Beschreibung:
This literature review summarizes research on the environmental impacts of offshore wind farms, identifies gaps in current knowledgerelated to offshore wind energy, and makes recommendations for future research. The offshore wind energy industry in Europe is expectedto grow rapidly: in the European Union, 69 wind farms in 11 countries have a combined capacity greater than 6.5 gigawatts (GW), and someprojections predict a capacity of 40 GW by the year 2020. Despite expectations for the construction of large-scale offshore wind farms, littleresearch has studied the effects of offshore wind farms on oceanography. Most research has focused on biotic effects including noise, birdcollisions, mammalian avoidance, and the artificial reef effect. The following review will hypothesize the largest potential wind farm-inducedimpacts to oceanography and consequences that could result from changes to oceanography.Oceanographic processes that could be affected by offshore wind farms are downstream turbulence, surface wave energy, local scour,inflowing currents, and surface upwelling. Existing research predicts that most wind farm-induced changes will be within the wind farmfootprint or within natural variations. Some studies hypothesize that “extreme” scenarios could cause irreversible changes to shorelinedeposition, upwelling patterns, or bottom oxygen levels, but this review found no research that quantified these changes with confidence.Potential connections exist between offshore wind farms, the alteration of oceanographic processes and changes to local sediment, nutrient,or phytoplankton regimes, but these connections have not been studied and are only speculative. Current numerical modeling research doeslittle to predict the effects of large-scale construction, potential cumulative effects of multiple farms, or far-field effects at the coast.This review therefore recommends that future numerical models focus on wind farms with hundreds of turbines, the interactions of multiplewind farms, and downstream changes due to wind farms. Observational studies are also necessary to validate the models, and extensivesite-specific data collection is necessary to compare any changes to the natural ocean state. The conclusions and recommendationsfrom this review will be used to inform research related to the Coastal Observation System for Northern and Arctic Seas (COSYNA) at theHelmholtz-Zentrum Geesthacht, which uses data from a marine observation network in the North Sea to validate and improve coastalmodeling results. One core question that COSYNA seeks to address is how the offshore wind farms will locally and remotely affect thephysical dynamics, sediment transport, and biological processes in the North Sea. The gaps in research and potentially relevant offshorewind farm impacts as identified by this review will guide future COSYNA projects including data collection, model development, and researchcruise campaigns.
Diese Literaturübersicht fasst die Forschung zum Umwelteinfluss von Offshore Windparks (OWP) zusammen, identifiziert Wissenslückenund gibt Empfehlungen für zukünftige Forschungsthemen. Es ist zu erwarten, dass die Offshore Windenergieindustrie in Europa weiterhinschnell wachsen wird: 69 Windparks in 11 Ländern der Europäischen Union haben bereits eine Kapazität von mehr als 6,5 Gigawatt (GW);Kapazitäten von 40 GW werden für das Jahr 2020 erwartet. Trotz dieser hohen Erwartungen wurden bisher vergleichsweise wenige Untersuchungen über die Effekte von OWPs auf ozeanographischeProzesse durchgeführt. Die Forschung konzentrierte sich bisher mehr auf die Biologie, einschließlich des Einflusses von Lärm, Kollisionenmit Vögeln, Einfluss auf Säugetiere wie Schweinswalen und dem „künstlichen Riff-Effekt“ von Offshore-Anlagen. Die folgende Literaturübersichtbefasst sich mit dem Einfluss und den möglichen Folgen, die aus Änderungen der physikalischen und biogeochemischen Gegebenheitenresultieren.Ozeanographische Prozesse, die durch OWPs tangiert werden könnten, sind Turbulenz in Lee, Oberflächen-Wellenenergie, lokaler Kolk,auftretende Strömungen sowie Auftrieb. Bisherige Forschungen sagen Änderungen nur in unmittelbarer Nähe der OWPs voraus bzw. nehmenan, dass deren Auswirkungen in der natürlichen Variabilität untergehen. Einige Studien spekulieren, dass in „extremen“ Szenarios irreversibleÄnderungen an Küstenerosion/-deposition, Auftriebsmustern oder bodennahen Sauerstoffkonzentrationen möglich sind. In dieser Literaturübersichtkonnten jedoch keine belastbaren quantitativen Untersuchungen gefunden werden, die diese Thesen stützen. Mögliche Zusammenhängezwischen OWFs und Nährstoff- bzw. Phytoplankton-Regimes werden postuliert, konnten jedoch bisher nicht durch Untersuchungenbelegt werden und sind somit Spekulation. Auch numerische Modellstudien konnten bisher wenig zur Erkenntnis über den Einfluss vongroßen Offshore-Anlagen, von kumulativen Effekten einer Vielzahl von OWFs sowie über den Ferneffekt an den Küsten beitragen.Diese Literaturstudie empfiehlt deshalb, dass sich zukünftige Untersuchungen mit numerischen Modellen auf große OWFs mit hundertenvon Turbinen, die Wechselwirkung zwischen vielen OWFs und ozeanographische Änderungen in Lee von OWFs konzentrieren. QuantitativeMessungen sind notwendig um die Modellrechnungen zu validieren. Zusätzlich sind umfangreiche Langzeitmessungen nötig, um den Einflussvon OWFs aus dem natürlichen „Rauschen“ herauszufiltern.Die Schlussfolgerungen und Empfehlungen dieser Übersicht werden auch für eine Fokussierung des im Helmholtz-Zentrum, Geesthachtentwickelten COSYNA-Systems (Coastal Observation System for Northern and Arctic Seas) benutzt. COSYNA ist ein modell-unterstütztesmarines Beobachtungssystem, mit dem zukünftig auch Effekte von OWFs auf die Ozeanographie der Nordsee untersucht werden sollen.Die Wissenslücken, die in dieser Literaturübersicht identifiziert wurden, werden zukünftig ein Leitfaden für COSYNA- Fragestellungen, inDatenerhebung, Modellentwicklung und Schiffkampagnen darstellen.