ومع توسع إنتاج الطاقة المتجددة في جميع أنحاء الولايات المتحدة، تحظى التأثيرات البيئية لهذه المصادر الجديدة باهتمام متزايد. في تقرير حديث، قامت الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب بدراسة ما إذا كان إنشاء مزارع الرياح البحرية في منطقة نانتوكيت شولز، جنوب شرق ولاية ماساتشوستس، يمكن أن يؤثر على الحيتان الصحيحة المهددة بالانقراض في شمال الأطلسي. طلبت المحادثة من علماء البحار إيرين إل. ماير-جوتبرود، ودوغلاس نوواشيك، وإيلين إي. هوفمان، وجوش كوهوت، الذين عملوا جميعًا في لجنة الدراسة، شرح النتائج الرئيسية للتقرير.
لماذا ركزت هذه الدراسة على مثل هذا الموقع المحدد؟
طلب مكتب إدارة طاقة المحيطات، وهو جزء من وزارة الداخلية الأمريكية وينظم إنتاج الطاقة البحرية، من الأكاديميات الوطنية إجراء هذه الدراسة. أراد المنظمون فهمًا أفضل لكيفية تأثير تركيب وتشغيل مولدات توربينات الرياح البحرية ذات القاع الثابت على العمليات الأوقيانوغرافية الفيزيائية، مثل المد والجزر والأمواج والتيارات، وبالتالي كيف يمكن أن تؤثر هذه التغييرات على النظام البيئي.
على سبيل المثال، تعمل توربينات الرياح البحرية على تقليل سرعة الرياح خلفها، كما أن وجود هياكلها يجعل المياه أكثر اضطرابًا. يمكن أن تؤثر هذه التغييرات على تيارات المحيط، وسرعات الرياح السطحية، وعوامل أخرى تؤثر على الديناميكا المائية، أي بنية وحركة المياه حول التوربينات.
منطقة نانتوكيت شولز هي منطقة ضحلة كبيرة في المحيط الأطلسي تمتد جنوب كيب كود. وقد ركز تقريرنا عليها لأن هذه هي أول منطقة مزرعة رياح بحرية واسعة النطاق في الولايات المتحدة، وقد تم تضمين المنطقة في العديد من دراسات النمذجة الهيدروديناميكية الحديثة.
لماذا تعتبر حيتان شمال الأطلسي الصحيحة مصدر قلق خاص؟
الحيتان الصائبة في شمال الأطلسي معرضة لخطر الانقراض بشدة. يقدر العلماء أن عدد السكان انخفض إلى 356 حيوانًا فقط.
لقد كان هذا النوع على وشك الانقراض بعد قرون من صيد الحيتان التجاري. على الرغم من أن الحيتان محمية من صيد الحيتان منذ ما يقرب من 100 عام، إلا أنها لا تزال تُقتل عن طريق الخطأ عندما تصطدم بها السفن أو تصبح متشابكة في معدات الصيد. هذان المصدران للوفيات مسؤولان عن معظم الوفيات الموثقة للحيتان الصائبة من الأحداث والبالغين على مدار الـ 25 عامًا الماضية.
هناك خيارات لحمايتها، مثل إبطاء القوارب أو تغيير مسارها، أو تقصير موسم الصيد أو حتى تعديل معدات الصيد لجعلها أكثر أمانًا للحيتان. ومع ذلك، يحتاج المنظمون إلى معرفة أين ستكون الحيتان ومتى ستكون هناك، حتى يتمكنوا من وضع هذه الحماية في مكانها الصحيح.
عادة ما يكون من الصعب معرفة مكان وجود الحيتان، فهي تمتلك موطنًا كبيرًا وتقضي معظم وقتها تحت سطح الماء، حيث لا يستطيع المراقبون رؤيتها. وفي الآونة الأخيرة، أصبح الأمر أكثر صعوبة، لأن تغير المناخ يتسبب في تغير الحيتان أينما ومتى تتغذى.
حاليًا، تقضي الحيتان الصحيحة وقتًا أطول حول منطقة نانتوكيت شولز. وهذا يعني أن العلماء والمديرين بحاجة إلى التأكد من أن تطوير طاقة الرياح في المنطقة يحدث بشكل آمن وأن التهديدات التي تتعرض لها الحيتان في المنطقة قد انخفضت.
كيف يمكن أن تؤثر مزارع الرياح البحرية على الحيتان الصحيحة في منطقة الدراسة؟
الحيتان الصحيحة هي مغذيات مرشحة تستهلك كميات هائلة من العوالق الحيوانية الصغيرة. تحتاج الحيتان إلى العثور على بقع كبيرة وكثيفة من العوالق الحيوانية في أعماق المياه المناسبة حتى تتغذى. إن تغيير الأمواج والمد والجزر والتيارات بطرق تؤثر على مكان تواجد فرائسها يمكن أن يؤثر على تغذية الحيتان أو يتسبب في تغيير الحيتان لموائل البحث عن الطعام.
لقد خلصنا إلى أنه من الأهمية بمكان مراقبة الحيتان الصحيحة وفرائسها بشكل مستمر داخل المنطقة وخارجها، لأننا لا نعرف ما إذا كان تطور الرياح سيؤدي إلى زيادة أو نقصان أو عدم حدوث تغيير في فرائس العوالق الحيوانية. ستسمح المراقبة المستمرة للمديرين بالتخفيف من الآثار السلبية المحتملة على الحيتان.
