Schlussbericht - Nationalpark Wattenmeer...Schlussbericht– Teilvorhaben 3 8 2.2 Voraussetzungen,...

Schlussbericht – Teilvorhaben 3

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Schlussbericht

TP3 - Untersuchungen zur Raumnutzung durch Schweinswale in der Nord- und Ost-see mit Hilfe akustischer Methoden (PODs)

Zuwendungsempfänger

Deutsches Meeresmuseum Katharinenberg 14/20 18439 Stralsund

Förderkennzeichen

0329946C

Vorhabenbezeichnung

MINOS 2 - Weiterführende Arbeiten an Seevögeln und Meeressäugern zur Bewer-tung von Offshore - Windkraftanlagen (MINOSPlus)

Laufzeit des Vorhabens

1.6.2004 – 30.5.2007

Berichtszeitraum

1.6.2004 – 30.5.2007

Projektbeteiligte

Ursula Verfuß, Martin Jabbusch, Michael Dähne, Dr. Harald Benke, Deutsches Meeresmuseum, Katharinenberg 14/20, 18439 Stralsund

Sven Adler, Heiko Charwat, Roger Mundry, Jakob Hansen Rye, Forschungs- und Technologiezentrum Westküste, Außenstelle der CAU Kiel, Hafentörn, 25761 Büsum

Unter Mitarbeit von Anja Meding und Christopher Honnef Deutsches Meeresmuseum, Katharinenberg 14/20, 18439 Stralsund

Anmerkung:

Das dem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Ministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reak-torsicherheit unter dem Förderkennzeichen 0329946C gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt der Veröffentli-chung liegt bei dem Autor / den Autoren. Dieser Bericht darf nur mit Zustimmung der Autoren zitiert werden.

Schlussbericht– Teilvorhaben 3

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Inhaltsverzeichnis

1 Kurze Darstellung zum Gesamtprojekt MINOSPlus ..........................................................5 1.1 Aufbau des Verbundvorhabens........................................................................................5

2 Kurze Darstellung zu Teilprojekt 3 ...................................................................................7 2.1 Aufgabenstellung...............................................................................................................7 2.2 Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde.............................8 2.3 Planung und Ablauf des Vorhabens ................................................................................8 2.4 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde ......................9 2.5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen ............................................................................12

3 Eingehende Darstellung..................................................................................................13 3.1 Einführung in die Methodik.............................................................................................13

3.1.1 Der T-POD............................................................................................................................13 3.1.1.1 Die T-POD-Einstellungen: "Settings" .................................................................14 3.1.1.2 Die T-POD-Daten ...............................................................................................16 3.1.1.3 Auswertung der T-POD-Daten ...........................................................................17

3.2 Erzielte Ergebnisse..........................................................................................................19 3.2.1 Akustisches Monitoring ........................................................................................................19

3.2.1.1 Methode..............................................................................................................19 3.2.1.1.A Nicht-parametrische Tests.....................................................................22 3.2.1.1.B GAM-Analysen.......................................................................................22 3.2.1.1.C Simulation ..............................................................................................25 3.2.1.1.D Vergleich mit Flugzählungen .................................................................25

3.2.1.2 Ergebnisse..........................................................................................................25 3.2.1.2.A Nicht-Parametrische Tests ....................................................................25 3.2.1.2.B GAM-Analysen.......................................................................................26 3.2.1.2.C Simulation ..............................................................................................32 3.2.1.2.D Vergleich mit Flugzählungen .................................................................32

3.2.1.3 Diskussion ..........................................................................................................32 3.2.2 Vertiefte Datenanalyse .........................................................................................................34

3.2.2.1 Methode..............................................................................................................34 3.2.2.1.A Vergleich Algorithmus-Klassifizierungen mit visueller

Durchsicht..............................................................................................34 3.2.2.1.B Verhaltensanalysen ...............................................................................35

3.2.2.2 Ergebnisse..........................................................................................................35 3.2.2.2.A Vergleich Algorithmus-Klassifizierungen mit manueller

Durchsicht..............................................................................................35 3.2.2.2.B Verhaltensanalysen ...............................................................................37

3.2.2.3 Diskussion ..........................................................................................................39 3.2.3 Eichmethoden.......................................................................................................................41


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3.2.3.1 Methode..............................................................................................................42 3.2.3.1.A Kalibrierung............................................................................................42 3.2.3.1.B Intrakalibrierung.....................................................................................45

