Forschungsverbund MINOS plus - Weiterführende Arbeiten an Seevögeln und Meeressäugern zur Bewertung von Offshore - Windkraftanlagen

Transkript

1 Forschungsverbund MINOS plus - Weiterführende Arbeiten an Seevögeln und Meeressäugern zur Bewertung von Offshore - Windkraftanlagen Teilvorhaben 1 Weiterführende Untersuchungen zum Einfluss akustischer Emissionen von Offshore-Windenergieanlagen auf marine Säuger im Bereich der deutschen Nord- und Ostsee Teilvorhaben 2 Erfassung der Dichte und Verteilungsmuster von Schweinswalen (Phocoena phocoena) in der deutschen Nord- und Ostsee Teilvorhaben 4 Einsatz und Vergleich visueller und akustischer Erfassungsmethoden zur Beurteilung von Schweinswalvorkommen Teilvorhaben 5 Zeitlich-räumliche Variabilität der Seevogel-Vorkommen in der deutschen Nord- und Ostsee und ihre Bewertung hinsichtlich der Offshore- Windenergienutzung Schlussbericht Dezember 2007 Berichtszeitraum: gefördert durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Laufzeit

2 Zuwendungsempfänger Förderkennzeichen Forschungs- und Technologiezentrum Westküste, Außenstelle der CAU Kiel, Hafentörn 1, Büsum B

3 Abschlussbericht Teilvorhaben 4 Einsatz und Vergleich visueller und akustischer Erfassungsmethoden zur Beurteilung von Schweinswalvorkommen Zuwendungsempfänger Forschungs- und Technologiezentrum Westküste, Christian-Albrechts- Universität zu Kiel, Hafentörn 1, Büsum Förderkennzeichen B Vorhabenbezeichnung MINOS 2 - Weiterführende Arbeiten an Seevögeln und Meeressäugern zur Bewertung von Offshore - Windkraftanlagen (MINOSplus) Laufzeit des Vorhabens Berichtszeitraum Projektbeteiligte Jacob Hansen Rye, Heiko Charwat, Carsten Rocholl, Marco Hesse, Meike Linnenschmidt, Dr. Roger Mundry, Dr. Kristin Kaschner, Helena Herr, Janne Sundermeyer, Sven Adler, Linn Lehnert, PD Dr. Ursula Siebert Das dem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Ministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen B gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt der Veröffentlichung liegt bei den Autoren. 161

4 1 Kurze Darstellung Aufgabenstellung Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde Planung und Ablauf des Vorhabens Material und Methode Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde Zusammenarbeit mit anderen Stellen Eingehende Darstellung Erzielte Ergebnisse Eingehende Darstellung des voraussichtlichen Nutzens, insbesondere die Verwertbarkeit des Ergebnisses im Sinne des fortgeschriebenen Verwertungsplans Eingehende Darstellung des während der Durchführung des Vorhabens aus dem ZE bekannt gewordenen Fortschritts auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen Eingehende Darstellung der erfolgten oder geplanten Veröffentlichungen des Ergebnisses Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Empfehlungen für das Meeressäugermonitoring im Rahmen der Windenergie Danksagung Veröffentlichungen Literaturverzeichnis Appendix

5 1 Kurze Darstellung 1.1 Aufgabenstellung Die akustische Erfassung von Schweinswalen mittels T-PODs in Nord- und Ostsee hat sich seit ihrer Testphase während MINOS etabliert und als sinnvolle Ergänzung zu visuellen Erfassungsmethoden erwiesen. Selbst bei widrigen Wetterbedingungen, die keinen visuellen Survey zulassen, ist es möglich Schweinswale zu detektieren. Allerdings war es bisher noch nicht möglich einen Zusammenhang zwischen den Ergebnissen der visuellen und der akustischen Methode herzustellen, bzw. einen Korrekturfaktor zu ermitteln, der die Ergebnisse vergleichbar macht. Diese Fragestellung nach der Vergleichbarkeit der beiden Erfassungsmethoden war eine der entscheidenden Aufgaben, die aus dem Projekt MINOS hervorgegangen ist und als neue Aufgabenstellung in MINOSplus übernommen wurde. Neben der Formulierung für ein Monitoringkonzept und der praktischen Anwendung der Methoden begleitend zum Bau eines Windparks, basierten die Hauptziele von MINOSplus TP4 zum großen Teil auf Fragestellungen, die das Projekt MINOS aufgeworfen hatte. In Kurzform lautete die Aufgabenstellung von MINOSplus TP4: 1.) Erreichen von Vergleichbarkeit parallel erhobener visueller und akustischer Daten bei der Schweinswalerfassung und Ermittlung eines Korrekturfaktors zwischen beiden parallel erhobenen Methoden für zukünftige Dateneinordnung 2.) Formulierung eines Konzepts für ein zukünftiges Schweinswalmonitoring unter Anwendung visueller und akustischer Techniken 3.) Anwendung der visuellen und akustischen Methode im Rahmen eines Effektmonitorings während der Baumaßnahmen für den Windpark Butendiek Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde. Des Weiteren wurden ursprüngliche Fragestellungen bzw. Aufgaben aus dem Projekt MINOS weiter bearbeitet, um Ergebnisse zu bestätigen und Schlussfolgerungen zu 1 Untersuchungen zu diesem Ziel waren unmöglich, da es während der Projektlaufzeit nicht zum geplanten Bau des Windparks kam. 163

6 bestärken. Dies galt insbesondere für die Erhebung von T-POD Daten, sowie zum Teil auch für die Erhebung visueller Schiffsdaten. Wie schon während des Projekts MINOS arbeiteten die Teilprojekte 2, 3 und 4 eng zusammen und erhobene Daten der Einzelteilprojekte wurden teilweise gemeinsam ausgewertet. MINOSplus TP4 wurde zudem in Zusammenarbeit mit verschiedenen Institutionen durchgeführt und erfuhr zusätzlich Unterstützung von vielen Helfern, ohne welche die Verwirklichung des Teilprojekts nicht möglich gewesen wäre. Unter Punkt 1.6 sind alle Kooperationspartner aufgelistet. Studentische Hilfskräfte leisteten einen großen Beitrag, sowohl während der Feldarbeit als auch bei der ersten Datendurchsicht der T-POD Daten. 1.3 Planung und Ablauf des Vorhabens Konzept Das grundlegende Ziel von MINOSplus war die Entwicklung eines Konzeptvorschlages für ein Schweinswalmonitoring in Planungsgebieten für Windkraftanlagen. Vier Methoden wurden hierzu untersucht: Visuelle Flugsurveys, visuelle Schiffssurveys, akustische Schiffssurveys und statische akustische Aufzeichnungen durch T-PODS. Am Ende der Untersuchung sollte ein Bewertungsgerüst stehen, welches Entscheidungsträgern bei der Festlegung von Monitoringkonzepten hilft. Hierbei sollte herausgearbeitet werden, welche Methode zur Beantwortung welcher Fragestellung am geeignetsten ist. Dabei sollte ein Schwerpunkt auf den Anforderungen an ein Monitoring während des Baus von Windkraftanlagen gelegt werden Untersuchungsgebiet Da viele Windkraftanlagen in deutschen Gewässern geplant sind, umfasste das Untersuchungsgebiet die gesamte deutsche Ausschließliche Wirtschaftszone (AWZ) sowie die 12 sm Zone in der Nordsee als auch in der Ostsee. Aus logistischen (und, wie sich später herausstellte, auch aus Sicherheits-) Gründen konnten T-PODS nicht beliebig und überall verteilt im Untersuchungsgebiet ausgebracht werden. Daraus ergaben sich einige Implikationen bezüglich der Vergleichbarkeit bei der Auswertung, auf die später näher eingegangen werden soll. Für die Schiffszählungen wurden generell die gleichen Transektlinien abgefahren, die während der Flugzählungen beflogen wurden. Das Surveydesign und die Lage der Transekte ist daher in TP2 schon detailliert beschrieben und soll an dieser Stelle nicht wiederholt werden. Die Positionen der T-PODs in der Ostsee sind 164

7 in TP3 beschrieben und sollen hier ebenfalls nicht erneut aufgeführt werden. In der Nordsee sollten die T-PODs ursprünglich direkt auf den Transektlinien des Flugzählungsprojektes (TP2) ausgebracht werden. Dadurch wäre für die Flugtage ein direkter Vergleich von Sichtungen und T-POD Aufzeichnungen möglich gewesen. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit einer Sichtung in direkter Umgebung eines T-PODS genau zum Zeitpunkt der Überfliegung doch sehr gering und so wurde zu Gunsten sichererer Ausbringungsorte Abstand von der ursprünglichen Idee genommen. Zu Beginn kam es noch zu mehreren Verlusten von T-PODs in der Nordsee. Die Begleitumstände der Verluste weisen auf das Überfahren der Verankerungssysteme durch Schiffe hin. Aus diesem Grund wurden fortan nur noch Verankerungsplätze in der Nähe von bestehenden, schon in Schiffskarten verzeichneten, Einrichtungen gesucht, um so den T-PODs einen größeren Schutz zu bieten. Hierbei handelte es sich um 4 Messbojen der Bundesanstalt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH). Anders als an den Fahrwasserbegrenzungen, die eine 200 m Sperrzone um sich haben, war es hier möglich, die T-PODs in nur 100 m Entfernung zu den Bojen auszubringen. Zwei weitere Stationen konnten in den Küstengewässern der Insel Sylt bei einem Messpfahl der GKSS im Wattenbereich eingerichtet werden. Zuletzt wurde eine Messstation einer anderen Arbeitsgruppe des FTZ Westküste in der Nähe des Büsumer Hafens zur Ausbringung eines weiteren T-PODs genutzt. Zwei der anfänglich genutzten Ausbringungspositionen wurden trotz ihrer gefährdeten Lage weitergenutzt, da sie eine lange, kontinuierlich Aufzeichnung vom gleichen Ort versprachen. Eine Übersichtskarte der ausgebrachten T-PODs zeigt Abbildung

8 Abbildung 1.1: T-POD Stationen in der Nordsee. Übersichtskarte. 1.4 Material und Methode Flugsurveys Die Flugzählungen wurden nach der standardisierten Line-Transect Distance-Sampling Methode (Buckland et al. 2001) durchgeführt. Eine genaue Beschreibung findet sich im Endbericht des TP2 und soll hier nicht wiederholt werden Visuelle Schiffssurveys Die visuellen Schiffssurveys folgten der gleichen Methode wie die Flugzählungen. Die Transekte für die Schiffssurveys waren ebenfalls die gleichen wie die der Flugsurveys. Die Schiffsgeschwindigkeit betrug 8-12 Knoten. Die unterschiedliche Geschwindigkeit war durch die unterschiedlichen genutzten Schiffe bedingt. Zwei Hauptbeobachter suchten das Gebiet kontinuierlich von 90 Backbord bzw. Steuerbord zum Schiffsbug (0 ) ab. Dabei wurden 7 x 50 Ferngläser mit Skaleneinteilung und integriertem Kompass als Hilfsmittel eingesetzt. Der mittlere Beobachter notierte alle 166

