尋找離岸風機與白海豚共存之道——水下噪音如何監測與減輕

口述/湛翔智(知洋科技股份有限公司總經理)

撰文/黃重豪(動物當代思潮特約記者) 

台灣西岸風速強、海床淺,在全球前20大離岸風場中就囊括16處,因而未來幾年將插滿800支風機,負起能源轉型的重任,這本是美事一樁,但令人為難的是,風機有6成將插在白海豚洄游的彰化外海,光施工巨響就足以把僅剩的50隻白海豚嚇死。別以為只有人類怕吵,海洋動物也會恐懼噪音,在能源轉型的交叉口,我們究竟有沒有辦法保護牠們?

台灣白海豚僅剩50隻,離岸風機的噪音卻會對其產生重大負面影響。 圖片來源:台灣媽祖魚保育聯盟/提供、張恒嘉/攝
台灣白海豚僅剩50隻,離岸風機的噪音卻會對其產生重大負面影響。 圖片來源:台灣媽祖魚保育聯盟/提供、張恒嘉/攝

全天候疲勞轟炸 將導致鯨豚迷航甚至餓死

假設你家住在機場旁邊,每天飛機起起落落發出嗡嗡聲,間歇持續一整天,接著隔壁開始施工,一下打牆、一下鑽洞,「砰!砰!砰!」聲不絕於耳,誰受得了?

白海豚雖然住在海裡,但正面臨類似的疲勞轟炸。首先,施工船隻要開到風機場址,它的引擎聲絕不下於飛機。再來,要把風機的樁柱打入海床,分別有一隻腳、三隻腳、四隻腳等不同結構的基樁,一隻腳的直徑粗,要連續捶打比較久;四隻腳的雖然細了點、短了點,可是施工期間較長。

開始打樁,有時會間歇發出「砰」的大長聲,有時是連續發出「砰砰砰」的尖銳短聲。等到離岸風機立好後,它的葉片長度相當於巨型客機空中巴士A380的機翼,比人們在海岸看到那種風機還要大2到3倍以上,運轉起來可會24小時傳遞噪音到水裡。

離岸風機打樁作業。 圖片來源:知洋科技/授權提供,請勿任意轉載
離岸風機打樁作業。 圖片來源:知洋科技/授權提供,請勿任意轉載

偏偏鯨豚又是視力差的動物,平常都靠鳴叫辨認方位,當牠發出的聲波接觸到前方物體,反射回來,用耳朵聽到了,就能判斷四周有食物、同伴或異性。所以聽覺是鯨豚覓食、溝通、求偶、移動的重要感官,相當於人類的眼睛,一旦有其他噪音干擾,就會迷航,甚至找不到魚吃。

過去人類都是等到鯨豚擱淺死亡,解剖後才知道牠的聽覺器官已經受損,然後又驚訝地發現,鯨豚的胃怎麼空空的?原來,動物的回聲定位系統可能早已失靈,無法辨別食物的位置。 

聽覺損害分5級 白海豚轉彎關鍵在⋯⋯

如果以噪音跟鯨豚的距離來分類,負面影響可分成5級:

第1級是「傷害」(Injury),表示離噪音最近,海豚直接被震暈或嚇死。

第2級是「聽力損失」(Hearing Loss),又分為「暫時性聽力損失」、「永久性聽力損失」。哺乳類動物遭遇巨響時,通常會升高血壓或產生激素去保護聽覺器官,形成耳鳴或重聽,暫時損失聽力,等過了幾個小時或一兩天後就能恢復。暫時聽力損失是環評對鯨豚影響的容忍上限,如果達到永久聽力損失,就幾乎等同傷害了。

第3級是「聽力遮蔽」(Masking),就像原本有兩個人在對話,隨後旁邊的人群也開始聊天,變成整個場子鬧哄哄,原本那兩個人就聽不清彼此的聲音了。

第4級是「行為影響」(Behavioral Disturbance),好比人走在街上,前面突然傳來轟然巨響,雖然不知道發生什麼事,但見苗頭不對,先閃再說。

第5級是「可聽見」(Audibility),也就是跟噪音源保持一段距離,聽得到,不見得有直接影響。但如果這種小噪音長期持續產生,就猶如魔音傳腦、慢性折磨,構成「累積性影響」。

這樣的分級雖然層次分明,但技術上唯一能調查到的只有「行為影響」這一級——因為總不能把鯨豚抓起來測試有沒有耳聾,除非動物不幸擱淺,人類才有機會實際診斷。

那要如何知道什麼程度的噪音,會讓海豚想轉彎呢?