3.2.3.2 Ergebnisse..........................................................................................................46 3.2.3.2.A Kalibrierung............................................................................................46 3.2.3.2.B Intrakalibrierung.....................................................................................49

3.2.3.3 Diskussion ..........................................................................................................50 3.2.4 Verankerungssysteme..........................................................................................................52

3.2.4.1 Standard-Verankerungssystem..........................................................................52 3.2.4.2 Stabiles Verankerungssystem............................................................................55 3.2.4.3 GSM/GPS-System..............................................................................................56 3.2.4.4 Satellitensender..................................................................................................58 3.2.4.5 Akustischer Auslösemechanismus.....................................................................61

3.2.5 Datenaufbereitung für die Datenbank ..................................................................................62 3.2.6 Beratende Unterstützung der TP4-Begleituntersuchungen .................................................65

3.2.6.1 Empfehlungen zur statistischen Analyse der im Rahmen des StUK erhobenen T-POD-Daten ...................................................................................65

3.2.7 Monitoring-Empfehlungen ....................................................................................................66 3.2.7.1 Verankerung .......................................................................................................66 3.2.7.2 Versuchsdesign ..................................................................................................67 3.2.7.3 T-POD-Einstellungen..........................................................................................67 3.2.7.4 Datenauswertung ...............................................................................................68

3.2.8 SAM-Workshop ....................................................................................................................68 3.3 Eingehende Darstellung des voraussichtlichen Nutzens, insbesondere die

Verwertbarkeit des Ergebnisses im Sinne des fortgeschriebenen Verwertungsplans............................................................................................................68

3.4 Eingehende Darstellung des während der Durchführung des Vorhabens aus dem ZE bekannt gewordenen Fortschritts auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen ..........................................................................................................69

3.5 Eingehende Darstellung der erfolgten oder geplanten Veröffentlichungen des Ergebnisses ..............................................................................................................70

4 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen ...............................................................71

5 Danksagung .....................................................................................................................73

6 Veröffentlichungen ..........................................................................................................73 6.1 Artikel ................................................................................................................................73 6.2 Konferenzbeiträge............................................................................................................74

7 Literaturverzeichnis.........................................................................................................75


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8 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis ...........................................................................81

9 Abkürzungsverzeichnis...................................................................................................85

10 Größen & Einheiten: ........................................................................................................87


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1 Kurze Darstellung zum Gesamtprojekt MINOSPlus

1.1 Aufbau des Verbundvorhabens

Der MINOSPlus-Verbund besteht aus den folgenden sieben Teilprojekten (TP), siehe Tabelle 1. Einen Überblick über die Aufgabenschwerpunkte gibt Abbildung 1.

• TP1 - Weiterführende Untersuchungen zum Einfluss akustischer Emissionen von Offshore-Windenergieanlagen auf marine Säuger im Bereich der deutschen Nord- und Ostsee

• TP2 - Erfassung der Dichte und Verteilungsmuster von Schweinswalen (Phocoena pho-coena) in der deutschen Nord- und Ostsee

• TP3 - Untersuchungen zur Raumnutzung durch Schweinswale in der Nord- und Ostsee mit Hilfe akustischer Methoden (PODs)

• TP4 – Einsatz und Vergleich visueller und akustischer Erfassungsmethoden zur Beurteilung von Schweinswalvorkommen

• TP5 - Zeitlich-räumliche Variabilität der Seevogel-Vorkommen in der deutschen Nord und Ostsee und ihre Bewertung hinsichtlich der Offshore-Windenergienutzung

• TP6 - Seehunde in See (SIS) - Untersuchungen zur räumlichen und zeitlichen Nutzung der Nordsee durch Seehunde im Zusammenhang mit der Entwicklung von Offshore-Windernergieanlagen (WEA)

• TP7 - Koordination und Datenbank

Abbildung 1: Aufbau des MINOSPlus-Verbundvorhabens, 2004 - 2007.


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Tabelle 1: Die sieben Forschungsprojekte des MINOSPlus-Verbundes, 2004 – 2007.


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2 Kurze Darstellung zu Teilprojekt 3

Im Folgenden wird das Teilprojekt 3 (TP3) vorgestellt und seine Ergebnisse dargestellt. Durch unterschiedliche Lauf- und Endzeiten der MINOSPlus-Teilprojekte werden die jeweili-gen Endberichte der Teilprojekte einzeln verfasst und zu gegebener Zeit auf der Internetseite www.minos-info.de zur Verfügung stehen.

