[ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 127 ]

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1 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 127 ] OMMO HÜPPOP, JOCHEN DIERSCHKE, HELMUT WENDELN Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen Abstract Hüppop, O., J. Dierschke & H. Wendeln (2005): Migrating birds and offshore-windfarms: conflicts and solutions Ber. Vogelschutz 41: The construction of offshore wind energy plants (WEPs) may result in substantial interference with birds. This applies to both local birds, living at sea, as well as aquatic and terrestrial birds, which regularly cross the sea during migration. Several 10 to 100 million birds cross the North and Baltic Sea during their migration between breeding and wintering quarters. Both Seas lie in the centre of these flyways. Birds are potentially endangered by offshore WEPs due to: (1) collisions with WEPs (bird strike), (2) short term loss of habitat during construction and/or servicing of the plants, (3) long term loss of habitat because of displacement (frightening away) of birds by WEPs, (4) barrier effects on migrants, (5) disruption of ecologically linked units. In order to estimate the potential conflict between the separate parameters, it is essential to know the spatial and temporal distribution of birds as well as details of their behaviour (migration, foraging, influence of weather) and behavioural responses in relation to offshore WEPs and to maintenance vessels (fleeing distance, avoidance manoeuvres, consequences of lighting, collision risk). This project was therefore designed to close gaps in the knowledge on temporal and spatial distribution of mainly migratory birds as well as to obtain more precise information on altitude distribution of migration over the North and Baltic Sea by consulting the literature and applying various field methods. In 2001 we carried out own observations of spring and autumn migration on the islands of Helgoland (North Sea), Fehmarn and Rügen (Baltic Sea), using visual, acoustic and radar methods. Additional data from military large range surveillance radar were analysed in cooperation with the Amt für Geoinformationswesen der Bundeswehr. The collected data are intended to assess the risk of WEPs for birds as well as to provide a basis for the classification of the conservational significance of the various planning sites. The combined evaluation of all aspects is intended to result in the development of a method to facilitate the assessment of appropriate zones for construction of WEPs taking into account the problem of migratory and resting birds. According to visual standardized observations, birds migrate over the German Bight near Helgoland throughout the year (this probably also applies for the Baltic Sea, although it is not been substantiated by continuous observations within this project). Spring and autumn migration are of similar magnitude with regard to bird numbers. Migration mainly takes place from February to May and from August to November. Standardized seawatching, visual raptor and passerine observations recorded a total of individuals belonging to 168 species at the three locations. The migratory intensity varies from day to day. An average of more than 500 birds per hour was recorded at all three sites during the main migratory periods. Raptors, cranes, pigeons, swifts and Dunnock tend to fly primarily at high altitudes (> 50 m). Herons and most song birds fly at mid to high altitude (mainly > 10 m). Whereas divers, gannets, cormorants, swans, geese, dabbling ducks, diving ducks, waders, gulls, terns and swallows fly mainly between 5 to 10 m and grebes, petrels, seaducks, mergansers, skuas and auks below 10 m. The altitude of migration decreases with increasing wind force and headwinds.

2 [ 128 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] Dabbling ducks and terns almost exclusively maintained a distance of at least 500 m from the coast. This behaviour was even more pronounced in divers, seaducks und auks, where the distance to the coast usually exceeded 2 km. These species are expected to show particularly strong avoidance manoeuvres when confronted by obstacles. The observations with ship radar showed that migration took place up to altitudes of at least m. Since the raw data obtained with ship radars do not yield a quantitative altitude distribution, it was necessary to calculate a conversion equation in order to correct for the distribution of echoes up to an altitude of m. According to the radar observations, more than 20 % of all birds migrate at an altitude below 200 m at Helgoland and Rügen, while more than 30 % fly below this altitude at Fehmarn (taking into account that birds flying immediately above the sea surface cannot be detected by the radar). During spring, migration generally took place at lower altitudes. The migration altitude was lowest during the afternoon hours and increased after sunset to attain the highest values two hours after sunset. Thereafter the altitude again decreased and remained relatively low in the second half of the night. However, between 16% and 25% of all echoes still occurred below 200 m during the night (main period of migration). During rain and headwinds birds clearly migrate at lower altitudes. During spring, the main direction of migration was NE, whereby a large proportion of bird movements took place in the opposite direction, particularly on Helgoland. The autumn migration was usually directed to SW to SSW at all locations. Only on Rügen there was also a distinct movement in the opposite direction (NNE). On Fehmarn the main flight direction was at right angles to the coast (birds crossing the Fehmarn Belt). It was almost exclusively parallel to the coast of Rügen. The average speeds of migration on all locations differed with season (distinctly faster during spring than in autumn). The military radar confirmed the main direction of migration but also revealed undirected movements on Fehmarn, north of Rügen and in the Pomeranian Bight during the day. These are attributed to foraging birds (gulls, ducks changing between feeding locality). The seasonal course of migratory intensity varies markedly and is characterised by a few days of extremely high activity. Half of all birds pass through within 5% to 10% of the total number of days. The migratory intensity is also subject to strong diurnal variation: The least activity was usually recorded in the afternoon hours, independent of location or season, whereas it increased markedly about one hour after sunset. During the course of the night, until sunrise, the intensity again decreased. The highest activity was observed during tailwinds. During calm conditions and slight headwinds (predominant weather condition) there was also intense migration. During rain, migration was less or commenced later. There was significant accordance in migratory intensity determined with different methods for divers, seaducks, finches and thrushes. This was not the case for gulls and raptors. Despite some disparity, the radar data provide a representative picture of current migration of sea and coastal birds as well as of songbirds. The military radar data confirmed that there is a wide band of intensive migration along the entire coast from the Netherlands up to Denmark. There is also a wide band of almost equivalent intensity in the Baltic, from Schleswig-Holstein and Mecklenburg- Vorpommern to Denmark and Sweden. An exception is the migratory activity (presumably of sea ducks and gulls) in the region north of Rügen and in the Pomeranian Bight. Methods to quantify flight movements, to determine bird strike risk and to assess suited areas for the construction of WEPs, were evaluated. Accordingly, the use of a combination of different techniques (visual, radar and thermal imaging cameras) as well as information on distribution at sea is unavoidable. With regard to the overall assessment of the risk potential displacement and bird strike are the most critical factors. The effects of illumination of WEPs remain unclear. Further research is required in order to obtain improved reliability and estimates of the variability in bird migration presented in this report. This means including more data from more years, improved evaluation of collision risk and finally the impact of WEPs at the population level. There is a need to develop methods to minimize bird strikes and also to improve the understanding of bat migration over the North and Baltic Seas.

3 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 129 ] Correspondence: Dr. Ommo Hüppop, Institut für Vogelforschung Vogelwarte Helgoland, Inselstation, Postfach 1220, D Helgoland. hueppop@vogelwartehelgoland.de Dr. Jochen Dierschke, Institut für Vogelforschung Vogelwarte Helgoland, An der Vogelwarte 21, D Wilhelmshaven. jochen.dierschke@web.de Dr. Helmut Wendeln, aktuelle Adresse: Institut für Angewandte Ökologie, Alte Dorfstraße 11, D Neu Broderstorf. wendeln@ifaoe.de Übersicht: Einleitung Planbeobachtungen zum Vogelzug im Jahr Einleitung Methoden Ergebnisse Artenspektrum und Zugintensität Truppgrößen Flughöhen Entfernung zur Küste Diskussion Methodenbeschreibung zur Radarerfassung von Vogelbewegungen Schiffsradar Militärradar Wetterdaten Flughöhen Flugrichtungen, Zuggeschwindigkeiten Zugintensitäten Flächenmäßige Verteilung des Vogelzuges über Nord- und Ostsee Integrierte Bewertung der verfügbaren Untersuchungsmethoden und von Suchräumen für Windenergieanlagen Methoden zur Erfassung von Vogelbewegungen in Bezug auf Offshore-WEA. 195 Sichtbeobachtungen und akustische Erfassung Großraum-Überwachungsradar Schiffsradar Zielfolgeradar Wärmebild-Kameras Standardisierter Fang Fazit Methoden zur Untersuchung und Abschätzung des Kollisionsrisikos Gesamtbeurteilung des Gefährdungspotenzials von Offshore-WEA in Bezug auf Zugvögel Kollisionsrisiko Barrierewirkung und Beleuchtung der WEA Allgemeine Bewertung Methoden zur Bewertung von Suchräumen für Windenergieanlagen Empfehlungen zur Verminderung und Vermeidung der Auswirkungen von WEA auf das Schutzgut Vögel Forschungsbedarf Zusammenfassung Literatur Anhang

4 [ 130 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] 1 Einleitung Auf europäischer und nationaler Ebene soll der Ausbau erneuerbarer Energien vor allem aus Gründen des Klimaschutzes weiter intensiv vorangebracht werden. Obwohl Deutschland in der Nutzung der Windenergie inzwischen weltweit zum Spitzenreiter aufgestiegen ist, liegt der Anteil regenerativer Energien immer noch unter dem von der EU und dem Bund geforderten Ziel, den Anteil regenerativer Energiequellen zur Stromerzeugung bis zum Jahr 2010 gegenüber dem Stand von 2001 zu verdoppeln (BMU 2001). Neben dem Repowering, der Erneuerung alter Anlagen durch moderne und leistungsfähigere Turbinen, kommt angesichts begrenzter Flächen an Land und besonders wegen der konstanteren und stärkeren Winde auf See vor allem der Windenergie-Nutzung im Offshore- Bereich besondere Bedeutung zu. Eine Investitions- und Planungssicherheit bietet dabei das im April 2000 in Kraft getretene und im Juli 2004 novellierte Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), das Vergünstigungen für Offshore-Windenergieanlagen (WEA) sichert. Das EEG sieht für WEA, die mindestens drei Seemeilen (sm) von der Küstenlinie aus gemessen seewärts liegen, eine Mindestvergütung von 9,1 Cent/kWh vor. Die Vergütung und die Mindestvergütungsdauer steigen bei Anlagen in der Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) mit der Entfernung von der Küstenlinie und der Wassertiefe noch weiter an (SCHOMERUS & BUSSE 2005). Für die Genehmigung von WEA und anderer technischer Bauwerke in der AWZ der Bundesrepublik Deutschland in Nord- und Ostsee ist nach der Seeanlagenverordnung (SeeAnlV) das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) zuständig. Die AWZ ist das Gebiet, das sich an das Küstenmeer seewärts der 12 sm Grenze anschließt. Für die Bundesrepublik Deutschland ist der Bereich der AWZ mit dem Gebiet des Festlandsockels identisch. Derzeit (Mai 2005) liegen dem BSH 33 Anträge für Offshore-Windparks vor (27 in der Nord- und sechs in der Ostsee), die zum Teil mehrere hundert einzelne WEA umfassen. Bei einigen Projekten sind kleinere Pilotphasen vorgesehen, um zunächst bisher nicht erforschte Auswirkungen solcher Anlagen zu untersuchen ( Werden alle Planungen realisiert, was allerdings nicht sehr wahrscheinlich ist, wird mehr als ein Viertel der AWZ von Windparks bedeckt sein. Aber auch bei einem geringeren Ausbau kann die Errichtung von WEA neben der Fischerei schnell zum größten technischen Eingriff in Nord- und Ostsee werden (MERCK & VON NORDHEIM 2000). Im Rahmen eines Genehmigungsverfahrens durch das BSH sind sowohl bergrechtliche Aspekte wie auch Fragen der Sicherheit des Verkehrs und der Verkehrsführung zu berücksichtigen. Darüber hinaus sind die Interessen der deutschen Marine, der Fischerei, des Naturschutzes und die der Betreiber von Unterwasserkabeln und Rohrleitungen zu beachten. Die Seeanlagenverordnung nennt unter anderem explizit die Gefährdung des Vogelzugs als Versagungsgrund. Die Genehmigung darf nicht versagt werden, wenn keine Versagungsgründe vorliegen. Binnenwärts der AWZ, d.h. im Bereich des Küstenmeeres (bis zur 12 sm Grenze), sind für die Errichtung technischer Bauwerke die jeweiligen Bundesländer zuständig. Im November 2001 hat das BSH erstmals die Errichtung eines Offshore-Windparks 45 Kilometer nordwestlich von Borkum bei einer Wassertiefe von ca. 30 Metern genehmigt. In einer Pilotphase dürfen dort zwölf Turbinen errichtet werden. Das BSH hat inzwischen sieben weitere Pilotparks in der AWZ der Bundesrepublik Deutschland genehmigt. Für zwei Parks in der Ostsee wurde hingegen die Genehmigung aus Naturschutzgründen versagt. Die Testphase soll möglichst 2007 in einem der Pilotparks beginnen, um von 2010 an in den regulären Betrieb gehen zu können (dpa-meldung vom ). Nur wenig nördlich der deutschen AWZ wurde bereits im Sommer 2002 in der AWZ Dänemarks der weltweit größte Offshore- Windpark Horns Rev mit 80 Einzelanlagen errichtet ( Wenig später ging der dänische Windpark Nysted in der Ostsee mit 72 Turbinen in Betrieb ( nystedhavmoellepark.dk).

