基于海洋学的预测性方法用于监测离岸风力发电场对渔业及渔业资源的影响：以美国中大西洋海湾为例

《Fisheries Oceanography》：An Oceanography-Based Anticipatory Approach to Monitoring Fisheries and Fishery Resource Impacts From Offshore Wind Farms: A Perspective From the Mid-Atlantic Bight, USA

针对美国大西洋中部海域（MAB）独特的海洋分层现象，研究提出了一套整合商业渔业资源、多尺度环境监测和非提取性技术（如eDNA、声呐）的综合性渔业监测计划（FMP）。通过BACI/BAG设计，结合虚拟风场布局和动态控制站选择，有效平衡了风电开发对渔业资源的影响评估需求与海洋环境动态变化的关系，并建立了跨机构数据共享机制。

　　美国东海岸的中大西洋海湾（Middle Atlantic Bight, MAB）是海上风电（Offshore Wind, OSW）开发的热点区域，其独特的季节性海洋分层现象与其他沿海风电开发区域存在显著差异。这一区域的渔业资源主要依赖于迁徙性鱼类和定居性贝类，其生产率和分布受到海洋环境动态的影响。由于OSW开发本身的复杂性和多样性，制定统一的渔业监测计划（Fisheries Monitoring Plan, FMP）成为一项挑战。然而，本文提出了一种创新性的FMP设计，结合了多种调查方法，并利用区域海洋学知识来指导研究，同时考虑了商业捕鱼者在项目设计和执行中的关键作用。

### 1. FMP的必要性与挑战

海上风电项目的扩张正逐渐成为全球实现环境、经济和能源目标的重要手段。在美国，OSW开发仍处于早期阶段，首个商业风电场Block Island Wind Farm于2016年投入运营。目前，多个项目正在推进，包括Coastal Virginia Offshore Wind Pilot Project（2020年）、South Fork Wind（2024年）和Vinyard Wind（2025年）。尽管这些项目尚在建设阶段，美国的州政府已设定了更高的累积发展目标，预计美国的OSW装机容量将超过当前全球72吉瓦的水平。

然而，OSW开发对渔业资源的影响及其监测仍存在诸多挑战。MAB的海洋环境具有显著的季节性分层特征，与欧洲和亚洲的风电开发区域不同，其海洋学特性、物种多样性以及监管环境都对研究提出了独特要求。此外，由于不同项目之间存在时间上的重叠，联邦监管机构虽然允许多个机构和公司设计和执行FMP，但缺乏一个统一的、综合性的计划来协调所有风电场的监测活动。因此，FMP的设计需要兼顾生态学、海洋学以及渔业实践的复杂性，同时考虑可能的采样影响。

### 2. FMP的设计理念与方法

为了应对MAB的复杂环境，本文提出的FMP采用了Before-After-Control-Impact（BACI）和Before-After-Gradient（BAG）相结合的调查设计。这种设计能够区分风电开发带来的影响与其他自然或人为因素的变化，从而提高监测的准确性和可靠性。BACI设计通过比较开发前后的数据，以确定风电对鱼类资源的影响；而BAG设计则关注距离开发区域不同梯度的地点，以评估空间尺度对结果的影响。

在实际操作中，FMP需要考虑海洋环境的动态变化，例如温度、盐度、洋流和海洋分层现象。这些因素直接影响鱼类的分布和行为，因此，FMP的调查设计必须与这些海洋特征的变化保持同步。例如，通过利用自主水下航行器（AUV）和滑翔机（glider）等设备，可以在不同的季节和水深条件下收集海洋环境数据，从而更全面地评估风电对鱼类资源的潜在影响。

此外，FMP的设计还考虑到了不同鱼类的生态特性。例如，一些鱼类依赖于特定的底栖环境或潮间带结构，而另一些则适应于开阔水域或季节性迁移。为了适应这些差异，FMP采用了多种调查方法，包括底拖网调查、环境DNA（eDNA）采样、结构化栖息地调查、拖曳摄像头和声学追踪等。这些方法可以相互补充，例如，声学追踪数据可以用来分析鱼类的迁徙行为，而eDNA采样则能够提供更广泛的鱼类组成信息，即使某些鱼类难以通过传统捕捞方式获得。

