Seevogelstudie zeigt, wie sie sich eines Tages die Luft mit Offshore-Windturbinen teilen könnten

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Die Flughöhe von Seevögeln an der Westküste soll Forschern helfen, die Umweltauswirkungen der Offshore-Windenergie zu verstehen

Eines Tages könnten Windturbinen vor der Küste Kaliforniens und des südlichen Oregons schwimmen und Millionen Haushalte mit sauberer, erneuerbarer Energie versorgen. Doch bevor mit dem Bau begonnen werden kann, untersuchen Forscher, wie sich die potenziellen Auswirkungen der Windparks auf die lokale Tierwelt minimieren lassen.

Forscher des Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) des Energieministeriums (DOE) und des Umweltberatungsunternehmens HT Harvey & Associates hat vor kurzem Technologie vor der Westküste eingesetzt, um herauszufinden, wie hoch fliegende Seevögel und ob sie mit Windturbinen und anderer Infrastruktur interagieren. Sie veröffentlichten die Forschungsergebnisse am 24. April in Grenzen der Meeresenergie.

„Dies ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis des Verhaltens von Seevögeln in der Höhe von Offshore-Windkraftanlagen an der Westküste“, sagte Shari MatznerInformatiker am PNNL und Co-Autor des Artikels. Daten von Wissenschaftlern auf Forschungsschiffen haben Schätzungen darüber geliefert, wie hoch Vögel in Abhängigkeit von der Windstärke fliegen, aber „das ist wirklich das erste Mal, dass wir in Echtzeit quantifizierte Flughöhendaten für diese Vögel haben“, sagte Matzner.

Vögel verfolgen

Wissenschaftler haben die Auswirkungen von Windkraftanlagen in Europa und an der Ostküste untersucht, wo die Offshore-Windindustrie bereits ausgereifter ist. Frühere Studien haben sehr geringe Kollisionsraten zwischen Vögeln und Offshore-Windkraftanlagen festgestellt. Aber die tiefen Gewässer vor der Westküste beherbergen eine ganz andere Gemeinschaft von Seevögeln als diese beiden Orte, sagte Scott TerrillMitautor des Artikels und leitender Vogelexperte bei HT Harvey. Dort draußen jagen Vögel wie Albatrosse, Sturmtaucher und Sturmvögel nach Nahrung und sind dabei auf dieselben starken Winde angewiesen, die diese Gewässer ideal für die Stromerzeugung machen.

Diese Vögel verbringen einen Großteil ihres Lebens in der Luft. Um mit möglichst wenig Energie in der Luft zu bleiben, nutzen sie starke Windböen, um an Höhe zu gewinnen, und gleiten dann in einem Flugmuster, das als „dynamisches Segeln“ bezeichnet wird, nach unten. Forscher möchten herausfinden, ob dynamisches Segeln – und andere Flugverhalten – diese Vögel auf die Höhe von Offshore-Windturbinenblättern bringen könnten, die 25 bis 260 Meter über dem Wasser ragen würden.

„Bestimmte Arten von Seevögeln brauchen Wind, um effektiv oder überhaupt fliegen zu können. Sie haben lange, schmale Flügel wie Segelflugzeuge. Es ist wichtig, das Ausmaß zu quantifizieren, in dem sich Seevögel und Offshore-Windkraftanlagen überschneiden könnten“, sagte Terrill.

Im Sommer 2021 haben DOE und PNNL zusammen mit dem Bureau of Ocean Energy Management eine Boje zu Wasser gelassen ausgestattet mit PNNLs ThermalTracker-3D (TT3D)ein Stereokamerasystem, das mithilfe eines Paars Wärmebildkameras Vögel verfolgt, während sie über ihnen fliegen. Forscher haben TT3D bereits an Land eingesetzt, um Vögel und Fledermäuse zu überwachen, die um Windkraftanlagen an Land herum navigieren, aber dies ist das erste Mal, dass die Technologie auf See eingesetzt wurde. Nach dem Einsatz wertete das HT Harvey-Team die Vogelflugdaten aus.