5 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 131 ] Für Vögel sind im Offshore-Bereich vor allem folgende von WEA ausgehende Risiken denkbar (EXO et al und 2003, ZUCCO & MERCK 2004): Gefahr der Kollision mit WEA (Vogelschlag) bei Flugbewegungen aller Art (Vogelzug, Flüge zwischen Nahrungs- und Rastgebieten) Barrierewirkung von WEA auf Zugstraßen oder Zerschneidung der Verbindungen zwischen verschiedenen Rast- und/ oder Nahrungsgebieten Kurzfristiger Verlust von Lebensräumen (Rast- und Nahrungsgebiete) während der Bauphase und bei Wartungsarbeiten durch Versorgungsschiffe und evtl. -helikopter Langfristiger Verlust von Lebensräumen (Rast- und Nahrungsgebiete) aufgrund der Scheuchwirkung von WEA Lokal könnte das Nahrungsangebot für benthosfressende Vögel durch bau- und betriebsbedingte Veränderungen der Bodenstruktur verbessert (Einbringen künstlicher Hartsubstrate) oder verschlechtert (Überspülen von Bodentiergemeinschaften) werden. Baubedingte Trübung könnte sowohl benthos- als auch fischfressende Arten beeinträchtigen (CEZILLY 1992). Im Rahmen des vom Umweltbundesamt in Auftrag gegebenen Projektes Untersuchungen zur Vermeidung und Verminderung von Belastungen der Meeresumwelt durch Offshore- Windenergieanlagen im küstenfernen Bereich der Nord- und Ostsee (KNUST et al. 2003; Gesamtkoordination: Alfred-Wegener-Institut, Bremerhaven) wurde vom Institut für Vogelforschung das Teilprojekt Auswirkungen auf Rast- und Zugvögel bearbeitet. Da Nord- und Ostsee sowohl für nahrungssuchende Vögel als auch für Zugvögel von überragender internationaler Bedeutung sind, wurden Untersuchungen zu den Gefährdungspotenzialen von großräumigen Offshore-Windparks unerlässlich. Da es derzeit weltweit aber kaum Offshore- Windparks in diesen Größenordnungen gibt bzw. diese erst seit kurzem in Betrieb sind, lassen sich Auswirkungen auf die marine Umwelt kaum abschätzen. Untersuchungen an WEA an Land geben diesbezüglich zwar einige Hinweise, dennoch sind die Effekte auf Vögel selbst an Land noch immer nicht befriedigend untersucht (z.b. BREUER & SÜDBECK 1999, SCHREIBER 1999, BFN 2000, ISSELBÄCHER & ISSELBÄCHER 2001, LANGSTON & PULLAN 2003, HÖTKER et al. 2004, HORCH & KELLER 2005 oder PERCIVAL 2005) und dürften auch nur in wenigen Aspekten auf die Bedingungen auf dem Meer übertragbar sein. Bei der Bewertung potenzieller Auswirkungen von Offshore-WEA sind zunächst detaillierte Kenntnisse über die räumlich-zeitliche Verteilung von Vögeln auf und über der offenen See erforderlich, bevor eine Abschätzung und Bewertung der Risiken möglich wird. Hierbei ist grundsätzlich zu unterscheiden zwischen dem Einfluss auf a) ziehende Vögel und b) rastende und nahrungssuchende Vögel. Eine Abschätzung des Einflusses von Offshore-WEA auf ziehende Vögel ist nur durch eine Kombination verschiedener Methoden möglich: In Zusammenarbeit mit dem Amt für Geoinformationswesen der Bundeswehr (früher: Amt für Wehrgeophysik, Traben-Trarbach) wurden Daten von leistungsstarken Überwachungsradargeräten ausgewertet, die Vogelbewegungen über der Nord- und Ostsee aufzeichnen (Zugintensitäten, Zugrichtungen, Zughöhen). Da die Militärradars entfernungsabhängige Erfassungslücken in niedrigen Höhen aufweisen, wurden zusätzlich eigene Messungen mit mobilen Schiffsradargeräten auf Helgoland, Fehmarn und Rügen durchgeführt, die ergänzende Daten zur Gesamt-Höhenverteilung des Vogelzuges sowie zur Zugintensität und zu lokalen Zugrichtungen liefern. Zu den Schiffsradar-Messungen synchrone visuelle Zugplanbeobachtungen geben schließlich Aufschluss über die Flugaktivitäten auch in den untersten Höhenbereichen, die selbst vom Schiffsradar nur teilweise erfasst werden können. Zur weitergehenden Beurteilung von Zugaktivitäten über der Nordsee wurden ferner Daten aus langjährigen Zugplanbeobachtungen der Ornithologischen Arbeitsgemeinschaft Helgoland

6 [ 132 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] (OAG) und der Inselstation des Instituts für Vogelforschung Vogelwarte Helgoland ausgewertet, wodurch erstmals eine auf langfristige Beobachtungen basierende Quantifizierung des Vogelzuges im Offshore-Bereich vorliegt. Die Ergebnisse dieser Auswertungen wurden bereits veröffentlicht (DIERSCHKE 2003, DIERSCH- KE & DANIELS 2003). Außerdem wurden Daten aus dem European Seabirds at Sea (ESAS)-Projekt zur Erfassung der räumlich-zeitlichen Verbreitung von Seeund Küstenvögel in der Nord- und Ostsee ausgewertet, wobei zusätzliche Fahrten durchgeführt wurden, um Lücken insbesondere aus den Wintermonaten zu schließen. Diese Untersuchungen zu den Rastvögeln wurden inzwischen fortgeführt und deutlich erweitert. Sie sollen daher hier nicht noch einmal präsentiert werden, sondern wurden bereits in GARTHE (2003), GARTHE et al. (2003, 2004a, 2004b) publiziert bzw. sind Gegenstand derzeit noch laufender Forschungsvorhaben. Als Bewertungsgrundlage für Seegebiete anhand von Rastvogelgemeinschaften wurde ein Windkraft-Sensitivitätsindex (WSI) entwikkelt und berechnet, der verschiedenste Aspekte wie Häufigkeit, Störungsempfindlichkeit und Flugfähigkeiten der jeweiligen Arten berücksichtigt (GARTHE & HÜPPOP 2004). Die kombinierte Auswertung aller Aspekte konnte zu einem Methodenvorschlag zur Bewertung von Suchräumen für WEA in Bezug auf die See- und Küstenvogelproblematik führen. Das diesem Artikel zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen ( ) gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren. 2 Planbeobachtungen zum Vogelzug im Jahr Einleitung Planbeobachtungen zum Vogelzug werden in Deutschland an verschiedenen Stellen schon seit vielen Jahren durchgeführt (z.b. GATTER 2000). Bereits in den 1930er Jahren wurde versucht, ein Netz von Standorten aufzubauen, um bessere Erkenntnisse über den Vogelzug zu bekommen (z.b. DROST & SCHILDMACHER 1930a, b). Das planmäßige Beobachten von ziehenden Vögeln über dem Meer hat dagegen eine relativ junge Geschichte, da es wegen der großen Entfernungen zwischen Beobachter und Vogel eine gute Optik voraussetzt, um befriedigende Ergebnisse zu liefern. An den deutschen Küsten wurden solche Planbeobachtungen bisher nur an wenigen Orten durchgeführt (Übersicht in DIERSCHKE et al. 2005). Auswertungen langjähriger Untersuchungen liegen von den deutschen Küsten nur von Helgoland (DIERSCHKE 2003, DIERSCHKE & DANIELS 2003), besonders aber von der niederländischen Küste (CAMP- HUYSEN & VAN DIJK 1983, PLATTEEUW et al. 1994) vor. Während der Feldarbeit innerhalb des Projektes wurden im Frühjahr und Herbst 2001 visuelle Planbeobachtungen zum Vogelzug auf Helgoland, Fehmarn und Rügen durchgeführt. Ziel war es, ergänzend zu den Radaruntersuchungen Informationen über Artzusammensetzung, Flughöhen und den Abstand der ziehenden Trupps zur Küste zu erhalten. 2.2 Methoden Methoden im Feld Die am weitesten verbreitete Methode, die auch wir überwiegend angewandt haben, ist das so genannte Seawatching. Dabei wird von einem festen Standort aus der Luftraum über dem Meer mit einem Spektiv ( Fernrohr, 30 x 80 bzw x 80) nach ziehenden Vögeln abgesucht. Ergänzt wird dieses durch die regelmäßige Suche mit dem Fernglas (10 x 40 bzw. 10 x 42) nach höher ziehenden Vögeln (DIERSCHKE 1991, DIERSCHKE et al. 2005). Alle ziehenden Vögel wurden entweder notiert oder die Beobachtungen auf ein Diktiergerät gesprochen. Für jeden Trupp wurden Art, Anzahl, Zugrichtung, geschätzte Entfernung zum Land, geschätzte Zughöhe und Uhrzeit (Beginn einer jeden Viertel-

7 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 133 ] stunde) sowie ggf. Alter und Geschlecht aufgenommen. Singvögel sind mit dieser Methode kaum zu erfassen, da die Bestimmung in der Regel aus einer Kombination von Stimme und Gestalt erfolgt. Hierzu wurden deshalb vor allem die über dem Beobachter fliegenden Singvögel (sowie Tauben und Spechte) registriert und ebenfalls die oben genannten Parameter notiert. Greifvögel sind in der Regel allein visuell zu bestimmen. Sie fliegen meist relativ hoch, und so haben wir Greifvogel-Planbeobachtungen (vor allem auf Fehmarn) durchgeführt. Dabei wurde mit dem Fernglas der Luftraum nach kreisenden bzw. stetig fliegenden Vögeln abgesucht, die Artbestimmung erfolgte bei weit entfernt fliegenden Vögeln durch Beobachtung mit dem Spektiv. Insgesamt wurden im Jahr 2001 in 484,5 Stunden Planbeobachtungen etwa Individuen registriert. Die Verteilung der Stunden auf die einzelnen Standorte und Erfassungsmethoden ist im Anhang dargestellt. Für alle erhobenen Parameter müssen leichte methodenbedingte Einschränkungen gemacht werden: Welcher Vogel zieht? Es ist manchmal schwer einzuschätzen, ob ein Vogel zieht oder nur kurze Strecken (z.b. von einem Nahrungsrevier zum nächsten) fliegt. Großmöwen zeigen Flugbewegungen in alle Richtungen, so dass bei diesen Arten in der Regel davon ausgegangen wurde, dass es sich nicht um Zugbewegungen handelt. Bei Enten, Gänsen, Kormoranen etc. ist in der Regel recht gut an ihrem zielstrebigen Flugverhalten zu erkennen, ob es sich um ziehende Vögel handelt. Gleiches gilt für Lachmöwen. Besonders schwer ist diese Einschätzung jedoch bei Seeschwalben, die oft auch auf dem Zug fischen und daher gelegentlich selbst von stationären, Nahrung suchenden Vögeln nicht zu unterscheiden sind. Sofern möglich, wurden die einzelnen Vögel bzw. Trupps so lange wie möglich verfolgt, so dass es sich bei den aufgenommenen Daten zumindest um Flugbewegungen von mehreren Kilometern handelt. Artbestimmung: Die Artbestimmung beim Seawatching ist bei fast allen Wasservogel- Arten in der Regel bis zu einer Entfernung von 5 bis 6 km unproblematisch, für viele Arten (z.b. Basstölpel) sind - akzeptable Lichtbedingungen vorausgesetzt selbst Bestimmungen bis in 7 km und darüber hinaus möglich (SHARROCK 1973, CAMPHUYSEN & VAN DIJK 1983). Andere Arten (z.b. flach fliegende Alke) sind in diesen Entfernungen jedoch allenfalls auf Gattungs-/Familienniveau zu bestimmen. Anzahl: Je weiter der Trupp entfernt ist und je größer er ist, desto schwieriger ist es, die genaue Anzahl zu erfassen. Oft muss stattdessen die Truppgröße geschätzt werden. Bei gezielten Vergleichen lag innerhalb dieses Projektes die Abweichung zwischen den insgesamt fünf verschiedenen Beobachtern jedoch selten über 20 % und kann daher vernachlässigt werden. Zugrichtung: Die Zugrichtungen wurden nur in Nord, Nordost, Ost, Südost, Süd, Südwest, West und Nordwest unterschieden, also in Sektoren von jeweils 45. Wegen des verzerrten seitlichen Blickwinkels sind Richtungsschätzungen beim Seawatching jedoch immer schwierig. Entfernung zum Land: Bei den Sing- und Greifvogelzug-Beobachtungen ist dieser Parameter nicht relevant, wohl jedoch beim oft küstenparallel verlaufenden Zug über See. Die Entfernung ist oft recht schwierig einzuschätzen, doch ließen mit dem Radar ausgemessene Schifffahrtstonnen oder auch bewegliche Objekte wie Schiffe oder größere Vogelschwärme regelmäßige Kalibrierungen unserer geschätzten Entfernungen zu. Auch zwischen den verschiedenen Beobachtern erfolgte in regelmäßigen Abständen eine Kalibrierung, um Unterschiede zwischen den Beobachtern zu minimieren. Flughöhe: Die Flughöhe ist der am schwersten zu schätzende Parameter. Obwohl auch hier Hilfestellungen anhand nahe gelegener Objekte vorhanden sind, ist die Abschätzung der Höhe nur in groben Katego-

8 [ 134 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] rien möglich. Die Flughöhe wurde deshalb in nur vier Stufen unterteilt: a = flach über das Wasser und oft in den Wellentälern fliegende Vögel (ca. 0 bis 5 m über Wasseroberfläche) b = deutlich über den Wellenkämmen, jedoch noch sehr flach fliegende Vögel (5 bis 10 m über Wasseroberfläche) c = in 10 bis 50 m Höhe fliegende Vögel d = höher als 50 m fliegende Vögel Auch bei der Höhenabschätzung erfolgte zwischen den verschiedenen Beobachtern in regelmäßigen Abständen eine Abstimmung, eine Kalibrierung mit dem Vertikalradar war wegen der geringen Überschneidung des Erfassungsbereiches nur selten möglich. Alter & Geschlecht: Genauere Angaben hierüber sind nur bei kleineren Trupps in nicht zu großer Entfernung erfassbar, bei einigen Arten jedoch auch dann nur in Ausnahmefällen. Diese Angaben wurden deshalb für diesen Bericht nicht ausgewertet Auswertungsmethoden Artenspektrum Wegen der unterschiedlichen Erfassungsmethoden für die verschiedenen Familien ist es nicht sinnvoll, aus den Daten der Seevogel-, Kleinvogel und Greifvogel-Planbeobachtungen Rückschlüsse auf den Anteil verschiedener Familien am Zuggeschehen zu ziehen. Da die Feldarbeit nicht an allen drei Untersuchungsorten gleichzeitig stattfinden konnte, zudem Wind und Wetter große Auswirkungen auf das Zuggeschehen haben, verbietet sich auch ein Vergleich der Zugintensität der Standorte. Die Phänologie der meisten Arten ist weitgehend bekannt (z.b. LWVT & SOVON 2002, HELBIG et al. 1996, DIERSCHKE 2003, HÜPPOP & HÜPPOP 2004), so dass nur eine kurze Charakterisierung des Vogelzugs während der Feldsaison 2001 gegeben wird. Eine genaue Zusammenfassung aller Daten für die einzelnen Standorte enthält der Anhang. Für die Darstellung der Zugintensität wurde die mittlere Anzahl der ziehenden Vögel je Stunde für den jeweiligen Tag für alle drei Planbeobachtungsmethoden (s. Kapitel 2.2.1) grafisch dargestellt. Der Einfluss verschiedener Wetterparameter wurde hierbei nicht untersucht, da hierauf ausführlich in Kapitel eingegangen wird Truppgrößen Mit Ausnahme weniger Zählungen, bei denen alle Vögel einer Viertelstunde zusammengefasst wurden, liegen von allen Datensätzen die Truppgrößen vor. Dabei bildet jedoch ein gemischter Trupp aus zwei Arten zwei Datensätze mit der jeweiligen Anzahl jeder Art. Es wurden nur Arten behandelt, von denen mindestens 20 Trupps erfasst wurden Höhenverteilung Für die Auswertung der Zughöhen der Sichtbeobachtungen wurden alle Vogelarten 31 Gruppen zugeordnet, die sich im Wesentlichen an der Systematik orientieren. Wegen ihrer Flugcharakteristik wurde die Schellente den Tauchenten zugeordnet und der Sperber mit den Falken zusammengefasst. Einige Arten passten in keine Kategorie (z.b. Basstölpel) und werden daher einzeln behandelt. Arten, die zusätzlich eine sehr geringe Stichprobengröße aufwiesen (Weißstorch, Blässhuhn, Sumpfohreule, Buntspecht, Seidenschwanz, Zaunkönig, Rotkehlchen, Steinschmätzer, Zilpzalp, Fitis, Wintergoldhähnchen, Blaumeise, Kohlmeise, Waldbaumläufer und Raubwürger, vgl. Anhang) wurden bei der Auswertung vernachlässigt. Unbestimmte Vögel, die aus verschiedenen Gruppen stammen könnten (z.b. Ente spec., Singvogel spec.) wurden bei der Darstellung der Höhenverteilung nicht berücksichtigt, wohl aber solche, die eindeutig einer Kategorie zuzuordnen waren (z.b. Schwimmente spec., Bussard spec. ). Folgende Artengruppen wurden unter-

