海上風(fēng)電場對鳥類行為的影響分析

陸忠民 張志宏 徐凌云 丁玲 俞曉峰 王倩

（1.上?？睖y設(shè)計研究院 上海 200434；2.上海東海風(fēng)力發(fā)電有限公司 上海 200433)

1 前言

近年來，隨著全球能源、資源和環(huán)境問題的突出，特別是全球氣候變化日趨明顯，風(fēng)電越來越受到世界各國的高度重視，海上風(fēng)力發(fā)電因其具有較好的風(fēng)能條件和遼闊的海域面積等獨特優(yōu)勢正成為風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的新亮點。

根據(jù)全球風(fēng)能協(xié)會的統(tǒng)計報告，2012年全球海上風(fēng)電累計裝機容量高達(dá) 5410MW，同比增長31.4%。世界海上風(fēng)電仍主要集中在歐洲，占世界海上風(fēng)電裝機容量的90%左右，未來海上風(fēng)電場更是朝著大型化發(fā)展。

我國海上風(fēng)電起步較晚， 2010年6 月，我國首座大型海上風(fēng)電場——上海東海大橋海上風(fēng)電場的投產(chǎn)，成為歐洲之外的第一個大型海上風(fēng)電場?！笆濉逼陂g，中國將積極開展海上風(fēng)電項目示范，促進海上風(fēng)電規(guī)?；l(fā)展，海上風(fēng)電正處于加快發(fā)展的態(tài)勢。

海上風(fēng)電場按水深可分為潮間帶風(fēng)電場、近海風(fēng)電場和深海風(fēng)電場。目前我國已建成投運的東海大橋海上風(fēng)電場和歐洲已建的主要海上風(fēng)電場水深都在50m以內(nèi)，屬潮間帶和近海風(fēng)電場。近海海域及島嶼既是風(fēng)能資源豐富地區(qū)，同時也是鳥類遷徙的主要通道和棲息地,海上風(fēng)電場的建設(shè)產(chǎn)生的干擾和障礙都有可能對鳥類的棲息、覓食、飛行等行為產(chǎn)生一定的影響。其影響因素是多變的，取決于多種因素，包括風(fēng)電場周圍的環(huán)境特征，氣象特征，周圍現(xiàn)有鳥類的數(shù)量和種類，鳥類棲息、覓食的習(xí)性等。海上風(fēng)電場對鳥類行為影響主要有以下幾個方面：

（1)對鳥類棲息地和覓食的影響；

（2)由于風(fēng)機干擾或者形成障礙引起的對鳥類遷徙的影響；

（3)由于撞擊風(fēng)機引起的對鳥類生存的影響；

（4)風(fēng)電場建設(shè)和運行期間的噪聲、電磁場影響。

我國海上風(fēng)電場建設(shè)尚處于起步階段，海上鳥類監(jiān)測和調(diào)查不容易開展，因此目前國內(nèi)在海上風(fēng)電場對鳥類的影響方面的研究較少。本文通過對國外海上風(fēng)電場鳥類影響的研究成果梳理，總結(jié)了海上風(fēng)電場對鳥類行為學(xué)方面的影響，以期為我國海上風(fēng)電場的鳥類影響評估和生態(tài)保護提供借鑒。

2 對鳥類棲息和覓食的影響

風(fēng)電場對鳥類的干擾影響隨著建設(shè)區(qū)域生境的差異、風(fēng)電場選址和規(guī)模的不同以及區(qū)域分布鳥類種群對風(fēng)電場敏感性的不同而不同。風(fēng)電場選址避開鳥類重要棲息地以及鳥類自身的趨避、適應(yīng)行為均可降低風(fēng)電場建設(shè)對鳥類棲息覓食的影響。

研究表明，鳥類可成功改變飛行方向以避開風(fēng)機進行覓食，某些鳥類對風(fēng)電場建成后的生境還會產(chǎn)生適應(yīng)性。Petersen等專家曾對 Horns Rev海上風(fēng)電場區(qū)域的黑海番鴨（Common Scoter)開展了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)黑海番鴨在風(fēng)電場海域的覓食現(xiàn)象比以往任何一次調(diào)查都常見，究其原因可能是風(fēng)電場建成幾年之后，黑海番鴨已經(jīng)習(xí)慣了在風(fēng)電場區(qū)域內(nèi)覓食。如果風(fēng)電場選址避開了鳥類重要的棲息地，這種直接的棲息地喪失對鳥類的影響非常有限。