2.1 Aufgabenstellung

Ziel dieses Teilprojektes ist es, die räumliche und zeitliche Verteilung von Schweinswalen und deren Änderung v. a. in der Ostsee zu untersuchen. Der Einsatz von akustischen Schweinswaldetektoren (T-PODs) ist unabdingbar, um ein vollständiges Bild der Verbreitung von Schweinswalen in der deutschen Ostsee zu erhalten und das Maß der Variabilität der Raumnutzung aufzudecken. Dies dient unter anderem der Erlangung von Vergleichswerten für die Beurteilung von potentiellen WEA-Gebieten.

Ein weiteres Ziel ist die Operationalisierung der Methode, um Bewertungsverfahren und Leit-fäden sowie Vorschläge für Monitoringverfahren zur Begleitung von Baumaßnahmen zu entwickeln. Dazu gehört die Verbesserung von Verankerungssystemen für die Geräte sowie die Standardisierung der Analysemethode. Die Ergebnisse der T-POD-Daten sollen mit den durch die Flugzählungen erlangten Ergebnissen der Teilprojekte (TP) 2 und 4 verglichen werden. Damit wird geprüft, ob T-POD-Daten Aufschluss über die lokale Schweinswaldichte im Einsatzgebiet geben können.

Folgende wesentliche Arbeitsschritte sollten in diesem Teilprojekt absolviert werden:

a) Weiterführung und Ausbau der Messungen in dem von MINOS aufgebauten Mess-netz sowie Erweiterung dieses Messnetzes bis Ende 2004

b) Statistischer Vergleich der gewonnenen Daten mit den Ergebnissen der Flugzählun-gen in Kooperation mit TP 2 und TP 4

c) Beratende Unterstützung der Begleituntersuchungen von TP 4 beim Bau von WEA ab 2005

d) Weiterentwicklung des Verankerungssystems

e) Vertiefte Datenanalyse

f) Datenaufbereitung für die Integration in die allgemeine Projekt-Datenbank (TP 7)

g) Organisation und Durchführung eines Workshops

Die Ergebnisse und Erkenntnisse aus diesem Projektteil wurden auf den MINOSPlus-Status-Seminaren sowie auf internationalen Konferenzen vorgestellt und in einer anerkannten Fachzeitschrift sowie in Büchern und Proceedings veröffentlicht.


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2.2 Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde

Das Deutsche Meeresmuseum (DMM) arbeitet seit 2001 mit Schweinswaldetektoren (T-PODs) und hat nach deren eingehender Prüfung ein passiv akustisches Monitoringnetz in der deutschen Ostsee aufgebaut und bis Ende des Untersuchungszeitraums von MINOSPlus bzw. vom Jastarnia-Projekt (s. u.) betrieben. Neben dem langjährigen Einsatz dieser Geräte wurde auch eine Standardkalibriermethode entwickelt, mit der die Richtcharakteristik und der Schwellenwert für den Schalldruckpegel der zu registrierenden Schweinswallaute bestimmt wird.

Das TP 3 von MINOSPlus wurde aufbauend auf MINOS in enger Kooperation mit TP 4 sowie mit den folgenden am DMM laufenden F+E Vorhaben durchgeführt, welche vom BMU bzw. BfN gefördert wurden bzw. werden:

- Erfassung von Meeressäugetieren in der deutschen AWZ von Nord- und Ostsee, 1. Teil-vorhaben des Projektes: Erfassung von Schweinswalen in der deutschen AWZ der Ostsee mittels Porpoise Detektoren (POD). FKZ 802 85 260, Laufzeit: 01.01.2003 – 30.06.2006. Acronym: EMSON.

- Untersuchungen an Schweinswalen in der Ostsee als Grundlage für die Implementierung des Bestandserholungsplanes für die Schweinswale der Ostsee (Jastarnia Plan). FKZ 804 86 011 – K1 , Laufzeit: 21.08.2004 – 31.12.2007. Acronym: Jastarnia.

- Application and analysis methods for the deployment of T-PODs in environmental impact studies for wind farms: Comparability and development of standard methods. FKZ 0327587, Laufzeit: 01.08.2006 – 31.07.2009. Acronym: AMPOD.

Des Weiteren fand das Projekt in Kooperation mit den unter Kapitel 2.5 genannten Institutio-nen statt.

2.3 Planung und Ablauf des Vorhabens

Das TP 3 lief über 3 Jahre. Folgende wesentliche Arbeitsschritte wurden in diesem Teilpro-jekt absolviert:

- Die Weiterführung der Messungen in dem von MINOS aufgebauten Messnetzes in der deutschen Ostsee wurde bis drei Monate vor Projektende durchgeführt.

