Weiträumiger Einfluss

090623_titel (Foto: Sabine Billerbeck)

Der Einfluss von Offshore-Windparks auf die Meeresumwelt geht weit über den eigenen Standort hinaus.

Screenshot hereon.de

Offshore-Windräder entziehen dem Wind Energie und beeinflussen so die Windgeschwindigkeit an der Meeresoberfläche. Das hat Auswirkungen für die Durchmischung des Wassers sowie dessen Strömungsgeschwindigkeit. Das sind bekannte Effekte, die auf die Windturbinen zurückgeführt werden. Die Pfeiler der Windräder beeinflussen aber auch die Meeresumwelt und das weit über ihren eigenen Standort hinaus, wie Hereon-Forschende jetzt mit regionalen Ozeanmodellen gezeigt haben.

Die Monopile-Fundamente stellen einen großen Widerstand für die Meeresströmung dar und stören so den natürlichen Fluss des Wassers. Dadurch verursachen sie Turbulenzen, die die Durchmischung des Wassers verändern, also die Verteilung von Temperatur und Salzen zwischen den Oberflächen- und Bodenschichten. Das kann sich wiederum auf die Verteilung von Nährstoffen in den Wasserschichten auswirken und damit auf die Primärproduktion.

Ein weiterer Effekt der Turbulenzen ist eine geringere Strömungsgeschwindigkeit stromabwärts, also in Richtung der Gezeitenströmung, die ausschlaggebend für den Sedimenttransport ist. Noch liegen die so verursachten Änderungen mit zehn Prozent im gleichen Bereich wie jährliche Schwankungen, die natürlicherweise in der Meeresdynamik auftreten.

„Wir sehen, dass die Auswirkungen der lokalen Turbulenzeffekte weit über die Grenzen der Windparks hinausreichen. Jetzt gilt es herauszufinden, wie diese Effekte mit den Auswirkungen der Windabnahme interagieren und welche Folgen sich daraus für das Ökosystem ergeben,“ sagt Nils Christiansen, Erstautor der Studie und Wissenschaftler am Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung. (Quelle: Hereon News)

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Christiansen, N., Carpenter, J.R., Daewel, U., Suzuki, N., & Schrum, C. (2023): The large-scale impact of anthropogenic mixing by offshore wind turbine foundations in the shallow North Sea. Front. Mar. Sci., 10:1178330, doi:10.3389/fmars.2023.1178330

Abstract:

Structure drag from offshore wind turbines and its physical impacts on the marine environment of the German Bight are investigated in this study. The flow past vertical cylinders, such as wind turbine foundations, and associated turbulent mixing has long been studied, but questions remain about anticipated regional implications of offshore wind infrastructure on physical and biogeochemical conditions. Here, we present two existing modeling approaches for simulating wind turbine foundation effects in regional ocean models and discuss the problematic use of very high resolution in hydrostatic modeling. By implementing a low-resolution structure drag parameterization in an unstructured-grid model, we demonstrate the impacts of monopile drag on hydrodynamic conditions, validated against recent in-situ measurements. Although the anthropogenic mixing is confined at wind farm sites, our simulations show that structure-induced mixing affects much larger, regional scales. The additional turbulence production emerges as the driving mechanism behind the monopile impacts, leading to changes in both the current velocities and stratification, with magnitudes of about 10%, similar in magnitude to regional annual and interannual variabilities. This study provides new insights into the hydrodynamic impact of offshore wind farms at their current development levels and emphasizes the need for further research in view of potential restructuring of the future coastal environment.

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