Hydrographie - Abiotische Parameter - Prozesse im Nahbereich der Piles Nordsee (AWI)

1 Prozesse im Nahbereich der Piles Nordsee (AWI)

2.1 Abiotische Parameter

2.1.1 Hydrographie

Die hier dargestellten Ergebnisse beruhen auf Daten, die freundlicherweise vom BSH zur Verfügung gestellt wurden. Aufgrund technischer Schwierigkeiten sind nicht für den gesamten Untersuchungszeitraum Messwerte vorhanden. Die teilweise lückenhaften Daten erlauben dennoch eine gute Beschreibung der generellen Umweltbedingungen an FINO 1.

2.1.1.1.1 Wassertemperatur

Die Tagesmittelwerte der Wassertemperatur zeigten einen für diesen Bereich der Nordsee typischen jahreszeitlichen Verlauf (Abb. 2.1.1). Die Wassertemperaturen schwankten saisonal zwischen ca. 3 °C im Winter und 18-20 °C im Sommer. Eine Temperaturschichtung war während des Messzeitraumes nur 2004 in geringem Umfang (< 1°C) und über kurze Zeiträume festzustellen. Maximal lag die Temperatur in 20 m Tiefe bis zu 1 °C unter den Oberflächentemperaturen. Diese Differenzen wurden vor allem im Winter 2004 und 2006 gemessen, im weiteren Jahresverlauf verringerte sich diese Differenz bei steigenden Temperaturen. Im August erreichten die Temperaturen in allen Tiefenstufen ihre Höchstwerte, wobei das Temperaturmaximum an der Oberfläche etwas früher erreicht wurde als im bodennahen Wasser.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M

Temperatur (°C)

25m 20m 15m 10m 6m 3m

2004 2005 2006 2007

Abb. 2.1.1: Jahresgang der Wassertemperatur bei FINO 1 als Tagesmittel in verschiedenen Tiefenstufen von Januar (J) 2004 bis März (M) 2007. Daten der Messkette des BSH, die ab Feb. 2007 ausgefallen ist; Datenlücken entsprechen Geräteausfällen.

BEOFINO IIABSCHLUSSBERICHT Ergebnisse

2.1.1.2 Salzgehalt

Der Salzgehalt an der FINO 1-Plattform schwankte im Untersuchungszeitraum zwischen 32 und 35 PSU (Abb.

2.1.2). Erst ab Ende April 2004 lagen kontinuierliche Daten vor. Die Salinität in 25 m Tiefe lag zeitweise bis zu 1 PSU höher als in 6 m, zu anderen Zeiten aber auch bis zu 0,6 PSU niedriger. Dabei handelte es sich aber nicht um stabile Schichtungen sondern um kurzfristige Phänomene, die nach wenigen Tagen wieder verschwanden.

Ursächlich hierfür waren wahrscheinlich windgetriebene Strömungen, die Küstenwasser geringerer Salinität oder marine Wassermassen mit höherer Salinität zu FINO 1 transportierten. Weitergehende Analysen zur hydrographischen Situation gehen über den Rahmen dieses Berichtes hinaus. Wesentlich für die Interpretation der faunistischen Daten sind vor allem Informationen zu Schichtungen des Wasserkörpers. Eine deutliche Schichtung des Wasserkörpers war im Untersuchungszeitraum nicht zu erkennen. Die Differenz des Salzgehaltes ist als eher gering anzusehen.

32 33 34 35 36

J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M

Salinität (PSU)

25m 6m

2004 2005 2006 2007

Abb. 2.1.2: Salzgehaltsmessungen auf FINO 1 in 6 m und 25 m Tiefe von Januar (J) 2004 bis März (M) 2007. Daten der Messkette des BSH, die ab Feb. 2007 ausgefallen ist; Datenlücken entsprechen Geräteausfällen.

2.1.1.3 Strömungen

Die Hauptströmungsrichtungen bei FINO 1 sind östlich und westlich, und resultieren aus dem Gezeitenstrom (Abb. 2.1.3, Abb. 2.1.4). Das Wasser strömt zweimal täglich in Richtung Ost bis zum Stauwasser auf, um gegen den Uhrzeigersinn drehend anschließend in Richtung West wieder abzulaufen. Der Unterschied zu den im ersten BeoFINO-Bericht dargestellten Hauptströmungsrichtungen beruht auf einer ursprünglich falschen Kalibrierung des Kompasses im ADCP, welche zum Zeitpunkt des BeoFINO-Berichts noch nicht korrigiert worden war.

Nachträglich wurden die Daten korrigiert, so dass die hier dargestellten Strömungsdaten die tatsächlichen Strömungen um FINO 1 wiedergeben.

