- 科技報導
文章專區
2019-12-20海洋鳥類的生活， 在離岸風機建置後是什麼風景？
456 期
Author 作者
丁宗蘇、林穆明／國立臺灣大學森林環境暨資源學系。
離岸風機與鳥類
風力發電是國際間發展快速且技術已趨成熟的再生能源，由於低汙染、低能源需求的特質，使它具有永續發展、延緩全球暖化的潛力。作為一種綠色能源，監測、評估並設法減輕風力發電對周圍生態的負面影響，是世界各國發展風力發電時都應該重視的工作項目。在臺灣，離岸風力發電也是政府目前積極發展的綠能產業，然而臺灣對海洋鳥類的了解不多，在風力發電如何影響鳥類生態的議題上，過去並沒有相關探討與關注。
鳥類是最直接受風力發電影響的生物類群之一，許多國外研究均指出，陸域風力發電機（以下稱風機）的設置會對當地鳥類生態造成危害，而隨著風力發電逐漸由陸地邁向海洋，離岸風機的相關研究也日益重要。相較陸域風機，離岸風機對於多數鳥類衝擊應較小，但對於海鳥及遷徙路徑經過該地的候鳥，卻可能產生影響。
此外，由於離岸風場較難抵達、海鳥及候鳥行為不易觀察等因素，調查與監測的成本及難度較高，相關研究較為稀少，目前僅以西北歐的數個離岸風場相關研究較為完整及深入。除了少量針對鳥類族群量及繁殖行為的觀察報告外，亦有針對風機對鳥類生態影響所建立的標準調查方法與監測指標，並透過分析鳥種飛行高度、時間、空間與天氣等因素，建立模型以評估各目標物種的撞擊風險（collision risk），作為衡量各離岸風場對鳥類生態衝擊的參考。
海鳥的飛行危機
離岸風力發電對鳥類的衝擊，主要可分為直接撞擊、棲地喪失與劣化及干擾與阻隔等三種類型。其中，鳥類飛行經過運轉中的風機，遭到扇葉直接撞擊死亡，是各種衝擊中最直接也最受關注的類型。鳥類的撞擊機率與不同鳥種的飛行高度與特性有關，根據過去陸域風機鳥擊相關的研究與調查，鸕鶿、雁鴨、猛禽、兀鷹與鷗等鳥類，牠們的飛行高度與風機扇葉的旋轉範圍（也就是鳥擊發生的區域）高度重疊，其中對於鷹、鵰、兀鷹等壽命長、族群數量低的高階消費者族群尤具威脅性。
此外，季節、時刻、天氣、風機地點及高度等因子，也會影響鳥類受撞擊的機率，如高度仰賴氣流移動的猛禽及部分候鳥，牠們的飛行路徑經常與沿岸與離岸風力發電廠重疊，這些物種遭風機撞擊的機率可能較高。英國鳥類學會（British Trust for Ornithology）生態統計學家鍾斯頓 （Alison Johnston）等人於2014年透過建立西北歐海鳥飛行高度模式，發現多數海鳥的飛行高度在海面上20公尺內，建議設立轉軸較高的風機，以降低撞擊到海鳥的機率；而其它研究也指出，撞擊事件往往集中在天候不佳的期間，顯示天氣也是影響鳥類撞擊率的一大因子。
風機所在位置與運轉才是關鍵？
事實上，多數研究顯示鳥類撞擊風機的機率並不高，例如隹維特（Allan L. Drewitt）和藍斯頓（Rowena H. W. Langston）於2006年針對陸域風機鳥擊的研究顯示，每具風機每年撞擊0.01~23隻 鳥類，平均撞擊1.7隻。但對於具有數百甚至數千支風機的大規模風力發電廠而言，其整體撞擊鳥隻數仍相當可觀，對於特定需受保護之類群（例如猛禽）而言，風機鳥擊造成的額外死亡率仍可能對其族群造成顯著的傷害。此外，離岸風機及施工設備機具所覆蓋的海域，對於該處覓食的海鳥屬於直接的棲地喪失，風機與風機間的海域則可能因受風機切割形成多個小區，難以被鳥類所抵達及利用，導致實質上喪失的棲地面積可能更大。