9 Sichtungen. Zu den aufgezeichneten Daten gehörten neben den automatisch vom Schiff registrierten Positionsdaten (GPS) die Zeit einer Sichtung, die Gruppengröße, die Anzahl der Kälber, das Verhalten (z.b. Wandern, Fressen, Ruhen, Ausweichen), Assoziationen (z.b. mit Seevögeln), die Entfernung und Schwimmrichtung in Relation zum Transekt und der Auslöser der Sichtung (z.b. Rückenfinne oder Wasserspritzer). Die Entfernung wurde mit Hilfe der Skaleneinteilung des Fernglases und einem manuellen Entfernungsmesser (Lineal mit Skalierung und fest definiertem Messabstand vom Auge aus) ermittelt. Für die Berechnung der tatsächlichen rechtwinkligen Entfernung (x) der Sichtung zum Transekt wurde die Formel: (F 1) x = r sin (α) mit: r = gemessene horizontale Distanz zur Sichtung α = horizontaler Sichtungswinkel verwendet (für Details siehe Buckland et al. 2001). Die von der Beobachterplattform gemessene horizontale Entfernung (r) wurde vorher für die Berechnung der rechtwinkligen Entfernung zum Transekt mit der Formel: (F 2) r = h tan (β) mit: h = Höhe der Bebachterplattform β = vertikaler Winkel von der Bebachterplattform zur Sichtung höhenkorrigiert. Die Surveys wurden bis zu maximal 3 Beaufort durchgeführt Akustische Schiffssurveys Die akustische Erfassung von Schweinswalen mittels eines vom Schiff geschleppten Hydrophons basiert wie die visuelle Erfassung von Flugzeug oder Schiff aus auf den Grundlagen der standardisierten Line-Transect Distance-Sampling Methodik. Die akustischen Schiffssurveys wurden parallel zu den visuellen Schiffssurveys durchgeführt und die abgefahrenen Transekte entsprachen den Transekten der visuellen Schiffszählungen. Dennoch handelt es sich bei dem akustischen Ansatz um eine neue, sich noch in der Entwicklung befindliche Methode zu der bis heute nur wenig veröffentlicht worden ist. Die Methode ist noch nicht vollständig etabliert und eine umfassendere Beschreibung von Möglichkeiten, Limitationen und der grundlegenden Technik daher an dieser Stelle erforderlich. Zu Beginn der akustischen Erfassungen wurde das sogenannte IFAW System eingesetzt, ein passives Hydrophon System das speziell entwickelt wurde, um, hinter einem fahrenden Schiff geschleppt, die Echolokationslaute (Klicks) von Schweinswalen zu erfassen und aufzuzeichnen. Später wurde das weiterentwickelte SCANS-Hydrophonsystem für die Datenerhebung genutzt. Trotz einiger Weiterentwicklungen gegenüber dem ursprünglichen 167

10 System basieren beide Systeme auf der gleichen Methode, die im Folgenden beschrieben werden soll Konzept Für das optimale Funktionieren des Hydrophonsystems werden einige Parameter als gegeben vorausgesetzt. So ist eine repräsentative akustische Erfassung nur dann möglich, wenn die Aussendung von Echolokationslauten durch die Schweinswale kontinuierlich erfolgt und diese Klicks nicht mit anderen Unterwassergeräuschen aus der Meeresumwelt verwechselt werden können. Letzteres ist mit Sicherheit gewährleistet. Der sehr charakteristische Schweinswalklick ist in den marinen Gewässern der Nordhemisphäre einzigartig. Es handelt sich hierbei um hochfrequente, schmalbandige Laute ( khz) mit einer sehr kurzen Dauer von ungefähr μs. Die Intensität der Klicks ist mit weniger als 200 db re 1μPa in 1m, im Vergleich zu den Lauten anderer Zahnwale wie z.b. die des Pottwals (240 db) oder die des Großen Tümmlers (220 db) relativ gering, und setzt dem Radius in dem ein akustisches System Schweinswale effektiv detektieren kann eine natürliche Grenze. Ob Schweinswale kontinuierlich Echolokationslaute aussenden ist lange diskutiert worden. Neueste Forschungsergebnisse zeigen allerdings, dass die Zeitspannen in denen die Tiere keine Laute aussenden selten länger als 60 Sekunden andauern. Die Perioden aktiver Echolokation hingegen können mehrere Minuten lang sein. Betrachtet man nun die einzigartige Charakteristik des Schweinswalklicks in Kombination mit den sehr kurzen Echolokationspausen, so kann ausgeschlossen werden, dass das Surveyschiff einen Schweinswal in nächster Nähe passiert ohne diesen zu detektieren. Eine weitere Voraussetzung ist, dass der detektierte Schweinswal seine Position im Verhältnis zur Surveyplattform, von der die Aufzeichnungen erfolgen (in diesem Fall dem Schiff), weitgehend hält. Nur unter dieser Voraussetzung ist es möglich, die Position des detektierten Tieres relativ genau zu bestimmen. Die durchschnittliche Reisegeschwindigkeit eines Schweinswals liegt bei 2 m/s (~7 km/h), während die übliche Schiffsgeschwindigkeit während eines Surveys zwischen 8 und 12 Knoten (~13-22 km/h) beträgt. Es bleibt jedoch zu beachten, dass Schweinswale über kurze Distanzen Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 30 km/h erreichen können. Diese Tatsache könnte, wenn in der Auswertung nicht berücksichtigt, zu verfälschten Ergebnissen führen. 168

11 Die Distance-Sampling Theorie nimmt grundsätzlich an, dass das erfasste Tier sein Verhalten nicht aufgrund des Beobachters verändert, bevor es erfasst wird. Für den Schweinswal würde dies bedeuten, dass er sein natürliches Schwimmverhalten (Richtung, Tauchzeit, Geschwindigkeit) nicht während der Annäherung des Schiffes ändert. Mehrere Studien haben jedoch gezeigt, dass Schweinswale ab einer Entfernung von einem Kilometer anfangen auf sich nähernde Schiffe zu reagieren und diesen auszuweichen (Palka and Hammond 2001). Obwohl dies sicherlich von den jeweiligen Umständen abhängig ist, könnte hier die geschleppten Hydrophonmethode gegenüber der visuellen Schiffserfassung einen Vorteil haben, da die Detektion der Schweinswale hier erst ungefähr hundertfünfzig Meter hinter dem Schiff erfolgt Technische Beschreibung Das Hydrophonsystem besteht aus einem 200 m langen Hydrophonkabel, einem Computer mit der speziellen Software Rainbow Click, IFAW, und mehreren dazwischengeschalteten Interface-Karten. Das Kabel, das hinter dem fahrenden Schiff im Wasser geschleppt wird, enthält drei integrierte Hydrophone und einen Tiefensensor. Unterwassergeräusche werden von den hintereinandergeschalteten Hydrophonen aufgenommen und über eine Reihe von Verstärkern und Frequenzfiltern an den Computer weitergeleitet auf dem eine Software installiert ist, welche die detektierten Geräusche automatisch klassifiziert und auf mögliche Schweinswalklicks prüft. Die Software teilt die detektierten Geräusche in fünf verschiedene Kategorien ein: a) Mit hoher Wahrscheinlichkeit Schweinswalklick b) Mit geringer Wahrscheinlichkeit Schweinswalklick c) Lärm niedriger Frequenz d) 100 khz Echosounder e) Unbekanntes Geräusch Die Merkmale für die Klassifikation von Schweinswalklicks (a plus b) sind dabei: a) Hohe Wahrscheinlichkeit: Die Energie in einem Frequenzband von 100 khz bis 150 khz ist 10 db höher als die des khz Bandes b) Geringe Wahrscheinlichkeit: Das khz Band ist 6 db höher als die Energie des khz Bandes 169

12 Alle fünf Klassifizierungen sind relativ weit gefasst, sodass zusätzlich eine manuelle Durchsicht der Daten und Auswahl der tatsächlichen Schweinswalklicks notwendig ist. Die Aufnahme desselben Lautes über zwei Hydrophone ermöglicht die Ermittlung eines Winkels und damit einer Richtung aus der das Geräusch kommt (Abb. 1.2). Abbildung 1.2: Skizze eines geschleppten Hydrophons. Ein Laut von der Mittellinie (rote vertikale Linie) wird zuerst auf das linke Hydrophon treffen und wird dann als ein Winkel kleiner als 90 Grad berechnet. Daraus lässt sich nicht berechnen, ob der Schweinswal oberoder unterhalb des Hydrophonkabels war. Mit nur einem Winkel ist es allerdings nicht möglich die Quelle des Lautes zu lokalisieren. Da jedoch wie bereits begründet angenommen werden kann, dass Schweinswale kontinuierlich Echolokationslaute aussenden, werden von jedem Tier mehrere Klicklaute aufgezeichnet. Während das Schiff die als stationär angenommene Lautquelle passiert, werden die Winkel schrittweise von niedrigen zu hohen Werten ansteigen. Berechnet man nun den Schnittpunkt der Winkel so kann eine Position für die Geräuschquelle abgeschätzt werden (Abb. 1.3). 170

13 Abbildung 1.3: Einschätzung der Position. Der Richtungspfeil gibt die Richtung des Kabels (Bewegungsrichtung des Schiffes) an. Obwohl der Schnittpunkt niemals perfekt, ist kann die senkrechte Distanz zur Transektlinie gut abgeschätzt werden. Wenn die Daten bis zu diesem Punkt aufgearbeitet worden sind, bildet das Ergebnis eines Surveys eine Reihe von Punkten mit Entfernungen zur Transektlinie. Dieses Ergebnis ist identisch mit dem eines visuellen Schiffs- oder Flugsurveys. Die Standardstatistik der Distance Sampling Methode kann dann auf die Daten angewandt werden, um effektive Streifenbreite, Dichte und Verteilung zu bestimmen. Wie später deutlich werden wird, ist das erreichen dieses Stadiums nicht ganz so einfach, wie es zuerst erscheinen mag Statisch akustisches Monitoring In MINOSplus wurden für das statisch akustische Monitoring ausschließlich T-PODs eingesetzt und daher wird im folgenden nur noch diese Bezeichnung verwendet. Das Konzept und die Methode zur Verwendung der T-PODs wurde bereits im Endbericht MINOS 2004 und in mehreren Veröffentlichungen (z.b. Verfuss et al. 2007) ausführlich beschrieben. Die während MINOSplus verwendeten T-PODs sind im Bericht für das TP3 des Deutschen Meeresmuseums ausführlich beschrieben. Daher wird im folgenden nur auf die Unterschiede in der Methodik zwischen TP3 und TP4 eingegangen. 171

14 Einstellungen Die ersten MINOSplus Ergebnisse zeigten, dass in der Nordsee sehr viel weniger Hintergrundgeräusche von den T-PODs aufgezeichnet wurden als in der Ostsee. Diese Tatsache erlaubte es die Sensitivität der T-PODs in der Nordsee etwas höher zu setzen, wodurch wiederum bessere Vorraussetzungen für die Detektion von Schweinswalklicks geschaffen wurden. Während die Ostsee T-PODs vom Deutschen Meeresmuseum Stralsund mittels einer Kalibrierung im Wassertank standardmäßig auf eine Sensitivität von 127 db eingestellt wurden, entsprach die Sensitivität der Nordsee T-PODs etwa 121 db. Ein weiterer Grund für diese erhöhte Sensitivität war auch, dass diese Einstellung schon während MINOS benutzt wurde und nur durch diese Fortführung die Vergleichbarkeit alter und neuer Daten gewährleistet wurde. Die Auswirkung dieser Einstellungsunterschiede auf die Detektion von Schweinswalen wurde an in Gefangenschaft gehaltenen Tieren im Fjord&Belt Center in Kerteminde, Dänemark getestet Verankerungssystem In der Nord- und Ostsee ist die Gesetzgebung zur Kennzeichnung von stationären Forschungsstationen auf See unterschiedlich. Auf der Nordsee muss eine derartige Station, und damit auch ein T-POD, durch eine 2 m hohe gelbe Boje mit einem liegenden Kreuz an der Spitze markiert werden. Weiter muss die Boje mit einem Radarreflektor und dem Schriftzug Warn-Station ausgestattet sein. Aufgrund der Größe dieser Bojen wurden Grundgewichte von bis zu 300 kg eingesetzt um ein Abtreiben der Station bei starkem Seegang zu verhindern. Eine Skizze des Verankerungssystems ist in der folgenden Abbildung dargestellt (Abb. 1.4). 172