9 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 135 ] schieden: Seetaucher; Lappentaucher; Röhrennasen; Basstölpel, Kormorane, Reiher, Schwäne; Gänse (inkl. Brandgans); Schwimmenten; Tauchenten (inkl. Schellente); Meeresenten; Säger; Falken und Sperber; sonstige Greifvögel; Kraniche; Limikolen; Raubmöwen; Möwen; Seeschwalben; Alke; Tauben; Mauersegler; Lerchen; Schwalben; Pieper und Stelzen; Heckenbraunelle; Drosseln; Rabenvögel; Star; Ammern; Finken und Sperlinge. Innerhalb der Kategorien wurde stets zwischen Frühjahr (Heimzug) und Herbst (Wegzug) unterschieden und anhand eines nach BONFERRONI korrigierten G-Tests auf Unterschiede in der Höhenverteilung geprüft. Da hierbei für einige Gruppen signifikante Unterschiede in der Höhenverteilung zwischen Heim- und Wegzug festgestellt wurden (Tab. 2), werden die Ergebnisse in Abb. 7 für alle Gruppen getrennt nach Zugperioden aufgeführt. Eine grafische Darstellung erfolgte jedoch nur für Gruppen, die eine genügend große Stichprobe aufwiesen (> 50 Ind./Zugperiode) und/oder für die Nord- und Ostsee besonders wichtig sind. Da bei dieser Auswertung die Bedeutung der verschiedenen Höhenstufen für die einzelnen Vogelarten im Vordergrund stand, erfolgt die Auswertung auf Individuenbasis. Zusätzlich wurde der Einfluss des Windes auf die Flughöhe untersucht. Daten über Windrichtung und -stärke stammen von den Stationen des Deutschen Wetterdienstes auf Helgoland, in Westermarkelsdorf (Fehmarn) und Arkona (Rügen). Da die Vögel innerhalb eines Trupps statistisch nicht als unabhängig angesehen werden können, erfolgt die Auswertung hier im Gegensatz zur Darstellung der Flughöhe auf Truppbasis. Für jeden Trupp wurde die so genannte Tailwind Component (TWC) nach FRANSSON (1998) berechnet: TWC = cos (φ) v Hierbei entspricht φ dem Winkel zwischen Windrichtung und Rückenwind für den fliegenden Vogel bzw. Trupp und v der Windgeschwindigkeit [m/s]. Negative Werte bedeuten Gegen-, positive Werte Rückenwind. In die Auswertung wurden nur Gruppen (s.o.) mit einer Mindeststichprobenzahl von je 50 Trupps bei Gegenund Rückenwind herangezogen. Da in den Untersuchungsgebieten den Meeresenten eine besondere Bedeutung zukommt, wurden Eiderund Trauerenten getrennt dargestellt. Für alle Gruppen wurde die Verteilung der Flughöhen bei Gegen- und Rückenwind mit Hilfe eines nach BONFERRONI korrigierten G-Tests auf Unterschiede und der Zusammenhang zwischen der TWC und der Flughöhe anhand einer nach BONFER- RONI korrigierten SPEARMAN-Rangkorrelation überprüft Entfernung zur Küste Die bei allen Seawatching-Daten erhobene Entfernung zur Küste wird für einzelne Artengruppen (siehe Kapitel ) grafisch dargestellt und beschrieben. Da die Erfassbarkeitsgrenze zwischen verschiedenen Artengruppen sehr unterschiedlich ist (s.o.), wurden nur vergleichbar gut erfassbare Artengruppen dargestellt. Obwohl die Wahrscheinlichkeit, einen Vogel bzw. einen Trupp zu entdecken, mit zunehmender Entfernung abnimmt, konnte keine Distanzkorrektur vorgenommen werden, da von einem tatsächlichen Gradienten, also keiner Gleichverteilung, ausgegangen werden muss. 2.3 Ergebnisse Artenspektrum und Zugintensität Im Untersuchungszeitraum wurden mit den Methoden Seawatching, Greif- und Singvogel-Planbeobachtungen insgesamt 168 Arten in etwa Individuen festgestellt, eine Auflistung aller Beobachtungszeiträume sowie aller Arten je Aufenthalt an den drei Standorten findet sich im Anhang. Die Zugintensität und das Artenspektrum für jeden Aufenthalt und Standort sind in Abb. 1 bis 3 dargestellt, während die Zugintensität auf Tagesbasis den Abb. 4 bis 6 zu entnehmen ist. Im Folgenden soll ein kurzer Überblick über den jahreszeitlichen Verlauf des Tagvogelzuges gegeben werden.

10 [ 136 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] Heimzug: In der Erprobungsphase im März auf Helgoland (6.3. bis 18.3.) konnten nur an wenigen Tagen Planbeobachtungen durchgeführt werden. Dabei wurden vor allem Sterntaucher und Trauerenten sowie bei den Singvögeln Bachstelzen und Drosseln festgestellt. Der anschließende Aufenthalt auf Fehmarn (24.3. bis 31.3.) war zu Beginn von sehr kaltem Wetter mit stürmischen Ostwinden geprägt. Erst am wurde es etwas wärmer, so dass vom bis starker Vogelzug herrschte. Aufgrund schlechter Sichtbedingungen konnte aber nur wenige Stunden über dem Meer beobachtet werden, weshalb im Wesentlichen der Greif- und Kleinvogelzug erfasst wurde. Dominierende Arten waren hierbei Mäusebussard, Ringeltaube, Feldlerche, Wiesenpieper, Bachstelze, Star und Bluthänfling. Der Rügenaufenthalt in der ersten Aprilhälfte (4.4. bis 13.4.) war geprägt von starkem Zug von Seetauchern, Meeresenten, Mittelsägern und Ringeltauben. Im Anschluss (16.4. bis 2.5.) dominierten auf Helgoland Zwergmöwen, die in zuvor nie festgestellter Häufigkeit rasteten und durchzogen (DIERSCHKE et al. 2002). Aber auch Sterntaucher, Graugans, Trauerente, Großer Brachvogel und Lachmöwe wurden in größerer Zahl registriert. Der zweite Fehmarn-Aufenthalt (8.5. bis 19.5.) war vor allem geprägt durch durchziehende Greifvögel (v.a. Wespenbussarde), unter den Singvögeln dominierten Baumpieper und Schafstelze. Zum Abschluss des Frühjahrs zogen auf Rügen (20.5. bis 27.5.) noch einige Trauerenten und Brandseeschwalben, ansonsten war der Zug schwach ausgeprägt. Wegzug: Der August auf Helgoland war vor allem geprägt von ziehenden Limikolen, Lachmöwen und Seeschwalben, während im Anschluss auf Fehmarn verschiedene Schwimmenten-Arten, Abbildung 1: Zugintensität (arithmetisches Mittel der Individuen pro Stunde) und Artenspektrum je Aufenthalt und Standort (HEL = Helgoland, FEM = Fehmarn, RUE = Rügen) beim Seawatching. Der hohe Anteil der Möwen und Seeschwalben bei HEL2 ist auf einen ungewöhnlich starken Einflug von Zwergmöwen zurückzuführen. Zeiträume der Erfassungen siehe Tab. 4. Migratory intensity (arithmetic mean of individuals per hour) and species spectrum per visit and location (HEL = Helgoland, FEM = Fehmarn, RUE = Rügen) during Seawatching. The high proportion of Gulls and Terns at HEL2 is attributed to an unusually high number of Little Gulls. Periods of investigation see table 4.

11 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 137 ] Abbildung 2 und 3: Zugintensität (arithmetisches Mittel der Individuen pro Stunde) und Artenspektrum je Aufenthalt und Standort (HEL = Helgoland, FEM = Fehmarn, RUE = Rügen) bei Greifvogel- (oben) und Kleinvogel-Planbeobachtungen (unten).? = Methode wurde während des Aufenthalts nicht durchgeführt. Zeiträume der Erfassungen siehe Tab. 4. Migratory intensity (arithmetic mean of individuals per hour) and species spectrum per visit and location (HEL = Helgoland, FEM = Fehmarn, RUE = Rügen) of standardized raptor observations (top) and passerine observations (bottom).? = Method was not carried out during the visit. Periods of investigation see table 4.

12 [ 138 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] Abbildung 4 und 5: Zugintensitäten je Tag (arithmetisches Mittel der Individuen pro Stunde) für die Methoden Seawatching (oben) und Greifvogel-Planbeobachtungen (unten). Säulen nach unten bedeuten, dass diese Methode an dem entsprechenden Tag nicht durchgeführt wurde. Zeiträume der Erfassungen siehe Tab. 4. Daily migratory intensity (arithmetic mean of individuals per hour) for the methods sea-watching (above) and raptor observations (below). Bars pointing down mean that the method was not applied on that particular day. Periods of investigation see table 4.

13 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 139 ] Eider- und Trauerenten, Greifvögel, Goldregenpfeifer, Lachmöwen, Seeschwalben, Schafstelzen und vor allem beachtliche Mengen an Schwalben durchzogen. Das Zuggeschehen auf Rügen wurde im September durch große Mengen an Schwimm- und Meeresenten sowie vor allem am durch Massenzug von Singvögeln (insbesondere Baumpieper und Singdrosseln) bestimmt. Zur Monatswende September/Oktober zogen auf Helgoland größere Mengen an Ringelgänsen, Schwimmenten und vor allem Wiesenpieper, Drosseln und Finken. Der letzte Fehmarnaufenthalt bescherte viele ziehende Eiderenten, Sperber, Wiesenpieper und Finken. Zum Abschluss der Feldsaison wurden auf Rügen vor allem Meeresenten, Greifvögel, Kraniche, Saatkrähen und verschiedene Finkenarten beobachtet Truppgrößen Die Truppgrößen der einzelnen Arten sind in Tab. 1 dargestellt. Während See- und Lappentaucher, Röhrennasen, Basstölpel, Graureiher, die meisten Greifvögel, Raubmöwen sowie Rohrammern überwiegend einzeln oder in kleinen Gruppen zogen, traten von den übrigen Artengruppen oft große Trupps auf. Mediane von = 10 Ind. weisen jedoch nur Blässgans, Pfeifente, Kranich und Ringeltaube auf Flughöhen Die Höhenverteilungen für die unterschiedlichen Vogelgruppen sind in Tab. 2 dargestellt, für einige ausgewählte Gruppen auch grafisch in Abb. 7 und 8. Obwohl für die meisten Artengruppen signifikante Unterschiede in der Hö- Abbildung 6: Zugintensitäten je Tag (arithmetisches Mittel der Individuen pro Stunde) für die Methode Kleinvogelbeobachtungen. Säulen nach unten bedeuten, dass diese Methode an dem entsprechenden Tag nicht durchgeführt wurde. Zeiträume der Erfassungen siehe Tab. 4. Daily migratory intensity (arithmetic mean of individuals per hour) for passerine observations. Bars pointing down mean that the method was not applied on that particular day. Periods of investigation see table 4.

14 [ 140 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] Tabelle 1: Verteilung der Truppgrößen in %, Mediane der Truppgrößen (M) einiger Arten auf Helgoland, Rügen und Fehmarn im Frühjahr und Herbst n = Zahl der erfassten Trupps. Distribution of flock size and median (M.) of species on Helgoland, Rügen and Fehmarn during Spring and Autumn Helgoland Fehmarn Rügen n >50 M n >50 M n >50 M Sterntaucher ,0 0,0 0,0 0, ,0 0,0 0,0 0,0 1 Prachttaucher ,5 5,1 1,4 0,0 1 Rothalstaucher ,0 0,0 0,0 0,0 1 Basstölpel ,0 0,0 0,0 0,0 1 Kormoran 99 80,8 10,1 9,1 0, ,4 13,5 7,6 0,5 2 Graugans 33 24,2 15,2 57,6 3,0 14 Ringelgans 72 37,5 18,1 38,9 5,6 7 Pfeifente 86 26,7 18,6 52,3 2, ,2 21,2 40,1 5,5 9 Krickente 67 26,9 35,8 37,3 0, ,9 15,1 23,0 0,0 4 Stockente 56 75,0 14,3 10,7 0,0 3 Spießente 31 51,6 22,6 25,8 0, ,5 21,8 10,9 1,8 4 Reiherente 34 76,5 20,6 2,9 0,0 3 Eiderente 65 41,5 15,4 38,5 4, ,9 17,5 18,1 2, ,6 18,3 27,0 4,1 5 Eisente 44 88,6 11,4 0,0 0,0 2 Trauerente ,2 23,2 21,6 0, ,9 11,9 19,3 0, ,9 23,7 16,8 1,6 5 Samtente 74 93,2 6,8 0,0 0,0 2 Schellente ,2 9,6 4,7 0,5 2 Mittelsäger ,8 6,3 0,8 0,0 2 Wespenbussard ,6 10,0 11,4 0, ,5 1,5 0,0 0,0 1 Rohrweihe ,0 0,0 0,0 0,0 1 Sperber ,5 0,5 0,0 0,0 1 Mäusebussard ,1 5,4 4,8 0, ,9 5,6 5,6 0,0 1 Kranich 42 9,5 9,5 45,2 35,7 22 Austernfischer 34 64,7 20,6 14,7 0,0 4 Goldregenpfeifer 46 84,8 13,0 2,2 0, ,5 2,4 24,4 53,7 100 Kiebitz 43 44,2 20,9 34,9 0,0 9 Alpenstrandläufer 46 60,9 21,7 17,4 0,0 4 Großer Brachvogel 37 54,1 21,6 16,2 8,1 4 Zwergmöwe ,5 7,4 23,8 39, ,9 2,0 2,0 0,0 1