除了直接的棲地流失之外，風機的運轉及其存在，本身對鳥類即是一種干擾，鳥類可能會將風機視為具威脅性的不明物體，避免經過及靠近。丹麥國家環境研究中心（National Environmental Research Institute）研究員拉森（Jesper Kyed Larsen）和馬德森（Jesper Madsen） 於2000年便觀察到，粉腳雁（Anser brachyrhynchus）飛行通過風機時，若是面對單一或單排的風機，牠們將維持與風機相距約100公尺的距離飛行；若面對 大量聚集的風機，其安全距離則提高到 約200公尺，顯示風機的存在確實影響了鳥類的飛行行為及路徑。事實上，在 針對黃嘴天鵝（Cygnus Cygnus）、粉腳雁、白額雁（Anser albifrons）以及大杓鷸 （Numenius arquata）的相關研究中，發現在風機周圍600公尺內的區域中，上述 鳥種的數量顯著減少，甚至從該區域中消失，顯示對部分物種而言，風機確實造成了某種程度的負面影響。
成排的離岸風機可能形成鳥類難以跨越的屏障，造成阻隔效應（barrier effect）以及棲地的破碎化，遷徙的候鳥及往返覓食／營巢地繁殖鳥的潛在影響尤其需要被重視。過去風機與鳥類繁殖相關的研究中指出，風機的干擾可能造成鳥類繁殖力與存活率的降低，且可用棲地恐減少；對遷徙的候鳥而言，則須調整牠們的遷徙路徑以避開、繞過風機，將造成額外的能量消耗，長期而言對其族群可能造成負面影響。
離岸風機所造成的干擾以及棲地喪失，可能迫使鳥類族群整體遷離，甚至提高族群的死亡率，幸好海洋的棲地特徵較為均質，對多數鳥類而言棲地替代性高，若能在設置離岸風機前預先針對鳥類生態進行調查與評估，選擇衝擊性較低之適當廠址進行架設，且其規模不是過於廣大與密集，對鳥類的衝擊應是相對輕微的。
臺灣風場內的鳥類又是如何？
全世界目前已設置的離岸風場，幾乎皆位於溫帶。臺灣位於亞熱帶，周邊海域的海洋性鳥類，其種類與密度遠低於溫帶海域，而且種類也大不相同。出現在臺灣海峽的鳥類，主要以候鳥為主；定居性的留鳥非常少，繁殖鳥類數量不多，主要以燕鷗為主，這點與世界上其他溫帶風場有很大不同。
臺灣位於東亞候鳥遷移線交會點。東亞候鳥遷移線有二條主要路線，一是東亞大陸邊緣的大陸沿岸遷移線，另一是自阿留申群島、千島群島、庫頁島、日本群島、琉球、臺灣、菲律賓、東南亞諸島以至澳洲的東亞島鏈遷移線。臺灣海峽是東亞島鏈遷移線與大陸沿岸遷移線最接近的地區（圖一），對於分別在東亞大陸及島鏈度冬或繁殖的候鳥，臺灣海峽是其重要遷移管道，會在季節遷移時通過臺灣海峽。
圖一：臺灣海峽是上方「東亞島鏈遷移線」與下方「大陸沿岸遷移線」間最頻繁的換線站；
虛線交叉處為換線站，星號標記的交叉為臺灣海峽所處位置。 （作者提供）
就臺灣的鳥類相，分別在東亞大陸繁殖、島鏈度冬（或是島鏈繁殖、東亞大陸度冬）的臺灣冬候鳥、夏候鳥、過境鳥及海洋性鳥類，總計至少有350種，數量至少有數百萬隻（以計數資料最完整的灰面鵟鷹及赤腹鷹為例，每年至少有超過十萬隻個體經過臺灣）。但海域鳥類調查並不容易，候鳥也大多集中在短暫時間內通過。就臺灣海峽通過環評的21個離岸風場來說，環保署網站所公開的環評調查報告，總共僅記 錄到58種、共四千多隻次的鳥類。而後筆者等受科技部委託， 於前（2017）年至去 （2018）年在臺灣海峽進行研究調查，96 天次海上目擊調查也僅共記錄67種、8466隻次。由此可見，目前對於本資料的收集仍有很大的成長空間，更何況進一步地深入調查。