15 Abbildung 1.4: Schema eines Nordsee Verankerungssystems. Um die Station für den Schiffsverkehr noch auffälliger zu machen, wurden zusätzlich lichtreflektierende Elemente an der Boje angebracht und eine weitere, rhombische Boje ausgesetzt. Anschließende Tests zeigten, dass die Station an der Oberfläche ab einer Entfernung von 1 NM mit bloßem Auge und auf dem Radar in einem Radius von 3 NM erkennbar ist. Diese Versuche wurden allerdings bei gutem Wetter und mit Kenntnis der genauen Position der Station durchgeführt. Bei schlechtem Wetter und ohne aktive Suche nach der Station wäre ein Bemerken der Station unwahrscheinlicher gewesen. Abbildung 1.5 zeigt ein Foto einer Nordseestation. 173

16 Abbildung 1.5: Foto einer T-POD Station in der Nordsee. Die offizielle Markierung in Form einer Warnboje, sowie eine zusätzliche rhombische Boje als weitere Markierung. Dieses zuverlässige Verankerungssystem erlaubte regelmäßige Wartungen der Station von einem Zodiak aus, ohne das Verankerungssystem heben zu müssen. Zusätzlich wurden die Stationen einige Male pro Jahr mit dem Forschungsschiff Südfall angefahren um das gesamte Verankerungssystem zur Materialprüfung und gegebenenfalls zur Renovierung aus dem Wasser zu heben. 1.5 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde. MINOSplus knüpft als Folgeprojekt von MINOS (2004) eng an den wissenschaftlichen und technischen Stand zum Ende des MINOS Projektes an. Im folgenden sind Diskussionspunkte aus dem MINOS Endbericht der Teilprojekte 2, 3 und 4 aufgelistet, die während MINOSplus aufgegriffen wurden um entweder gewonnene Erkenntnisse weiterzuverfolgen und zu bestätigen oder um erkannte Probleme zu lösen. MINOS TP2: Die Ergebnisse der Flugzählungen zeigten für die Sommermonate einen Nord-Süd Dichtegradienten für Schweinswale im Untersuchungsgebiet mit höchsten Dichten im Norden nahe der dänischen Grenze und niedrigsten Dichten im Süden, nahe der niederländischen Grenze. Mittels seriell eingesetzter T-PODs entlang der nordfriesischen Küste von Westerland (Sylt) bis Büsum sollte untersucht werden, ob dieser Gradient durch akustische Erfassungen bestätigt werden kann. MINOS TP3: T-POD Erfassungen können zu keiner Abundanzschätzung genutzt werden. 174

17 Unter der Annahme, dass die Zahl anwesender Schweinswale die Menge der Echolokationsklicks in der Umgebung bestimmt, und sich somit die Chance auf eine Detektion durch T-PODs mit steigender Schweinswalzahl erhöht, sollte untersucht werden, ob eine Korrelation zwischen errechneten Dichten aus visuellen Erfassungen und akustischen Detektionen aus dem gleichen Zeitraum in einem Gebiet ermittelt werden kann. Für eine derartige Untersuchung ist eine große Datengrundlage zwingend. Es bedarf großer Datenmengen beider Erfassungsmethoden aus mehreren Gebieten und zu verschiedenen Jahreszeiten, um über einen Vergleich zu Ergebnissen zu kommen. Unter anderem um diese Datengrundlage zu erweitern, wurden die Erfassungen mittels beider Methoden während MINOSplus weitergeführt. Insgesamt steht dieser Punkt in engem Zusammenhang mit der Ermittlung eines Korrekturfaktors zwischen der visuellen und akustischen Surveymethode und wird später zusammen mit diesem ausgewertet und betrachtet. MINOS TP4: T-PODs können nicht von einem Schiff geschleppt werden und somit nicht parallel zu einem visuellen Survey vom Schiff aus genutzt werden. Sie sind daher ungeeignet, um die visuellen und akustischen Erfassungen direkt zu vergleichen. Auf Grund der eindeutigen Erkenntnis aus MINOS (2004), dass sich T-PODs nicht für das Schleppen hinter einem fahrenden Schiff eignen, wurden keine weiteren Versuche T-PODs zu schleppen unternommen und das vormalige System nicht weiter verwendet. Stattdessen wurde der Einsatz des IFAW Schlepphydrophons und des neu entwickelten SCANS II Schlepphydrophons auf seine Tauglichkeit als komplementäre Methode zum visuellen Survey getestet. MINOS TP4: Die Schlepphydrophonmethode ist wesentlich robuster gegenüber schlechten Wetterbedingungen als beide visuellen Methoden. Während verschiedener Surveys mit wechselnden Wetterbedingungen wurden visuelle und akustische Methoden parallel eingesetzt um die möglichen Vorteile der Schlepphydrophonmethode zu überprüfen. MINOS TP4: Die Ausbringung von T-PODs in dem sehr windexponierten Gebiet vor Sylt ist zwar möglich, aber schwierig. Es wurde angenommen, dass die Schwierigkeiten ihre Ursache einmal in Materialverlust, bedingt durch Zerstörung der Verankerungssysteme, hatten, zum anderen in schlechter Datenqualität durch die Aufzeichnung großer Mengen an Störgeräuschen. Deshalb wurden Verbesserungen an den Verankerungssystemen und Veränderungen an den Einstellungen 175

18 der T-PODs vorgenommen um die Untersuchungsvoraussetzungen zu optimieren und Probleme zu minimieren. 1.6 Zusammenarbeit mit anderen Stellen Die Bedeutung der schon in der Projektplanung beschlossenen Kooperation mit weiteren MINOSplus Instituten kann nicht stark genug betont werden. Eine weitere Partnerschaft wurde mit dem GKSS Forschungszentrum in Geesthacht (Deutschland) geschlossen. Sie ermöglichte die Benutzung eines ihrer Forschungspfähle in der Nordsee als T-POD Station. Die Bundespolizei unterstützte die Wartung der Ostsee T-PODs während des Winters, wenn niedrige Temperaturen Fahrten mit dem Schlauchboot verboten. Die GSM (Gesellschaft zum Schutz der Meeressäuger e.v.) und Dr. Andreas Pfander stellten die Daten Ihrer T-POD Station in der Ostsee zur Verfügung. 2 Eingehende Darstellung 2.1 Erzielte Ergebnisse Die Ergebnisse zu den einzelnen Fragestellungen und Hauptzielen von MINOSplus sollen der Reihe nach dargestellt und diskutiert werden Korrekturfaktor für den Vergleich von Monitoringmethoden Grundlage für die Errechnung eines Korrekturfaktors zwischen verschiedenen Erfassungsmethoden ist das Vorliegen einer Korrelation zwischen den erzielten Ergebnissen zweier Methoden. Die Überprüfung einer solchen Korrelation ist daher der erste Schritt auf dem Weg zu einem Korrekturfaktor. Dieser wurde für die beiden besten verfügbaren Datensets aus MINOS und MINOSplus unternommen, den T-POD und den Flugzählungsdaten. Aus den Flugzählungsdaten wurde für jedes Stratum (vergl. TP2) und für jeden Survey die Schweinswaldichte berechnet. Die Ergebnisse sind detailliert in TP2 beschrieben und sollen am folgenden Diagramm nur exemplarisch für das Gebiet F (Mecklenburger Bucht) gezeigt werden: In Abbildung 2.1 ist die ermittelte Dichte und das zugehörige Konfidenzintervall für Gebiet F dargestellt. 176

19 /02 09/02 10/02 11/02 12/02 01/03 02/03 03/03 04/03 05/03 06/03 07/03 08/03 09/03 10/03 11/03 12/03 01/04 02/04 03/04 04/04 05/04 06/04 07/04 08/04 09/04 10/04 11/04 12/04 01/05 Dichte (Indiv./km 2 ) 02/05 03/05 04/05 05/05 06/05 07/05 08/05 09/05 Monat/Jahr Abbildung 2.1: Aus den Flugzählungsdaten berechnete Dichten (und ihre Konfidenzintervalle) für alle Surveys im Gebiet F (Mecklenburger Bucht). Die kurzen horizontalen Linien zeigen die errechneten Dichtewerte an, die vertikalen Linien die zugehörigen Konfidenzintervalle. Die T-POD Daten wurden in gleicher räumlicher und zeitlicher Aufteilung wie die Flugzählungsdaten, also pro Flugsurveygebiet und -monat ausgewertet. Wie in Tabelle 1 im Anhang zu sehen ist, wurde für jedes Gebiet die Zahl der ausgebrachten T-PODs bestimmt, die Zahl der Ausbringungstage und schließlich die durchschnittliche Zahl der schweinwalpositiven Tage (porpoise positive days, PPD) pro Flugsurveymonat (%) inklusive berechnet. Zum Vergleich mit dem Beispiel für die Ergebnisse der Flugzählungen in Gebiet F (Abb. 2.1) zeigt die Abbildung 2.2 die ausgewerteten T-POD Daten für das gleiche Gebiet. Abzulesen sind jeweils pro Surveymonat der Anteil schweinswalpositiver Tage und das zugehörige Konfidenzintervall. So wurde zum Beispiel im Juli 2004 eine durchschnittliche Schweinswalklickaktivität von 75% ermittelt. Das Konfidenzintervall dazu gibt an, dass mit 90%iger Wahrscheinlichkeit der tatsächliche Wert zwischen 41 und 100% lag. Insgesamt ist ein saisonales Muster zu erkennen, mit höheren Werten in den Sommermonaten als im Winter, was auch schon in TP3 nachgewiesen werden konnte. 177

20 100 Aktivität pro Monat in Gebiet F schweinswalpositive Tage/ Monat Tage !/02 09!/02 10!/02 11!/02 12!/02 01!/03 02!/03 03!/03 04!/03 05!/03 06!/03 07!/03 08!/03 09!/03 10!/03 11!/03 12!/03 01!/04 02!/04 03!/04 04!/04 05!/04 06!/04 07!/04 08!/04 09!/04 10!/04 11!/04 12!/04 01!/05 02!/05 03!/05 04!/05 05!/05 06!/05 07!/05 08!/05 09!/05 10!/05 11!/05 12!/05 01!/06 02!/06 03!/06 04!/06 05!/06 06!/06 07!/06 08!/06 09!/06 Monat/ Jahr Abbildung 2.2: Akustische Schweinswalaktivität gemessen durch T-PODs in Gebiet F (Mecklenburger Bucht). Die kurzen horizontalen Linien geben die berechnete durchschnittliche Zahl schweinswalpositiver Tage, die vertikalen Linien das zugehörige Konfidenzintervall an. Die so aufbereiteten Ergebnisse beider Erfassungsmethoden wurden dann auf eine Korrelation überprüft. Gemeinsam in einem Diagramm aufgetragen, zeigen sich die Ergebnisse der Flugzählungen sowie der T-POD Erfassungen nach Gebiet und Surveymonaten wie in Abbildung 2.3 dargestellt. 178

