турбулентность от фундаментов увеличивает вертикальное перемешивание на 50 и более процентов в отдельные периоды, поднимая более холодные глубинные воды вверх летом. Это может локально охладить поверхность примерно до половины градуса Цельсия и ослабить сезонную стратификацию. В других местах, особенно в более открытых районах с сезонной стратификацией, таких как восточная часть Доггер-банка, доминирует обратный сигнал: более слабое перемешивание поверхности и уменьшенный обмен воздух–море, связанный со снижением ветровой нагрузки. Там поверхность может прогреваться до примерно 0,2 °C, а граница между тёплой поверхностью и более холодной глубиной становится менее глубокой и более резкой.

Перераспределение энергии, осадков и питательных веществ

Поскольку течения замедляются рядом со многими ветряными парками, общая кинетическая энергия системы — её «бюджет» движущейся воды — снижается на несколько процентов в сценарии будущего. Менее интенсивные донные течения приводят к снижению сдвигового напряжения на дне в широких мелководных районах, что может изменить лёгкость подъёма осадков. Предыдущие исследования показывают, что такие изменения могут повлиять на то, какая доля органического материала захоранивается в донных отложениях, а какая остаётся в подвешенном состоянии, с косвенными эффектами для прозрачности воды и первичной продуктивности. В исследовании также обнаружено, что основная приливная составляющая в регионе теряет часть энергии, тогда как некоторые более высокочастотные приливные компоненты усиливаются, что указывает на то, что ветряные парки тонко перестраивают ритм и форму самих приливов.

Что это значит для климата и морской жизни

В среднем модель указывает, что расширение морской ветроэнергетики может сдвинуть температуру поверхности Северного моря вверх примерно на десятую долю градуса — мало по сравнению с год‑к‑году колебаниями, но это около 10 процентов от долгосрочного потепления, ожидаемого в результате изменения климата. В зонах со стратификацией усиленная слоистость может затруднить доступ кислоро́дной поверхностной воды к донным глубинам, что вызывает озабоченность для регионов, уже склонных к низкому содержанию кислорода. В зонах с перемешиванием, доминируемых приливами, изменения в потере тепла, обусловленные ветром, могут иметь большее значение, чем перемешивание, что указывает на сложные обратные связи между ветряными парками, океаном и атмосферой. Авторы утверждают, что по мере того как морские ветропарки превращаются из отдельных проектов в сеть масштаба бассейна, их физический след должен рассматриваться как любой другой крупный антропогенный фактор в море — то, что планировщикам и политикам следует учитывать при проектировании будущих парков, выборе расстояний между турбинами и управлении морскими экосистемами.

Цитирование: 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

Ключевые слова: морские ветряные парки, течения Северного моря, смесь вод, температура поверхности моря, морские экосистемы