NOAH Habitatmodelle in der Nordsee

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Hanna Frei
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1 NOAH Habitatmodelle in der Nordsee Kay Emeis (HZG) und die NOAH Teilprojektleiter: B. Brockmeyer (BSH, Hamburg), G. Kraus (Thünen Institut, Hamburg), I. Kröncke (Senckenberg, Wilhelmshaven), C. Möllmann (CEN, Universität Hamburg), M. Schlüter (AWI Bremerhaven), C. Winter (MARUM Bremen), G. Witt (HAW, Hamburg) Meeresumweltsymposium 2016

2 Küstenforschungsagenda Nord- und Ostsee Effekte des globalen Umweltwandels in deutschen Küstenmeeren Wissensgrundlage für effektive und schonende Nutzung von Ressourcen Entwicklung adaptierter Infrastrukturen Unterstützung integrierter Meerespolitik (z.b., MSRL) Zustand und Funktionen von Meeresböden

3 Übergeordnetes Ziel von NOAH Ein georeferenziertes Inventar der Eigenschaften des Meeresbodens in der deutschen AWZ der Nordsee ( Habitatatlas ) 4

4 Physikalische Parameter aus 3D-Modell ( ) NOAH A: Mittelsand kritischer Scherstress: 0,6 N m -2 NOAH A Tages-Mittelwert NOAH A Tages-Maximum NOAH D: Feinsand kritischer Scherstress: 0,19 N m -2 NOAH D Tages-Mittelwert NOAH D Tages-Maximum τ crit 0.5 τ crit Jan/1 Mar/1 May/1 Jul/1 Sep/1 Nov/1 Jan/1 Jan/1 Mar/1 May/1 Jul/1 Sep/1 Nov/1 Jan/1

5 Mittlere Korngröße Maximale Schubspannung Häufigkeit von Sedimenttransport Daten aus hydrodynamischen Modellen

6 Eigenschaft eines Habitats: Benthische Flüsse Sauerstoffzehrung Denitrifikation Nitrifikation Phosphat-Freisetzung Silikat-Freisetzung CO 2 -Freisetzung

7 Benthische Flüsse: Beobachtungen und Modell Gemessene benthische O 2 Respiration (mm O 2 m -2 d -1 ) Modell Maximum Modellierte O 2 Respiration (mm O 2 m -2 d -1 ) MOSSCO-Modell: Juni 2013 (K. Wirtz et al.) 10 Modell Minimum Jan Mar Mai Jul Sep Nov

8 Porosität und Permeabilität Messdaten (Neumann & Möbius) Berechnung nach Soulsby und Korrektur Korrigierte Berechnung nach Granulometrie

9 Eigenschaft: anorganische Schadstoffe Konzentrationen Spurenelemente in der <20µm Fraktion Pröfrock, Kleeberg, Puls (HZG) Viele anorganische und organische Schadstoffe korrelieren hoch mit Korngröße und %TOC BSH Sediment Hintergrund Referenzkonzentrationen [µg/g DW, <20 µm Fraktion] Cd Cu Pb Hg

10 Eigenschaft: organische Schadstoffe Extrapolation von Schadstoffkonzentrationen im Habitatatlas Die räumliche Schadstoffverteilung ist zum großen Teil abhängig von den Sedimenteigenschaften (TOC, Korngröße, Anteil <63 µm) (BSH, Brockmeyer). In keinem Gebiet wird die Minimaltoxizität der im Porenwasser gelösten Schadstoffe erreicht (HAW, Witt).

11 Eigenschaft: N-Isotopenverhältnisse Rekonstruktion des Eutrophierungsgrads und der - geschichte Das Verhältnis der schweren zu leichten N-Isotopen (δ 15 N) ist in Fluss-Nitrat hoch und in Nitrat der offenen Nordsee niedrig. Der räumliche Gradient in Oberflächensedimenten zeigt den Einflussbereich des Nitrats von Land. Zielwerte für Modellierung naturnaher Bedingungen Serna et al., 2010; Pätsch et al., 2010

12 Modell der Energieflüsse und Nahrungsnetze: Benthisch-pelagische Kopplung EcoPath with EcoSim (dynamisch, räumlich gegliedert) Gravel Mud Fokus auf Interaktionen Detritus/Benthos/Fisch Ziel: Gegliedert nach Sedimenttypen und im Zeitverlauf (Vergleich mit Daten) Sand (Nowicki, Möllmann/IHF)

13 Fischereidruck in der deutschen AWZ Große Trawler (>24m, >221kW) Plattfische Kleine Trawler (<24m, <221kW) Krabben Frequenz der internationalen Baumkurren-Befischung im Jahr 2012: Trawling ist der größte Druck auf die benthischen Habitate und ist relevant für den Deskriptor 6 (Seafloor Integrity) der EU-Wasserrahmenrichtlinie Thünen-Institut/Diekmann, Kraus, Stelzenmüller et al.

14 Disturbance Indicator DI DI = Mortalitätsrate durch Fischerei/ Erholungsrate der benthischen community (gewichtet für BEAM 80 Flotte). DI>1 bedeutet höhere Mortalität als Regeneration Thünen-Institut/ Stelzenmüller et al. Beam trawl Otter trawl Simulationen mit neuen Windpark- und Natura2000-Gebieten zeigen, dass DI in einigen Gebieten >1 werden wird

16 Zwischenbilanz guter Fortschritt bei allen Teilprojekten von NOAH rege Expeditionstätigkeit Zeitpläne weitestgehend eingehalten erfolgreiche Vernetzung im KüNO-Verbund (SECOS und MOSCCO) Gerade angelaufen: NOAH Synthesephase Synthese, Regionalisierung Substratspezifische trophische Energieflüsse Habitatklassifizierung und modellierung Flächendaten und Punkt-Zeitreihen Risikomanagement und Entscheidungshilfen

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