關(guān)于海上風(fēng)電場風(fēng)機、輸電線路、變電站產(chǎn)生的噪音和電磁干擾對鳥類的影響，A.L.Drewitt 和R.H.W.Langston開展了研究，認(rèn)為噪音和電磁干擾會對鳥類的遷徙路線產(chǎn)生一定的影響，同時風(fēng)電場輸電線路、變電站會侵占海岸灘涂、濕地，也會間接影響鳥類對這些生境的棲息利用，但這種影響的表現(xiàn)程度并不十分明顯。

據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)電場對鳥類產(chǎn)生的最大影響范圍為 800m，繁殖鳥是 300m。國外海上風(fēng)電場對鳥類分布的影響距離如表1所示。

表1 風(fēng)電場運行對鳥類分布的干擾影響

3 對鳥類遷徙的影響

海上風(fēng)電場對鳥類遷徙的干擾程度與很多因素有關(guān)，鳥類在風(fēng)電場建設(shè)初期對風(fēng)電場表現(xiàn)出趨避特征比較明顯，但是隨著時間的推移，部分鳥類會對風(fēng)電場內(nèi)的環(huán)境會產(chǎn)生適應(yīng)性，從而在數(shù)量上會有所增加。

風(fēng)電場建設(shè)給鳥類遷徙帶來的不利影響，主要表現(xiàn)為鳥類的趨避行為會使鳥類選擇遠(yuǎn)離風(fēng)機飛行，從而在一定程度上減少了鳥類的活動范圍，這也是風(fēng)電場的屏障效應(yīng)，但從另一個角度來說，鳥類對風(fēng)電場的這種趨避行為也可以減少鳥類碰撞風(fēng)機的風(fēng)險。風(fēng)電場對鳥類的干擾程度取決于一系列的因素，包括季節(jié)、鳥類物種、鳥類的集群規(guī)模、鳥類的適應(yīng)程度、鳥類對風(fēng)電場建設(shè)區(qū)域的利用格局、風(fēng)電場建設(shè)區(qū)域到重要棲息地的距離、風(fēng)電場周邊可替換棲息地的可提供性、風(fēng)機的類型以及鳥類所處的生活史周期（越冬、換羽、繁殖等)等。

Bech和Petersen等學(xué)者曾對丹麥Horns Rev海上風(fēng)電場附近遷徙鳥類的行為進行跟蹤觀測，研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)機建設(shè)后，主要鳥類黑海番鴨的分布范圍發(fā)生改變，且其在風(fēng)電場周邊 2～8km范圍內(nèi)的出現(xiàn)頻率明顯下降。而在遷徙季節(jié)，大部分鳥類會繞過風(fēng)電場遷飛，只有少部分會穿越部分風(fēng)電場區(qū)域。同時，也發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場建成一段時間之后，部分鳥類會對風(fēng)電場內(nèi)的環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)性，如小鷗（Larus minutus)和普通燕鷗（Sterna hirundo)。

krijgsveld等人采用望遠(yuǎn)鏡掃描和全自動雷達(dá)觀測相結(jié)合的方式對鳥類通過風(fēng)電場的飛行路徑進行了研究，結(jié)果表明，鳥類的通量在風(fēng)電場建設(shè)后大大低于風(fēng)電場建設(shè)前所測得的，這也許不全是由于風(fēng)電場的存在造成的，但與海上風(fēng)電場特定的離岸位置和風(fēng)電場區(qū)域作業(yè)漁船數(shù)量的顯著減少有一定的關(guān)系。

4 鳥機相撞的影響

當(dāng)風(fēng)機安裝在鳥類飛行通道上時，鳥類在遷徙過程中存在與風(fēng)機相撞而受傷或死亡的風(fēng)險，這是影響鳥類生存的最直接也是最嚴(yán)重的影響形式。鳥類與風(fēng)機相撞的風(fēng)險在很大程度上取決于鳥類的飛行高度。

根據(jù)多年鳥類觀測統(tǒng)計結(jié)果，一般鳥類在直接的長距離遷徙飛行過程中飛行高度通常較高，絕大部分鳥類的飛行高度在 150m以上，其中大型鸻鷸類在150～400 m之間，鷺類在150～600 m之間，鸛類在350～750 m之間，鶴類在300～700 m之間，鴨類在150～500 m之間，雁類（包括天鵝)在 350～12000 m之間。風(fēng)機葉片通常高度為30～130m，因此，風(fēng)機運行對候鳥長距離遷徙的碰撞風(fēng)險不大。

