拓展MSP挑战生态系统模拟平台中人类压力-物种响应系统的研究：以波罗的海西部风电场为例

这篇综述介绍了MSP挑战模拟平台如何通过改进压力系统（如将噪声细分为脉冲噪声、连续噪声和底部振动）和引入半定量指标（受Leopold矩阵启发），提升对海上风电场等人类活动对海洋生态系统影响的模拟精度。研究以西波罗的海为例，验证了新系统能更精准反映敏感功能群（如港湾鼠海豚和海鸟）的空间分布变化，为基于生态系统的海洋空间规划（EB-MSP）提供了科学工具。

　　

引言

海洋空间规划（MSP）是平衡海洋生态保护与人类活动的关键工具。欧盟指令2014/89/EU要求成员国实施MSP，而MSP挑战模拟平台通过整合Ecopath with Ecosim（EwE）生态系统模型，帮助规划者评估多压力场景下的生态响应。随着海上风电场在能源转型中重要性提升，亟需量化其对海洋生物的影响。本文以西波罗的海为例，改进了平台的压力系统，新增脉冲噪声、连续噪声等分类，并开发了基于Leopold矩阵的标准化评估方法。

材料与方法

MSP挑战与EwE的联动

EwE通过功能群（FG）模拟生物量动态，其空间模块Ecospace结合栖息地偏好与压力响应。MSP挑战通过MEL模块将人类活动（如风电场建设）转化为压力图层（如底部扰动），驱动EwE模拟。

西波罗的海Ecospace模型

模型覆盖ICES分区22-24，包含18个功能群（如鳕鱼、鲱鱼、港湾鼠海豚），网格分辨率6公里。验证显示模拟分布与观测数据吻合，适用于长期预测。

压力系统升级

原系统仅含“噪声”等宽泛分类，新系统将其细分为：

• •

  脉冲噪声（如风电桩基安装）

• •

  连续噪声（风机运行）

• •

  底部振动（海底作业）

• •

  空气扰动（鸟类碰撞风险）

影响量化方法

采用半定量矩阵计算压力对FG的影响指数（I）：

I = (效应×损伤/15 ×10) × 发生概率

其中效应分5级（行为改变至死亡），损伤分3级（可逆至永久），概率分6级（0-10）。响应曲线分为4种强度（低至极端），正负效应并存。

结果与讨论

局部生态响应凸显

新系统下，敏感物种呈现更精确的空间规避：

• •

  港湾鼠海豚因军事区脉冲噪声减少30%局部生物量

• •

  海鸟因风电场空气扰动远离核心区15公里

• •

  底栖宏动物因底部振动下降，但禁渔区补偿性增加

风电场双重效应

虽然噪声和振动负面影响底栖生物，但禁渔政策使鳕鱼幼体生物量提升12%，印证“人工礁效应”。

方法论优势

新系统通过：

1. 1.

   区分建设与运营期压力

2. 2.

   标准化响应阈值

3. 3.

   整合空间排斥机制

   为EB-MSP提供了可复用的评估框架。

局限与展望

当前模型未考虑压力随距离衰减，且6公里网格可能低估小尺度影响。未来需结合长期监测数据优化参数，并扩展至其他海域。

结论

改进的压力系统显著提升MSP挑战平台对风电场生态影响的预测能力，尤其体现在敏感物种的空间重分布模拟上。该方法为平衡可再生能源发展与海洋保护提供了科学依据，助力欧盟绿色协议30x30目标实现。