21 TPOD versus Aerial Area E Area F Area G 70 Activity (TPO Density (Aerial) Abbildung 2.3: Vergleich visuell und akustisch erhobener Daten. Jeder Punkt stellt einen Monat mit akustischen sowie visuell erfassten Schweinswaldaten dar. Die horizontalen und vertikalen Linien geben die Konfidenzintervalle beider Datensets an. Die Farbe und Form der Punkte stehen für die Untersuchungsgebiete aus denen die Daten stammen. Obwohl die Darstellung auf den ersten Blick verwirrend aussehen mag und die Konfidenzintervalle groß erscheinen, liegt eine Korrelation zwischen den Datensätzen vor. Das Ergebnis einer GAM (Generalised Additive Model) -Analyse, das die Konfidenzintervalle einschließt, die Zahl der ausgebrachten T-PODs, die Zahl der Aufzeichnungstage und das Gebiet, zeigen einen statistisch signifikanten Zusammenhang zwischen den ermittelten Dichten aus den Flugzählungen und der Zahl der schweinswalpositiven Tage pro Monat (Abb. 2.4). 179

22 Abbildung 2.4: Korrelationskurve. Die dargestellten Punkte entsprechen den Punkten in Abbildung 2.3, allerdings ist zu beachten, dass die Achsen hier vertauscht sind. Die schwarze Kurve stellt das beste Model dar, die roten Kurven die 5 bzw. 95% Konfidenzgrenzen. Nach diesem Modell können bei 73%iger Anpassungsgüte folgende Aussagen getroffen werden: 1. Bei weniger als 35% schweinswalpositiver Tage in einem Monat liegt die Schweinswaldichte im Gebiet unter 0.1 Tiere/km Bei 35 bis 80% schweinswalpositiven Tagen pro Monat liegt die Schweinswaldichte im Gebiet bei 0.1 bis 0.4 Tiere/km Bei mehr als 80% schweinswalpositiven Tagen pro Monat, ist die Dichte höher als 0.4 Tiere/km 2. Eine entsprechende Dreiteilung nach den oben genannten Punkten ist durch die vertikalen Linien in Abbildung 2.4 dargestellt. Auch wenn es selbstverständlich erscheinen mag, dass mehr Schweinswale in einem Gebiet auch automatisch mehr akustische Aktivität bedeutet, wird dieser Zusammenhang hier das erste Mal statistisch nachgewiesen. Damit stellt dieses Ergebnis eines der wichtigsten Erkenntnisse aus MINOSplus TP4 dar. Für zukünftige Arbeiten ist dieses Ergebnis von großer Wichtigkeit. Forschung zur Abundanz wird zwar weiterhin auf visuellen Surveys 180

23 beruhen, da diese speziell dafür ausgerichtet sind und sich als Methode etabliert haben. Allerdings ist es anhand der vorliegenden Ergebnisse nun möglich, T-PODs als Ergänzung auszubringen, zum Beispiel vor Schlechtwetterperioden, die einen visuellen Survey unmöglich machen. Auf diese Weise könnte man auch in solchen Phasen dennoch zu einer, wenn auch weniger genauen, Abundanzabschätzung gelangen. Um die Korrelation noch genauer bestimmen zu können, und darüber zu genaueren Abundanzschätzungen durch T- PODs zu gelangen, sind weitere parallele Erfassungen mit simultanen Flugzählungen und T- POD Ausbringung notwendig. Bisher kann die T-POD Methode Dichteunterschiede nur bis zu einer Dichte von 0.4 Tieren/km 2 feststellen. Sie ist bei den Dichteverhältnissen somit nur für die Ostsee gültig und selbst hier in der westlichen Ostsee nicht in allen Jahreszeiten anwendbar, da im Spätsommer die Dichten dort zu hoch sind. Dies gilt auch ganzjährig für die Nordsee. In Gebieten mit höheren Dichten, wie eben in weiten Teilen der deutschen Nordsee, müsste wahrscheinlich die Zeitskala herabgesetzt werden, am besten auf schweinswalpositive Stunden, um eine feinere Auflösung als Grundlage für einen Vergleich zu haben. Während MINOS und MINOSplus gelang es nur wenige akustische Daten in der Nordsee zu sammeln. Damit liegt keine ausreichende Datenlage für eine vergleichbare statistische Auswertung vor. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es insgesamt noch nicht möglich war, einen allgemeingültigen Korrekturfaktor zu berechnen, jedoch gelang es, dafür wichtige Grundlagen zu schaffen. In der Ostsee können aufgrund der Ergebnisse schon grobe Abundanzschätzungen anhand von T-POD Daten vorgenommen werden, in der Nordsee fehlt die ausreichende Datengrundlage Dichtegradient in der Nordsee Drei T-POD Stationen in der Nordsee wurden zur akustischen Überprüfung des Dichtegradienten ausgewählt: Westerland, Sylt S und Süderpiep (Abb. 1.1). Ihre Positionen bilden zusammen eine Linie von Nord nach Süd und zudem lieferten diese drei Stationen die längste kontinuierliche Datenaufzeichnung (Zeitreihe) und somit die breiteste Datengrundlage für einen Vergleich zwischen einzelnen T-POD Stationen. Die T-POD Daten wurden mit verschiedenen zeitlichen Auflösungen ausgewertet und dargestellt. Es handelt sich jeweils um den gleichen Datensatz, der sich nur in Abhängigkeit der Auswertung unterschiedlich darstellt. 181

24 Analysiert man die Daten auf Minutenbasis erhält man folgende Ergebnisse (Abb. 2.5): Nord-Süd Gradient auf Minutenskala Westerland Sylt S Süderpiep schweinswalpositive Minuten (%) Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Monat/Jahr Abbildung 2.5: N-S Gradient. Dargestellt ist der Anteil schweinswalpositiver Minuten je Surveymonat für drei verschiedene T-POD Stationen. Abbildung 2.5 zeigt deutlich, dass auf Minutenbasis kein signifikanter Unterschied an Schweinswalaufzeichnungen zwischen den Stationen festgestellt werden und somit kein Gradient nachvollzogen werden kann. Aus diesem Grund wurden keine weiteren statistischen Analysen auf Minutenebene unternommen. Es ist bei dieser Art der Auswertung wichtig zu bedenken, dass eine Analyse auf Minutenbasis stark durch das Verhalten der Schweinswale beeinflusst wird. An Stationen, in deren Nähe Schweinswale längere Zeit verweilen, zum Beispiel zur Nahrungsaufnahme, nehmen die schweinswalpositiven Minuten stark zu, sind aber trotzdem nicht gleichzusetzen mit einer erhöhten Anzahl anwesender oder vorbeischwimmender Tiere. Dabei ist es unwahrscheinlich, dass die Tiere länger als eine Stunde in Reichweite eines T-PODs verweilen. Deshalb erscheint es sinnvoll, die Daten auf Stundenbasis zu untersuchen (Abb. 2.6). 182

25 Nord-Süd Gradient - Stundenskalierung Westerland Sylt S Süderpiep (%) Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Monat, Jahr Abbildung 2.6: N-S Gradient. Dargestellt ist der Anteil schweinswalpositiver Stunden je Surveymonat für drei verschiedene T-POD Stationen. Auch auf Stundenbasis ausgewertet spiegeln die Daten der drei T-POD Stationen keinen signifikanten Unterschied in der Häufigkeit der Schweinswaldetektionen wider. Auch wenn diese Art der Auswertung eine gewisse Glättung ( smoothing ) in die Daten, besonders der Station Sylt S, bringen kann, wird nach wie vor keine Trennung zwischen den Stationen deutlich. Deshalb wurden wiederum keine weiteren statistischen Analysen auf dieser Zeitebene unternommen. Der Dichtegradient scheint demnach nicht mittels T-POD Aufzeichnungen nachgewiesen oder bestätigt werden zu können. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass die Schweinswaldichte in der Nordsee, und besonders in dem Gebiet in dem die 3 T-PODs ausgebracht waren zu hoch ist um Dichteunterschiede auf akustischer Ebene widerspiegeln zu können. Wie schon in Kapitel beschrieben wurde kann ein visuell ermittelter Dichteunterschied bisher nur für Dichten bis 0.4 Tiere/km 2 durch akustische Detektionen bestätigt werden. Alle höheren Dichten lassen kaum noch Differenzierung zu. Selbst wenn also eine ähnliche Korrelation zwischen visuell ermittelter Dichte und akustischer Detektionshäufigkeit wie in der Ostsee vorläge, so wäre sie bei den hohen Dichten in diesem Bereich der Nordsee (2-5 Tiere/km 2 ) nicht nachweisbar. Ein weiterer Grund liegt möglicherweise in dem insgesamt kleinen Gebiet in dem sich alle 3 T-PODs befanden. Es ist gut möglich, dass über solch geringen Distanzen kein Dichtegradient nachweisbar ist. Der durch die Flugzählungen aufgedeckte Dichtegradient betrifft das gesamte 183

26 Untersuchungsgebiet, also die gesamte deutsche Nordsee und besteht somit auf recht großer Skala Akustischer Schiffsurvey In 2006 wurde im Rahmen von MINOSplus ein vom 9. bis 25. Juni mehrwöchiger Schiffsurvey in Kooperation mit BMVEL & dem BfN durchgeführt, der einer visuellen Erfassung von Schweinswalen in der gesamten deutschen Nordsee diente (zusätzlich kleinere Teile der dänischen, britischen und niederländischen Gewässer). Neben Schweinswalen wurden auch andere marine Säuger und der Schiffsverkehr aufgenommen. Zusätzlich wurde bei dieser Ausfahrt das SCANS-Schlepphydrophon zur akustischen Erfassung von Schweinswalen eingesetzt. Hier soll nun auf die akustischen Ergebnisse des Schlepphydrophons und auf Ergebnisse eines zur selben Zeit in diesem Gebiet durchgeführten Flugsurveys eingegangen werden. Die gesamte Ausfahrt wird in dem Abschlussbericht des BMELV-Projektes dargestellt (Scheidat et al. 2007). Das Hydrophon wurde über eine Gesamtstrecke von 4848 km hinter dem Schiff geschleppt wobei 304 Schweinswale akustisch detektiert wurden. Abbildung 2.7 zeigt die abgefahrenen Transekte des gesamten Surveys (rote Linien) und alle akustischen Schweinswaldetektionen (weiße Punkte). 184

27 Abbildung 2.7: Akustische Detektionen des SCANS-Hydrophons. Transektlinien (rote Linien) und Schweinswaldetektionen (weiße Punkte) vom Nordsee Survey Trotz der flächenmäßig guten Abdeckung muss bei Betrachtung der Abbildung 2.7 berücksichtigt werden, dass das Schlepphydrophon nicht in Gebieten mit weniger als 20 m Wassertiefe eingesetzt wurde. Auch wenn sich das Hydrophon bei einer Surveygeschwindigkeit von 10 kn nur in 5 bis 7 m Wassertiefe befindet, sollte durch eine Mindestwassertiefe von 20 m eine Grundberührung des Hydrophons beim Aufstoppen oder einer Kursänderung des Schiffes ausgeschlossen werden. Durch die Entscheidung in tieferen Gewässern zu bleiben, konnten auch weitere Gefahrenquellen für das technische Equipment, wie unmarkierte Schiffswracks und andere Hindernisse am Meeresboden gemieden werden. Der Karte (Abb. 2.7) ist zu entnehmen, dass die Verteilung der Schweinswaldetektionen über das Surveygebiet nicht gleichmäßig ist. Besonders im östlichen Bereich (Fluggebiet C, siehe TP2) und in einem Teilgebiet im Nordwesten dem sogenannten Entenschnabel findet sich eine Häufung von Detektionen. Der Hotspot im Entenschnabel fällt in das vorgeschlagene NATURA 2000 Gebiet Doggerbank, was die Ergebnisse dieses Schiffssurveys besonders interessant macht. Wie beständig der Hotspot in diesem Gebiet 185