BEOFINO IIABSCHLUSSBERICHT Ergebnisse

wurden. In Bodennähe herrschte fast immer Strömung. Entsprechend den umlaufenden Gezeitenströmen waren dort auch bei Stauwasser Strömungen von ca. 10 - 15 cm/s vorhanden, während die durchschnittlichen Tidenströmungen viermal täglich auch bodennah annähernd 40 cm/s erreichten (Abb. 2.1.3).

-100

Während in 2004 die Haupttidenströmung in Richtung West-Süd-West und Ost-Nord-Ost verlief, war dies in 2005 weniger stark ausgeprägt und in 2006 verlief die Hauptströmungsachse annähernd in West-Ost Richtung. Ein etwas anderes Bild ergibt sich, wenn man die Prozentanteile der vorherrschenden Strömungsrichtungen betrachtet, um ein Maß für die Dauer des Wassertransports in die verschiedenen Richtungen zu erhalten (Abb. 2.1.4). In den Hauptströmungsrichtungen herrschten nicht nur die höchsten mittleren Strömungs-geschwindigkeiten vor, sondern die Wassermassen strömten auch am längsten in diese Richtungen. Deshalb waren die beiden Spitzen deutlich stärker ausgeprägt. Auch hier zeigte sich der Einfluss des Windes, so dass vor allem in flacheren Schichten eine windbedingte leichte Verschiebung des Haupttransportes erkennbar wurde und die Tidenströmung nicht so sehr dominierte. In tieferen Wasserschichten war dieser Einfluss geringer, so dass

BEOFINO IIABSCHLUSSBERICHT Ergebnisse

die Hauptströmungsrichtung wesentlich stärker ausgeprägt war. Die oben beschriebenen interannuellen Unterschiede wurden dementsprechend deutlicher.

-3.0

Abb. 2.1.4: Strömungsmessungen auf FINO 1 in (A) 2004-2006, (B) 2004, 2005 (C) und 2006 (D); Prozentuale Strömung pro Richtung und Tiefe. Daten BSH.

2.1.1.4 Wellenregime

Die mittlere signifikante Höhe der Wellen aus nordwestlicher und nordnordöstlicher Richtung war mit 1,5 bis 1,8 m deutlich höher als die Höhe der Wellen aus südlichen und östlichen Richtungen (Abb. 2.1.5 A). Die vorherrschende Wellenrichtung war aus Nord-NordWest. Aus West-Südwest und Ost wurden deutlich weniger Messwerte verzeichnet (Abb. 2.1.5 B).

BEOFINO IIABSCHLUSSBERICHT Ergebnisse

-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

MW Sign.Höhe

-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

% d. Werte

Abb. 2.1.5: Wellenmessungen der bei FINO 1 verankerten Boje in den Jahren 2004-2007 (A) mittlere signifikante Wellenhöhe je Richtung (B), Prozentanteil der Messwerte je Richtung. Daten BSH.

Die höchsten Wellen wurden dementsprechend auch aus nordwestlicher bis westlicher Richtung mit 10 bis 12 m gemessen, deutlich höher als die maximale Höhe der Wellen aus nordnordöstlicher und südlichen bzw. östlichen Richtungen (Abb. 2.1.6).

-12.0 -10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0

-12.0 -10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 max. Höhe

Abb. 2.1.6: Maximale Wellenhöhe bei FINO 1 in den Jahren 2004-2007; Daten der Wellenmessboje des BSH in m.

BEOFINO IIABSCHLUSSBERICHT Ergebnisse

2.1.2 Sedimentologie

2.1.2.1 Korngrößenzusammensetzung

In der Nähe der Plattform FINO 1 waren deutlich gröbere Sedimente zu finden als im Referenzgebiet (Abb.

2.1.7). Mit zunehmender Nähe zur Plattform änderte sich das Sediment von homogenem Feinsand zu schlecht sortiertem, gröberem Sediment mit zunehmendem Schillanteil.

Korngrößenmedian [µm] MW MD KG^A

Korngrößenmedian [µm] MW MD KG^C

0,0

Abb. 2.1.7: Unterschiede in der Sedimentzusammensetzung in Abhängigkeit vom Abstand zur Plattform und im Referenzgebiet (Ref.). Mittelwerte mit Standardabweichung von (A) Median der Körngröße [µm], (B) Anteil der Grobfraktion > 2mm [%], (C) berechneter Korngrößenmedian [µm] unter Ausschluss der 2 mm-Fraktion und (D) Sortierungskoefizient GSD.

Dieses spiegelte sich in einem deutlich gröberen Korngrößenmedian von im Mittel ca. 800 µm in 1 Meter Abstand wider, während in der Umgebung Werte um 200 µm, typisch für einen relativ homogenen Feinsand, vorherrschen (Abb. 2.1.7 A). Auch im Abstand von 5 - 15 m von der Plattform war der Median leicht erhöht. Hier wurde das gröbere Sediment in erster Linie durch einen erhöhten Anteil Grobsand, Schillfragmente und Schill hervorgerufen (>2 mm), der nahe der Plattform bis über 30 % ausmachte und mit zunehmendem Abstand stark abnahm (Abb.