有三大步驟:第一先要了解鯨豚的生理與行為,如聽力、鳴叫、洄游路徑等。第二是掌握海裡的聲音背景值,亦即只有天然聲響時的音量基準。第三,以背景值為基準,再測量施工額外增加的音量,就可得知鯨豚是否因噪音而改變行為。 

科學調查方法 解開謎樣之音

上述步驟的數據,都要靠測量水下聲音解答,也就是在海底佈下聽音器,接收來自四面八方的聲波,再把聲波轉換到電腦頻譜上分析:誰會發出什麼聲音?

以鯨豚來說,有時會發出「噠噠噠」的叫聲,有時是歌唱高低不同的旋律「咻~」,人類經過長時間比對,就可獲悉各類鯨豚聽得見的音量與頻率、距離目標物多遠會開始叫、為了什麼而叫、平常行進的路線、聽到多大聲會開始閃躲等。

再來要測知海底有哪些背景聲音。其實大海就像菜市場一樣,還沒開市時靜悄悄的,偶有降雨、風浪、地震、大型鯨魚吶喊輕輕點綴;開張之後,船舶引擎、軍艦聲納、探測船聲納等人聲鼎沸。再來如果要施工,就是爆破、鑽探、打樁樣樣皆來了。

但這不像在陸地擺一個分貝計,只要坐等數值就好。聲音進入水中會被各種介質吸收、反射、折射而變化,聽音器蒐集到聲音後,必須先轉換成「聲壓值」;再來,考量各種動物如白海豚、江豚、侏儒抹香鯨等對聲音的感受度不同,還要將「生物值」與聲壓值加乘計算,才能明白不同物種聽見聲音的大小。

此外,聽音器有偵測距離的限度,這個限度又會受到地形影響。例如台中的海床坡度較緩,儀器只能接收10幾公里內的聲音;雲林外海比較陡,可以收到20到30公里遠。因此一定要先掌握環境地形,再來判斷須要放置多少儀器,方足以覆蓋所有研究區域。

接下來,要從最安靜,也就是沒有人為噪音、完全風平浪靜的狀態開始量起。稍有「風生水起」,都可能造成背景值計算的誤差,例如海豚可聽到的高頻10 kHz的水下背景噪音就會有所變動,在海況較佳時約為39 dB re. 1uPa(水下分貝),波濤洶湧則可達45 dB re. 1uPa。如果一開始沒有把背景音量的起始基線定清楚,日後施工增加出來的噪音,就可能被低估。

最後一步,便是將人為聲波與背景聲波同時放在頻譜上比較,看看人為聲波比背景聲波的能量高出多少?高出來的,就是人類要花力氣去控制的範圍。

從海裡回收的水下噪音計。 圖片來源:知洋科技/授權提供,請勿任意轉載
從海裡回收的水下噪音計。 圖片來源:知洋科技/授權提供,請勿任意轉載

減噪、監測、目視鯨豚 保育鐵三角

這三大步驟看起來很科學,實際上台灣連背景值的資料都不甚完備。美國在六〇年代為了反潛作戰,早已開始蒐集數據,後來被科學家借來研究,發現同一位置聲音背景值平均每10年增加3 dB,相當於成長一倍能量,證明人類如果再不控制噪音,未來海底世界就如同造勢晚會,天天震耳欲聾。

但台灣研究起步較晚,許多海域都還沒定出背景基線;沒定出基線,就不知道打樁聲音可以傳遞多遠;不知道多遠,就難以判斷鯨豚暴露在哪個範圍內會受到傷害;難判斷範圍,就不能立法訂定容忍標準;不能訂標準,就無法作為裁罰依據。

