Modellrechnungen zur Risikoabschätzung für Individuen und ...€¦ · (BAND-Modell im engeren...
Transcript of Modellrechnungen zur Risikoabschätzung für Individuen und ...€¦ · (BAND-Modell im engeren...
-
Modellrechnungen zur
Risikoabschätzung für Individuen
und Populationen von Greifvögeln
aufgrund der
Windkraftentwicklung
Leonid Rasran, Ubbo Mammen & Bodo Grajetzky
-
1.Greifvogelmonitoring und
Windkraftentwicklung auf Kontrollflächen in
Deutschland – Abschätzung der
Auswirkungen von Windenergie auf
Greifvogelpopulationen auf grober räumlicher
Skala
2.Erweitertes „BAND-Modell“ – Abschätzung
der Kollisionsrisiken für Individuen innerhalb
ihrer „homerange“
Modelle
-
Greifvogelmonitoring
• Umfassendes Monitoring-
Programm für 25 Arten in 17
europäischen Ländern
• Schwerpunkt in Deutschland
(ca. 80% aller Daten)
• Ehrenamtliche Leistung
zahlreicher Interessenten, die
einzelne Kontrollflächen
bearbeiten
-
Für weitere Analysen ausgewählt:
• Flächen mittlerer Größe (zw. 100
und 2000 km², mit einigen kleineren
Ausnahmen)
• Flächen mit gut definierten
Grenzen, die eine Zuordnung der
Windkraftanlagen erlauben
• Vorhandene Monitoringdaten für
mindestens eine der Zielarten
(Rotmilan, Bussard, Seeadler etc.)
• Insgesamt 225 Flächen
• Daten zur Brutpaardichte: 1991-
2006
• Daten zum Bruterfolg: 1991-2002
-
NR JAHR ARTKürzel ART KAT A B C N JUV
0106 1991 ANIS Sperber 4 0 1 29 29 58
0106 1991 CAER Rohweihe 4s 0 1 5 0 0
0006 1991 BBUT Mäusebussard 4 0 0 13 13 13
0006 1991 AGEN Habicht 4 0 0 1 1 0
0006 1991 MMIL Rotmilan 4 0 0 3 3 4
0006 1991 MMIG Schwarzmilan 4 0 0 1 1 2
0006 1991 FTIN Turmfalke 4 0 0 1 1 2
0072 1991 MMIL Rotmilan 4 2 0 17 17 21
0072 1991 MMIG Schwarzmilan 4 0 0 20 20 19
0072 1991 FSUB Baumfalke 4 4 0 6 6 8
0114 1991 ANIS Sperber 4 1 3 9 2 5
NR GEBNAM GROE LAND PLZ STO HERSTL KW DURCHM NABHOE SEIT STILL
0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15738 A01 Zeuthen Vestas 500 39,0 53,0 05/95 -
0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15741 A01 Pätz Enercon 500 40,3 50,0 02/95 -
0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15741 A02 Pätz Enercon 500 40,3 50,0 02/95 -
0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15741 A03 Pätz Enercon 500 40,3 50,0 03/95 -
0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15741 A04 Pätz Enercon 500 40,3 50,0 03/95 -
0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15711 AKönings-Wusterh. Enercon 500 40,3 65,0 07/96 -
0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15758 A Kablow Enercon 500 40,3 65,0 03/99 -
Monitoringdaten
Greifvögel
Windkraftanlagen innerhalb der Kontrollflächen
Aufbereitung der Datensätze
-
• Populationsdynamik der Greifvögel (für jede Art getrennt) und
Entwicklung der Windkraftanlagen in den für die jeweilige Art
relevanten Flächen als lineare Modelle mit “Jahren” als
Messwiederholungen
• Variablen – Anzahl Brutpaare/WEA pro 100 km²
• Per Varianzanalyse (ANOVA) werden zufallsbezogene Modelle
mit von den Faktoren “Jahr” und “Windkraft” abhängigen Modellen
verglichen
Statistische Analysen
-
RotmilanErgebnisse
1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005
Jahr
0
10
20
30
40
50
An
za
hl
Bru
tpa
are
/ W
EA
pro
10
0 k
m²
0
1000
2000
3000
4000
5000
Su
mm
are
Leis
tun
g W
EA
pro
10
0 k
m²
Anzahl WEALeistung kWRotmilan Brutpaare
Mittelwert +/- Stdf.