15 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 141 ] Helgoland Fehmarn Rügen n >50 M n >50 M n >50 M Lachmöwe ,2 16,3 18,4 0, ,4 8,1 8,1 1, ,9 11,1 0,0 0,0 2 Sturmmöwe 49 89,8 10,2 0,0 0, ,6 2,9 3,5 0,0 1 Brandseeschwalbe ,9 5,9 2,2 0, ,1 0,9 0,0 0, ,7 4,3 0,0 0,0 1 Fluss-/Küsten-S ,7 13,5 9,9 0, ,3 11,1 5,6 0,0 2 Flussseeschwalbe ,8 8,6 1,6 0,0 2 Küstenseeschwalbe 31 90,3 6,5 3,2 0,0 1 Feldlerche 74 90,5 5,4 4,1 0, ,9 2,7 5,4 0,0 2 Rauchschwalbe 49 91,8 0,0 6,1 2, ,9 9,1 3,0 0,0 2 Baumpieper 58 96,6 3,4 0,0 0, ,8 2,2 0,0 0, ,2 16,1 23,7 0,0 4 Wiesenpieper ,2 14,3 7,4 0, ,0 5,1 2,9 0, ,1 5,6 3,3 0,0 1 Schafstelze ,3 5,4 5,4 0,0 1 Bachstelze ,0 0,0 0,0 0, ,6 3,6 1,8 0,0 1 Singdrossel ,6 5,8 9,6 0, ,9 13,9 16,7 5,6 2 Rotdrossel 90 72,2 20,0 7,8 0,0 2 Saatkrähe 32 84,4 3,1 9,4 3,1 1 Star 33 15,2 21,2 60,6 3,0 18 Buchfink ,7 14,7 24,8 1, ,7 13,3 26,7 5, ,5 7,0 3,5 0,0 1 Bergfink 44 72,7 25,0 2,3 0, ,9 2,9 35,3 5,9 4 Grünfink 32 68,8 25,0 6,3 0,0 2 Bluthänfling 74 40,5 25,7 32,4 1,4 7 Rohrammer ,0 0,0 0,0 0, ,0 0,0 0,0 0,0 1

16 [ 142 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] henverteilung festzustellen sind, ist kein genereller Trend abzulesen. Insgesamt lassen sich die verschiedenen Gruppen folgendermaßen zusammenfassen: 1. Überwiegend hoch ziehende Arten (überwiegend > 50m): Greifvögel, Falken und Sperber, Kraniche, Tauben, Mauersegler, Heckenbraunelle 2. Mittelhoch bis hoch ziehende Arten (überwiegend > 10m): Reiher, Lerchen, Pieper und Stelzen, Drosseln, Finken, Rabenvögel, Stare, Ammern Tabelle 2: Prozentuale Höhenverteilung der verschiedenen Artengruppen (n = Anzahl der Individuen) auf dem Heim- (Frühjahr) bzw. Wegzug (Herbst). Fett gedruckte Werte kennzeichnen den höchsten Prozentsatz einer Zugperiode, die statistische Überprüfung auf Unterschiede in der Verteilung erfolgte jeweils mit einem nach BONFERRONI korrigierten G-Test (df = 3). Percentage altitude distribution of various species groups (n = number of individuals) on spring and autumn migration. Bold values denote the highest percentage during a migration period. Differences in the distribution were tested statistically using a Bonferroni corrected G-Test (df = 3). Frühjahr Herbst G-Test Artengruppe n >50 n >50 G p m m m m m m m m Seetaucher ,5 34,5 47,2 4, ,3 22,4 27,1 12,2 45,1 0,001 Lappentaucher ,3 9,0 2,7 0, ,0 0,0 0,0 0,0 3,5 n.s. Röhrennasen ,0 0,0 0,0 0,0 Basstölpel ,2 31,5 32,2 4,0 Kormorane ,6 23,0 20,0 36, ,1 10,2 19,7 37,0 56,2 0,001 Reiher 20 30,0 10,0 25,0 35, ,6 4,1 16,3 51,0 0,8 n.s. Schwäne ,0 4,5 22,3 25, ,5 6,1 16,5 20,9 2,2 n.s. Gänse ,0 11,4 23,9 30, ,4 9,8 21,4 47,4 111,7 0,001 Schwimmenten 77 24,7 36,3 5,2 33, ,0 15,0 21,0 30,1 29,6 0,001 Tauchenten 81 34,6 19,8 35,8 9, ,3 7,9 41,6 26,2 17,1 0,001 Meeresenten ,0 40,6 20,5 3, ,9 21,2 7,1 1, ,3 0,001 Säger ,0 42,7 16,5 1, ,3 28,6 15,6 12,5 35,4 0,001 Greifvögel 746 0,0 1,5 4,2 94, ,3 2,4 3,5 92,8 10,1 0,05 Falken 76 11,8 7,9 14,5 65, ,4 10,1 18,0 55,5 1,9 n.s. Kraniche 36 0,0 58,3 0,0 41, ,0 0,0 0,0 100,0 177,0 0,001 Limikolen ,5 17,6 25,3 43, ,4 0,4 1,2 95, ,5 0,001 Raubmöwen ,3 16,7 0,0 0,0 Möwen ,3 51,2 14,5 5, ,9 19,6 37,9 6,6 568,7 0,001 Seeschwalben ,5 59,6 24,6 0, ,4 55,6 9,1 2,0 135,6 0,001 Alke 14 50,0 28,6 21,4 0, ,7 43,3 0,0 0,0 3,7 n.s. Tauben ,0 0,0 16,6 83,4 47 0,0 0,0 40,4 59,6 17,3 0,001 Segler 55 0,0 10,9 81,8 7,3 50 0,0 10,0 64,0 26,0 5,6 n.s. Lerchen 228 3,5 9,2 21,1 66, ,0 16,0 22,9 61,1 7,7 n.s. Schwalben 76 54,0 26,3 13,2 6, ,4 24,1 32,6 16,9 31,4 0,001 Pieper & Stelzen 655 3,8 17,3 65,3 13, ,4 42,0 25,2 26,5 412,0 0,001 Braunellen 7 0,0 28,6 14,3 57,1 6 0,0 0,0 0,0 100,0 0,6 n.s. Drosseln 106 0,9 9,4 33,0 56, ,0 1,1 6,0 93,0 87,4 0,001 Rabenvögel 58 12,0 20,7 48,3 19, ,9 9,4 11,7 57,0 47,2 0,001 Star 767 5,2 12,9 52,7 29, ,0 0,0 37,3 62,7 98,2 0,001 Ammern 57 0,0 26,3 68,4 5, ,0 3,6 22,7 73,6 77,9 0,001 Finken 423 0,0 60,8 38,3 1, ,4 14,8 34,7 50,1 647,8 0,001

17 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 143 ] 3. Überwiegend flach bis mittelhoch ziehende Arten (überwiegend 5 bis 50 m): Seetaucher, Basstölpel, Kormoran, Schwäne, Gänse, Schwimmenten, Tauchenten, Limikolen, Möwen, Seeschwalben, Schwalben 4. Überwiegend flach fliegende Arten (überwiegend < 10m): Lappentaucher, Röhrennasen, Meeresenten, Säger, Raubmöwen, Alken. Eine Überprüfung des Zusammenhangs zwischen der TWC und der Flughöhe mit Hilfe einer nach BONFERRONI korrigierten SPEARMAN- Rangkorrelation (p < 0,05) ergab für keine der Artengruppen eine signifikante negative Korrelation (Tab. 3). Signifikant positive Korrelationen, also zunehmende Flughöhen bei zunehmenden Rückenwind, ergaben sich hingegen bei den überwiegend hoch ziehenden Arten nur für die Falken und Sperber, bei den mittelhoch bis hoch ziehenden Arten für Lerchen, Pieper und Stelzen sowie Finken und Sperlingen, bei den überwiegend flach bis mittelhoch ziehenden Arten für Seetaucher, Kormorane, Gänse, Schwimmenten, Limikolen, Möwen und Seeschwalben sowie bei den überwiegend flach fliegenden Arten für die Meeresenten insgesamt, Trauer- und Eiderenten und Säger (Tab. 3, Abb. 8) Entfernung zur Küste Während bei Kormoranen, Gänsen und Möwen keine Auswirkung der Küste bemerkbar war, hielten Schwimmenten und Seeschwalben fast immer mindestens 500 m Abstand zur Küste (Abb. 9). Noch ausgeprägter war dieses Verhalten bei Seetauchern, Meeresenten und Alken, wo der Abstand zur Küste in der Regel bei über 2 km lag. 2.4 Diskussion Die in diesem Projekt ebenfalls angewandte Radarerfassung des Vogelzuges liefert hervorragende Ergebnisse in Bezug auf Höhenverteilung, Zugintensität und Flugrichtungen der Vogeltrupps, bei einer stets weitgehend gleich bleibenden und daher zwischen verschiedenen Tabelle 3: SPEARMAN-Rangkorrelationen (nach BONFERRONI korrigiert) zwischen Tailwind Component und Flughöhe. Nur Artengruppen mit einer Stichprobenzahl von jeweils mehr als 50 wurden berücksichtigt. Spearman-Rank correlation (Bonferroni-corrected) between Tailwind Component and Altitude. Only samples with more than 50 individuals were analysed. Artengruppe n (Gegen-/Rückenwind) r s p Seetaucher 90/381 0,271 < 0,001 Kormorane 153/152 0,350 < 0,001 Gänse 110/148 0,232 < 0,001 Schwimmenten 559/299 0,124 < 0,001 Meeresenten gesamt 1.833/ ,453 < 0,001 Eiderente 640/531 0,408 < 0,001 Trauerente 921/ ,418 < 0,001 Säger 143/142 0,299 < 0,001 Greifvögel 255/196-0,200 0,671 (n.s.) Falken & Sperber 172/166 0,247 < 0,001 Limikolen 389/93 0,341 < 0,001 Möwen 415/354 0,206 < 0,001 Seeschwalben 804/244 0,360 < 0,001 Pieper & Stelzen 1.704/248 0,476 < 0,001 Drosseln 212/68 0,138 0,022 (n.s.) Finken 463/100 0,241 < 0,001

18 [ 144 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ]

19 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 145 ] Abbildung 7: Höhenverteilung einiger ausgewählter Vogelgruppen auf dem Heim- (schwarz) und Wegzug (grau). In Klammern ist jeweils die Zahl der ausgewerteten Individuen (Heim-/Wegzug) angegeben. Prüfungen auf signifikante Unterschiede in der Verteilung zwischen Heim- und Wegzug siehe Tab. 2. Altitude distribution of selected bird groups during spring (black) and autumn migration (grey). Values in brackets denote the number of analysed individuals (spring/autumn). Statistical differences between spring and autumn birds are shown in Table 2.

20 [ 146 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ]

21 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 147 ] Abbildung 8: Prozentuale Höhenverteilung einiger ausgewählter Vogelgruppen bei Gegen- (TWC < 0; hellgrau) und Rückenwind (TWC > 0, dunkelgrau). Angegeben sind die Anzahl der Trupps (Gegen-/Rückenwind), die statistische Überprüfung auf Unterschiede in der Verteilung erfolgte jeweils mit einem nach BONFERRONI korrigierten G-Test (df = 3). Die Ergebnisse der SPEARMAN-Rangkorrelationen sind Tab. 3 zu entnehmen. Percentage altitude distribution of some selected bird groups in headwind (TWC < 0; light grey) and tailwind (TWC > 0, dark grey). Shown is the number of flocks (headwind/tailwind). Statistical test of differences in distribution were made with a Bonferroni-corrected G-Test (df = 3). The results of the Spearman-Rank correlations are presented in Table 3. Tagen vergleichbaren Methodik (z.b. HARMATA et al. 1999). Die Artenzusammensetzung kann zwar näherungsweise anhand der Geschwindigkeit der erfassten Individuen und Form und Größe des Radarsignals bestimmt werden (z.b. EASTWOOD & RIDER 1965), im Detail sind dieser Methode jedoch wegen hoher inter- und intraspezifischer Unterschiede erhebliche Grenzen gesetzt (BRUDERER 1997a, b, BRUDERER & BOLDT 2001). Mit dem Vertikalradar können wegen der Wellenreflexionen die in 0 bis 50 m Höhe fliegenden Vögel nur unzureichend erfasst werden, bei stärkerem Wellengang überlagern die Wellenreflexionen auch auf dem Horizontalradar die Vogelsignale (Kapitel 6.1.1). Ergänzende visuelle Beobachtungen sind also wichtig, um die Erfassungslücken des Radars bezüglich Artenspektrum, Truppgröße und sehr tief fliegender Vögel zu schließen. Sie sind allerdings zwangsläufig auf die Hellphase beschränkt. Bei den visuellen Planbeobachtungen konnte aus Zeitgründen nur ein Teil des ganzjährigen Zuggeschehens erfasst werden. Einige Arten zeigen stärkere Zugbewegungen auch außerhalb der Erfassungszeiträume (z.b. Seetaucher, Gänse, Meeresenten, Limikolen), andere Arten ziehen weit überwiegend oder zu einem beträchtlichen Anteil nachts (z.b. Limikolen, Zweigsänger, Erdsänger) oder sehr hoch (z.b. Greifvögel) und sind daher während der Planbeobachtungen kaum zu erfassen.

22 [ 148 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] Abbildung 9: Abstand zur Küste ziehender Individuen ausgewählter Vogelgruppen. Die bei größeren Entfernungen abfallenden Häufigkeiten müssen nicht zwangsläufig einen Gradienten darstellen, sondern beinhalten zusätzlich eine verminderte Entdeckbarkeit. Distance from the coast of selected bird groups. The decline in frequency with distance does not necessarily represent a gradient, but could also reflect a lower detectability.

