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BeoFINO 2 (2005-2007)

Langfristige Felduntersuchungen zu möglichen Auswirkungen von Offshore-Windenergieparks auf die umgebende Benthos-Ökologie auf Forschungsplattformen in der Nord- und Ostsee

Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, BMU

Projektvorstellung BeoFINO 2

Seesterne am Fundamentmodell
Bewuchs am Fundamentmodell

Die Untersuchungen sollen die Auswirkungen von Windkraftanlagen auf die Sedimente und die Bodenfauna abschätzen. Die in BeoFINO 1 begonnen Arbeiten zeigen, dass mit Hilfe des modellierten Windkraftfundamentes im Messfeld des IOW an der Darßer Schwelle Untersuchungen durchgeführt werden können, die auf Grund fehlender Forschungsplattform und Windkraftanlagen in der Ostsee so nicht möglich gewesen wären. Die im BeoFINO 1-Projekt begonnenen Arbeiten haben vielversprechende erste Ergebnisse erbracht, die eine Weiterführung und Ausweitung der vorhandenen Forschungsansätze sehr empfahlen. Der bisherige Zeitraum der Untersuchung konnte allerdings nur die Anfangsphase erfassen, während bei dem Einfluss von derartigen Strukturen auf die Umgebung von einem kumulativen Effekt über mehrere Jahre ausgegangen werden muss. Um die kumulativen Einflüsse von zahlreichen Anlagen auf relativ engem Raum zu beurteilen, ist eine mathematische Modellierung der Effekte geplant, die gleichzeitig zum Vergleich der funktionellen Mechanismen und der zeitlichen Entwicklung an den Plattformen FINO1 in der Nordsee und FINO2 in der Ostsee dienen soll. Durch eine Kombination von messender und modellierender Hydrographie sollen vor allem in der Ostsee zu erwartende Auswirkungen großräumiger WEA-Felder auf vertikale Mischung und Stoffflüsse abgeschätzt werden.

Windkraftfundamente als Hartsubstrat

Bewuchsszenario für die Darßer Schwelle

Zielsetzung

Fundamentmodell an der Darßer Schwelle
Abb.1 : Bewuchsplatte in 20 m Tiefe

Prozesse im Nahbereich der Piles - Ostsee: In Fortführung der in BeoFINO 1 begonnenen Arbeiten soll an dem Fundamentmodell im Messfeld des IOW der Einfluss von Fundamentkonstruktionen auf die Sedimente und deren Besiedlung durch Makrozoobenthos untersucht werden. Da die Entwicklung in verschiedenen Jahren durchaus unterschiedlich verlaufen kann, sollen diese Untersuchungen über einen längeren Zeitraum ausgedehnt werden. Durch eine mathematische Modellierung sollen die lokalen Ergebnisse verglichen und damit verallgemeinerte Szenarien entwickelt werden um Voraussagen für andere Standorte zu ermöglichen.
Großräumige Effekte: Bestimmung der durch WEA-Konstruktion im Mischungsbereich von Nordseeeinstrom und Ostseewasser veränderten Belüftung der Sedimente und der betroffenen Sedimentareale durch Kombination von benthologisch-biogeochemischen Messungen, Hydrographischen Modellen und GIS-basierten Kartierungen.

Ergebnisse

Untersuchungsgebiet
Abb. 2: Lage der Untersuchungsgebiete

Erstmalig im Projekt wurden für den Vergleich von zwei benachbarten aber hydrographisch ununterschiedlichen Seegebieten die gleichen Experimente bezüglich der Exposition von Bewuchsleinen durchgeführt. Im August bzw. im Septemer 2006 wurden jeweils 3 Leinen mit jeweils 5 Bewuchsplatten in unterschiedlichen Wassertiefen sowohl im Bereich des Messfeldes an der Darßer Schwelle als auch am Künstlichen Riff vor Nienhagen ausgebracht (Abb1).

Die hydrographischen Bedingungen in beiden Gebieten unterscheiden sich bezüglich der Wassertiefe, der Schichtung, des Salzgehaltes, der Strömung und der Sauerstoffversorgung sind Tab. 1 zu entnehmen.

Tab. 1: Hydrographische Bedingungen an den beiden Expositionsstandorten für die Bewuchsleinen

  Darßer Schwelle am Stahlrohrsegment Künstliches Riff Nienhagen
Wassertiefe 22 m 11 m
Salzgehalt 16-24 psu 8-12 psu
Strömung teilweise stark, gerichtet und wechselnd durch Ein- und Ausstromereignisse bedingt schwach, eher durch Wellengang bedingt
Sauerstoffgehalt variierend, zum Teil unter 3 mg/l stabil über 5 mg/l
Aufwuchs
Abb. 3: Vergleich zw. Biomasseaufwuchs

Die Beprobung der Bewuchsleinen erfolgte im Februar, im Juni und im September 2007. Bisher sind die Proben vom Februar komplett ausgewertet. Die Auswertung der Proben vom Juni und September ist weitestgehend abgeschlossen. Im Februar unterschied sich der Bewuchserfolg bezüglich der Biomasse zwischen Darßer Schwelle und Nienhagen erheblich (Abb. 2). Im Februar 2007 wurde die erste von drei Bewuchsleinen an der Darßer Schwelle und am Künstlichen Riff geborgen. Die unterschiedlichen hydrographischen Bedingungen spiegelten sich deutlich im Aufwuchserfolg des Makrozoobenthos wider. Insbesondere im Bereich zwischen 0 und 5 m Wassertiefe lag die Biomasse an der Darßer Schwelle bis zu 20fach höher als am Künstlichen Riff vor Nienhagen.

Miesmuschelverteilung
Abb. 4: Längenverteilung der Miesmuscheln

Die Unterschiede in der Biomasse sind insbesondere durch die unterschiedliche Größenverteilung der Miesmuscheln begründet, die den Hauptanteil am Bewuchs ausmachten (Abb. 3).

Makrozoobenthische Besiedlung der Bewuchsplatten
Abb. 5: Besiedlung der Bewuchsplatten

Die großen Unterschiede machten sich nicht nur bei der Biomasse, sondern auch beim Fauneninventar bemerkbar (Abb. 4). Während die Bewuchsplatten an der Darßer Schwelle mit insgesamt 34 Arten besiedelt waren, wurden am Künstlichen Riff nur 14 Arten festgestellt. Allerdings wurden in beiden Untersuchungsgebieten die gleichen Großtaxa beobachtet. Die Unterschiede in der Besiedlung sind generell dem Salinitätsregime und dem damit verbundenen Faunendifferenzen der beiden Untersuchungsgebiete geschuldet. Es bleibt allerdings zu bemerken, dass das Besiedlungspotenzial bei weitem noch nicht ausgeschöpft ist. Vermutlich dauert die Sukzession im Flachwasser länger als im off-shore Bereich.

Zusammenfassung

Die Errichtung von ausgedehnten WEA-Feldern im Übergangsbereich der westlichen Ostsee ist neben der positiven gesamtökologischen Wirkung auch mit gewissen Risiken versehen, die mit dem Eintrag aufwachsender Biomasse in das schlecht mit Sauerstoff versorgte, abgeschlossene  Bodenwasser zusammenhängen.  Es sollte bei der Planung  die Eignung der Standorte in Bezug auf diese Problematik geprüft werden. Alternativ sind technische Optionen an den einzenen Anlagen zu prüfen, welche die Entstehung des Problems von vorneherein verhindern.