Von Offshore Windparks zu Ecosystem Services: Integrative Ökosystemanalyse

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1 Von Offshore Windparks zu Ecosystem Services: Integrative Ökosystemanalyse Benjamin Burkhard, Malte Busch & Wilhelm Windhorst Vestas Central Europe

2 Hauptfragestellung des Projektes Hauptfragestelltung: Welche Auswirkungen können Offshore-Windkraftanlagen auf die Meeres- und Küstenumwelt haben und wie werden die dort lebenden Menschen dadurch beeinflusst? Offshore Windkraft Umwelt Gesellschaft

3 Leitbild ökologische Integrität Ökologische Integrität: ist eine Leitlinie zur Vorsorge vor unspezifischen ökologischen Gefährdungen im Rahmen nachhaltiger Entwicklung. Sie zielt darauf, die Leistungsfähigkeit des Naturhaushalts als natürliche Lebensgrundlage des Menschen langfristig zu erhalten, indem jene ökosystemaren Prozesse und Strukturen geschützt werden, welche die Voraussetzungen für die Selbstorganisationsfähigkeit von Ökosystemen bilden.

4 mögliche Systemdynamiken Integritätsindikator Referenzzustand Bauphase Betriebsphase A) künstliches Riffsystem B) resilientes System C1) degradiertes System C2) anhaltende Degradierung Phasen der Offshore Windparkentwicklung verschiedene Stufen der Leistungsfähigkeit des Naturhaushaltes

5 Verknüpfung ökologischer Modelle im Projekt ERSEM ERSEM // ECOHAM ECOHAM Ökosystemmodell Ökosystemmodell HAMSOM HAMSOM hydrodynamisches Modell hydrodynamisches Modell Transporte z.b. Temperaturaufstieg pelagische Haushaltswerte Ecopath Ecopath Nahrungsnetzmodellierung Nahrungsnetzmodellierung SPM Werte Exergieaufnahme Nährstoffkreisläufe Nährstoffverluste abiotische Heterogenität Respiration Speicherkapazität Organisation MIKE MIKE Stofftransportmodell Stofftransportmodell abiotische Heterogenität Indikatoren Indikatoren zur zur Bewertung Bewertung der der Ökologischen Ökologischen Integrität ökologische Integrität Stoffverluste biotische Diversität abiotische Heterogenität Exergie-Aufnahme Exergie-Dissipation Speicherkapazität Stoffkreisläufe Einzelmodelle Modellergebnisse flüsse Biodiversität Verbreitungsdaten GIS GIS Verbreitungsdaten Verbreitungsdaten Seevogelzählungen, Fisch surveys Seevogelzählungen, Fisch surveys

6 Ökosystemanalyse MIKE MIKE Stofftransportmodell Stofftransportmodell Modell des geplanten Offshore Windparks DanTysk Ahrendt (2007)

7 Ökosystemanalyse Ecopath Ecopath Nahrungsnetzmodellierung Nahrungsnetzmodellierung trophisches Netzwerkmodell der deutschen Bucht Opitz (2010) trophische Stufen

8 Ökosystemanalyse Ecopath Ecopath Nahrungsnetzmodellierung Nahrungsnetzmodellierung Kumulative Bestandsbiomassen für verschiedene Szenarien am potenziellen Windpark Butendiek Windpark Butendiek Mam mals Fish1 - fish F ,00 Birds1 - fish F kumulative Biomassen (mg C m²) Cumulative biomass (mgcm , , , ,00 0,00 Standard unbalanced Standard balanced FINO1 July04 FINO1Mytilus July04 FINO1Mytilus April05 FINO1Mytilus July05 Horns Rev Scenario Fish2- zoobenthos F Fish3 - zooplankton F, demersal Fish4 - zooplankton F, pelagic Birds2 - omnivorous F Makrobenthos1 - NFF carnvivorous F Birds3 - mussel F Makrobenthos2 - NFF mixed F Microzooplankton Heterotrophic flagellates Epibenthic filter/suspensio feeders - w/o bivalves Makrobenthos4 - NFF detritus F Makrobenthos3 - NFF herbivorous F Mesozooplankton Bivalves - epifaunal Bivalves - infaunal Microorganisms/Bacteria Phytoplankton - diatoms Sea grass / Makroalgae Opitz (2010)

9 Ökosystemanalyse ERSEM ERSEM / / ECOHAM ECOHAM Ökosystemmodell Ökosystemmodell Simulation für die Nordsee Box 58 Simulation der SPM-Zunahme durch den Bau Abnahme der NPP in g C m -2 a -1 von Offshore Windparks (in mg / m³) Lenhart, Burkhard & Windhorst (2006)