23 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 149 ] Das jahreszeitliche Auftreten der verschiedenen Arten deckt sich mit den bekannten artspezifischen Phänologien der Nordsee (z.b. CAMPHUYSEN & VAN DIJK 1983, PLATTEEUW et al. 1994, DIERSCHKE et al. 2001) und der Ostsee (DIERSCHKE et al. 1995, 1997, HELBIG et al. 1996). Somit kann bei unseren Stichproben angenommen werden, dass sie repräsentativ sind. Auch der Median der Truppgrößen deckt sich weitestgehend mit den von KRÜGER & GARTHE (2003) auf Wangerooge festgestellten Werten. Die hier dargestellten Flughöhen können wegen des Erfassungsbereiches als repräsentativ für die Höhenverteilung bis etwa 100 m über der Wasseroberfläche angesehen werden. Sie geben methodenbedingt jedoch keinerlei Hinweise auf die Verteilung in den darüber liegenden Höhenbereichen. Die Ergebnisse dekken sich im Wesentlichen mit den bei KRÜGER & GARTHE (2002a) dargestellten Flughöhen vor Wangerooge. Die Windgeschwindigkeit nimmt in der Regel mit zunehmender Höhe über dem Wasser stark zu (z.b. GEIGER 1961, ALERSTAM 1979b). So maß JAMESON (1960) über der Wasseroberfläche 4 Bft, in 15 m Höhe jedoch bereits 8 Bft. Vögel versuchen in der Regel, ihre Flugbewegungen hinsichtlich des Energie- und/ oder Zeitaufwands zu minimieren (z.b. BRUDERER 1971, ALERSTAM 1991). Fliegen unmittelbar über der Wasseroberfläche kann zudem wegen des ground effects energetisch vorteilhaft sein (z. B. WITHERS & TIMKO 1977). Einigen Arten (z.b. Seetaucher, Meeresenten, Alken) halten deutliche Abstand zur Küstenlinie ein. Sollten Offshore-Windkraftanlagen den Vögeln als Landkörper erscheinen, ist mit u. U. energieaufwendigen Ausweichbewegungen von ziehenden Vögeln zu rechnen (HÜPPOP et al. 2005a). Radarbeobachtungen an WEA zeigten kürzlich, dass zumindest die meisten Eiderenten und anderen Wasservögel die Windparks Horns Rev und Nysted (DK) in meist deutlichem Abstand umfliegen (CHRISTEN- SEN et al. 2004, KAHLERT et al. 2004). Die innerhalb dieses Projektes gewonnen Ergebnisse der Zugplanbeobachtungen bestätigen eindrücklich bisher vorwiegend über Land gewonnene Erkenntnisse. Sie zeigen, dass insbesondere bei Gegenwind der größte Teil der tagaktiven Seevögel in Höhen unter 50 m zieht. Die durchgeführten Planbeobachtungen liefern demnach wichtige Ergänzungen zu der durch das Radar ermittelten Höhenverteilung und sind deshalb unabdingbar für die Einschätzung der potenziellen Risiken von Offshore-WEA. 3 Methodenbeschreibung zur Radarerfassung von Vogelbewegungen 3.1 Schiffsradar Standorte und Gerätetyp Im Rahmen des Projektes wurden Messungen mit Schiffsradargeräten durchgeführt. Da wir nicht die Möglichkeit hatten, von Schiffen oder anderen festen Standorten auf offener See zu messen, wählten wir für die Messungen möglichst exponiert gelegene Insellagen: 1. Helgoland (Südwestmole, 54 10,201 N, 7 53,456 E), 2. Fehmarn (westlich Puttgarden, 54 30,425 N, 11 12,314 E) und 3. Rügen (54 38,955 N, 13 14,065 E). Im Frühjahr und Herbst wurde jeder Standort jeweils zweimal aufgesucht (Tab. 4). Auf Helgoland konnte das lokale Stromnetz zur Stromversorgung genutzt werden, so dass kontinuierlich gemessen wurde. Wegen möglicher Personen-Gefährdungen durch die Radarstrahlen musste der Zugang zur Südwest-Mole während der Messungen gesperrt werden. An den Wochenenden mit hohem Aufkommen von Touristen wurden die Messungen deshalb von samstagmorgens bis sonntagabends unterbrochen. Auf Fehmarn und Rügen erhielt die Radar-Anlage sowie andere elektrische Geräte Strom durch einen Stromgenerator, der jeweils nach ca. 300 Stunden Laufzeit einer Inspektion unterzogen werden musste. Aus diesem Grunde konnte nicht in der gesamten Periode ununterbrochen gemessen werden; Schwerpunkte lagen auf den Nachtzeiten, wobei an jedem Standort aber immer in mehreren kompletten 24h-Zyklen kontinuierlich gemessen wurde, um alle Tagesstunden abzudecken. Die Erfassungsdauer für jeden Erfassungstag sowie die An-

24 [ 150 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] zahl ausgewerteter digitaler Fotos (s. Kapitel 3.1.3) ist Abb. 10 zu entnehmen. Ein Gerät wurde horizontal rotierend betrieben (im Folgenden Horizontalradar ), ein zweites vertikal rotierend (im Folgenden Vertikalradar ). Das Horizontalradar erfasst die räumliche Verteilung der Signale und insbesondere die Flugrichtungen der Vögel. Mit dem Vertikalradar wird der Bereich über dem Radar in einem Öffnungswinkel von 25 abgedeckt. Insgesamt wurden Fotos vom Vertikalradar ausgewertet (Laufzeit: Stunden) und Fotos vom Horizontalradar (Laufzeit: Stunden). Während der ersten Aufenthalte auf Helgoland und Fehmarn stand uns nur ein Gerät zur Verfügung und der Ausfall eines Radargeräts hatte zur Folge, dass vom bis zum nur ein Gerät betrieben werden konnte. Da wir der Bestimmung der Flughöhen größere Priorität gaben als der Erfassung der lokalen Flugrichtungen, wurde immer ein Gerät in vertikaler Position betrieben, während in den Ausfallzeiten die horizontalen Messungen unterblieben. Auf Helgoland wurden die Radargeräte an der Südwest-Mole befestigt. Ein Radar konnte mit Hilfe eines Kippmechanismus in eine vertikale Stellung gebracht werden. Auf Fehmarn und Rügen befestigten wir das vertikal gestellte Radar an einem Holzgestell, das horizontal betriebene Gerät war auf einer Holzplatte befestigt, die einfach auf dem Boden stand (Abb. 11). Beide Konstruktionen wurden mit einer Wasserwaage waagerecht/lotrecht aufgestellt. Generell wurden die Geräte so ausgerichtet, dass auch weit über dem Wasser fliegende Vögel erfasst werden konnten (d.h. vertikal zur Küstenlinie; auf Helgoland richtete sich die Ausrichtung nach der Mole). Für die Messungen mit Schiffsradars verwendeten wir zwei Geräte des Typs Raytheon Radarsichtgerät RL 80C mit jeweils einem 183 cm Drehbalken (offener Schlitzstrahler, horizontal polarisiert; 24 Umdrehungen/Minute) und einer Sendeleistung von 10 kw ( peak power output ; ab je ein 10kW- und ein 4kW-Gerät). Mit einer Sendefrequenz von ± 30 MHz handelte es sich um x-band Radar mit einer Wellenlänge von etwa 3 cm. Der Radarstrahl hatte einen vertikalen Öffnungswinkel (-3 db-bereich) von 25 und einen horizontalen Winkel von 1.1 (Erfassungsbereiche: Tab. 5). Tabelle 4: Erfassungszeiten der Schiffsradarmessungen (10 kw) sowie Einsatz und Leistung des Horizontalradars an den verschiedenen Messstandorten. Die Messkampagnen sind chronologisch geordnet, so dass sich die Orte vierfach wiederholen (jeweils zweimal im Frühjahr und Herbst). Die Messperioden sind zusätzlich identisch mit den in Kapitel 2 genannten Perioden der Planbeobachtungen. Recording times of ship radars as well as times of use and peak power of horizontal radar at the various localities. The measurement campaigns are listed chronologically with the result each site is repeated four times (twice in spring and twice in autumn). The periods are also identical to those of chapter 2. Ort Abkürzung Messungen Leistung des von - bis Horizontalradars Helgoland HEL Fehmarn FEM Rügen RUE kw Helgoland HEL kw Fehmarn FEM kw Rügen RUE kw Helgoland HEL kw Fehmarn FEM Rügen RUE Helgoland HEL Fehmarn FEM kw Rügen RUE kw

25 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 151 ] Schiffsradargeräte verwenden normalerweise gepulste Strahlen. Die Hersteller koppeln dabei die vom Benutzer einzustellenden Messbereiche (range) ihrer Geräte automatisch mit Pulslänge und Pulsfolge (pulse repetition frequency, PRF). Bei geringen Reichweiten werden dabei hohe Pulsfolgen mit geringer Pulslänge kombiniert, um die räumliche Auflösung zu erhöhen. Das aus der geringeren Pulslänge resultierende geringere Pulsvolumen setzt aber die Erfassbarkeit vor allem kleiner Objekte wie Vögel in größeren Entfernungen deutlich herab. Grundsätzliche technische Zusammenhänge zum Thema Radarornithologie sich bei EAST- WOOD (1967) zu entnehmen. Eine aktuellere Zusammenstellung zu diesem Thema wurde von BRUDERER (1997a, b) veröffentlicht. Wichtig ist, dass bei einer Notwendigkeit der Vergleichbarkeit und der quantitativen Erfassung von Daten konstante Einstellungen beibehalten werden. Insbesondere bei den Erfassungen mit dem Vertikalradar wurde auf eine quantitative Erfassung wert gelegt, so dass mit diesem Gerät konstant mit einem range von 1,5 nautischen Meilen (1 nm = m) gearbeitet wurde. Diese Einstellung war ein Kompromiss zwischen hoher Auflösung und weiter Mess-Entfernung (über See). Der Bildmittelpunkt (Position des Radars) wurde ganz nach unten links gezogen, so dass wir möglichst weit Abbildung 10: Erfassungsstunden (oben) und Anzahl aufgenommener Digitalfotos (unten) für das Vertikal- und Horizontalradar an den verschiedenen Tagen. Der Balken kennzeichnet die Zeitspanne, in der das Horizontalradar nicht betrieben wurde. Vertikalradar: Stunden; Fotos; Horizontalradar: Stunden, Fotos. Die einzelnen Messkampagnen sind entsprechend den Abkürzungen von Tab. 4 gekennzeichnet (HEL=Helgoland, ohne Füllung; FEM=Fehmarn, graue Säulen, RUE=Rügen, schwarze Säulen). Hours of recording (upper graph) and number of digital photos (lower graph) for the vertical and horizontal radar on different days. The horizontal bars denote the times during which the horizontal radar was not deployed. Vertical radar: hours; photos; Horizontal radar: hours, photos. The various measuring campaigns are shown using the abbreviations in Table 4 (HEL=Helgoland, open; FEM=Fehmarn, grey columns, RUE=Rügen, black columns).

26 [ 152 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] in die Höhe und über Wasser messen konnten (ca. 2 nm; Abb. 12). Beim horizontal betriebenen Radar waren quantitative Erfassung selten möglich, da sehr oft Wellenreflexionen ( seaclutter ) einen großen Teil des Bildschirmes bedeckten und eine Auswertung in diesem Bereich verhinderten. Die Daten zur horizontalen Verteilung und zu Flugrichtungen sind somit als Stichprobe anzusehen. Aus diesem Grund war es zu vertreten, den Erfassungsbereich von 3 nm beim 10 kw-gerät (großer Messbereich) auf 0,75 nm beim 4kW-Gerät zu ändern, nachdem sich herausstellte, dass mit dem schwächeren Gerät eine Erfassung innerhalb des 3 nm-bereiches nicht zufrieden stellend war. Im 0,75 nm-bereich lieferte das 4 kw-gerät dann sehr gute Ergebnisse. Alle Zeitangaben sind in UTC (Universal Time Code, entspricht GMT; die Differenz zur MEZ beträgt 1 Stunde, zu MESZ 2 Stunden). Bei der Angabe der Tageszeit wurde die Zeit normiert, um die wechselnden Zeiten des Sonnenauf- und Sonnenuntergangs im Verlauf der Jahreszeit zu berücksichtigen. Die normierte Zeit ist bezogen auf einen 12h-Tag, d.h. sie entspricht der prozentualen Lage in einem 12h-Tag (Hellphase: 06:01 bis 18:00, Dunkelphase: 18:01 bis 06:00; zur Methode s. FLORE & HÜPPOP 1997). Abbildung 11: Vertikal (rechts) und horizontal (links im Bild) ausgerichtete Radargeräte an der Messstation Fehmarn (Foto: H. Wendeln). Vertically (right) and horizontally (left) rotating radar at Fehmarn Einstellungen der Radargeräte Bei den verwendeten Radargeräten sind Filter und Einstellungen so zu wählen, dass bei speziellen (und sich ändernden) Bedingungen eine optimale Erfassung von Signalen möglich ist. Bei zeitlich und örtlich begrenzten Projekten sind derartige permanente Anpassungen an die aktuelle Situation wünschenswert. Problematisch sind sie jedoch, wenn man verschiedene Standorte bzw. verschiedene Erfassungszeiten vergleichen will, da das Ergebnis von den individuellen Einstellungen abhängt und auch zwischen Geräten eines Typs werkseitige Unterschiede bestehen. Für unsere Untersuchungen wählten wir deshalb konstante Einstellungen, die unter verschiedenen Bedingungen eine bestmögliche Erfassung erzielten. Eine Über- Tabelle 5: Verwendete Messbereiche und physikalische Charakteristik der verwendeten Radargeräte (PRF=Pulse Repetition Frequency). Ranges and physical characteristics of the radars (PRF=Pulse Repetition Frequency). Messbereich Pulselänge PRF Bandwidth verwendete Geräte range (nm) (µs) (MHz) (MHz) 0,75 0, Horizontalradar 4 kw 1,50 0, Vertikalradar 10 kw 3,00 0, Horizontalradar 10 kw

27 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 153 ] sicht über die verfügbaren Funktionen und Einstellungen gibt Tab. 6. Wichtig ist hierbei die Einstellung der Echoverstärkung (GAIN), die bei 76 % lag. Bei höherer Verstärkung traten Störsignale auf, die eine Erkennung der Vogelsignale erschwerten. Die Einstellung der Zielspur bewirkt, dass Signale nachleuchten, d.h. das aktuelle Signal wird als gelber Punkt dargestellt, die Signale davor bleiben für eine bestimmte Zeit (bei der verwendeten Einstellung MITTEL ca. 22 s) als blaue Signale erhalten. Ein Radargerät kann ein Signal immer nur 2-dimensional darstellen: es wird die Richtung und die Entfernung des Signals angezeigt. Im Horizontalradar ermöglichen diese Angaben die Berechnung der Entfernung und der Flugrichtung, während im Vertikalradar neben der Entfernung die Flughöhe gemessen werden kann Erfassung der Radardaten Vorgehensweise Zur Erfassung der Radardaten wurden die Radarbildschirme in einem Intervall von fünf Minuten mit Hilfe einer Webcam (Philips ToUCam Pro, Bildauflösung: 800x600 Pixel) fotografiert (beim ersten Aufenthalt auf Fehmarn wurden abweichend alle 2,5 Minuten Aufnahmen gemacht, siehe Abb. 10). Die Webcam wurde über ein Notebook und dem Freeware-Programm IrfanView sowie der mit der Kamera gelieferten Steuersoftware betrieben. Eine kontinuierliche Aufzeichnung des Bildschirmes war wegen des zu hohen Aufwands bei der Auswertung nicht möglich. Fotos mit Vogelsignalen wurden mit Hilfe des Bildbearbeitungsprogramms ImageTool Tabelle 6: Verwendete Einstellungen an den Radargeräten. Settings on the radar instruments. Taste Befehl Funktion Einstellung GAIN GAIN Verstärkung der Echos 76 % SEE Reduzierung der Seegangs-Echos AUS REGEN Reduz. von nahen Regen-/Schnee-Echos AUS FTC Reduz. von weiten Regen-/Schnee-Echos AUS ZIELE STRUNG Echos durch Störbereiche EIN EXPANSION Echos von Zielausdehnungen AUS ZIELSPUR Echos vom Kielwasser MITTEL MULTI TUNE Feinabstimmung des Empfängers AUTO Abbildung 12: Beispiel für die Auswertung von Radarfotos. Links: Originalfoto eines Bildschirmes vom Vertikalradar mit Vogelsignalen. Rechts: Ausgewertete Signale. Example of the analysis of a radar photograph. Left: Original photo of a screen showing bird signals on the vertical radar flying from the left to the right. Right: Analysed signals.