28 tatsächlich ist, lässt sich noch nicht sagen, da seit 2006 keine Folgeuntersuchungen in diesem Gebiet durchgeführt wurden. Abbildung 2.8: Flugsichtungen. Transektlinien (Schwarze Linien in N-S oder O-W Richtung) und Schweinswalsichtungen (rote Markierungen) der Flugzählungen im Juni Der Flugsurvey (Abb. 2.8) deckt sich zeitlich nicht exakt mit dem Schiffssurvey in Abbildung 2.7, wurde aber in der letzten Woche vor und an den ersten Tagen nach Ende des Schiffssurveys durchgeführt. Es ist hervorzuheben, dass das Gebiet C, obwohl es zu denen mit dem geringsten Aufwand zählt, die höchste Dichte von Schweinswalsichtungen pro km aufweist. Dieses Ergebnis stimmt mit den akustischen Detektionen des Schiffssurveys und auch den Ergebnissen (früherer) Flugzählungen im Rahmen von MINOS, MINOSplus und weiteren Projekten überein. Dieses Gebiet ist bereits als eines mit besonders hoher Scheinswaldichte bekannt. Auffälliger ist daher, dass die Flugzählungen keine höheren Sichtungsraten im Entenschabel -Gebiet ergaben, was darauf hindeuten könnte, dass der akustisch nachgewiesene Hotspot weniger stabil ist als der in Gebiet C. 186

29 2.1.4 Zeitliche Variabilität der akustischen Detektionen Wie schon während des Vergleichs der akustischen und visuellen Methode aufgezeigt, können T-POD Daten mit verschiedener zeitlicher Auflösung ausgewertet werden. Im folgenden werden Gezeitenrhythmus, Tageszeit und Saisonalität nacheinander einzeln betrachtet Tidenabhängigkeit in der Nordsee Eines der ersten Ergebnisse von MINOSplus TP4 war die Entdeckung von Unterschieden in der Detektionshäufigkeit in Zusammenhang mit der Tide. T-PODs, die in der Meldorfer Bucht ausgebracht waren, zeichneten Schweinswalaktivität als eine Funktion des Gezeitenrhythmus auf. Ein Sensor in jedem T-POD nimmt kontinuierlich die Lage des Gerätes im Wasser auf, welche sich entsprechend des Gezeitenstroms ändert. Anhand dieser Ausrichtung ließen sich aufgezeichnete Klicks den Gezeitenperioden zuordnen. In Abbildung 2.9 ist ein 33-Stunden-Ausschnitt der Aufzeichnungen eines T-PODs zu sehen. Es wird deutlich, dass die Zahl der detektierten Schweinswalklicks jeweils bei Hochwasser am größten ist. Dieser Zusammenhang konnte auch statistisch mittels eines 2-seitigen T-Tests nachgewiesen werden. Der Test zeigte, dass signifikant mehr schweinswalpositive Minuten pro Gezeitenperiode (%) (Hochwasser, Niedrigwasser, Ablaufend, Auflaufend) während Hochwasser vorlagen als während Niedrigwasser oder ablaufendem Wasser (Abb. 2.10). 187

30 Abbildung 2.9: Schweinswaldetektionen in Zusammenhang mit der Tide. Screenshot des T- POD Programms. Die Länge der vertikalen Linien gibt die Zahl der Klickabfolgen pro 30 min Intervall an, in rot die Schweinswalklicks mit hoher Wahrscheinlichkeit, in gelb die mit niedriger Wahrscheinlichkeit. Am oberen Rand der Grafik ist der Gezeitenstand anhand der Ausrichtung des T-PODs im Wasser abzulesen. Zusätzlich sind die Perioden von Hoch- und Niedrigwasser in violett bzw. grün unterlegt. 188

31 35 Tideabhängigkeit Büsum 15 Tage, Mai 2005 Rot: Statistische Unterschiede schweinswalpositive Minuten /Zyklusteil (%) FW1, HW H 0 FW1 FW2 HW NW Zyklusteil Abbildung 2.10: Statistische Auswertung der Tidenabhängigkeit. Daten aus der Meldorfer Bucht, Mai Ein 2-seitiger T-Test mit einem 5% Signifikanzlevel belegt signifikante Unterschiede in der akustischen Aktivität in Abhängigkeit von der Tide, mit mehr Aktivität während Hoch- als während Niedrigwasser oder ablaufendem Wasser. FW1 = ablaufendes Wasser, FW2 = auflaufendes Wasser, HW = Hochwasser, NW = Niedrigwasser. Erklärungen für die vorliegenden Funde liegen sehr wahrscheinlich in den Gezeitenströmungen begründet. Der Gezeitenstrom in der Meldorfer Bucht kann Strömungsgeschwindigkeiten von über 5 Knoten erreichen. Aus anderen Nordseegebieten, wie z. B. der Umgebung des dänischen Windparks Horns Rev oder aber auch aus der Irischen See ist bekannt, dass die akustische Aktivität von Schweinswalen in Gebieten mit starker Strömung (Henrik Skov und Frank Thomsen, pers. Mitteilung) und bei Flut (Carlstrøm 2005) höher ist. Die Begründung dieser Beobachtungen wurde in der besseren Nahrungsverfügbarkeit mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit gesehen. Es wurde angenommen, dass ein Schweinswal bei starker Strömung lediglich seine Position halten muss und die Strömung ihm die Beute beständig vorbeitreibt. Das Fehlen bzw. die starke Reduktion der akustischen Aktivität von Schweinswalen während eben der Gezeitenperioden mit starker Strömung in der Meldorfer Bucht hingegen könnte in einer zu hohen Strömungsgeschwindigkeit begründet liegen. Es ist anzunehmen, dass es für einen Schweinswal einen zu hohen Energieaufwand bedeutet, seine Position in so starker Strömung zu halten oder gegen an zu schwimmen. In diesem Falle wäre es naheliegend, dass die Tiere warten, bis die Strömung abnimmt und Hochwasser erreicht ist, um dann in die Bucht zu schwimmen und die durch die Strömung eingetragene Beute zu jagen. 189

32 12 Tideabhängigkeit Büsum 45 Tage, Juli-August 2005 Rot: Statistische Unterschiede schweinswalpositive Minuten /Zyklusteil (%) NW NW 0 FW1 FW2 HW NW Zyklusteil Abbildung 2.11: Statistische Auswertung der Tidenabhängigkeit. Daten aus der Meldorfer Bucht, Juli-August Ein 2-seitiger T-Test mit einem 5% Signifikanz Level belegt signifikante Unterschiede in der akustischen Aktivität in Abhängigkeit von der Tide, mit mehr Aktivität während Hochwasser als während Niedrigwasser oder ablaufendem Wasser. FW1 = ablaufendes Wasser, FW2 = auflaufendes Wasser, HW = Hochwasser, NW = Niedrigwasser. Daten aus Juli und August 2005 wurden mittels der gleichen statistischen Analysen untersucht, zeigten aber ein anderes Bild (Abb. 2.11). Insgesamt wurden weniger Schweinswale im Juli und August als im Mai detektiert. Ein signifikanter Unterschied bestand hier zwischen Niedrigwasser und den beiden starken Strömungsperioden, ablaufendem und auflaufendem Wasser. Die oben aufgeführte Erklärung würde auf dieses Phänomen angewendet nach wie vor dafür sprechen, dass die Tiere es vermeiden gegen starke Strömungen anzuschwimmen. Jedoch scheidet das Einspülen von Beute in die Bucht an dieser Stelle als mögliche Erklärung aus. Wiederum noch weniger Schweinswale wurden im Winter aufgezeichnet. Eine Auswertung der Daten aus November und Dezember konnte die zuvor aufgestellte Theorie nicht bestätigen. Im Winter zeigten sich die niedrigsten Aktivitäten während Niedrigwasser, signifikant niedriger als während der Strömungsperioden (Abb. 2.12). 190

33 Tideabhängigkeit Büsum 33 Tage, November-Dezember 2005 Rot: Statistische Unterschiede schweinswalpositive Minuten /Zyklusteil (%) 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 FW1 FW2 HW NW Zyklusteil FW1 Abbildung 2.12: Statistische Auswertung der Tidenabhängigkeit. Daten aus der Meldorfer Bucht, November-Dezember Ein 2-seitiger T-Test mit einem 5% Signifikanz Level belegt signifikante Unterschiede in der akustischen Aktivität in Abhängigkeit von der Tide, mit mehr Aktivität während Hochwasser als während Niedrigwasser oder ablaufendem Wasser. FW1 = ablaufendes Wasser, FW2 = auflaufendes Wasser, HW = Hochwasser, NW = Niedrigwasser. Insgesamt kann man sagen, dass ein Zusammenhang zwischen Gezeiten und Schweinswalklickaktivität zu finden ist, dass allerdings wahrscheinlich nicht die Tide selbst ausschlaggebend ist, sondern ein weiterer, damit in Zusammenhang stehender Faktor die Schweinswalaktivität dirigiert. Um diese Zusammenhänge besser erklären zu können und Ergebnisse zu bestätigen bedarf es weiterer Untersuchungen und größerer Stichprobenzahl in der Zukunft Tagesrhythmus In einem weiteren Auswertungsansatz wurde überprüft, ob die Tageszeit das Verhalten der Tiere bestimmt. Wiederum anhand der Daten aus dem Monat Mai 2005 von der Station Sylt S wurde daher der Tagesverlauf der Schweinswalaktivität untersucht. Für die Daten eines Monats wurde für jede Stunde des Tages der durchschnittliche Anteil schweinswalpositiver Minuten berechnet (Abb. 2.13). Es zeigte sich eine höhere Schweinswalaktivität tagsüber als nachts. 191

34 20 Tagesrhythmus - Sylt S PPM / Std (%) H Tageszeit (Stunde) Abbildung 2.13: Tagesrhythmus. Daten von May 2005 von der T-POD Station Sylt S. Anteil Durchschnittlicher Anteil Schweinswalpositiver Minuten pro Stunde (%) für jede Stunde des Tages während eines Monats. Tagsüber ist eine deutlich höhere Aktivität erkennbar als nachts. Bei einer Betrachtung aller Surveymonate stellt sich die Beobachtung jedoch als wenig charakteristisch heraus und das beobachtete Muster stellt sich nicht für alle Tage als statistisch nachweisbar dar (Abb. 2.14). 192

35 PPM / Std (%) H Tagesrhythmus - Sylt S Tageszeit (Stunde) Abbildung 2.14: Tagesrhythmus. Daten von der T-POD Station Sylt S aus verschiedenen Monaten. Es wurden nur Monate ausgewertet die wenigstens Aufnahmen von 14 Tagen aufwiesen. Dargestellt ist der durchschnittliche Anteil schweinswalpositiver Minuten pro Stunde (%) für jede Stunde des Tages während eines Monats. Allerdings muss man bedenken, dass die Stunde eine rein menschliche Zeiteinteilung ist, unabhängig von tatsächlichen, biologischen Rhythmen. Biologische Rhythmen orientieren sich vielmehr an der Tageslichtzeit, welche sich im Verlauf des Jahres mit dem Sonnenstand ändert. Demnach kann die Stunde von 16-17h zum Beispiel nicht als eine gleichbleibende Einheit im Jahresverlauf erachtet werden. Eine natürliche Einteilung für Tages- und Nachtzeit wären die Zeiten vor bzw. nach Sonnenauf- und -untergang. Dementsprechend müsste in einem weiteren Analyseschritt Hell- und Dunkelperioden verglichen werden. Für einen Schweinswal selbst sind die Lichtverhältnisse dabei wahrscheinlich von geringer Bedeutung, da er sich mit Hilfe von Echolokation orientiert und nicht auf Licht angewiesen ist. Aber viele ihrer Beuteorganismen weisen ein lichtabhängiges Verhalten auf. Von Schwarmfischen wie Hering oder Sprotte ist bekannt, dass sie sich tagsüber die meiste Zeit bodennah aufhalten und gegen Sonnenuntergang in die Wassersäule aufsteigen. Der Grund hierfür liegt wahrscheinlich in der Feindvermeidung, dem Ausweichen gegenüber visuell jagenden Oberflächenräubern wie Möwen, Kormoranen und Seeschwalben. Benthische Fischarten, die im oder auf dem Sediment des Bodens leben, wie z.b. alle Plattfische, Sandaale und Grundeln sind großenteils nachtaktiv und verbringen den Tag zumeist ruhend; nicht jedoch Schweinswale, die weder auf Licht noch auf Oberflächennähe der Beute angewiesen sind. 193