Einzelbeobachtungen: 1005
Flächen: 147
Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood
Einfluss auf Brutpaardichte
Faktor Model df Test L.Ratio p-value0-Hypothese 1 4Zeit 2 5 1 vs 2 3,037 0,081
Anzahl Windkraftanlagen pro 100 km² 3 6 2 vs 3 0,001 0,973Zeit x Anzahl 4 7 3 vs 4 0,117 0,732
Summare Leistung der Windkraftanlagen pro 100 km² 5 6 2 vs 5 0,0227 0,8802
Zeit x Leistung 6 7 5 vs 6 0,0336 0,8545
Windkraftanlagen in den relevanten MonitoringflächenAnzahl
1 4Zeit 2 5 1 vs 2 63,886
-
Rotmilan Brutpaare
-
Rotmilan BruterfolgRotmilan
19911992
19931994
19951996
19971998
19992000
20012002
Jahr
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
An
zah
l fl
ug
gen
pro
Nest/
WE
A p
ro 1
00
km
²
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Su
mm
are
Leis
tun
g W
EA
pro
100 k
m²
Anzahl WEA
Leistung kW
Rotmilan Bruterfolg
Mittelwert +/- Stdf.
Einfluss auf Bruterfolg
Einzelbeobachtungen: 673
Flächen: 122
Faktor Model df Test L.Ratio p-value
0-Hypothese 1 5
Zeit 2 4 1 vs 2 1,04899 0,3057
Anzahl Windkraftanlagen pro 100 km² 3 5 2 vs 3 0,01368 0,9069
Zeit x Anzahl 4 7 3 vs 4 1,23196 0,5401
Summare Leistung der Windkraftanlagen pro 100 km² 5 5 2 vs 3 0,00154 0,9687
Zeit x Leistung 6 7 5 vs 6 2,12733 0,3452
-
SeeadlerSeeadler
1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005
Jahr
0
1
2
3
4
5
6
7
8
An
zah
l B
rutp
aare
/WE
A p
ro 1
00 k
m²
0
2000
4000
6000
8000
10000
Su
mm
are
Leis
tun
g W
EA
pro
100 k
m²
Faktor Model df Test L.Ratio p-value
0-Hypothese 1 4Zeit 2 51 vs 2 10,8 0,001Anzahl Windkraftanlagen pro 100 km² 3 62 vs 3 0,131 0,717Zeit x Anzahl 4 73 vs 4 1,698 0,193
Summare Leistung der Windkraftanlagen pro 100 km² 5 62 vs 5 0,565 0,452
Zeit x Leistung 6 75 vs 6 0,615 0,433
Einzelbeobachtungen: 210
Flächen: 37
Linear mixed-effects model fit by
maximum likelihood
Einfluss auf Brutpaardichte
-
• Bei den betrachteten Greifvogelarten konnte ein
statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen
Populationsschwankungen auf Monitoringflächen und
dem Aufbau von Windkraftanlagen nicht nachgewiesen
werden
• Beim Seeadler fiel die Zunahme der Brutpopulation
zeitlich mit dem Aufbau der Windenergie zusammen –
jedoch ohne Ursache/Wirkung-Beziehung
• Die höchsten Rotmilandichten wurden nur in windkraft-
freien Gebieten beobachtet
Zusammenfassung
-
Zwei Komponenten:
1.Kollisionswahrscheinlichkeit beim direkten Rotordurchflug
(BAND-Modell im engeren Sinne)
2.Wahrscheinlichkeit für räumliche Begegnung (wie oft
während der Brutsaison passiert ein Greifvogel den vom Rotor
einer Windkraftanlage berührbaren Raum)
Erweitertes „BAND-Modell“
-
BAND-Modell im engeren Sinne:
Kollisionswahrscheinlichkeit beim direkten Rotordurchflug
K: [1D or [3D] (0 or 1) 1
NoBlades 3
MaxChord 2,5 m
Pitch (degrees) 30
BirdLength 0,47 m
Wingspan 1,3 m
F: Flapping (0) or
gliding (+1) 1
Bird speed 4,5 m/sec
RotorDiam 66 m
RotationPeriod 4,39 sec
Overall p(collision) = Upwind 21,8% Downwind 14,3%
Average 18,0%Band et al. 2007
-
Vertikal (für Wiesenweihe)
Anteil der Flüge im Rotorbereich, nach Entfernung zum Nest aufgegliedert
-
Vertikal (für Rotmilan)
19,7
24,8
23,0
17,9
10,7
4,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
1-10 m
11-25 m
26-50 m
51-100 m
101-150 m
>151 m
he
igh
t le
ve
l
share of time [%]
Anteil der Flüge im Rotorbereich, aus Direktbeobachtungen
während der Brutsaison
-
Horizontal
Distanzklassenbezogene, flächenbereinigte Aktivitätsdichte