28 [ 154 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] und eines speziell erstellten Auswertungsskriptes manuell ausgemessen (Abb. 12). Das Programm übernimmt die Koordinaten eines jeden Messpunktes zur weiteren Verarbeitung in eine Datei. Bei sehr tief fliegenden Vögeln kann das Signal mit den Wellenreflexionen verschmelzen, so dass eine eindeutige Erkennung erschwert wird. Alle Messungen beruhen auf der Erfassung der Bildschirmkoordinaten der digitalen Fotos. Bei den Fotos des Vertikalradars diente die horizontale Wasseroberfläche als Referenzlinie. Eine Aufnahmefrequenz von einem Foto pro fünf Minuten hat zur Folge, dass erstens jedes Signal von aufeinander folgenden Fotos von unterschiedlichen Vögeln/Trupps stammt und zweitens nicht jedes Signal erfasst wird ( verpasste Signale zwischen Aufnahmen). Um die Anzahl verpasster Signale zwischen den Fotos abschätzen zu können, wurden halbstündige Videosequenzen aufgenommen mit einem Aufnahmeintervall von 10 sec zwischen den einzelnen Bildern. Diese Signale wurden gezählt und mit der Anzahl von Signalen im 5-Minuten- Intervall verglichen. Die Videoaufnahmen enthielten durchschnittlich 5,5 ± 1,1 mal (Mittelwert ± sd, n = 34 Videosequenzen) mehr Signale als die Einzelfotos, wobei die Anzahlen beider Aufnahmeverfahren hochsignifikant miteinander korrelierten (lineare Regression: Anzahl Signale auf Fotos als Funktion der Anzahl Fotos auf Video: y=0,185x+0,644; p<0,001, R 2 = 0,963). Dies macht deutlich, dass die Aufnahmen im 5- Minuten-Intervall eine äußerst repräsentative Beschreibung der wirklichen Flugaktivität ermöglichen Aus Rohdaten berechnete Parameter Aus den Bildschirmkoordinaten berechneten wir mit Hilfe des Statistikprogramms SPSS (JANS- SEN & LAATZ 1999) folgende Parameter: Vertikalradar: Flughöhe: Höhe des Signals senkrecht über der Wasseroberfläche Entfernung vom Radar: direkte Entfernung des Signals vom Radar Entfernung zum Land: Entfernung des Radars zur vertikalen Projektion des Signals auf die Wasseroberfläche Länge und Richtung des Tracks (Zielspur): sie ermöglicht eine grobe Abschätzung der Richtung der Vogelbewegung des Flugwinkels in Relation zum Standort des Radars. Ein Track wird nur dann erzeugt, wenn sich die Entfernung des Vogels zum Radar ändert. Ein Vogel, der seine Entfernung zum Radar nicht ändert (der also vertikal den Strahl kreuzt) verursacht keine Spur, sondern nur einen gelben Punkt. Neigung des Tracks: dieser Wert gibt Hinweise, ob Vögel an Höhe gewinnen oder verlieren. Er wurde erst berechnet, wenn die Tracklänge mindestens zehn Bildpunkte umfasste (da sonst die Gefahr von Messungenauigkeiten besteht); dies entspricht je nach Messbereich einer zurückgelegten Strecke von mindestens ca. 80 bis 160 m. Zugintensität: Zur Berechnung der relativen Zugintensität wurden alle Fotos des Vertikalradars verwendet, inklusive der Abbildungen ohne Vogelsignale (keine Zugaktivität). Die Intensität entspricht der Anzahl Echos pro Foto. Sie wurde berechnet auf der Basis von Stunden (mittlere Anzahl Echos pro Foto und Stunde) und von Tagen (mittlere Anzahl Echos pro Foto und Tag; saisonale Zugintensität). Horizontalradar: Flugrichtung: Für jedes Signal, das eine Zielspur und ein aktuelles gelbes Signal aufwies, wurde eine Flugrichtung bestimmt. Als Flugrichtung wird hierbei die aufgrund der eigenen Flugleistung und des wirkenden Windvektors gegenüber dem Boden eingehaltene Richtung bezeichnet (z.b. LIECHTI 1993). Zur Berechnung der mittleren Flugrichtung wurden nur Signale berücksichtigt, die entsprechend der Jahreszeit einem Heimzug ins Brutgebiet bzw. einem Rückzug ins Winterquartier zugeordnet werden konnten. Für den Frühjahrszug sind dies Flugrichtungen von 45 ± 90 (NE), für den Herbstzug entsprechend die Flugrich-

29 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 155 ] tungen 225 ± 90 (SW). Alle übrigen Flugrichtungen, die evtl. auf Nahrungsflüge oder Umkehrzug zurückzuführen sind, fließen dabei nicht in die Berechnungen ein. Zuggeschwindigkeit: Die Zuggeschwindigkeit ergibt sich aus der Länge der Zielspur (zurückgelegte Strecke) und der zur Bewältigung der Strecke benötigten Zeit (definiert durch die Anzahl der Radarumdrehungen pro Minute und der Anzahl der nachleuchtenden Radarsignale). Diese Berechnung ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn definitiv die komplette Zielspur auf der Abbildung vorhanden ist (d.h. die zurückgelegte Strecke genau bekannt ist). Eine systematische Bestimmung der Zuggeschwindigkeit anhand der aufgenommenen Radarfotos war nicht möglich, da nicht immer sicher entschieden werden konnte, ob eine Zielspur komplett vorliegt: Bei langsam fliegenden Vögeln verschmelzen die Einzelsignale und sind nicht zählbar, und im Bereich des Übergangs der Erkennungswahrscheinlichkeit sind die Tracks oft sehr kurz, da das Signal zum Zeitpunkt der Aufnahme erst kurz auf dem Radarbildschirm erschien. Eine Bestimmung der Geschwindigkeit während des laufenden Radars war aus zeitlichen Gründen nicht durchführbar, und es wäre dann auch zwangsläufig zur subjektiven Selektion von Signalen gekommen. Aus diesen Gründen verzichten wir auf eine Angabe konkreter Geschwindigkeiten und beschränken uns auf die Angabe von relativen Geschwindigkeiten in Form der Länge der Zielspur in m. Zwar treten auch hier die besagten Probleme auf, aber die Fehlerwahrscheinlichkeit innerhalb der verschiedenen Messkampagnen ist gleich, so dass die Daten vergleichbar werden. Somit sind innerhalb dieses Projektes z.b. Vergleiche zwischen den Standorten oder zwischen Tag/Nacht möglich. Entfernung zum Radar: Direkte Distanz zwischen Signal und Radarstandort. Richtung des Signals: In Bezug zum Radar, zur Ermittlung der räumlichen Verteilung der Signale. Zu folgenden Parametern liefern die Radardaten keine Informationen: Anzahl der Vögel: Es kann nicht zwischen Einzelvögeln und Trupps unterschieden werden. Ein großes Signal kann von einem großen Einzelvogel oder von mehreren kleinen Vögeln verursacht werden. Artenspektrum: Eine Artzuordnung kann anhand der Signale nicht vorgenommen werden. Lediglich die Fluggeschwindigkeit kann Hinweise geben, wobei diese auch zwischen Arten sehr ähnlich sein kann (s. Kapitel 5.2.1, z.b. BRUDERER & BOLDT 2001) und auch stark von den Windverhältnissen abhängt Erfassbarkeit eines Vogels: Distanzkorrektur Die Erfassbarkeit eines Vogels hängt von vielen Faktoren ab, von denen im Folgenden die wichtigsten erwähnt werden (für nähere Informationen siehe EASTWOOD 1967 und BRUDERER 1997a, b): Flughöhe. Die Erfassung sehr tief fliegender Vögel über der See ist mit vertikal betriebenen Radargeräten nur eingeschränkt möglich, da die Vogelsignale mit den Reflexionen der Wasseroberfläche verschmelzen können und eine Unterscheidung nicht mehr möglich ist (z.b. Abb. 12). Dies ist mit dem betriebenen Radartyp und einer Entfernungseinstellung von 1,5 nm nach eigenen Sichtbeobachtungen innerhalb des Höhenintervalls von 0 bis 50 m der Fall. Die mit dem betriebenen Gerät erfassbare maximale Flughöhe hängt von den im Folgenden beschriebenen Faktoren ab, wobei wir Signale bis in eine Höhe von m erkannten. Für die Darstellung der Höhenverteilungen bedeutet dies, dass der Anteil tatsächlich vorhandener Echos in der untersten Höhenkategorie von 0 bis 100 m höher ist als in den Abbildungen dargestellt. Diese Unterschätzung tief fliegender Vögel ist in den Abbildungen mit einem Pfeil in der untersten Höhenkategorie gekennzeichnet.

30 [ 156 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] Größe des Vogels: Generell gilt, dass bei konstanten Bedingungen (Entfernung, Winkel) die Erfassungswahrscheinlichkeit (und die Signalgröße) mit der Größe des Vogels zunimmt (mit zunehmendem Radarquerschnitt, EASTWOOD 1967). Schwierig ist jedoch z.b. eine Unterscheidung von großen Einzelvögeln und Trupps kleiner Vögel. Winkel der Radarstrahlen: Identische Vögel können bei verschiedenen Winkeln zum Radar unterschiedlich große Reflexionen auf dem Radarbildschirm erzeugen. Am Größten ist das Signal bei Seitenansicht, während Vorder- und Rückansicht bis zu 20-fach kleinere Signale erzeugen können (BRUDER- ER 1997a). Um diesen Effekt berücksichtigen zu können, ist es wichtig, die Flugrichtungen zu kennen und somit Informationen zum Winkel zu erhalten. Distanz des Vogels zum Radar: Die verwendeten Radarantennen haben einen nominalen Öffnungswinkel von 1,15 x ca. 25. Damit nimmt das vom Strahl erfasste Volumen mit der Entfernung zu. Andererseits sinkt die Energiedichte von ausgesendeten Radarstrahlen um den Faktor 4πR 2 ab (R = Entfernung), der gleiche Energieverlust erfolgt mit den vom Vogel reflektierten Strahlen. Diese zweifache Reduktion in der Energiedichte führt zum so genannten 4 th power law, das besagt, dass die Energie mit der 4. Potenz der Entfernung zwischen Radar und Vogel abnimmt (z.b. EASTWOOD 1967). Im Nahbereich ist der Empfang aus folgenden Gründen ebenfalls reduziert: Erstens die Energie ist zu hoch - die Antenne reduziert den Empfang zum Selbstschutz, und zweitens die Antenne ist abwechselnd Sender und Empfänger, d.h. der minimale Abstand ergibt sich aus der erforderlichen Zeit für das abwechselnde Umschalten von Sender zum Empfänger. Aus diesen Einschränkungen heraus ergibt sich eine entfernungsbedingte Erfassungswahrscheinlichkeit, die zunächst mit der Entfernung zunimmt, dann einen optimalen Bereich erreicht und mit zunehmender Entfernung wieder abnimmt. Wenn man die Summe der Echos des vertikal betriebenen Radargeräts in einem 100 m 100 m-raster aufträgt (Abb. 13), wird bereits die (bei diesem Gerätetyp) höchste Empfindlichkeit etwa zwischen 500 und m Abstand deutlich. Um der entfernungsabhängigen Empfindlichkeit der Radargeräte für quantitative Aussagen z.b. zur Höhenverteilung gerecht zu werden, ist die Zahl der erfassten Echos entsprechend zu korrigieren. Wir haben uns dabei gegen einen experimentellen Ansatz zur Kalibrierung des Gerätes (z.b. mit einem Modellflugzeug, Drachen, Ballon) entschieden. Stattdessen verwendeten wir einen empirischen Ansatz, der auf den durch Sichtbeobachtungen bestätigten Annahmen basiert, dass es erstens auf Helgoland keinen Land-See-Gradienten in der Vogeldichte gibt und dass zweitens die Flugrichtungen innerhalb des vom Radar abgedeckten Entfernungsbereichs gleich verteilt sind. Entsprechend wurde eine Distanzkorrektur der Detectability für den Höhenbereich zwischen 50 und 150 m nach BUCKLAND et al. (2001) mit dem Programm Distance 3.5 ( st-and.ac.uk/distance/index.html) vorgenommen (vgl. HÜPPOP et al. 2002). Das Höhenband 50 bis 150 m wurde gewählt, weil es erstens in einem Bereich hoher Vogeldichten liegt und zweitens der Erfassungswinkel gegenüber der Horizontalen annähernd gleich bleibt. Dadurch werden Fehler aufgrund der vom Blickwinkel abhängigen unterschiedlichen Radarquerschnitte der Vögel (z.b. Abb. 3.3 in EASTWOOD 1967) minimiert. Verwendet wurde ein Half-normal-model mit Cosine series expansion (BUCKLAND et al. 2001) mit drei zu schätzenden Parametern (a 1-3 ), das einen guten Kompromiss zwischen guter Anpassung (beurteilt nach dem Akaike Information Criterion) und Handhabbarkeit des Modells darstellt: mit (jeweils ± Standardfehler): x = Entfernung vom Radar [m] y = Entdeckungswahrscheinlichkeit (Detection Probability)

31 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 157 ] a 1 = 956,0 ± 41,13 SE a 2 = - 0,6995 ± 0,0681 SE a 3 = - 0,1048 ± 0,0711 SE w = m Das Ergebnis der Modellbildung zeigt Abb. 14. Für die Berechnungen wurde angenommen, dass am Maximum der Anpassungsfunktion alle Vögel vom Radar detektiert werden. Entsprechend wurden Echosummen entfernungsabhängig korrigiert Visuelle Verifizierung von Radarsignalen Durch synchron zum Radarbetrieb durchgeführte visuelle Beobachtungen mit anhand von Seezeichen und ähnlichem geschätzten Entfernungen und Höhen konnten Radarsignale konkreten Vogelbewegungen zugeordnet werden. Es wurde notiert, ob visuell erfasste Vögel in Abhängigkeit von Flughöhe und Distanz als Signal auf dem Radarbildschirm auftauchten. Bei vom Radar nicht erfassten Vögeln handelte es sich vor allem um tief fliegende Vögel oder um Vögel, die sich in weiter Entfernung bewegten (Abb. 15). Innerhalb des Erfassungsbereiches des Radars von 150 bis 1800 m wurden rund 40 % der unter 50 m fliegenden Vögel nicht erkannt (22 von 55), während über 50 m fliegende Vögel nur zu 8 % nicht erkannt wurden (4 von 53). Hieraus geht hervor, dass die Anzahl von Signalen in der unteren Höhenkategorie größer ist als mit dem Radar festgestellt (Vogelsignale verschmelzen mit Reflexion der Wellen, Kapitel und Abb. 12). Die angegebenen %-Werte können aber nur Näherungswerte sein, da zur Berechnung der genauen Zahlen bei den Sichtbeobachtungen ebenfalls eine Distanzkorrektur vorgenommen werden müsste (Kapitel 3.1.4), was wegen des geringen Stichprobenumfanges und einer fehlenden Gleichverteilung der Signale mit der Entfernung (Küstenlinie) zumindest auf Fehmarn und Rügen nicht möglich ist. Deshalb beschränken wir uns auf die Aussage, dass Abbildung 13: Summe der mit dem Vertikalradar erfassten Echos pro 100 m 100 m-feld vom Standort des Radargerätes auf der Helgoländer SW-Mole nach See zur Veranschaulichung der entfernungsabhängigen Erfassungswahrscheinlichkeit (Messkampagnen Helgoland 2 bis 4, vgl. Tab. 4). Totals of the echos recorded with the vertical radar per 100 m x 100 m field from the Helgoland SW-jetty. This demonstrates the distance dependant detection probability (measuring campaign Helgoland 2 to 4, compare Table 4).