36 Schweinswale können in der deutschen Nordsee mit ihrer maximalen Tiefe von 100m problemlos den Boden erreichen und auch am Boden jagen, aber generell kann man sagen, dass in den Dämmerungsstunden mehr Aktivität der Beuteorganismen anzutreffen ist als tagsüber oder nachts und so ein Auffinden der Beute leichter ist Saisonalität Saisonale Verteilungsmuster wurden nicht nur mittels der Flugzählungen untersucht, deren Analyse sowohl für die Nord- als auch die Ostsee unter TP2 zu finden ist, sondern auch mittels der T-PODs. Ausgebrachte T-PODs decken nur ein kleines Gebiet um sich herum akustisch ab. Daher ist ihre Aussagekraft über die Anwesenheit oder Abwesenheit von Schweinswalen in einem großen Gebiet limitiert, wenn nur wenige T-PODs ausgebracht sind. Aufnahmen eines einzelnen T-PODs sind stark abhängig von der akustischen Aktivität einzelner vorbeischwimmender Tiere und es ist kaum möglich anhand eines einzelnen Datensatzes zuverlässige Aussagen zu Dichte oder Verteilung zu treffen. Insgesamt waren in der Nordsee zu wenige Ausbringungen von T-PODs an sicheren Standorten möglich, um eine gute Abdeckung und somit einen guten Datensatz für eine saisonale Auswertung für das gesamte Gebiet zu erhalten. Stattdessen wurde überprüft, ob eine gewisse Saisonalität auch an einzelnen T-POD Stationen nachzuvollziehen ist. Die saisonale Auswertung der T- POD Daten für die Ostsee wurde schon während des Vergleichs der visuellen und akustischen Methode beschrieben. In der Nordsee wurde mit den Daten ebenso wie in der Ostsee verfahren. Wie beschrieben erfolgte die saisonale Auswertung der T-POD Daten zunächst auf Stundenbasis, als Anteil schweinswalpositiver Stunden pro Tag mittels der T- POD Software. Die Abbildungen (2.15 bis 2.21) zeigen alle Daten von allen Stationen in der Nordsee die mindestens Daten über 6 Monate erbrachten. Nur eine der Stationen (Station Büsum ) zeigte einen saisonalen Unterschied mit weniger schweinswalpositiven Stunden im Winter als im Sommer. Doch auch an dieser Station ist die Saisonalität nur als Trend zu bewerten und die Datenreihe nicht lang genug um sichere Aussagen treffen zu können. Zum Vergleich findet sich in der Reihe der folgenden Abbildungen zuerst eine Grafik mit einer Auswertung einer Ostsee T-POD Station (Kalkgrund) die eine deutliche Saisonalität aufwies. Die Zeitskala ist in allen Grafiken identisch. 194

37 schweinswalpositive Stunden/Tag (%) Kalkgrund schweinswalpositive Stunden/Tag (%) pro Monat Min, 25%, 75%, Max Jan 05 Feb 05 Mrz 05 Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Jan 07 Monat, Jahr Abbildung 2.15: Saisonale Verteilung. Gesamte Daten der T-POD Station Kalkgrund, analysiert als Anteil Schweinswalpositiver Stunden pro Tag (%) verteilt über die Monate. Die Enden der vertikalen Linien kennzeichnen das jeweilige prozentuale Maximum und Minimum der Schweinswalpositiven Stunden pro Tag für den jeweiligen Monat. Die Enden der blauen Kästen bezeichnen das 75 und 25% Quartil. Ein saisonales Muster mit hoher Aktivität im Sommer und niedriger im Winter ist deutlich erkennbar. 195

38 schweinswalpositive Stunden/Tag (%) Westerland Schweinswalpositive Stunden/Tag (%) pro Monat Min, 25%, 75%, Max Jan 05 Feb 05 Mrz 05 Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Jan 07 Monat, Jahr Abbildung 2.16: Saisonale Verteilung. Gesamte Daten der T-POD Station Westerland, analysiert als Anteil schweinswalpositiver Stunden pro Tag (%) verteilt über die Monate. Die Enden der vertikalen Linien kennzeichnen das jeweilige prozentuale Maximum und Minimum der schweinswalpositiven Stunden pro Tag für den jeweiligen Monat. Die Enden der blauen Kästen bezeichnen das 75 und 25% Quartil. Es gab keinen Tag ohne Schweinswaldetektion (die Vertikale Linie erreicht an keinem Punkt die 0% Linie) Es ist jedoch kein saisonales Muster erkennbar. 196

39 100 Sperrgebiet S Schweinswalpositive Stunden/Tag (%) pro Monat Min, 25%, 75%, Max schweinswalpositive Stunden/Tag (%) Jan 05 Feb 05 Mrz 05 Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Monat Jahr Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Jan 07 Abbildung 2.17: Saisonale Verteilung. Gesamte Daten der T-POD Station Sperrgebiet S, analysiert als Anteil schweinswalpositiver Stunden pro Tag (%) verteilt über die Monate. Die Enden der vertikalen Linien kennzeichnen das jeweilige prozentuale Maximum und Minimum der schweinswalpositiven Stunden pro Tag für den jeweiligen Monat. Die Enden der blauen Kästen bezeichnen das 75 und 25% Quartil. Es ist kein saisonales Muster erkennbar. 197

40 100 Sperrgebiet SW Schweinswalpositive Stunden/Tag (%) pro Monat Min, 25%, 75%, Max schweinswalpositive Stunden/Tag (%) Jan 05 Feb 05 Mrz 05 Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Jan 07 Monat, Jahr Abbildung 2.18: Saisonale Verteilung. Gesamte Daten der T-POD Station Sperrgebiet SW, analysiert als Anteil schweinswalpositiver Stunden pro Tag (%) verteilt über die Monate. Die Enden der vertikalen Linien kennzeichnen das jeweilige prozentuale Maximum und Minimum der schweinswalpositiven Stunden pro Tag für den jeweiligen Monat. Die Enden der blauen Kästen bezeichnen das 75 und 25% Quartil. Es ist kein saisonales Muster erkennbar. 198

41 Sylt M Schweinswalpositive Stunden/Tag (%) pro Monat Min, 25%, 75%, Max schweinswalpositive Stunden/Tag (%) Jan 05 Feb 05 Mrz 05 Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Monat, Jahr Abbildung 2.19: Saisonale Verteilung. Gesamte Daten der T-POD Station Sylt M, analysiert als Anteil schweinswalpositiver Stunden pro Tag (%) verteilt über die Monate. Die Enden der vertikalen Linien kennzeichnen das jeweilige prozentuale Maximum und Minimum der schweinswalpositiven Stunden pro Tag für den jeweiligen Monat. Die Enden der blauen Kästen bezeichnen das 75 und 25% Quartil. Es ist kein saisonales Muster erkennbar. Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Jan

42 100 Süderpiep schweinswalpositive Stunden/Tag (%) pro Monat Min, 25%, 75%, Max 90 schweinswalpositive Stunden/Tag (%) Jan 05 Feb 05 Mrz 05 Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Jan 07 Monat Jahr Abbildung 2.20: Saisonale Verteilung. Gesamte Daten der T-POD Station Süderpiep, analysiert als Anteil schweinswalpositiver Stunden pro Tag (%) verteilt über die Monate. Die Enden der vertikalen Linien kennzeichnen das jeweilige prozentuale Maximum und Minimum der schweinswalpositiven Stunden pro Tag für den jeweiligen Monat. Die Enden der blauen Kästen bezeichnen das 75 und 25% Quartil. Es ist kein saisonales Muster erkennbar. 200

43 100 Büsum schweinswalpositive Stunden/Tag (%) pro Monat Min, 25%, 75%, Max schweinswealpositive Stunden/Tag (%) Jan 05 Feb 05 Mrz 05 Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Monat Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Jan 07 Abbildung 2.21: Saisonale Verteilung. Gesamte Daten der T-POD Station Büsum, analysiert als Anteil schweinswalpositiver Stunden pro Tag (%) verteilt über die Monate. Die Enden der vertikalen Linien kennzeichnen das jeweilige prozentuale Maximum und Minimum der schweinswalpositiven Stunden pro Tag für den jeweiligen Monat. Die Enden der blauen Kästen bezeichnen das 75 und 25% Quartil. Es ist kein saisonales Muster erkennbar. Ein abnehmender Trend in der Detektionsrate von Sommer zu Winter ist erkennbar. Der auffällige Unterschied zwischen Kalkgrund und allen Nordseestationen liegt in der Länge der Zeitreihe. An keiner der Nordseestationen gelang es eine ausreichend lange Zeit kontinuierlich Daten aufzuzeichnen um überhaupt verlässliche Aussagen zur Saisonalität treffen zu können. Hierfür gab es 2 Ursachen. Einmal wurden einige Stationen erst 2006 in Betrieb genommen, da erste Erfahrungen mit den Stationen Sylt S, Sylt M and Sylt N (in diesem Bericht nicht aufgeführt) gezeigt hatten, dass die T-PODs in der Nordsee nicht beliebig auszubringen sind, sondern besonderen Schutzes und Kennzeichnung bedürfen. Es war zu großem Materialverlust durch das Abreißen von T-PODs bei Überfahren von Schiffen oder durch Fischerei gekommen. Diesem Problem konnte nur durch die Ausbringung der T- PODs in direkter Nähe zu anderen prominenten Seezeichen, die möglichst schon auf den Seekarten eingetragen waren, begegnet werden. Zum anderen war die aufgezeichnete 201

44 Gesamtaktivität in der Nordsee überall wesentlich höher als an der Station Kalkgrund, obwohl diese die Station mit den höchsten Aufzeichnungsraten in der Ostsee ist. Dieses hohe Aktivitätslevel führte wahrscheinlich dazu, dass vorhandene saisonale Muster akustisch nicht erkannt werden können, da selbst bei vergleichsweise geringen Dichten immer noch viele Tiere anzutreffen sind. Es steht somit weiterhin aus ein geeignetes analytisches Instrument zu finden um saisonale Unterschiede in der Nordsee akustisch nachzuweisen. 2.2 Eingehende Darstellung des voraussichtlichen Nutzens, insbesondere die Verwertbarkeit des Ergebnisses im Sinne des fortgeschriebenen Verwertungsplans Die Ergebnisse aus TP4 wurden im Laufe des Projektes in den Zwischenberichten von MINOSplus im Jahr 2005 und 2006 vorgestellt. Mündlich wurden die Daten bei den Statusseminaren des MINOSplus Projektes in 2004, 2005 und 2006 präsentieren. Reges Interesse fand die Präsentation der Ergebnisse bei den internationalen Fachtagungen der European Cetacean Society (ECS) im Jahre 2005 und 2006 in Form von Postern. Weiterhin wurden bei den Konferenzen der ECS 2006 und 2007 während themenspezifischen Workshops Vorträge gehalten. Derzeit wird an mehreren Publikationen gearbeitet, die in internationalen Fachzeitschriften erscheinen sollen. 2.3 Eingehende Darstellung des während der Durchführung des Vorhabens aus dem ZE bekannt gewordenen Fortschritts auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen Während der Projektlaufzeit von MINOSplus wurde das Projekt SCANSII Projekt durchgeführt. Für dieses Projekt liegen bisher weder der Endbericht noch Veröffentlichungen vor. Das Projekt hat in Bezug auf die Arbeiten des TP4 Erkenntnisse in der Weiterentwicklung des Einsatzes des Schlepphydrophons geleistet. In Dänemark wurden in den beiden Windparks vor Horns Rev und Nysted Untersuchungen vom National Environmental Research Institute (NERI) zu den Auswirkungen des Baus und der Inbetriebnahme auf marine Säuger durchgeführt. Zählungen von Schweinswalen vom 202

