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Offshore-Windparks können Meeresboden der Nordsee verändern
Schlick auf Wanderschaft: Offshore-Windparks könnten feine Sedimente und mit ihnen organischen Kohlenstoff in der Nordsee großräumig umverteilen. Eine neue Modellstudie zeigt, dass jährlich bis zu 1,5 Millionen Tonnen Schlamm davon betroffen sein könnten. Besonders ausgeprägt sind die berechneten Veränderungen in der Deutschen Bucht, wo sich Ablagerungsgebiete langfristig verlagern könnten.
Geesthacht (Deutschland). Auf dem Meeresgrund der Nordsee lagern sich feine Schwebstoffe bevorzugt dort ab, wo Strömungen schwach sind. Diese Schlickgebiete können organischen Kohlenstoff über lange Zeit im Sediment festhalten und spielen damit eine wichtige Rolle im Stoffhaushalt des Meeres.
Das Material stammt aus Flüssen und dem Atlantik oder wird durch Wellen vom Meeresboden aufgewirbelt. Wo es schließlich landet, hängt von Strömungen, Wasserschichtung und wiederholter Aufwirbelung ab. Doch Offshore-Windparks greifen in diese Prozesse ein, weil ihre Rotoren das Windfeld verändern und ihre Fundamente das Wasser verwirbeln.
Forscher des Helmholtz-Zentrums Hereon um Dr. Wenyan Zhang haben nun mit einem dreidimensionalen Modell untersucht, wie Offshore-Windparks den Sedimenttransport in der Nordsee beeinflussen. Die Berechnungen verbinden die Windschatten der Rotoren mit den Strömungen, Wellen und Turbulenzen an den unterseeischen Fundamenten.
Dazu verglich das Team Simulationen mit den Einflüssen bestehender Windparks mit Referenzläufen ohne diese Einflüsse. Insgesamt wurden 15 Modellvarianten für die unterschiedlichen Flussabflüsse der Jahre 2013 und 2014 ausgewertet, um den Einfluss unsicherer Sedimenteigenschaften abzuschätzen.
Demnach können Windparks den Nettotransport feiner Sedimente örtlich um bis zu 30 Prozent verändern. Über die Nordsee verteilt ergab sich eine jährliche Umverteilung von durchschnittlich rund 1,1 Millionen Tonnen Schlamm, in den berechneten Varianten bis zu etwa 1,5 Millionen Tonnen. Diese Mengen beschreiben veränderte Transport- und Ablagerungswege, nicht den vollständigen Verlust des Materials.
Rund 52 Prozent der berechneten Sedimentumverteilung entfielen auf die Deutsche Bucht. Während die Ablagerung im Schlickgebiet bei Helgoland zurückging, sammelte sich im Modell an anderen Stellen mehr feines Material an, etwa im alten Elbtal am Meeresboden und an der Oyster Ground.
„Das hebt diese Region als besonders betroffen hervor“, sagt Erstautorin Jiayue Chen vom Helmholtz-Zentrum Hereon.
Mit dem Schlick wandert auch partikulärer organischer Kohlenstoff, kurz POC, der aus organischen Resten im Wasser stammt. Seine durch Windparks bedingte Umverteilung lag im Modell bei durchschnittlich rund 45.000 Tonnen pro Jahr und erreichte in einzelnen Varianten bis zu etwa 70.000 Tonnen. Daraus folgt jedoch nicht, dass diese Menge zusätzlich als Kohlendioxid freigesetzt oder dauerhaft gespeichert wird.
Entscheidend ist vielmehr, wo sich kohlenstoffhaltige Sedimente künftig ablagern und wie stabil diese Speicher bleiben. Wenn an bestehenden Schlickstandorten weniger Material ankommt und anderswo mehr, könnten sich langfristig auch die Lebensbedingungen am Meeresboden verändern.