32 [ 158 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] für alle in diesem Bericht präsentierten Höhenverteilungen die Werte der untersten Höhenkategorie (0 bis 100 m) in Wirklichkeit noch höher liegen als dargestellt (gekennzeichnet durch einen Pfeil in den Abbildungen). 3.2 Militärradar Standorte und Geräte Verwendet wurden Daten von fünf Großraumradargeräten der Flugüberwachung der Bundeswehr in Norddeutschland an den Standorten Brockzetel (53 28,1 N, 07 40,0 E), Brekendorf (54 26,5 N, 09 39,7 E), Elmenhorst (54 00,1 N, 11 06,7 E), Putgarten (54 40,5 N, 13 23,3 E) und Cölpin (53 30,6 N, 13 26,1 E). Die unterschiedlich alten Geräte arbeiten im 10 cm-wellenbereich (S-Band) und erfassen Echos bis zu Entfernungen von mehr als 180 km. Weitere technische Details durften aus Gründen der militärischen Geheimhaltung nicht weitergegeben werden. Eine prinzipielle Beschreibung findet sich jedoch bei JELLMANN (1977). Im Gegensatz zu JELLMANN hatten wir allerdings keine Möglichkeit, die Filter- und Verstärkereinstellungen konstant zu halten. Quantitative Auswertungen, wie z.b. von BUURMA (1995) aufgezeigt, waren somit nicht möglich Zeitraum und Datenumfang Für die vorliegende Studie wurden die Daten aus den Hauptzugmonaten März bis Mai und Abbildung 14: Entdeckungswahrscheinlichkeit eines Vogels in Abhängigkeit der Entfernung über See. Daten: Alle Echos der Messkampagnen Helgoland 2 bis 4 (vgl. Tab. 4) für Höhen von 50 bis 150 m über See (aus HÜPPOP et al. 2002). Detection probability of a bird in dependence of the distance over the sea. All echos from the measuring campaign Helgoland 2 to 4 (compare Table 4) for altitudes between 50 and 150 m above sea level.

33 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 159 ] August bis Oktober des Untersuchungsjahres 2001 ausgewertet. Nach Entfernung von Doppelwerten (s.u.) standen etwa 32 (Frühjahr) bzw. 24 (Herbst) Mio. Datensätze zur Verfügung. Die Verstärkungs- und Filtereinstellungen der Radargeräte unterliegen ebenfalls der militärischen Geheimhaltung und konnten daher für die Datenbearbeitung nicht berücksichtigt werden Methode der Datenbearbeitung Alle Daten wurden uns vom Amt für Wehrgeophysik (heute Amt für Geoinformationswesen der Bundeswehr) als binär-codierte Rohdaten auf CD-ROMs zur Verfügung gestellt. Es handelt sich um vorgefilterte, d.h. von Flugzeugechos befreite Datensätze, die Angaben zur Verortung (geografische Koordinaten), zur Höhe und zur Uhrzeit (UTC) für jedes einzelne registrierte Echo enthalten. Die codierten Daten wurden mit einem eigens geschriebenen Programm (Virtual Pascal 2.1) entschlüsselt und in ASCII-Dateien geschrieben. Dabei wurden einige Parameter neu berechnet und örtlich mehrfach vorhandene Werte (offensichtlich Streuungen an festen Hindernissen) eliminiert. Die ASCII-Dateien enthalten folgende Variablen: Geogr. Länge, geogr. Breite, Jahr, Julianischer Tag (= Tag ab dem 1. Januar eines Jahres), UTC, Höhe, Distanz und Winkel zur Radarstation Umsetzung der Daten in Karten Da uns Filter- und Verstärkereinstellungen zu den jeweiligen Echodaten nicht zugänglich waren, waren viele der vorgesehenen Auswertungen nicht möglich. Prinzipiell ist die Entde- Abbildung 15: Erkennung von Vogelsignalen in Abhängigkeit von der Flughöhen und der Distanz zum Radar (gemessen über der Wasseroberfläche). Die Vögel wurden visuell erkannt, und das Erscheinen auf dem Radarbildschirm kontrolliert. Oben: Vögel erkannt (n = 128); unten Vögel nicht erkannt (n = 44). Recognition of bird signals as a function of altitude and distance from radar (measured over sea surface). The birds were identified visually and the appearance checked on the radar screen. Top: birds identified (n = 128); bottom: birds not identified (n = 44).

34 [ 160 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] ckungswahrscheinlichkeit eines Vogels bzw. eines Vogelschwarms ebenso entfernungsabhängig wie bei den Schiffsradargeräten (Kapitel 3.1.4). Doch kann bei den Bundeswehrgeräten die Verstärkung/Dämpfung gesondert für verschiedene Ringe um die Station geregelt werden. Damit ist ein räumlicher Vergleich der Echodichten unmöglich. Die ursprünglich vorgesehene Berechnung von Anpassungsfunktionen ist daher trotz erheblichen Zeit- und Rechenaufwands nicht gelungen. Wir müssen daher auf eine Darstellung der räumlichen Verteilung der Vogelzugintensität verzichten. Zur Erfassung der Zugrichtungen und der lokalen Schwerpunkte von Flugbewegungen haben wir stattdessen Visualisierungen der Tracks erstellt. Hierzu wurden die Echos in ihrer zeitlichen Abfolge durch eigens entwickelte Skripte (z.t. im Rahmen des vom Bundesamt für Naturschutz finanzierten Projekts BIMOS ) unter der Statistik- und Graphiksoftware R ( als animierte Karten dargestellt. Die visuelle Auswertung kann natürlich nur subjektiv erfolgen. 3.3 Wetterdaten Die Flughöhe in einer bestimmten Situation kann stark von den lokalen Wetterverhältnissen beeinflusst werden. Vor allem hinsichtlich der Zugintensität spielt aber auch die Großwetterlage eine bedeutende Rolle. Da wir innerhalb dieses Projektes nicht die Möglichkeit zu umfassenden, großräumigen Wetteranalysen hatten, konzentrieren wir uns bei den Wettereinflüssen mehr auf die lokal gemessene Flughöhe und behandeln Einflüsse auf die Zugintensität z. T. nur deskriptiv und exemplarisch. Als Grundlage für die Wetterverhältnisse standen uns Daten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) zur Verfügung, die auf Stunden- Basis erhoben wurden. Die einzelnen Wetterparameter sind oft miteinander korreliert (Tab. 7). Z. B. ist bei niedriger Sichtweite die Wolkenhöhe oft niedrig bei gleichzeitig hohem Wolkenbedeckungsgrad. Wolkenhöhe und Bedeckungsgrad sind ebenfalls negativ korreliert, was zeigt, dass bei niedrig liegenden Wolken oft auch ein sehr hoher Bedeckungsgrad vorliegt. Der Luftdruck (insbesondere die Luftdruckän- Tabelle 7: Korrelationen verschiedener Klimaelemente (r = Korrelationskoeffizient nach Pearson, p = Signifikanzwahrscheinlichkeit, n = Anzahl Stundenwerte). Correlation of different climate parameters (r = Pearson correlation coefficient, p = Probability, n = number of hours). Data: Germany s National Meteorological Service. Sichtweite Wolkenhöhe Bedeckungs- Luftdruck Temperatur grad der Wolken Wolkenhöhe r 0,128 p 0,000 n Bedeckungsgrad r -0,335-0,550 p 0,000 0,000 n Luftdruck r 0,225 0,311-0,395 p 0,000 0,000 0,000 n Temperatur r -0,033 0,090-0,008 0,075 p 0,126 0,000 0,728 0,001 n Niederschlag r -0,082-0,232 0,242-0,344 0,062 p 0,116 0,000 0,000 0,000 0,232 n

35 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 161 ] derung) kann als Indikator und integrierender Parameter für gutes oder schlechtes Wetter betrachtet werden: Bei hohem Luftdruck herrscht gute Fernsicht, hohe Wolkenhöhe, ein geringer Wolkenbedeckungsgrad, hohe Temperaturen sowie geringe Niederschlagstendenz. Bei Niederschlägen herrscht ebenfalls ein hoher Wolkenbedeckungsgrad und die Wolken liegen sehr tief. Verwendet wurden folgende Klimaelemente: a) zur Berechnung des Einflusses der Rückenwindkomponente (TWC, Rückenwind/ Gegenwind) auf Flughöhe/Zugintensität: Windrichtung ( ), Windstärke (m/s) b) für den Vergleich von Flughöhen und Zugintensitäten zwischen folgenden Gruppen: Stunden ohne Niederschlag / Niederschlag in der Stunde zuvor Luftdruck niedrig (unter 1004,3 hpa)/ Luftdruck mittel (zwischen 1004,3 und 1015,4 hpa)/ Luftdruck hoch (über 1015,4 hpa); Gruppeneinteilung: gleichmäßige Einteilung der Luftdruckverteilung im Erfassungszeitraum (Vergleich nur für Flughöhen) c) Einfluss auf Flughöhe: Wolkenhöhe (m), Bedeckungsgrad (%) d) Einfluss auf Zugintensität: Temperatur ( C), Windstärke (m/s), Windrichtung ( ), Niederschlag (mm) Wie in Kapitel dargestellt, erfolgte die Berechnung der TWC nach FRANSSON (1998). Insbesondere interessierten Zusammenhänge zwischen TWC und Flughöhen sowie Zugintensitäten. Diese Daten gehen aus den Radarmessungen des Vertikalradars hervor. Da mit dem Vertikalradar jedoch keine Zurichtungen erfasst werden (für TWC-Berechnung erforderlich), wurde die TWC aus dem synchron laufenden Horizontalradar berechnet und auf die Vertikalradardaten angewandt. Aus den Horizontaldaten mit den genauen Zugrichtungen wurde für jedes Signal eine TWC errechnet, die dann für das entsprechende Stunden-Intervall gemittelt wurden. In diese Berechnungen flossen nur die Werte ein, die entsprechend der Jahreszeit einem Rückzug ins Brutgebiet (Frühjahr, Richtung NE ± 90 Grad) bzw. einem Wegzug ins Winterquartier (Herbst, Richtung SW ± 90 Grad) entsprachen. Diese aus den Horizontaldaten berechneten mittleren TWC wurden dann auf die synchron erfassten Vertikaldaten angewendet, wobei nur Daten aus den unteren 400 bis 500 m verwendet wurden, um möglicherweise differierende Windrichtungen/Windstärken in größeren Höhen auszuschließen. 4 Flughöhen 4.1 Einleitung Zur Beurteilung möglicher Gefährdungspotenziale durch Offshore-WEA für Zug- und Rastvögel sind Kenntnisse über Flughöhen unerlässlich. Die meisten publizierten Angaben über Flughöhen basieren auf Messungen an Land und im küstennahen Bereich, wogegen entsprechende Kenntnisse im Offshore-Bereich sehr lückenhaft sind. Während mittels visueller Beobachtungen nur eine grobe Schätzung von Flughöhen möglich ist (Kapitel 2, KRÜGER & GARTHE 2002, DIERSCHKE & DANIELS 2003), bietet der Einsatz von Radargeräten die Möglichkeit, konkrete Messwerte von fliegenden Vögeln zu erhalten, insbesondere auch während der Dunkelphase. Dies ist von großer Bedeutung, da viele Vogelarten nachts ziehen (z.b. BERTHOLD 2000) und im Dunkeln das Kollisionsrisiko mit WEA als besonders hoch einzuschätzen ist (EXO et al. 2002, 2003, ZUCCO & MERCK 2004). Auch die Abhängigkeit der Flughöhen von Wetterverhältnissen ist ein weiterer Faktor bei der Beurteilung von Kollisionsrisiken. 4.2 Ergebnisse Höhenverteilung Alle Angaben zu Flughöhen basieren auf Daten, die einer Distanzkorrektur unterworfen wurden (Kapitel 3.1.4). Deshalb beschränken sich die Höhenangaben auf einen Bereich von bis

36 [ 162 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] zu m. In Tab. 8 ist bezogen auf alle Daten ohne Distanzkorrektur der Anteil Echos über m angegeben: sie liegen insgesamt bei nur 3,1 % und schwanken zwischen 1,3 (Rügen im Frühjahr) und 5,1 % (Helgoland im Frühjahr). Die maximale registrierte Flughöhe lag bei m. Die Gesamtverteilung der Flughöhen ist in Abb. 16 dargestellt. Die meisten Echos wurden in den unteren 200 m festgestellt (insgesamt 26,5 %, Tab. 8). Die folgenden 200 m bergen 13,7 % der Echos, und der Rest (59,8 %) befand sich in einer Höhe zwischen 400 und m. Im Vergleich der Mess-Standorte (Abb. 16) zeigte Helgoland die geringste Häufigkeit tief fliegender Vögel (19,6 % unter 200 m gegenüber 28,3 % für Fehmarn und 27,9 % für Rügen, Tab. 8). Ein Vergleich des Frühjahrs- und Herbstzuges macht deutlich, dass insbesondere im Frühjahr relativ viele Signale in den unteren Höhenschichten gemessen wurden (28,6 %, Tab. 8 und Abb. 17), während im Herbst die höheren Schichten deutlich bevorzugt wurden (67,7 % gegenüber 56,0 % im Frühjahr). Auf Helgoland war insbesondere im Frühjahr nur eine geringe Konzentration von Echos unterhalb von 200 m vorhanden (16,7 % aller Signale; Abb. 17). Auf Fehmarn verlief der Frühjahrszug in deutlich tieferen Schichten (unter 200 m: 32,4 %) als im Herbst (unter 200 m: 17,0 %). Auffallend im Herbst war ein sehr hoher Anteil an Echos in großer Höhe (76,0 %) und wenige Echos in der mittleren Schicht von 200 bis 400 m (7,0 %). Auf Rügen gab es keine auffälligen Unterschieden zwischen Frühjahrsund Herbstzug. In beiden Perioden war der Anteil an tief fliegenden Vögeln hoch (unter 200 m: Frühjahr - 28,8 %, Herbst - 27,1 %) Tageszeitlicher Verlauf Die Flughöhe unterlag einer deutlichen tageszeitlichen Schwankung (Abb. 18; Darstellung in normierter Zeit): Sie war während der Nachmittagsstunden am niedrigsten, stieg dann nach Sonnenuntergang steil an und erreichte zwei Stunden nach Sonnenuntergang die höchsten Werte, um dann wieder abzunehmen und in der zweiten Nachthälfte relativ niedrig zu bleiben. In der Stunde nach Sonnenaufgang wird ein zweiter Peak erreicht, danach ist eine kontinuierliche Abnahme der Flughöhe bis in die frü- Tabelle 8: Höhenverteilung der Echos in % je nach Saison und Standort in verschiedenen Höhengruppen (mit Distanzkorrektur, bis 1800 m) bzw. maximale Flughöhe und Anteil Echos über 1800 (ohne Distanzkorrektur). Altitude distribution of echos (%) according to season and location in different altitude groups (corrected for distance, up to 1800m) incl. maximum altitude and proportion of echos above 1800m (without correction for distance). Mit Distanzkorrektur Ohne Distanzkorrektur % Echos n % Echos Max. n unter 201 bis 401 bis Echos, über Flughöhe Echos, 200 m 400 m m korrigiert m (alle Daten) nicht korr. Gesamt 26,5 13,7 59, , Frühjahr, gesamt 28,6 15,4 56, , Herbst, gesamt 23,3 10,9 67, , Helgoland, gesamt 19,6 13,3 67, , Fehmarn, gesamt 28,3 14,5 57, , Rügen, gesamt 27,9 12,2 59, , Helgoland/Frühjahr 16,7 11,6 71, , Helgoland/Herbst 22,9 15,1 62, , Fehmarn/Frühjahr 32,4 17,4 50, , Fehmarn/Herbst 17,0 7,0 76, , Rügen/Frühjahr 28,8 13,1 58, , Rügen/Herbst 27,1 11,4 61, ,