45 Schiff wurden zwischen 1999 und 2006 in Horns Rev durchgeführt, um die Habitatnutzung durch Schweinswale und die Auswirkungen der Anlagen auf Schweinswale zu beurteilen. Eine akustische Überwachung mittels T-PODs fand zwischen 2001 und 2005 sowohl in dem Gebiet von Horns Rev als auch Nysted statt. Die Autoren berichten, dass während der Bauphase in Horns Rev ein Rückgang der Präsens von Schweinswalen und eine Reaktion von Schweinswalen auf eine Distanz von 15 km zu beobachten war. Während der Betriebsphase wurde keine Veränderung in der Habitatnutzung festgestellt. In Nysted hingegen wurde während des Baus und des Betriebs der Windkraftanlagen ein deutlicher Rückgang der Echoortungsaktivität von Schweinswalen erfasst. Dieser Effekt war zwei Jahre nach dem Bau noch vorhanden, aber mit einer langsam wieder ansteigenden Rückkehr von Schweinswalen. In beiden Windparks wurden starke Effekte während der Rammphase registriert, die in Nysted stärker waren als in Horns Rev. Im Rahmen des Projektes 03HS059 zum Monitoring der Abundanz von Schweinswalen und anderen Kleinwalen in deutschen Gewässern wurden zwei Fragestellungen bearbeitet: 1) Ermittlung der Abundanz von Schweinswalen und anderer Kleinwalarten in deutschen Gewässern. 2) Erprobung, Entwicklung und Einsatz von passiven akustischen Monitoringmethoden auf Fischereiforschungsfahrzeugen. Auf den ersten Aspekt soll hier nicht eingegangen werden. Die zweite Fragestellung war jedoch von direkter Relevanz für das TP4. Daher sollen hier kurz die Ergebnisse zu diesem Aspekt zusammengefasst dargestellt werden: Die Weiterentwicklung und der Einsatz des Schlepphydrophons stellte sich als eine kostengünstige Methode zum Monitoring von Verteilungsmustern von Schweinswalen dar. Im Rahmen dieses Projektes wurde eine Datenbank entwickelt in der die Ergebnisse des Hydrophoneinsatzes (Schweinswaldetektionen pro Kilometer Fahrt) gespeichert werden. Dieses Format erlaubt eine schnelle Abfrage und Darstellung in Geographischen Informationssystemen (GIS) und somit auch potentiell eine Verknüpfung mit anderen Datenbanken. Die Auswertung der gesammelten Daten zeigt eine nicht gleichmäßige Verteilung von Schweinswaldetektionen in der Deutschen Bucht und der Ostsee. Die höchsten Detektionsraten wurden im Offshore-Bereich vor Sylt und in der Ostsee im Bereich der dänischen Inseln ermittelt. Ausführlichere Informationen sind im Endbericht zu diesem Projekt dargestellt. 203

46 2.4 Eingehende Darstellung der erfolgten oder geplanten Veröffentlichungen des Ergebnisses Zwei wissenschaftliche Veröffentlichungen sind basierend auf den erhobenen Daten und gewonnenen Erkenntnissen geplant: 1) Die Korrelation zwischen Flugzählungsdaten und T-POD Daten hat wichtige Ergebnisse erbracht, die unbedingt veröffentlicht werden. 2) Das Langzeitmonitoring mit T-PODs in der Nordsee hat in dieser Form noch nie stattgefunden. Deshalb werden diese Erfahrungen und Ergebnisse veröffentlicht. 3 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen TP4 basierte auf vier Monitoringmethoden für Schweinswale: Visuelle Flugzählungen, visuelle Schiffszählungen, Schlepphydrophon und T-PODs, deren Unterschiede in den folgenden Punkten dargestellt sind. 1. Visuelle Flug- und Schiffszählungen ermöglichen die Ermittlung von relativen und absoluten Abundanzen, deren saisonale und intraannuelle Varianz. Absolute Abundanzen können nur berechnet werden, wenn bestimmt wird, wie groß der Anteil der nicht erfassten Schweinswale ist (z.b. aufgrund von Tauchphasen, Observerfehler). Ferner werden Informationen zur Abundanz von Mutter-Kalb-Paaren und zum Verhalten der Tiere als Indikator für Habitatnutzung erhoben. Die visuellen Methoden sind jedoch nur guten Wetterbedingungen und bei Tage einsetzbar. 2. Surveys mit dem Schlepphydrophon erlauben theoretisch ebenfalls die Ermittlung von relativen und absoluten Abundanzen. Hier müssen jedoch weiterhin Korrekturfaktoren für die Berechnung ermittelt werden. Wenn dies erfolgt ist, werden die Ergebnisse direkt vergleichbar zu den visuell erhobenen Daten sein. Der Einsatz des Schlepphydrophons ist unabhängig vom Tageslicht und auch bei schlechteren Wetterbedingungen noch einsetzbar. 3. Der Einsatz von T-PODs ist vor allem zur Ermittlung der kleinskaligen Habitatnutzung wichtig. Es werden kontinuierlich Daten in einem begrenzten Gebiet erhoben. Gleichzeitig können auch begrenzt Aussagen zum Verhalten der Tiere in der Umgebung der PODs getroffen werden. Derzeit lassen sich keine absoluten 204

47 Abundanzen ermitteln. In Gebieten geringer Dichte können grobe relative Abundanzen abgeschätzt werden. In Gebieten hoher Dichte führen die POD-Daten zu einer Unterschätzung der Abundanzen. Die Methode ist unabhängig vom Wetter. Die folgende Tabelle fasst Stärken und Schwächen der einzelnen Methoden noch einmal zusammen: I - Stationäre akustische Registrierung (T-POD) II - Schlepphydrophon (akustischer Survey) III - visueller Survey Schiff IV - visueller Survey Flugzeug I II III IV Zu erwartende Ergebnisse Absolute Dichte / Abundanz nein nein ja ja Verteilungsmuster ja ja ja ja Trendabschätzungen ja teilweise ja ja Relative Dichte ja ja ja ja Mutter/Kalb-Vorkommen nein nein ja ja Verhaltensbeobachtungen möglich ja nein ja ja saisonale Trends ja ja ja ja Rahmenbedingungen der Studien Systematische Abdeckung des Untersuchungsgebietes teilweise teilweise ja ja Gebiete kleiner Größe ja teilweise teilweise teilweise Gebiete sehr geringer Dichte ja teilweise nein nein Unabhängig von Wetter- und Lichtverhältnissen ja ja nein nein 205

48 Zeitgleiche Aufnahme ozeanographischer Parameter teilweise nein ja nein 2 Im Folgenden werden die Unterschiede diskutiert und miteinander verglichen: Schiffsurveys (visuell und akustisch) Die Schiffserfassungen, sowohl die visuellen als auch die akustischen, konnten weniger eingesetzt werden als geplant. Somit haben diese auch weniger Ergebnisse eingebracht als die anderen beiden Methoden: die Flugzählungen und die T-PODs. Dafür gibt es zwei Hauptgründe: Dass zur Verfügung stehende Budget führte zu einer gewissen Abhängigkeit von Schiffen für die keine oder nur geringe Charterkosten bezahlt werden mussten, z.b. die Forschungsschiffe der Universität Kiel. Nur eines dieser Schiffe, die FK Littorina, hatte freie Kapazitäten im Fahrtenplan die genutzt werden konnten. Die freien Schiffzeiten lagen jedoch ausschließlich in den Wintermonaten. Schlechtes Wetter (Nebel, schwerer Seegang) während der Ausfahrten auf FK Littorina resultierte in sehr niedrigen Sichtungsraten, die nicht einmal eine Auswertung der visuellen Schiffsdaten zuließen. Eine grundlegende Folgerung aus den Ergebnissen der visuellen Schiffszählungen für Schweinswale in der Nordsee im Rahmen von TP4 muss deshalb sein, dass es unwahrscheinlich ist gute Ergebnisse mit Schiffszählungen zu erhalten, solange kein geeignetes Forschungsschiff in konstanter Bereitschaft zur Verfügung steht. Nur in diesem Falle wäre es möglich Zeitfenster mit gutem Wetter optimal zu nutzen. Des weiteren sollte ein geeignetes Forschungsschiff die Möglichkeit zum Aufbau einer Double-Plattform bieten, die es erlaubt einen g(0) Wert zu ermitteln und damit absolute Abundanzen abschätzen zu können. Auf der anderen Seite sind die während MINOS und MINOSplus genutzten Schiffe sehr gut dafür geeignet das Schlepphydrophon zu fahren, was sich als eine viel versprechende Monitoringmethode herausgestellt hat. Das Schlepphydrophon wurde von den Forschungsschiffen Südfall, FK Littorina, FFS Walther Herwig III, Aurelia und der FFK Solea aus eingesetzt. In allen Fällen lief es technisch sehr gut. Die Ergebnisse fielen trotz allem gering aus, was hauptsächlich auf Software und Computerprobleme zurückzuführen war, da das System relativ häufig abstürzte und eine Reparatur an Bord fast unmöglich machte. Die wichtigste Voraussetzung, für einen Survey mit Hydrophon ist, dass das Schiff einen Ausleger besitzt über den das Hydrophon gefahren werden kann. Über diesen Ausleger wird 2 Zukünftig geplant (z.b. SST Sensor) 206

