Năng lượng gió ngoài khơi được coi là một trong những trụ cột chính trong quá trình chuyển đổi năng lượng của EU. EU có kế hoạch mở rộng công suất lắp đặt của điện gió ngoài khơi ở Biển Bắc lên hơn 10 lần vào năm 2050 trên cơ sở hiện tại. Tuy nhiên, nghiên cứu mới của Helmholtz-Zentrum Hereon, một công ty con của Hiệp hội Helmholtz Đức, chỉ ra rằng việc mở rộng này đang định hình lại quá trình vận chuyển và lắng đọng trầm tích đáy biển trên quy mô lớn và trong thời gian dài, đồng thời đã cho thấy những thay đổi rõ rệt ở các vùng biển như German Bight. Các kết quả liên quan gần đây đã được công bố trên tạp chí "Truyền thông Trái đất & Môi trường".

Nghiên cứu chỉ ra rằng vật chất dạng hạt ở Biển Bắc chuyển động gần như không đổi, bao gồm trầm tích đáy biển bị sóng và dòng hải lưu khuấy động, vật chất được nhập khẩu từ Đại Tây Dương qua eo biển Anh và trầm tích được các con sông đưa ra biển. Những hạt này lắng xuống và lơ lửng nhiều lần, cuối cùng tích tụ thành lớp bùn mịn ở vùng nước tương đối yên tĩnh. Tua bin gió ngoài khơi tạo thành các “chướng ngại vật” trên mặt nước và dưới nước, phá vỡ cấu trúc phân tầng của vùng nước và làm suy yếu vận tốc dòng chảy trên diện rộng, từ đó làm thay đổi mô hình không gian vận chuyển và lắng đọng trầm tích.

Nhóm của Trung tâm Helmholtz phát hiện ra rằng các trang trại gió ngoài khơi hiện tại đã dẫn đến sự phân phối lại trầm tích trên khắp Biển Bắc, liên quan đến khoảng 1,5 triệu tấn trầm tích mỗi năm, trong đó có chứa một lượng lớn cacbon hữu cơ. Một phần đáng kể của trầm tích này có nguồn gốc từ xác thực vật và động vật biển và rất giàu carbon hữu cơ dạng hạt (POC). Sau khi các hạt carbon hữu cơ này lắng xuống đáy biển, nó có thể được lưu giữ trong lớp trầm tích hàng trăm năm, khiến đáy biển trở thành bể chứa carbon quan trọng, giúp đại dương hấp thụ và lưu trữ carbon dioxide trong thời gian dài và làm chậm tác động của biến đổi khí hậu.

Để định lượng tác động của trang trại gió đến quá trình trầm tích và bể chứa carbon, nhóm nghiên cứu đã xây dựng một mô hình số mới tích hợp các điều kiện khí quyển, sóng, dòng chảy và quá trình vận chuyển trầm tích vào khung mô phỏng. Mô hình này được phát triển trên cơ sở nghiên cứu trước đây của cơ quan về tác động của tua bin gió ngoài khơi đến chuyển động của không khí và nước, cho phép đánh giá tác động tổng hợp của các cụm trang trại gió đối với động lực trầm tích ở quy mô khu vực.

"Kết quả mô phỏng của chúng tôi cho thấy rằng khi các trang trại gió ngoài khơi tiếp tục mở rộng trong những thập kỷ tới, mức độ phân phối lại trầm tích này sẽ tiếp tục tích lũy." Jiayue Chen, tác giả đầu tiên của bài báo và Viện Phân tích và Mô hình Hệ thống Ven biển tại Trung tâm Helmholtz cho biết. Bà chỉ ra rằng sự thay đổi này có thể ảnh hưởng đến cơ chế vận hành lâu dài và khả năng lưu trữ carbon của hệ sinh thái Biển Bắc. Khoảng 52% lượng trầm tích tái phân bố xảy ra ở Vịnh Đức, khiến khu vực này trở thành một trong những khu vực bị ảnh hưởng nặng nề nhất.

Các nhà nghiên cứu dự định tập trung đánh giá tác động cụ thể của những thay đổi này đối với các khu vực ven biển nhạy cảm như Biển Wadden. Sự phát triển của các bãi triều và đảo ở Biển Wadden phụ thuộc vào nguồn cung cấp trầm tích liên tục để chống lại áp lực điều chỉnh hình thái do mực nước biển dâng cao. Một khi đường vận chuyển trầm tích bị thay đổi bởi các cơ sở kỹ thuật quy mô lớn, nó có thể có tác động sâu sắc đến sự ổn định của địa hình ven biển và cấu trúc của hệ sinh thái.

Đồng thời, nhóm cũng đang khám phá thêm tác động phản hồi của các quá trình này đối với chức năng của các bể chứa carbon trong đại dương. Nếu trầm tích hạt mịn chứa cacbon hữu cơ được “vận chuyển” từ khu vực ban đầu có lợi cho việc chôn lấp lâu dài đến môi trường dễ bị khuấy động và tái khoáng hóa hơn thì hiệu quả lưu trữ cacbon lâu dài của đại dương có thể thay đổi, từ đó ảnh hưởng gián tiếp đến chu trình cacbon của khu vực và thậm chí toàn cầu.

Chen Jiayue cho biết: “Bằng cách hiểu rõ hơn về sự phân bố trầm tích và mô hình lưu trữ carbon ở Biển Bắc, chúng tôi có thể đánh giá toàn diện hơn các rủi ro dài hạn đối với sự ổn định ven biển, an toàn vận chuyển và chức năng hệ sinh thái của German Bight”. Bà nhấn mạnh rằng nghiên cứu này cung cấp nền tảng quan trọng cho sự phát triển bền vững của năng lượng gió ngoài khơi và giúp các nhà hoạch định chính sách, doanh nghiệp và các ngành công nghiệp tính toán đầy đủ hơn khả năng chịu đựng môi trường và tác động sinh thái khi lập kế hoạch lựa chọn và bố trí trang trại gió trong tương lai.