سيحتاج الباحثون إلى جمع البيانات خلال جميع مراحل بناء وتشغيل مزرعة الرياح وتطوير نماذج قوية لتحديد ما إذا كانت مزارع الرياح ستؤثر على توافر الفرائس للحيتان الصحيحة في منطقة الدراسة. وحتى بعد إجراء هذا البحث، سيظل من الصعب عزل التأثيرات المحتملة من مزارع الرياح.
هناك قدر هائل من التقلبات والتغيرات الطبيعية والتي يقودها الإنسان في هذه المنطقة، بما في ذلك المد والجزر والتغيرات الموسمية في درجة حرارة المياه واحترار المحيطات على المدى الطويل بسبب تغير المناخ. إن التحولات التي يحركها المناخ في الفرائس في المناطق البعيدة، مثل خليج فندي أو خليج سانت لورانس، قد تغير أيضًا كيفية استخدام الحيتان الصحيحة لمنطقة نانتوكيت شولز.
يعد تطوير أول مزارع طاقة الرياح في منطقة نانتوكيت شولز فرصة قيمة لفهم التأثيرات الهيدروديناميكية للتوربينات على النظم البيئية البحرية بشكل أفضل. ونتوقع أن يساعد ذلك في توجيه التطوير المستقبلي لمزارع الرياح على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة.
ما هي أهم الفجوات المعرفية؟
تم إجراء القليل من الدراسات لفهم الديناميكا المائية حول توربينات طاقة الرياح، وتركز الدراسات الموجودة على مزارع الرياح البحرية الأوروبية في بحر الشمال، حيث تختلف الظروف عن نانتوكيت شولز. لم يتم بعد بناء توربينات كبيرة بالحجم المخطط له في منطقة نانتوكيت شولز في المياه الأمريكية.
لقد حاول الباحثون وضع نموذج للتأثيرات الهيدروديناميكية للتوربينات، لكن نتائجهم لا تتفق دائمًا مع بعضها البعض. هناك حاجة لمزيد من العمل لمقارنة أنواع مختلفة من النماذج مع بعضها البعض، ومع الملاحظات الفعلية في المحيط، للتأكد من أنها تمثل العمليات الرئيسية مثل المد والجزر، والطبقات، والاضطرابات والسحب بشكل صحيح.
من المرجح أن تأتي المخرجات الأكثر دقة من استخدام مجموعة من النماذج. قد يبدأ علماء المحيطات بنماذج تتنبأ بما يحدث عندما تتحرك المياه عبر توربين واحد. ومن ثم، ستُبلغ هذه النتائج النماذج التي تتنبأ بتأثيرات مزرعة الرياح بأكملها. ومن ثم سيتم دمج نتائج نماذج مزرعة الرياح في النماذج التي تتنبأ بالدوران الإقليمي للمحيطات.
هناك أيضًا الكثير من الفجوات المعرفية في الجانب البيولوجي، بما في ذلك أسئلة حول أنواع العوالق الحيوانية الموجودة في منطقة نانتوكيت شولز، ومن أين أتت وما الذي يجعلها تتجمع في بقع كثيفة بما يكفي لتأكلها الحيتان الصحيحة. إن تغذية الحيتان الصحيحة في منطقة نانتوكيت شولز ليست مفهومة جيدًا، لذلك يحتاج العلماء إلى مزيد من الملاحظات لتحديد أنواع العوالق الحيوانية التي تستهدفها الحيتان الصحيحة وأين ومتى تتغذى الحيتان.
هل يدعو التقرير إلى إبطاء تطوير طاقة الرياح البحرية حتى تتم الإجابة على هذه الأسئلة؟
لا، ولم يُطلب منا تقديم توصيات حول كيفية المضي قدمًا في عملية البناء في صناعة طاقة الرياح.
تعد منطقة نانتوكيت شولز واحدة من العديد من المناطق التي سيتم فيها بناء مزارع رياح واسعة النطاق في المياه الأمريكية خلال العقود القادمة. نصحت لجنتنا الهيئات التنظيمية الفيدرالية والمنظمات الأخرى ذات الصلة بإجراء أبحاث المراقبة والنمذجة لفهم العمليات الهيدروديناميكية والبيئية بشكل أفضل قبل وأثناء وبعد بناء مزرعة الرياح. وستكون هذه الدراسات حاسمة لفهم ومعالجة الآثار البيئية الناجمة عن تطوير مزرعة الرياح البحرية.
ساهم في هذا المقال ريتشارد ميريك، كبير المستشارين العلميين السابق ومدير البرامج العلمية في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، وكيلي أوسكفيج، مدير الدراسة الموصوفة هنا في الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد.
كتب بواسطة: إيرين إل. ماير جوتبرود، جامعة كارولينا الجنوبية; دوجلاس نوواشيك, جامعة ديوك; إيلين إي هوفمان، جامعة دومينيون القديمة، وجوش كوهوت، جامعة روتجرز.
اقرأ أكثر:
تتلقى Erin L. Meyer-Gutbrod تمويلًا من مكتب إدارة طاقة المحيطات. وهي تعمل كمتطوعة في اللجنة الفرعية للثدييات البحرية التابعة للجمعية التعاونية الإقليمية لعلوم الحياة البرية من أجل الرياح البحرية.
يتلقى دوجلاس نوواشيك تمويلًا من وزارة الطاقة الأمريكية ومكتب إدارة طاقة المحيطات.
إيلين إي. هوفمان تتلقى تمويلًا من مكتب إدارة طاقة المحيطات.
جوش كوهوت يتلقى تمويلًا من وزارة الطاقة الأمريكية. يعمل كعضو متطوع في مجلس إدارة جمعية التكنولوجيا البحرية.