通常鳥機相撞的風(fēng)險可能發(fā)生在鳥類的當(dāng)?shù)剡w徙活動中，鳥類由于覓食的需要，通常會在覓食地和棲息地之間往返遷飛，這種遷飛由于飛行距離一般較短，其飛行高度通常要低于100 m，因而增加了與風(fēng)機相撞的風(fēng)險概率。當(dāng)然隨著海上風(fēng)機容量的增加，風(fēng)機掃掠面積和高度都會增加和增高，鳥類撞擊到風(fēng)機上而死亡的風(fēng)險也會隨之增加。

國外海上風(fēng)電場研究發(fā)現(xiàn)，鳥類與風(fēng)機相撞概率會因不同區(qū)域、不同生境以及風(fēng)電場建設(shè)規(guī)模、分布鳥類的不同而存在明顯差異，如表2所示。Pettersson在Utgrunden的海上風(fēng)電場，觀察到有 500000只海鴨穿過風(fēng)電場，卻沒有發(fā)生一起撞擊事件；Kahlert在丹麥的Nysted海上風(fēng)電場用雷達(dá)進行的研究表明白天大部分鳥類在距風(fēng)電場3 km以外就開始改變飛行路線，而晚上在1km左右改變方向，在風(fēng)機群周邊飛行時表現(xiàn)出明顯的躲避行為；同樣的，Pettersson在瑞典的 Kalmar Sound目視觀察絨鴨的移動對兩個近岸風(fēng)機的反應(yīng)，在150萬只遷徙水鳥中，只有1次撞擊事件。

表2 鳥和風(fēng)機撞擊概率

此外，研究發(fā)現(xiàn)撞擊死亡率通常與風(fēng)機的轉(zhuǎn)速呈一定的相關(guān)關(guān)系，一般變速的風(fēng)機對鳥類的影響較大。但即使如此，在許多情況下仍然有80%以上的鳥類可以穿過變速的風(fēng)機而不受絲毫損傷。

同樣研究監(jiān)測還發(fā)現(xiàn)鳥撞風(fēng)機也與環(huán)境因素有關(guān)。在天氣晴好的情況下，即使在鳥類數(shù)量非常多的海岸帶區(qū)域，鳥類與風(fēng)機撞擊的機率基本為零。而大風(fēng)、雨天、起霧天氣和漆黑的夜晚會降低鳥類對飛行的操控能力，在這些條件下遷徙鳥的飛行高度會降低，促使鳥類與風(fēng)機的撞擊的風(fēng)險增加，而且在惡劣天氣條件下，風(fēng)機上的燈光對鳥類的吸引會增強，變成影響夜間遷徙鳥類安全的一個非常重要的因素，增加了鳥機相撞的風(fēng)險。

綜上所述，通常情況下，鳥類在長距離遷徙時飛行高度較高，且在風(fēng)機群周邊飛行時會表現(xiàn)出明顯的繞避行為；僅在惡劣天氣以及低空遷飛覓食的情況下才會增加與風(fēng)機相撞的概率，因此風(fēng)機運行對鳥類長距離遷徙的碰撞風(fēng)險不大。

5 結(jié)論

（1)海上風(fēng)電場的建設(shè)會使鳥類產(chǎn)生趨避行為，在一定程度上減少鳥類的活動范圍，但是只要海上風(fēng)電場選址避開了鳥類的棲息地，其對鳥類棲息和覓食的干擾影響有限。

（2)海上風(fēng)電場對鳥類遷徙的干擾程度與很多因素有關(guān)，在海上風(fēng)電場建設(shè)初期鳥類一般會表現(xiàn)出明顯的趨避行為，但是隨著時間的推移，部分鳥類會對風(fēng)電場內(nèi)的環(huán)境會產(chǎn)生適應(yīng)性。

（3)鳥類在長距離遷徙時飛行高度較高，通常會對風(fēng)電場表現(xiàn)出明顯的繞避行為而不會發(fā)生嚴(yán)重的碰撞，僅在惡劣天氣以及低空遷飛覓食的情況下才會增加與風(fēng)機相撞的概率，因此風(fēng)機運行對鳥類長距離遷徙的碰撞風(fēng)險不大。

（4)海上風(fēng)電場對鳥類影響因素復(fù)雜，會隨著時間而發(fā)生改變，因此在其長時間運行之后對鳥類的棲息、遷徙、生存等行為的影響作用還有待進一步研究。

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