2.1.7 B). Im Referenzgebiet trat diese Korngrößenfraktion praktisch nicht auf. Unter Ausschluss dieser über 2 mm großen Sedimentanteile war der Median nahe der Plattform dennoch erhöht und lag trotz abnehmender Tendenz auch bei 5 - 15 m Abstand noch deutlich über dem des Referenzgebiets (Abb. 2.1.7 C). Diese unterschiedlichen Sedimentzusammensetzungen waren auch am Sortierungskoeffizienten deutlich erkennbar (Abb. 2.1.7 D). Nahe der Plattform war der Sortierungskoeffizient stark erhöht, woraus ersichtlich ist, dass die Sedimente im 1

m-BEOFINO IIABSCHLUSSBERICHT Ergebnisse

Die starke Schillauflage im Nahbereich der Plattform zeigte sich auch im hohen Schillgehalt der Proben aus 1 m Abstand. Diese enthielten deutlich mehr Schill als die Proben aus 5-15 m Abstand (Abb. 2.1.8). Zahlreiche dieser Greifer enthielten nahezu ausschließlich Schill oder lediglich einen geringen Anteil Sand.

0 5 10 15

Abstand zur Plattform (m) Schillgehalt (l · 0,1 m-2 )

Abb. 2.1.8: Schillgehalt der Proben (0,1 m²) in Abhängigkeit vom Abstand zur Plattform. Mittelwerte in Litern mit Standardabweichung. Waagerechte Linie markiert den Schillgehalt der Proben aus dem Referenzgebiet.

Das Sediment für die Sedimentanalysen wurde aus den oberen 5 cm entnommen, die für die oberflächlich siedelnde Bodenfauna entscheidend sind. Diese Analysen können nicht die Schichtung und Unterschiede in tieferen Sedimentbereichen erfassen, welche während der Probenahme protokolliert wurden. Bei den Sedimententnahmen in 1 m Entfernung von der Plattform bestand das oberste, analysierte Sediment zum größten Teil aus Schillfragmenten. Unter dieser oberen Sedimentschicht war in größerer Tiefe bis zum letzten Jahr der Untersuchung meist homogener Feinsand zu finden, der selten etwas schlickig war oder reduzierte Einschlüsse aufwies. Im Juli 2007 befand sich unter dem Schill eine dünne Auflage aus oxidiertem, homogenen Feinsand. Unter diesem Feinsand war in allen Greifern reduziertes, leicht schlickiges Sediment zu finden. Im Oktober 2007 war unter dem schillhaltigen Sediment keine dünne oxidierte Feinsandauflage mehr vorhanden, sondern ausschließlich reduzierter Schlick. Zu diesem Zeitpunkt wurden auch im 5 m Abstand ab einer Sedimenttiefe von 8 -10 cm Schlicklinsen oder reduzierte, schlickige Fein- bis Feinstsandböden registriert.

2.1.2.2 Organische Sedimentbestandteile

Bis in 5 m Entfernung von der Plattform ließ sich eine deutliche Anreicherung des Sediments mit organischem Material feststellen (Abb. 2.1.9). In 1 m Abstand war sowohl der Kohlenstoff- als auch der Stickstoffgehalt gegenüber dem Referenzgebiet stark erhöht, wobei die Proben aus 1 m Abstand zur Plattformstruktur untereinander sehr variabel waren. In 10 m Abstand entsprach der Kohlenstoffgehalt dem des Referenzgebiets, der Stickstoffgehalt war jedoch in 5-15 m Abstand geringer als im Referenzgebiet.

BEOFINO IIABSCHLUSSBERICHT Ergebnisse

Abb. 2.1.9: Unterschiede im organischen Gehalt des Sediments in Abhängigkeit vom Abstand zur Plattform und im Referenzgebiet (Ref.). A: mittlerer Kohlenstoffgehalt [%]; B: mittlerer Stickstoffgehalt [%].

Das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff war im gesamten Bereich bis 15 m Abstand höher als im Referenzgebiet (Abb. 2.1.10). In 5 m Abstand wurden sogar doppelt so hohe Werte und in 1 m Abstand mehr als viermal so hohe Werte erreicht wie im Referenzgebiet, was auf stärker abgebautes organisches Material in Plattformnähe hindeutet.

Abb. 2.1.10: Unterschiede des C/N-Verhältnisses in Abhängigkeit vom Abstand zur Plattform und im Referenzgebiet (Ref.).

Im Dokument Benthosökologische Auswirkungen von Offshore-Windenergieparks in der Nordsee (Seite 52-59)