Abstandsklassen:
Für Wiesenweihen -
1000 m
Für Rotmilane -
2000 m
-
Wiesenweihe
• Telemetriedaten von 8 eine Brutsaison umfassenden Vogelbeobachtungen
aus Nordfriesland
• Brutsaison – ca. 100 Tage
• Individuelle Raumnutzungsprofile
• Individuelle Flughöhenprofile
Rotmilan
• Telemetriedaten von 9 eine Brutsaison umfassenden Vogelbeobachtungen
aus Mitteldeutschland
• Brutsaison – ca. 100 Tage
• Individuelle Raumnutzungsprofile
• Flughöhen als Durchschnittswerte aus Beobachtungen
Modellgrundlage:
-
Seeadler
• Telemetriedaten von einem territoriellen Adler mit klar
getrenntem Horsthabitat und Hauptnahrungsgebiet
• Brutsaison – ca. 70 Tage (abgebrochen)
• Raumnutzung – Distanzklassen:
-
Modellsituation:
Anwesenheit von einer WKA innerhalb des Radius um das Nest
Für Wiesenweihen - drei WKA-Größen betrachtet
• kleine – E-40, 500 kW, Rotorhöhen 20-65 m,
Flächenanspruch 1257 m²
• mittlere – E-66, 1800 kW, Rotorhöhen 30-100 m,
Flächenanspruch 3421 m²
• große – V90, 3000 kW, Rotorhöhen 35-130 m,
Flächenanspruch 6362 m²
Für Rotmilane und Seeadler – nur eine (mittlere) Anlagengröße betrachtet
-
Anders als bei der Präsentation am 8.11.2010
Ausweichverhalten der
Tiere gegenüber WKAs
(nach Urquhart 2010,
Band unpubl.):
Für Wiesenweihen – 97,5 %
Für Rotmilane – 98 %
Für Seeadler – 95 %
Für Wiesenweihen
(je nach Anlagengröße)
• kleine – 9 Sekunden
• mittlere – 15 Sekunden
• große – 20 Sekunden
Für Rotmilane – 10 Sekunden
Für Seeadler - 8 Sekunden
Zeit pro Rotordurchflug -
(resultierend aus Fluggeschwindigkeit
und Rotordurchmesser)
-
Pro
gn
osti
zie
rte A
nzah
l vo
n
Wie
sen
weih
en
ko
llis
ion
en
pro
An
lag
e/S
ais
on
WiesenweiheErgebnisse
Mittelwert; Whisker: Mittelwert-Stdf., Mittelwert+Stdf.
1000
Distanzklasse (m)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Pro E-40 AnlagePro E-66 AnlagePro V90 Anlage
-
Prognostizierte Anzahl von Wiesenweihenkollisionen pro Saison
Log-skaliert
Mittelwert; Whisker: Mittelwert-Stdf., Mittelwert+Stdf.
1000
Distanzklasse (m)
0,000005
0,000050
0,000500
0,005000
0,050000
0,500000
Pro E-40 Anlage
Pro E-66 Anlage
Pro V90 Anlage
Pro
gn
osti
zie
rte A
nzah
l vo
n
Wie
sen
weih
en
ko
llis
ion
en
pro
An
lag
e/S
ais
on
-
Rotmilan
2000
Distanzklasse (m)
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
Mittelwert ±Stdf.
Pro
gn
osti
zie
rte A
nzah
l vo
n
Ro
tmilan
ko
llis
ion
en
pro
An
lag
e/S
ais
on
-
Rotmilan
Log-skaliertP
rog
no
sti
zie
rte A
nzah
l vo
n
Ro
tmilan
ko
llis
ion
en
pro
An
lag
e/S
ais
on
2000
Distanzklasse (m)
0,0005
0,0050
0,0500
0,5000Mittelwert ±Stdf.
-
2000
Distanzklasse
0
20
40
60
80
100
Mo
rtalitä
tsre
du
kti
on
(%
)
Mortalitätsreduktion Rotmilan
-
Kreis Sektor
Distanzklassen (m)
SeeadlerErgebnisse
0
0,005
0,01
0,015
0,02
8000
Hauptnahrungsgebiet
Pro
gn
osti
zie
rte A
nzah
l vo
n
Seea
dle
rko
llis
ion
en
pro
An
lag
e/S
ais
on
-
• Auf “grober” Landschaftsebene stellt die bisherige (bis 2006) Entwicklung der Windenergie für die Populationen der betrachteten Greifvögel noch keine akute Gefahr dar
• Eine klare räumliche Trennung der Windenergieanlagen und der Greifvögelvorkommen ist dennoch zu befürworten, denn:
– Brutkolonien sind nur in windkraftfreien Flächen zu finden (evtl. Verdrängung)
– Die Anwesenheit von WKA innerhalb der engeren „homerange“ um einen Horst steigert die Kollisionsgefahr beträchtlich, während die Einhaltung von Abstandskriterien zu einer signifikanten Reduktion der Mortalität führen würde
Fazit
-
Danke!