49 das Hydrophon einige Meter seitlich neben das Schiff geführt und kann damit außerhalb des Kielwassers geschleppt werden, und so der von der Schiffsschraube erzeugte Lärm weitestgehend gemieden werden. Verbleibende Störgeräusche sind dann nur noch auf Wasserturbulenzen entlang des Hydrophons zurückzuführen und damit unvermeidbar. Die Fahrtgeschwindigkeit des Surveyschiffes ist ebenfalls von großer Bedeutung, da der Unterschied von Schiffsgeschwindigkeit zur Schwimmgeschwindigkeit des Schweinswals sehr hoch sein muss, um die Entfernung zu den Tieren abschätzen zu können. Daher sollte sichergestellt sein, dass das Schiff zehn bis zwölf Knoten schnell fahren kann. Bei dieser Geschwindigkeit und einem 150 bis 180 m ausgebrachtem Kabel wäre das Hydrophon 4 bis 7 m unter der Oberfläche und der generelle Rat von Kapitänen mehrerer Schiffe war es, unter diesen Umständen nicht in weniger als 20 m tiefem Wasser zu fahren. Mit einem zusätzlichen Scherbrett wäre es möglich die Tauchtiefe des Hydrophons zu kontrollieren. Es konnte bisher noch nicht getestet werden, ob eine Kombination dieser beiden Systeme technisch möglich ist. Nichts desto trotz ist dieser Ansatz sehr vielversprechend und eine Möglichkeit die überprüft werden sollte. Die Ergebnisse des geschleppten Hydrophons sind ebenfalls sehr vielversprechend, da sie die Ergebnisse der bewährten Flugzählungsmethode widerspiegeln, aber weniger wetterabhängig sind. So stellt das Schlepphydrophon eine sinnvolle Ergänzung und eventuell Schlechtwetteralternative zu den Flugzählungen dar, auch wenn sie wesentlich zeitaufwendiger ist. T-PODs Die T-PODs wurden sowohl in TP3 als auch in TP4 mit sehr unterschiedlichen Erfolgen eingesetzt. In der Ostsee zeigten die T-PODs saisonale Muster der Schweinswalaktivität auf, mit erklärbaren Unterschieden zwischen verschiedenen Gebieten. Solche Muster konnten mit den T-PODs in der Nordsee nicht nachgewiesen werden. Allerdings wurden hier auf anderen zeitlichen Ebenen Rhythmen festgestellt: Tiden- und Tageszeitabhängigkeiten. Für Gebiete mit geringer Schweinswaldichte konnte eine Korrelation zwischen T-POD Aufzeichnungen und der mittels Flugzählungen bestimmten Dichte nachgewiesen werden, was darauf hoffen lässt, zukünftig aus T-POD Daten absolute Abundanzen abschätzen zu können. Das Hauptproblem der T-POD Erfassungen in der Nordsee ist nach wie vor der Verlust von Ausrüstung, dem nur mit schwerer Verankerung und robusten Materialien begegnet werden kann. Da jedoch die Verankerungssysteme für die Ostsee im Rahmen vom TP3 (siehe Schlussbericht zu FKZ C) und anderen Einsätzen auch für die Nordsee 207

50 weiterentwickelt wurden, werden diese Verluste bei zukünftigen Einsätzen minimiert, bzw. abgestellt werden können. Für TP4 mussten alle Arbeiten von einem kleinen Schlauchboot aus getätigt werden können, was die mögliche Distanz der T-POD Stationen zur Küste, in der diese noch ausgebracht und gewartet werden konnten, einschränkte. Dieses Problem wurde praktisch unlösbar als sich herausstellte, dass die T-PODs wetterabhängiger sind als zunächst angenommen wurde. Die Aufzeichnungen selbst werden von schlechtem Wetter kaum beeinflusst, doch die Bergung der T-PODs innerhalb der vorgesehenen Zeit stellte sich als ausgesprochen kompliziert dar. Als schlimmsten Fall kann das Beispiel der letzten T-POD Ausbringung in TP4 angeführt werden. Die T-PODs wurden im September 2006 ausgebracht und sollten nach 6-8 Wochen wieder geborgen, inspiziert und danach wieder ausgebracht werden (ultimo Oktober- primo November). Doch aufgrund extremer Wetterbedingungen über den ganzen Winter und Frühling war ein Bergen der T-PODs vor Mitte April unmöglich, und erfolgte so erst acht Monate nach der Ausbringung. Der Verlust mehrerer T-PODs war die Folge, da die Verankerungssysteme nicht für eine solche Zeitspanne konstruiert worden waren. Flugsurveys Die Flugsurveys sollen in TP4 nicht eingehend beschrieben werden, da sie ausführlich in TP2 dargestellt sind. Es soll jedoch hervorgehoben werden, dass sie von allen getesteten Monitoringmethoden die besten Ergebnisse lieferten. Sie führten zu robusten Abundanzabschätzungen für die gesamte deutsche Nord- und Ostsee sowie detailliert für 7 Untergebiete. Weiter konnten die Zählungen deutliche saisonale Muster in der Schweinswalverteilung nachweisen. Das Hauptproblem der Flugsurveys ist die Verfügbarkeit geeigneter Flugzeuge (hohe Tragflächen, Bubble Windows, erfahrene Piloten) sowie ebenfalls die Wetterabhängigkeit. Ohne ein Flugzeug samt Piloten permanent auf stand-by zur Verfügung zu haben ist es nicht möglich jedes geeignete Wetterfenster angemessen auszunutzen. Generell ist es bei visuellen Erfassungen wichtig, dass die Beobachter erfahren und trainiert sind. Unterschiede bzw. Mängel in den Fähigkeiten der Beobachter können die Datenqualität stark beeinflussen. Kurzzeitige Veränderungen in der Verteilung von Schweinswalen, wie z.b. in Tiden- oder Tageszeitabhängigkeit können mit Flugsurveys allerdings nur schwer 208

51 nachvollzogen werden. Hierfür sind langfristiger ausgebrachte, stationäre Methoden wie die T-PODs wesentlich geeigneter. 3.1 Empfehlungen für das Meeressäugermonitoring im Rahmen der Windenergie Ein ideales Monitoring vor, während oder nach dem Bau einer Windkraftanlage würde alle getesteten Monitoringmethoden kombinieren. Die verschiedenen Methoden ergänzen sich gegenseitig hervorragend und ihr gleichzeitiger Einsatz wäre ideal. Falls dies aus finanziellen Gründen nicht möglich, so ist denkbar, dass für verschiedene Stadien eines Windfarm Projektes (Basis, Bauphase, Betrieb und Abbau) jeweils verschiedene Methoden genutzt werden könnten, da Effekte in unterschiedlicher Reichweite und Intensität zu erwarten wären. Wichtig ist jedoch, dass zumindest visuelle und T-POD-Daten kontinuierlich erhoben werden. Die folgende Vorgehensweise wäre empfehlenswert: Grundlage (vor der Bauphase) Dies ist eine sehr wichtige Untersuchungsphase, da hier die Vergleichsbasis für die folgenden Projektphasen geschaffen wird. Es muss festgestellt werden, wie viele Schweinswale sich im Gebiet aufhalten, wie sich diese im Gebiet verteilen (gibt es räumliche Schwerpunkte? Wie ist die Habitatnutzung?) und wie sich die Dichte und Verteilung saisonal ändert. Aus diesem Grund ist hier eigentlich der Einsatz aller im weiteren Projektverlauf genutzten Monitoringmethoden erforderlich, auf jeden Fall aber die Flugzählungen zur Abschätzung der Abundanz und von Verteilungsmustern Bauphase Von den Effekten der Bauphase, d.h. den Rammstößen, wird angenommen, dass ihre Auswirkungen nur von kurzer Dauer, dafür jedoch sehr stark sind. Durch die extreme Lautstärke der Stöße ist ein sofortiges Verlassen der näheren Umgebung der Lautquelle durch die Tiere naheliegend. Ebenso ist es wahrscheinlich, dass die Tiere hierdurch nicht dauerhaft vertrieben werden, sondern nach Abschluss dieser Bauphase zurückkehren. Für den Nachweis solcher Phänomene ist der Einsatz von T-PODs, die exakt für den Nachweis von An- oder Abwesenheit von Tieren konstruiert wurden, ideal. Der T-POD bietet präzise Zeiteinstellungen und konstante Monitoringkapazitäten. In Kombination mit der Kenntnis vom 209

52 genauen Zeitpunkt der Rammungen sind dies hervorragende Monitoringbedingungen. Die Eignung von T-PODs für solche Zwecke konnte während der dänischen Horns Rev (Nordsee) und Nystedt (Ostsee) Projekte gezeigt werden. Es ist noch ungeklärt wie weitreichend der Effekt der Rammungen einzuschätzen ist. Die in TP1 während MINOS und MINOSplus gewonnenen Erkenntnisse über das Hörvermögen von Schweinswalen erlauben aber gute Abschätzungen darüber, wie weit die Rammstöße für einen Schweinswal hörbar sind, ab welcher Entfernung Verhaltensveränderungen wahrscheinlich sind und ab welcher Nähe zur Schallquelle physiologische Schäden für die Tiere befürchtet werden müssen. Visuelle Untersuchungen von Schiff oder Flugzeug werden als geeignet befunden und wir empfehlen ein sog. BACI-Design (Before After Control Impact) zeitnah zu den Baugebieten in einem kleinräumigen Gebiet auszuführen. Dies erlaubt die Erfassung und Quantifizierung möglicher Effekte auf Verteilung, Dichte, Verhalten und Aggregationen. Dazu sollen Schiffsurveys (visuelle Erfassung) und parallel das Schlepphydrophon (akustische Erfassung) eingesetzt werden. Es wird empfohlen jeweils eine längere Ausfahrt (durchgehend bis zu 14 Tagen) vor, während und nach der Bauphase durchzuführen. Es ist auch sinnvoll, Befliegungen in einem größeren Bereich um das Baugebiet vor, während und nach der Bauphase durchzuführen, um eine eventuelle Verlagerung von Verteilungsschwerpunkten bewerten zu können Betrieb Es wird angenommen, dass dieser Effekt im Vergleich zu den Konstruktionseffekten zwar geringer aber dafür von dauerhafter Natur ist. In diesem Stadium stellen Flugzählungen die beste Monitoringmethode dar, da sie, sofern die Basiserfassung eine genaue Kenntnis der natürlichen Variation geliefert hat, sehr gut aufzeigen kann, ob sich die Gesamtdichte im Bereich der Windfarm und ihrer Umgebung verändert. Beide Schiffsmethoden (visuell und akustisch) könnten ebenfalls genutzt werden, doch die Gesamtkosten für einen Flugsurvey sind im Vergleich deutlich geringer, sofern die Schiffe nicht kostenlos zur Verfügung gestellt werden. Der sehr lange Untersuchungszeitraum von bis zu 5 Jahren macht den T-POD zu 210

53 einer ungeeigneten Methode, da Equipmentverluste und eventuelle Veränderungen in der Sensitivität der Geräte vieles verkomplizieren würden Abbau Zu dieser Projektphase wurden bis jetzt noch keine Studien durchgeführt und die zu empfehlenden Untersuchungsmethoden wären stark davon abhängig ob die Windfarm einfach nur außer Betrieb genommen oder ob sie wieder vollständig abgebaut würde. Wenn die Propeller entfernt und die Türme und Fundamente aus dem Wasser geholt würden, wären diese Arbeiten wahrscheinlich vergleichbar mit denen zur Bauphase und die zu empfehlende Methode daher die gleiche wie während der Bauphase. 4 Danksagung Wir möchten uns besonders bei der Wasserschutzpolizei bedanken, die bei der Wartung der T-POD-Stationen in der Ostsee geholfen hat. Unser Dank gilt weiterhin der GSM (Gesellschaft zum Schutz der Meeressäuger e.v.) und Dr. Andreas Pfander, die Daten ihrer T-POD Station in der Ostsee zur Verfügung stellten. Ebenso danken wir dem GKSS Forschungszentrum in Geesthacht (Deutschland) für die Möglichkeit, den Forschungspfahl zu nutzen. Allen weiteren Personen und Institutionen, die bei Ausfahrten geholfen haben möchten wir danken. 211

54 5 Veröffentlichungen European Cetacean Society

55 In Watertec, Kiel

56 Siebert, U., Benke, H., Dehnhardt, G., Gilles, A., Hanke, W., Honnef, C.G., Lucke, K., Ludwig, S., Scheidat, M., Verfuß, UK. (2006). Harbour porpoises (Phocoena phocoena): investigations of density, distribution patterns, habitat use and acoustics in the German North and Baltic Seas. In: Köller, J., Köppel, J, Peters, W. (eds). Offshore wind energy. Research on environmental impacts. Springer Verlag, Berlin, p