Paradoxe : l' homme modifie l'environnement et le climat afin d'en prévenir le changement !...
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Les usines éoliennes transforment la mer du Nord
Les chercheurs de Hereon [Helmholtz-Zentrum Hereon " Notre objectif est de préserver un monde où il fait bon vivre. À cette fin, nous produisons des connaissances et recherchons de nouvelles technologies pour une plus grande résilience et durabilité, au bénéfice du climat, des côtes et des populations] ont constaté des changements dans les flux d'air et dans l'océan en relation avec les usines éoliennes offshore.
Une équipe dirigée par Nils Christiansen du centre Helmholtz Hereon a publié une étude sur l'influence des usines éoliennes offshore sur la dynamique des océans. L'accent a été mis sur un affaiblissement du vent et sur les changements qui l'accompagnent dans les conditions physiques des zones concernées de la mer du Nord. En effet, les éoliennes constituent des obstacles pour l'eau et l'air. Ces effets sont d'une grande importance dans la perspective de la planification de futurs usines éoliennes offshore. L'étude est parue dans le média spécialisé Frontiers in Marine Science.
Tourbillons atmosphériques de bas en haut. [inclut des données Copernicus Sentinel modifiées, Sentinel 2A-MSI 29/03/202I, traitées par ESA & Hereon/ Dr. Martin Hieronymie].
Les images imposantes des usines éoliennes offshore de la mer du Nord, avec vue sur l'eau scintillante, sont solidement ancrées dans les esprits. Ils font déjà partie de l'image de la mer du Nord, au même titre que le ver de terre. Mais quelles sont les interactions et les répercussions invisibles qui accompagnent cet élément important du tournant énergétique allemand ?
L'étude de l'Institut Hereon pour les systèmes côtiers, — analyse et modélisation simule un affaiblissement de la vitesse du vent sur le côté des usines qui n'est pas exposé au vent : côté sous le vent. Ce phénomène a été récemment démontré par une équipe de Hereon, dont l'étude a été publiée dans la revue Nature : Akthar et al., 202I. Les déclencheurs de l'affaiblissement du vent sont les turbines.
Pour produire de l'électricité, elles extraient l'énergie cinétique du champ éolien. Sous le vent des éoliennes se forment ce que l'on appelle des tourbillons de sillage atmosphériques. Ceux-ci se caractérisent par une vitesse de vent réduite ainsi que par des conditions de pression particulières et une turbulence atmosphérique accrue. Dans des conditions atmosphériques stables, les déficits de vitesse du vent se propagent jusqu'à 70 km derrière les usines éoliennes.
Quand le vent tombe
À l'aide de simulations informatiques hydrodynamiques à haute résolution, l'équipe a analysé les effets sur le sud de la mer du Nord pour l'été 20I3 : mai à septembre. L'analyse montre un lien entre les tourbillons de sillage et la modification des échanges pulsés entre l'atmosphère et l'eau.
Cela pourrait à son tour influencer les courants horizontaux et la stratification de l'eau.
Les effets des tourbillons de sillage sont suffisamment puissants pour dévier les courants existants. Ce qui entraîne un déplacement de la répartition moyenne des températures et de la salinité dans les zones des usines éoliennes.
" Les changements qui se produisent restent dans les limites de la variabilité interannuelle. Néanmoins, ils montrent des ordres de grandeur similaires aux changements moyens supposés dus au changement climatique ou à la variabilité d'une année à l'autre ", a déclaré Nils Christiansen, de l'Institut Hereon des systèmes côtiers, qui a été l'auteur principal de l'étude.
Une nouvelle stratification se met en place
Une autre conséquence des tourbillons de sillage est la réduction des processus liés au cisaillement à la surface de la mer. En d'autres termes, le mélange turbulent de la surface de l'eau provoqué par les vents est réduit sur des dizaines de kilomètres autour de l'usine éolienne.
L'eau est généralement stratifiée, par exemple une couche d'eau plus chaude repose sur une couche d'eau froide.
Les usines éoliennes perturbent cette stratification naturelle. En raison de la réduction du mélange, une stratification plus stable de l'eau est favorisée. Cela a été particulièrement frappant lors du recul de la stratification estivale. La stratification naturelle de l'eau est particulièrement marquée en été et diminue à l'approche de l'automne. Cependant, dans la zone des usines éoliennes, une stratification plus stable a été calculée en dehors des variations saisonnières.
Que signifient ces résultats pour la mer du Nord ?
" L'ordre de grandeur des changements moyens induits n'indique pas de graves conséquences locales, mais des changements structurels de grande ampleur se produisent dans le système ", explique Christiansen. " Les changements dans les courants et le mélange influencent probablement la production de plancton et la structure du réseau trophique et peuvent avoir une incidence sur le mode d'action des zones protégées. Il est donc important de prendre en compte ces conséquences lors de l'élaboration de concepts de protection marine ", explique le professeur Corinna Schrum, directrice de l'institut Hereon, qui donne un aperçu de l'implémentation des résultats.
Des recherches supplémentaires sont toutefois nécessaires pour analyser les éventuelles rétroactions sur l'échange air-mer. Une modification de cet échange a potentiellement un impact sur les conditions atmosphériques régionales et la dynamique des écosystèmes et fera l'objet d'études plus approfondies.
Autres informations
- Site web Institut für Küstensysteme — Analyse und Modellierung : en anglais
- Original publikation
- Christiansen N, Daewel U, Djath B and Schrum C, 2022, Emergence of Large-Scale Hydrodynamic Structures Due to Atmospheric Offshore Wind Farm Wakes. Front. Mar. Sci. 9:818501. doi : 10.3389/fmars.2022.818501
- Studie von Akhtar, N. et al. Akhtar, N.,
- Geyer, B., Rockel, B. et al. Accelerating deployment of offshore wind energy alter wind climate and reduce future power generation potentials. Sci Rep 11, 11826 : 202I. https://doi.org/10.1038/s41598-021-91283-3
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