### 3. 跨学科合作与商业化参与

FMP的成功不仅依赖于科学方法的创新，还需要跨学科合作和商业化参与。本文提出的FMP强调了与商业捕鱼者之间的合作，因为他们具备丰富的本地知识、经验丰富的船只以及对渔业资源的深刻理解。这种合作不仅有助于提高调查的准确性和代表性，还能促进捕鱼社区对监测结果的信任。例如，某些调查可以由商业捕鱼者直接执行，如底拖网调查和结构化栖息地调查，这些方法能够减少对渔业活动的干扰，同时提高数据的实用性。

此外，FMP还与多个联邦和州级机构合作，包括国家海洋和大气管理局（NOAA）和国家海洋渔业服务（NMFS），以确保数据符合联邦标准并能够整合到现有的监测系统中。这种合作不仅有助于提高数据的可用性，还能够减少重复采样，提高研究效率。同时，为了应对风电开发可能带来的影响，FMP还设计了多个适应性措施，如调整采样时间、选择更安全的采样区域以及采用非侵入性调查方法。

### 4. 非侵入性技术的应用

随着技术的发展，非侵入性调查方法（如eDNA采样、远程摄像系统和声学追踪）在OSW监测中变得越来越重要。这些方法能够减少对生态系统的干扰，同时提供更广泛的数据覆盖范围。例如，eDNA采样通过检测鱼类释放的DNA来评估其存在，这不仅适用于常见的鱼类，还能够捕捉到稀有或难以直接捕捞的物种。此外，eDNA采样可以在较小的船只上进行，降低了成本和资源消耗。

远程摄像系统（如BRUVs）和拖曳摄像头则能够提供更直观的鱼类行为和分布信息，同时减少对鱼类的直接捕捞。这些方法特别适用于那些无法通过传统捕捞方式访问的区域，例如某些特定的底栖栖息地或潮间带。此外，声学追踪技术能够监测鱼类的迁徙路径和行为模式，这对于评估风电对鱼类资源的长期影响具有重要意义。

### 5. 与现有监测系统的整合

为了提高数据的可用性和可比性，FMP还注重与现有监测系统的整合。例如，通过与NOAA和BOEM合作，确保数据能够符合联邦标准，并与区域内的其他监测项目保持一致。这种整合不仅有助于提高研究的效率，还能够减少数据的重复和浪费，提高整体的科学价值。

此外，FMP还考虑到了数据共享的重要性。通过开放数据平台，如Rutgers Offshore Wind Living Resources Studies（ROWLRS），研究人员可以利用来自多个项目的数据进行更全面的分析。这种数据共享机制不仅有助于提高研究的透明度，还能够促进不同机构之间的合作，形成更广泛的监测网络。

### 6. 未来展望与建议

本文提出的FMP模型为其他OSW项目提供了重要的参考和借鉴。然而，FMP的设计和执行仍然面临诸多挑战，包括数据标准化、跨项目协调以及技术适应性。因此，本文建议在未来的OSW项目中，应更加注重数据的标准化和共享，以确保不同项目之间的可比性和协调性。同时，应加强与商业捕鱼者和科研机构的合作，利用他们的专业知识和资源，提高监测的效率和科学性。

此外，随着技术的进步，非侵入性调查方法的应用将变得更加广泛。这些方法不仅能够减少对生态系统的干扰，还能够提供更精确的数据，帮助科学家更好地理解风电对渔业资源的影响。因此，未来的研究应更加注重这些方法的优化和应用，以实现更高效的监测和更准确的评估。

总之，FMP的设计和执行需要综合考虑海洋学、生态学和渔业实践的复杂性，同时注重跨学科合作和商业化参与。通过采用多种调查方法，并与现有监测系统整合，FMP能够为OSW开发提供科学支持，帮助决策者更好地理解其对渔业资源的影响，并制定相应的管理措施。