TT3D schaukelte auf einer Boje etwa 40 Kilometer vor der Küste Nordkaliforniens und überwachte im Sommer 2021 fast 2.000 Stunden lang den Himmel. Das Instrument entdeckte mehr als 1.400 Vögel, die sowohl Tag als auch Nacht flogen. Von den 1.400 verfolgten Vögeln flogen 79 % in den ersten 25 Metern über dem Meeresspiegel, wobei sich die meiste Aktivität auf die ersten 10 Meter über dem Meeresspiegel konzentrierte – weit unterhalb hypothetischer Turbinenblätter. Von den übrigen verfolgten Vögeln flogen 21 % in Höhen, die sich mit hypothetischen Turbinenblättern überschnitten, während weniger als ein Prozent höher flogen. Es wurden keine Vögel verfolgt, die höher als 316 Meter über dem Meeresspiegel flogen (die Erfassungsreichweite des Systems ist auf etwa 400 Meter oder 1.312 Fuß begrenzt). Bei einer Tageslänge von etwa 14 Stunden wurden die meisten Vögel tagsüber gesichtet, TT3D verfolgte jedoch auch die Aktivitäten im Morgen- und Abendgrauen sowie in der Nacht.

„Diese Daten erweitern unser grundlegendes Verständnis des Vogelverhaltens und werden uns helfen, besser zu verstehen, welche Auswirkungen zukünftige Windkraftanlagen auf Seevögel haben könnten“, sagte Matzner, der die Entwicklung von TT3D bei PNNL leitete.

Schutz vor Umwelteinflüssen

Die neueste Arbeit ergänzt eine Reihe von Forschungsarbeiten des PNNL, die darauf abzielen, die Auswirkungen von Projekten zur Nutzung erneuerbarer Energien auf die Tierwelt zu minimieren.

Als Ergänzung zu den Daten von TT3D arbeiten die Forscher des PNNL auch an einem System, das Radar zur Verfolgung des Vogelflugs auf See. TT3D kann zwar Details zu Flugmustern liefern und einige Daten liefern, die Forschern bei der Identifizierung von Arten helfen, es „sieht“ jedoch nicht über große Entfernungen. Radar hingegen liefert keine feinen Details, aber seine Erfassungsreichweite würde es ermöglichen, das Verhalten einer Vogelpopulation an Orten zu verfolgen, an denen Windkraftanlagen errichtet werden sollen, sagte Matzner.

In diesem Jahr wird TT3D auch zur Untersuchung von Vögeln an der Ostküste eingesetzt, als Teil der Projekt zur Verbesserung der Windprognoseein von PNNL geleitetes Projekt zur Verbesserung der Wettervorhersagen für Versorgungsunternehmen.

Die Frontiers-Studie wird nicht die letzte ihrer Art an der Westküste sein, sagte Matzner. Obwohl TT3D Vögel erkennen kann, ist die Fähigkeit, ihre Art zu bestimmen, noch in der Entwicklungsphase. Forscher müssen auch verstehen, welche Auswirkungen dies neben dem Kollisionsrisiko auf Vögel haben könnte; einige Studien zeigen beispielsweise, dass Vogelpopulationen Gebiete mit Windparks vollständig meiden werden. Es werden mehr Daten benötigt, um vollständig zu verstehen, wie Vögel die Luft nutzen, die sie sich eines Tages möglicherweise mit Windkraftanlagen teilen.

Die in der Frontiers-Studie vorgestellte Arbeit wurde vom Wind Energy Technologies Office des DOE finanziert. Um noch offene Forschungsfragen zu beantworten, hat TT3D zusätzliche Mittel vom Wind Energy Technologies Office des DOE und der California Energy Commission erhalten, um einen neuen TT3D zu entwerfen, zu bauen und zu testen. System zur Erfassung von Daten über Vogel- und Fledermausaktivitäten vor der Westküste. Dieses System der nächsten Generation wird Forschern helfen, Vögel und Fledermäuse auf Artenebene zu identifizieren.

HT Harvey & Associates, ein ökologisches Beratungsunternehmen, wurde 1970 in Kalifornien gegründet. Das Unternehmen beschäftigt mehr als 80 spezialisierte Ökologen, Landschaftsarchitekten und andere Fachleute in vier Büros in Kalifornien und einem in Hawaii. Das multidisziplinäre Offshore-Meeresenergieteam wird geleitet von Sharon KramerDirektor und leitender Meeresökologe, vom Büro der Firma im Humboldt County, Kalifornien.

Zu den Studienteilnehmern gehörten die Hauptautorin Stephanie R. Schneider, Sharon H. Kramer, Sophie B. Bernstein, Scott B. Terrill und David G. Ainley von HT Harvey sowie Shari Matzner von PNNL.

Von JoAnna Wendel, PNNL. Vorgestelltes Bild von Microsoft Copilot.