37 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 163 ] hen Nachmittagsstunden zu erkennen. In jedem Stundenblock ist die Flughöhe durch eine sehr hohe Varianz der Werte gekennzeichnet. Die prozentuale Höhenverteilung der Echos im Tag-/Nachtvergleich entspricht den Angaben aus dem Tagesverlauf (Abb. 19). Tagsüber war der Anteil von Echos in den unteren 200 m sehr hoch (37,7 % aller Echos; nachts: 23,0 %), während bezogen auf den Gesamt-Datensatz in allen höheren Schichten nachts immer mehr Echos vorhanden waren als tagsüber. Auf Helgoland wurden nachts vergleichsweise wenig Signale in den unteren 200 m registriert (15,7 %), während auf Fehmarn und Rügen die Anteile tiefer nächtlicher Signale höher lag (Fehmarn: 24,8 %; Rügen: 24,9 %), aber immer deutlich unter den Tageswerten (Fehmarn: 38,4 %; Rügen: 35,5 %). Da es sich bei dieser Darstellung um eine prozentuale Verteilung handelt, sind bei der Interpretation der Ergebnisse die tageszeiten-abhängigen Zugintensitäten zu berücksichtigen (Kapitel 6.2), die zeigen, dass der Hauptzug nachts erfolgt! Wettereinfluss Der Einfluss von Niederschlag auf die Flughöhe wird deutlich, wenn man den tageszeitlichen Verlauf der Flughöhe bei trockenem Wetter und bei Niederschlag vergleicht (Abb. 20). Während am Tage keine Unterschiede erkennbar sind, fällt der Anstieg der Flughöhe nach Sonnenuntergang bei Regen wesentlich schwächer aus als bei trockenem Wetter, und während der gesamten Nacht fliegen die Vögel bei Regen in deutlich geringeren Höhen als unter regenlosen Bedingungen. Die Flughöhenverteilung vor und nach einem kräftigen Regenschauer verdeutlicht wei- Abbildung 16: Flughöhen (% Echos) in 100m-Intervallen (angegeben sind Intervallmitten). Links: Alle Standorte zusammen; Rechts: Einzelstandorte. Der Stichprobenumfang ist Tab. 8 zu entnehmen. Der Pfeil kennzeichnet eine Unterschätzung der niedrigsten Höhenstufe (Kapitel 3.1.5). Flight altitudes (% echos) in 100 m intervals (interval media). Left: All locations together; Right: Single locations. The sample size is shown in Table 8. The arrows denote an underestimation of the lowest altitude class (see chapter 3.1.5).

38 [ 164 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] Abbildung 17: Flughöhen (% Echos) im Frühjahr und Herbst für alle Standorte zusammen (oben links) und für die drei Standorte Helgoland (oben rechts), Fehmarn (unten links) und Rügen (unten rechts; angegeben sind Intervallmitten; n siehe Tab. 8). Der Pfeil kennzeichnet eine Unterschätzung der niedrigsten Höhenstufe (s. Kapitel 3.1.5). Flight altitudes (% echos during spring and autumn for all locations together (top left) and for the three locations seperately: Helgoland (top right), Fehmarn (bottom left) and Rügen (bottom right; shown are interval middles; n see Table 8). The arrows denote an underestimation of the lowest altitude class (see chapter 3.1.5).

39 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 165 ] terhin den direkten Einfluss von Regen auf das Flugverhalten von ziehenden Vögeln. Am herrschte auf Fehmarn sehr starker Vogelzug (s. Kapitel 6.2.1, Abb. 30), wobei in der Stunde von 22:00 Uhr bis 23:00 Uhr heftige Regenschauer vorkamen (Sonnenuntergang 17:07 Uhr UTC). Der Vergleich vor und nach dem Schauer macht deutlich, dass nach dem Regen die Höhenverteilung sehr stark in den unteren Höhenbereich verlagert ist (Abb. 22) und sich der Anteil unter 200 m fliegender Vögel von 9,2 % auf 18,5 % verdoppelte. Als weiterer Wetterparameter wurde der Luftdruck betrachtet, wobei die gesamte Spanne des Luftdrucks während der Erfassungstage in drei gleich verteilte Gruppen eingeteilt wurde (niedrig, mittel, hoch; Abb. 21). Insbesondere in den vier Stunden vor Mitternacht ist zu Abbildung 18: Flughöhe in Abhängigkeit von der Tageszeit (UTC, normiert). Boxplots kennzeichnen: Linie=Median, Box=25/ 75% Percentile, Kreise=Ausreißer (1,5 bis 3 fache Entfernung von oberen Boxrand), Sterne = Extremwerte (weiter als 3 fache Entferung von oberen Boxrand), Whiskers = Maximalwerte (ohne Extremwerte und Ausreißer). N pro Stundengruppe ist unter der Abbildung gekennzeichnet. Die angegebene Uhrzeit entspricht folgenden Zeitspannen: Beispiel 8 = 8:00-8:59 Uhr. SA = Sonnenaufgang; SU = Sonnenuntergang. Flight altitude as a function of time (UTC, standardized). Box plots show: bar=median, box=25/75% percentile, circles=outliers (1,5 to 3 times distance from top box end), stars=extreme values (more than 3 times distance from top box end), whiskers = maximum values (without extremes or outliers). N per hour is shown underneath the figure. The time shown corresponds to following time slots: Example 8 = 8:00-8:59 hrs. SA = sunrise; SU = sunset.

40 [ 166 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] Abbildung 19: Flughöhen (% Echos) im Vergleich von Tag und Nacht (angegeben sind Intervallmitten) für alle Daten (oben links), Helgoland (oben rechts), Fehmarn (unten links) und Rügen (unten rechts). Der Pfeil kennzeichnet eine Unterschätzung der niedrigsten Höhenstufe (s. Kapitel 3.1.5). Flight altitudes (% echos) during day and night of all data (top left), Helgoland (top right), Fehmarn (bottom left) and Rügen (bottom right). The arrows denote an underestimation in the lowest altitude class (see chapter 3.1.5).

41 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 167 ] erkennen, dass bei niedrigem Luftdruck tiefere Luftschichten aufgesucht werden, wogegen unter Hochdruck-Bedingungen erst später die Flughöhe deutlich sinkt. In den Morgenstunden (4 bis 8 Uhr; Dämmerung ab ca. 5 Uhr, SA: 6:00) ist dieser Zusammenhang eher entgegengesetzt: hier ist die Tendenz zu erkennen, dass bei niedrigem Luftdruck höher geflogen wird. Bei der Darstellung der Flughöhen in Abhängigkeit von der Windrichtung/Windstärke (beides kombiniert in der TWC) beschränkten wir uns auf die Verteilung der Echos in den unteren 400 m, da erstens Wetterdaten aus bodennahen Schichten verwendet wurden (sowohl Windstärke als auch Windrichtung können mit der Höhe stark variieren) und zweitens die Zugrichtung zur Berechnung des TWC auf Daten des Horizontalradars beruht, welches nur relativ tief fliegende Vögel erfasst (Radaröffnungswinkel nach oben 12,5, d.h. in einer Entfernung von 1 nm werden Vögel bis ca. 400 m erfasst). Es zeigte sich, dass bei Gegenwind Abbildung 20: Flughöhen bei trockenem Wetter (dunkle Boxen) und bei Regen (Regen in der Stunde zuvor, helle Boxen) in Abhängigkeit von der Tageszeit (normierte Zeit, SU=6:00, SA=18:00). Boxplots kennzeichnen: Linie=Median, Box=25/75 % Percentile, Whiskers=Maximalwerte (ohne Extremwerte und Ausreißer). N (trocken/regen): 00:00-01:59 Uhr (4248/2909), 02:00-03:59 Uhr (3441/626), 04:00-05:59 Uhr (2058/330), 06:00-07:59 Uhr (2508/420), 08:00-09:59 Uhr (2438/301), 10:00-11:59 Uhr (795/343), 12:00-13:59 Uhr (651/26), 14:00-15:59 Uhr (483/57), 16:00-17:59 Uhr (576/123), 18:00-19:59 Uhr (3517/446), 20:00-21:59 Uhr (7512/424), 22:00-23:59 Uhr (6039/1459). Flight altitudes during dry weather (dark boxes) and rain (rain an hour before, grey boxes) as a function of daytime (standardized time, sunrise=6:00, sunset=18:00). Box plots show: bar=median, box=25/75 % percentile, whiskers=maximum values (without extreme values and outliers). N (dry/rain): 00:00-01:59 hours (4248/2909), 02:00-03:59 hours (3441/626), 04:00-05:59 hours (2058/330), 06:00-07:59 hours (2508/420), 08:00-09:59 hours (2438/301), 10:00-11:59 hours (795/343), 12:00-13:59 hours (651/26), 14:00-15:59 hours (483/57), 16:00-17:59 hours (576/123), 18:00-19:59 hours (3517/446), 20:00-21:59 hours (7512/424), 22:00-23:59 hours (6039/1459).

42 [ 168 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ] mehr Echos in den unteren 100 m vorhanden waren als bei Rückenwind (Abb. 23; 44,6 % gegenüber 34,3 %). Der Einfluss der Wolkenhöhe und des Bedeckungsgrades auf die Flughöhenverteilung während der Nacht und in den ersten vier Tagesstunden ist in Abb. 24 dargestellt. Zunächst wird deutlich, dass bei niedrigen Wolken immer ein sehr hoher Bedeckungsgrad herrschte, und dass mit zunehmender Höhe die Wolkendecke lockerer wird (Tab. 7). Diese Darstellung zeigt erneut den allgemeinen Verlauf der Flughöhe von Zugvögeln im Verlauf der Nacht, insbesondere bei klarem Himmel bzw. lockerer und hoher Bewölkung (hier über 660 m Wolkenhöhe). Zu beachten ist der hohe Stichprobenumfang in Abbildung 21: Flughöhe in Abhängigkeit vom Luftdruck (innerhalb der einzelnen Zeitstufen von links nach rechts: niedrig - dunkle Balken, mittel - graue Balken, hoch - hellgraue Balken) dargestellt im tageszeitlichen Verlauf (normierte Zeit, SA=6:00, SU=18:00). Obere Grafik: Zuordnung der Erfassungstage zu Luftdruck-Gruppen. Boxplots kennzeichnen: Linie = Median, Box=25/75 % Percentile, Whiskers = Maximalwerte (ohne Extremwerte und Ausreißer). N (niedrig/mittel/hoch): 00:00-01:59 (562/4596/3517), 02:00-03:59 (253/2868/1309), 04:00-05:59 (579/2628/1763), 06:00-07:59 (462/1616/2564), 08:00-09:59 (200/1034/1877), 10:00-11:59 (61/518/558), 12:00-13:59 (34/430/246), 14:00-15:59 (41/481/165), 16:00-17:59 (195/704/465), 18:00-19:59 (1029/2677/2118), 20:00-21:59 (3555/5942/4201), 22:00-23:59 (3114/4117/3321). Diurnal flight altitude as a function of air pressure (within the individual time slots from left to right: low - dark boxes, middle - grey boxes, high - light grey boxes) (standardized time, sunrise=6:00, sunset=18:00). Box plots show: bar = median, box=25/75 % percentile, whiskers = maximum values (without extremes and outliers). n (low/middle/high): 00:00-01:59 (562/4596/3517), 02:00-03:59 (253/2868/1309), 04:00-05:59 (579/2628/ 1763), 06:00-07:59 (462/1616/2564), 08:00-09:59 (200/1034/1877), 10:00-11:59 (61/518/558), 12:00-13:59 (34/430/246), 14:00-15:59 (41/481/165), 16:00-17:59 (195/704/465), 18:00-19:59 (1029/2677/2118), 20:00-21:59 (3555/5942/4201), 22:00-23:59 (3114/4117/3321).

43 [ HÜPPOP, O., J. DIERSCHKE & H. WENDELN: Zugvögel und Offshore-Windkraftanlagen: Konflikte und Lösungen 169 ] Abbildung 22: Flughöhenverteilung (% Echos) vor und nach einem 1-stündigen Regenschauer (n vor Regen=473, n nach Regen=1.067; angegeben sind jeweils die Mitten von 100m-Intervallen). Der Pfeil kennzeichnet eine Unterschätzung der niedrigsten Höhenstufe (s. Kapitel 3.1.5). Flight altitude (% echos) before and after a 1 hour rain shower (n before rain=473, n after rain=1.067; the middle of 100 m ntervals are shown). The arrow indicates an underestimation of the lowest altitude class (see chapter 3.1.5). Abbildung 23: Flughöhe (% Echos) in den unteren 400 m in Abhängigkeit vom Tail Wind Component (Gegenwind = TWC < -2; Rückenwind = TWC > 2); angegeben sind Intervallmitten, n 'Gegenwind' = 734, n 'Rückenwind' = Echos). Der Pfeil kennzeichnet eine Unterschätzung der niedrigsten Höhenstufe (s. Kapitel 3.1.5). Flight altitude (% echos) in the lower 400 m as a function of the Tail Wind Component (head winds = TWC < -2; tail wind = TWC > 2); shown are middles of intervals, n 'head wind' = 734, n tail wind` = echos). The arrow indicates an underestimation of the lowest altitude class (see chapter 3.1.5).

44 [ 170 Ber. Vogelschutz 41 (2004): ]