10 Bewertung der Auswirkungen von Offshore WKA ~ resilientes System

11 Bewertung der Auswirkungen von Offshore WKA Die Effekte sind stark skalen-abhängig (räumlich & zeitlich)

12 Systemverständnis im Projekt Ressourcen Wind Raum Umwelt Politik & Gesetze Änderungen Änderungen an an der der Küste Küste und und auf auf dem dem Meer Meer Offshore Windkraft Energie-/Klima Politik & Gesetze ökologisches System ökologische Integrität Gesellschaft Normen & Werte gesellschaftliches Wohlergehen Funktionen Strukturen Bereitstellung Ecosystem Services

13 Ökosystemdienstleistungen - Ecosystem Services die Leistungen, welche die Menschen von Ökosystemen beziehen sowie die Prozesse, die Ökosystemgüter produzieren oder deren Bereitstellung unterstützen (Millennium Ecosystem Assessment 2003)

14 Ökosystemdienstleistungen - Ecosystem Services Identifizierung relevanter Ecosystem Services (ESs) Anpassung der ESs an die spezifischen Anforderungen des Fallbeispiels Identifizierung von ökologischen und sozio-ökonomischen Prozessen, die durch OWP beeinflusst werden Anforderungen: 1.) OWP muss Auswirkungen haben 2.) ausschließlich Betrachtung mariner ESs 3.) Anpassung von terrestrischem ESs an marine Bedingungen Benennung von Hypothesen Bewertung der Auswirkungen auf Ess, um diese nachvollziehbar und vergleichbar zu machen

15 Ecosystem Services in der Projekt-Fallstudie ökologische Integrität Energiekreisläufe Stoffkreisläufe Speicherkapazität Stoffverlustminimierung abiotische Heterogenität biotische Diversität Ökosystemorganisation Regulationsservices Klimaregulierung (CO 2 -Emissionsreduzierung) lokale Klimaregulierung Wasserreinigung und Abfallbehandlung Sturmschutz Meeresbodenstabilisierung Versorgungsservices Nahrung (für Fischerei verfügbare Organismen) Nahrung (Marikultur als Ko-Nutzung in OWPs) Windenergie (verfügbar für Elektrizitätserzeugung) Biochemikalien aus Marikultur (Algen) kulturelle Services Naturästhetik Schönheit der Landschaft Heimatbewusstsein kulturelles Erbe Ethik (Wert von Habitaten und Arten) Image der Region (v. a. für Tourismus) Inspiration informelle Bildung Wissenssysteme Erholungsaktivitäten gesellschaftliches Wohlergehen Einkommen Ernährung Beschäftigung Demographie Gesundheit persönliches Wohlbefinden Bildung Freizeit Wohnen soziale Beziehungen Grundversorgung Sicherheit

16 Sozial-ökologisches System Nordseeküste Referenzzustand ohne OWPs Ecosystem Services Fallstudie Bau Offshore Windparks qualitative Folgenabschätzung Ecosystem Services ökologische Integrität Auswirkungen OWPs auf das Küstensystem Impacts Abschätzung + Modellergebnisse ökologische Integrität Regulationsservices = Ökologie Regulationsservices = Ökologie Versorgungsservices = Ökonomie Versorgungsservices = Ökonomie kulturelleservices = Sozialwissenschaft kulturelle Services = Sozialwissenschaft lokale lokale regionale regionale Westküsten- Westküsten- Nordsee- Nordsee- lokale lokale regionale regionale Westküsten- Westküsten- Nordsee- Nordsee- Modellierung ausgewählter Impacts, Verifizierung der Abschätzungen Versorgungs Services Regulatiions Services Hypothese A (künstl. Riffe) Hypothese B (Degradation) -2-2 Ecosystem Services ökologische Integrität Regulationsservices = Ökologie Versorgungsservices = Ökonomie kulturelle Services ökologische Integrität regional Westküste Nordsee kulturelle Services = Sozialwissenschaft lokale lokale regionale regionale Westküsten- Westküsten- FTZ Westküste Nordsee- Nordsee- Büsum

17 Bewertung Ecosystem Services Regulationsservices

18 Bewertung Ecosystem Services Versorgungsservices

19 Bewertung Ecosystem Services kulturelle Services

20 Verknüpfung zum menschlichen Wohlergehen Einkommen Ernährung Ecosystem Services Nahrung Windenergie Landschaftsästhetik Landschaftsbild / Erholung globale Klimaregulierung Arten- und Habitatschutz Beschäftigung Demographie Gesundheit persönl. Wohlbefinden Bildung Freizeit Wohnen soziale Beziehungen Grundversorgung Sicherheit

21 Schlussfolgerung Vielfältige Ursache-Wirkungszusammenhänge konnten im untersuchten Fallbeispiel identifiziert werden. Die entwickelten Methoden ermöglichen eine integrative Analyse derartiger Zusammenhänge. Langfristigere reihen sind notwendig, um die angewendeten Modelle und die getroffenen Annahmen auf eine fundiertere Basis zu stellen. Es ist dann Sache der Entscheidungsträger, zwischen den einzelnen Interessensgebieten den trade offs der verschiedenen Services abzuwägen.

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! REpower Systems AG