就筆者等所進行的海上目擊調查，物種組成以遷移性候鳥及燕鷗為主（圖二）。若以鳥類調查最常用的「不定距離穿越線法」來估計鳥類密度，所調查到的鳥類總密度約為每平方公里1.78隻，也就是每公頃0.018隻，密度最高的前十種鳥類列表於表一。每公頃0.018隻這數字乍看之下非常低，因為臺灣陸域環境的鳥類密度約為每公頃10~40隻，但這是由於海上的鳥類很多無法浮在水面上，需要盡快飛離海域，而穿越線法假設鳥類均停留在調查範圍內，候鳥這樣的短暫飛行穿越並不符合穿越線法的前提，實際數量的統計也需要倚賴其他方法。海域鳥類數量的確相當少，遠低於陸域，外海風機對鳥類衝擊，應該遠遠低於沿岸風機，但目前了解仍相當粗淺，有許多部分仍待釐清。
圖二：臺灣海峽的鳥類目擊調查，顯示物種組成以遷移性候鳥及燕鷗為主。
鳥類飛行高度，從何而知？
然而，海上鳥類目擊調查幾乎只能調查到飛行高度低的鳥類，鳥類飛行高度愈高，愈容易遺漏，超過人類肉眼目視範圍者很難被調查人員察覺。根據過去在陸域進行的研究顯示，晴天狀況下，猛禽飛行於500~600公尺高度時已不容易以肉眼看見，在700~900公尺高度時則可能完全看不見；根據筆者等的海上鳥類觀察經驗，大型鳥種於500公尺高度尚能調查到，但多數鳥種要在200公尺以下比較容易被偵測到。就筆者等的調查，6732筆可估計飛行高度的鳥類目擊調查紀錄中，接近一半是在海面上0~5公尺的高度，飛行高度在100公尺以上的紀錄非常少，由這樣的目擊調查紀錄，在風機扇葉範圍內飛行的鳥類比例約為21％（圖三）。
不過，鳥類遷移時的飛行高度，大多是數百公尺甚至是數千公尺，目擊調查無法偵測到這些鳥類。雷達可以偵測鳥類等飛行生物的飛行高度，但是因為海面波浪的干擾，雷達在接近海面的範圍有很多雜訊，因而難以偵測貼近海面飛行的鳥類。這造成目擊調查與雷達監測，都不能完整評估在風機扇葉範圍內飛行的鳥類比例，也造成後續評估生態衝擊時的不確定性。
海上鳥類目擊調查僅能於白天光線良好時進行，然而因為夜間氣流較穩定，大部分遷移性候鳥是利用夜間遷移。環保署網站所公開的離岸風場環評調查報告，大多是在夜間進行，只有少數報告有24小時連續進行的雷達觀測。筆者等統整這些24小時連續進行的雷達監測資料，結果顯示，過境季時鳥類大多在夜間飛越海域，夜間疑似飛行生物的軌跡信號數為日間數量的兩倍以上（圖四）。因此，日間以海上目擊調查所得到的資料，僅是通過海域鳥類的一小部分。
圖四：臺灣離岸風場環評調查報告中，24小時連續進行的雷達觀測資料顯示鳥類於過境季時大多在夜間飛越海域。突破調查限制的那一天⋯⋯
目前，筆者等對海域的鳥類了解相當有限，仍有許多需要調查確定之處，也難以有信心對離岸風場鳥類的衝擊做出正確評估。但就臺灣的狀況及目前的初步調查，團隊得到一些結論：
．外海風場對鳥類的衝擊，應低於沿岸風場；
．過境候鳥及繁殖性燕鷗族群，是我們特別需要關注的重點；
．各類調查方法都有其限制，必須同時運用多種方法及儀器；
．夜間、惡劣氣候（強風、霧）時離岸風電對鳥類的生態衝擊，目前仍難以評估。
希望未來隨著臺灣離岸風場的迅速建置，能盡快補強這方面的基礎調查及衝擊評估，並依結果採取適當的減緩對應措施，盡量降低再生能源所帶來的生態負面衝擊。