// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Große Offshore-Windparks könnten Küsten trockener machen
Der massive Ausbau der Offshore-Windenergie könnte nicht nur die Luftströmung über der Nordsee verändern. Ein regionales Klimamodell deutet darauf hin, dass über großen Windparkflächen mehr Regen fallen könnte, während angrenzende Küstenregionen weniger Niederschlag erhalten. Besonders deutlich ist der Effekt in einem bewusst extremen Ausbauszenario für die Zeit nach 2050.
Geesthacht (Deutschland). Offshore-Windparks entziehen der Luft Bewegungsenergie und erzeugen zugleich Turbulenzen, die weit über die einzelnen Anlagen hinausreichen können. Dass solche Windparks auch Temperaturen und Strömungen in der Nordsee beeinflussen können, haben frühere Modellstudien gezeigt. Weniger klar war bisher, wie ein sehr großflächiger Ausbau die Niederschläge an den angrenzenden Küsten verändern könnte.
Forscher des Helmholtz-Zentrums Hereon um Dr. Naveed Akhtar haben nun untersucht, wie sich unterschiedliche Ausbauzustände der Offshore-Windenergie auf die regionale Atmosphäre auswirken könnten. Dafür nutzte das Team das hochauflösende regionale Klimamodell COSMO-CLM und simulierte bestehende Windparks des Jahres 2023 sowie technische Szenarien für 2030 und die Zeit nach 2050.
Als meteorologische Grundlage dienten die Jahre 2008 bis 2017. Der zehnjährige Zeitraum umfasst viele unterschiedliche Wetterlagen und verringert den Einfluss einzelner ungewöhnlich trockener oder nasser Jahre. Die Forscher verglichen Simulationen mit Windparks mit Kontrollläufen ohne Anlagen und berücksichtigten dabei Turbinen mit Leistungen von 5, 10 und 15 Megawatt.
Im Modell wirken die Windräder als Senke für die Bewegungsenergie der Luft und zugleich als Quelle zusätzlicher Turbulenz. Dadurch verändern sie unter anderem die Windgeschwindigkeit, die vertikale Durchmischung der Atmosphäre und den Transport von Feuchtigkeit. Bei zunehmendem Ausbau sinkt die Windgeschwindigkeit in zehn Metern Höhe über den Windparkgebieten im Modell stellenweise um zwei bis drei Meter pro Sekunde.
Für die heutigen Windparks und das Szenario für 2030 bleiben die Veränderungen des Niederschlags vergleichsweise klein und weitgehend auf das Meer beschränkt. Anders sieht es im weitreichenden Szenario für die Zeit nach 2050 aus. Über den Windparkflächen steigt der Niederschlag im Jahresmittel stellenweise um etwa acht bis zehn Millimeter pro Monat, entsprechend ungefähr zwölf bis 18 Prozent.
An Teilen der angrenzenden Küsten zeigt das Modell dagegen weniger Regen. Für Regionen in Deutschland, den Niederlanden und Großbritannien ergeben sich Rückgänge von etwa fünf bis acht Prozent. In Teilen Jütlands in Dänemark beträgt die Abnahme mehr als 15 Prozent. Besonders ausgeprägt ist der Effekt bei südwestlichen Windrichtungen sowie im Herbst und Winter. Für den Sommer ergibt sich dagegen kein einheitliches Niederschlagssignal.
Im Modell entsteht diese Umverteilung durch die veränderte Luftströmung über den Windparks. Die Turbinen bremsen den Wind und verstärken die Durchmischung verschiedener Luftschichten. Feuchte Luft kann dadurch aufsteigen, sich abkühlen und kondensieren, wodurch über den Windparkflächen mehr Niederschlag entsteht. Gleichzeitig verändert sich der Feuchtigkeitstransport zum Land. Gibt die Luft bereits über dem Meer mehr Wasser ab, kann an der Küste weniger Feuchtigkeit für Niederschlag zur Verfügung stehen.
Die berechneten Veränderungen sind keine Vorhersage dafür, wie viel Regen im Jahr 2050 tatsächlich fallen wird. Das weitreichendste Szenario bildet eine technische Obergrenze ab, bei der sämtliche derzeit ausgewiesenen Entwicklungsflächen mit einer einheitlichen Leistungsdichte von acht Megawatt pro Quadratkilometer belegt werden.
Hinzu kommt, dass die Ergebnisse auf einem einzelnen Atmosphärenmodell, einer bestimmten räumlichen Verteilung der Windparks und festgelegten Turbinendichten beruhen. Wie groß die Niederschlagseffekte unter realistischeren Ausbaupfaden ausfallen würden, ist deshalb noch offen. Die Autoren halten Vergleiche mit weiteren Klimamodellen, unte