有一天，风力涡轮机可能会漂浮在加利福尼亚州和俄勒冈州南部海岸，为数百万家庭提供清洁的可再生能源。但在施工开始之前，研究人员正在研究如何最大限度地减少风电场对当地野生动物的潜在影响。

美国能源部(DOE)太平洋西北国家实验室(PNNL)和环境咨询公司HTHarvey&Associates的研究人员最近在西海岸部署了技术，这是了解海鸟飞行高度以及它们是否可能与风相互作用的首批努力之一涡轮机和其他基础设施。

他们于4月24日在《海洋能源前沿》上发表了这项研究。

PNNL计算机科学家、该论文的合著者莎莉·马茨纳(ShariMatzner)表示：“这是了解海鸟在西海岸海上风力涡轮机高度的行为的重要一步。”研究船上科学家的数据提供了鸟类飞行高度的估计，具体取决于风力强度，但“这确实是我们第一次获得这些鸟类的实时、量化的飞行高度数据，”马茨纳说。

追踪鸟类

科学家们研究了欧洲和东海岸风力涡轮机的影响，这些地区的海上风电产业更为成熟。先前的研究发现鸟类与海上风力涡轮机之间的碰撞率非常低。

但论文合著者、HTHarvey首席高级鸟类专家斯科特·特里尔(ScottTerrill)表示，西海岸深海的海鸟群落与上述两个地方截然不同。在那里，信天翁、海燕和海燕等鸟类会寻找食物，并依靠强风，这使得这些水域成为发电的理想场所。

这些鸟一生的大部分时间都在空中度过。为了使用最少的能量保持在高空，鸟类会借助强风获得高度，然后以一种被称为“动态翱翔”的飞行模式滑行向下。

研究人员想要知道动态翱翔和其他飞行行为是否能让这些鸟飞到海上风力涡轮机叶片的高度，即距离水面25至260米(82至853英尺)。

“某些种类的海鸟实际上需要风才能有效飞行，甚至任何飞行。它们的翅膀又长又窄，就像滑翔机一样。量化海鸟和海上风力涡轮机可能重叠的程度很重要，”特里尔说。

2021年夏季，美国能源部和PNNL以及海洋能源管理局推出了一个配备PNNLThermalTracker-3D(TT3D)的浮标，这是一种立体摄像系统，使用一对热像仪来跟踪飞过头顶的鸟类。

研究人员已经在陆地上使用TT3D监测鸟类和蝙蝠在陆地风力涡轮机周围飞行的情况，但这是该技术首次应用于海上。部署后，HTHarvey团队评估了鸟类飞行数据。

TT3D漂浮在距加州北部海岸约40公里(25英里)的浮标上，在2021年夏天对天空进行了近2,000小时的监测。该仪器发现了1,400多只鸟在白天和夜间飞行。

在被跟踪的1,400只鸟类中，79%的鸟类在海拔前25米(82英尺)处飞行，大多数活动集中在海拔前10米(33英尺)处，远低于假设的涡轮叶片。

在其余被追踪的鸟类中，21%的鸟类飞行高度与假设的涡轮叶片重叠，不到1%的鸟类飞行高度更高。没有鸟类在飞行高度超过海拔316米(1,036英尺)时被追踪到(该系统的探测范围限制在400米或1,312英尺左右)。

在白天长度约为14小时的地方，大多数鸟类都是在白天发现的，但TT3D还会追踪黎明、黄昏和夜间的活动。

“这些数据增加了对鸟类行为的基线了解，并将帮助我们更好地了解未来风力涡轮机可能如何影响海鸟，”PNNLTT3D开发负责人Matzner说。

防止环境影响

这项最新工作是PNNL大量研究的补充，旨在最大限度地减少可再生能源项目对野生动物的影响。

为了补充TT3D的数据，PNNL研究人员还在开发一种使用雷达跟踪海上鸟类飞行的系统。虽然TT3D可以生成有关飞行模式的详细信息并提供一些数据来帮助研究人员识别物种，但它无法“看到”长距离。

另一方面，雷达无法提供精细的细节，但其探测范围将允许跟踪风力涡轮机周围鸟类的行为，马茨纳说。

今年，TT3D还将被部署来研究东海岸的鸟类，作为风预报改进项目的一部分，该项目是PNNL领导的旨在改进公用事业天气预报的项目。

马茨纳说，前沿研究不会是西海岸的最后一次此类研究。尽管TT3D可以识别鸟类，但辨别它们是什么物种的能力仍然是一项正在进行的工作。

研究人员还需要了解除了碰撞风险之外鸟类可能会受到哪些影响;例如，一些研究表明鸟类会完全避开有风电场的地区。

需要更多的数据来充分了解鸟类如何利用它们未来可能与风力涡轮机共享的空气。