一連串基礎資料的欠缺,造成環保署僅能依照環評結論要求業者「遵守承諾」,如執行減噪、監測噪音等,不過均無法律強制力。

常見的減噪工法如,將樁柱加上隔離套管、工區外圍設置減噪圍籬、最外圈再施放氣泡幕,藉以吸收聲音能量。與此同時,還要搭配鯨豚觀察員在船上目視監測,只要看到鯨豚游進警戒區,就要通報業者立即停工,並且持續觀察牠游往哪裡。

這工作看似簡單,但鯨豚觀察員要訓練到非常敏銳,不能在警戒區內「看到黑影就開槍」,誤把垃圾、魚隻、任何風吹波動都當作鯨豚通報。另一方面,要是有些鯨豚不常冒出水面換氣,或有因海況或夜幕低垂而視線不佳的情況呢?

這時就要輔以「被動聲學監測」,也就是利用聽音器監測有沒有出現鯨豚的叫聲,如果有,也要通報停工。

鯨豚觀察員作業中,若有鯨豚游進警戒區,觀察員就要通報業者立即停工。 圖片來源:知洋科技/授權提供,請勿任意轉載
鯨豚觀察員作業中,若有鯨豚游進警戒區,觀察員就要通報業者立即停工。 圖片來源:知洋科技/授權提供,請勿任意轉載

台灣水下噪音監測基礎資料仍欠缺 亟需生態指標調查分析

然而,風機完工後,噪音也不見得減少。除了葉片旋轉聲外,更因離岸風機佔據了一大片海域,將使船舶航道更加靠攏,引擎噪音也隨之集中,所以監測工作不能停止。

像加拿大溫哥華港外航道,剛好是虎鯨聚集之地,加拿大政府因此委託民間公司佈置儀器監測噪音,再以科學數據為本,要求所有入港船隻在特定2個月內要降速到11節(商船航速可達20-40節)。這麼一來可減少3 dB,亦即一倍的能量,也就緩解了虎鯨的生存壓力。

再如德國為了保護比白海豚更嬌小的港灣鼠海豚,花了6年時間,在8個風場共3萬平方公里的海域(台灣海峽的10倍大)設置密集的聽音器,還用空拍取代目視,調查出一系列數據,如:

打樁最久會達20小時,最短約數個小時;沒有減噪會產生多大噪音,執行減噪可降低多少能量;施工區5公里內測不到鯨豚活動,30到40公里外才會出現;打樁結束6到12小時後,鯨豚方回到原來棲地等。

港灣鼠海豚比白海豚的數量多上好幾倍,德國都花了這麼龐大的資源調查,那台灣可以做到什麼?

現階段可行的辦法,一是落實減噪措施,儘管目前環評結論仍未有一致性的標準作法,各施工單位仍必須按照環評法規定確實遵守承諾事項。二是提出預算資源投入海洋基線調查工作,加強調查鯨豚因水下噪音退避的距離與時間,並透過聲景調查及背景噪音調查,分析出鯨豚生存環境的水下噪音管制閾值。

目前開發商多開始執行風場區的環境調查,但礙於時間壓力,還有做得更好的空間,也不是只侷限於風場區內。政府也必須體認基礎調查的重要性,應盡速累積調查數據和提出生態指標,為瀕危的白海豚打造出復育搖籃。

岌岌可危的台灣白海豚族群,亟需生態指標調查分析來打造復育搖籃。 圖片來源:台灣媽祖魚保育聯盟/提供、張恒嘉/攝
岌岌可危的台灣白海豚族群,亟需生態指標調查分析來打造復育搖籃。 圖片來源:台灣媽祖魚保育聯盟/提供、張恒嘉/攝

註:本報導採訪於2019年6月29日,台灣媽祖魚保育聯盟主辦之「2019台灣白海豚保育教育與陸地觀測訓練」,部分補充文字內容取自湛翔智臉書專頁,已獲授權刊登。

更多Yahoo論壇文章
用中華民國來修飾台灣?
臺美中三方皆應避免誤判
「中共介入」讓蔡英文選上主席?看民進黨把共諜當東廠
一場「光復香港,時代革命」的香港區議會選舉
陳文成命案的另類務實看法

今日推薦影音

______________

【Yahoo論壇】係網友、專家的意見交流平台,文章僅反映作者意見,不代表Yahoo奇摩立場 >>> 投稿去

你可能還想看