- Die Erweiterung des Messnetzes bis in die Kieler und Mecklenburger Bucht sowie vor Usedom wurde mit den Wasser- und Schifffahrtsämtern Stralsund und Lübeck abgespro-chen und beantragt. Die neuen Messpositionen wurden nach Genehmigung durch die vorher genannten Ämter zwischen November 2004 und Mai 2005 in Betrieb genommen.


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- Der statistische Vergleich der gewonnenen Daten mit den Ergebnissen der Flugzählun-gen in Kooperation mit TP 2 und TP 4 wurde im Rahmen von Teilprojekt 4 durchgeführt und wird im entsprechenden Kapitel des TP4-Endberichtes behandelt.

- Die Begleituntersuchungen von TP 4 beim Bau von WEA sind nicht durchgeführt worden, da sich der Bau der WEA verzögerte. Deshalb konnte es von seitens des TP3 keine be-ratende Unterstützung geben. Im Gegenzug dazu stand die Wissenschaftlerin des TP3 sowie der MINOSPlus Statistiker bei der Erstellung und Verbesserung des BSH-Standarduntersuchungskonzepts (StUKs) beratend zur Seite.

- An der Weiterentwicklung des Verankerungssystems sowie an der vertieften Datenanaly-se wurde während des gesamten Projektzeitraumes neben der allgemeinen Datenerhebung und –analyse gearbeitet.

- Auch die Datenaufbereitung für die Integration in die allgemeine Projekt-Datenbank (TP 7) lief neben den anderen Tätigkeiten während des gesamten Projektzeitraumes.

2.4 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde

Seit 2001 wurde im Rahmen eines vom BMU geförderten zweijährigen F+E Vorhabens1 am Deutschen Meeresmuseum (DMM) eine neue akustische Methode getestet, um Schweins-wale in ausgewählten Gebieten der Ostsee nachzuweisen und die Nutzung der Gebiete durch die Kleinwale zu erforschen. Bei dieser Methode handelte es sich um den Einsatz von T-PODs – Timing POrpoise Detectors, Schweinswaldetektoren.

Die im Laufe des ersten Projektjahres gesammelten Ergebnisse und Erfahrungen wiesen die T-PODs als eine sehr geeignete Methode aus, das Vorkommen von Schweinswalen in aus-gewählten Gebieten nachzuweisen. Daraufhin wurden die T-PODs in zwei weiteren Projekten2,3 des Deutschen Meeresmuseums eingesetzt, welche gezielt Gebiete der Nord- und Ostsee auf ihre Nutzung durch Schweinswale untersuchten, die in Hinblick auf Wind-energieanlagen bzw. Schutzgebiete interessant sind.

Durch den erfolgreichen Einsatz der T-PODs entlang der Küste von Mecklenburg-Vorpommern und Schleswig-Holstein sowie in der deutschen AWZ im Rahmen dieser eng miteinander kooperierenden Vorhaben konnte gezeigt werden, wie geeignet ein flächende- 1„Untersuchungen zur Nutzung ausgewählter Gebiete der deutschen und polnischen Ostsee durch Schweinswale mit Hilfe akustischer Methoden ", FKZ 901 86 020 2 „Untersuchungen zur Raumnutzung durch Schweinswale in der Nord- und Ostsee mit Hilfe akusti-scher Methoden (PODs)“ [3. Teilprojekt MINOS], FKZ 032 75 20 3 „Erfassung von Schweinswalen in der deutschen AWZ der Ostsee mittels Porpoise Detektoren (POD)“, FKZ 802 85 310


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ckender und kontinuierlicher Einsatz der T-PODs ist, um Schweinswale nachzuweisen. Fol-gende Erkenntnisse wurden gewonnen:

- T-PODs, die innerhalb eines Untersuchungsgebietes in einem Abstand von mehreren km eingesetzt wurden, weisen vergleichbare Daten auf.

- In der Ostsee wurden von Westen (Fehmarn) nach Osten (Rügen) immer weniger Schweinswale aufgenommen. Östlich der Darßer Schwelle wurden kaum noch Kleinwale registriert.

- In Gebieten, in denen durch die im Verbundprojekt MINOS und vom BfN geförderten Schweinswal-Flugzählungen keine Schweinswale gesichtet wurden (Scheidat et al., 2004), deckten die T-PODs die zum Teil regelmäßige Nutzung dieser Gebiete auf (z. B. Kadetrinne).

- In Gebieten, in denen die T-PODs über mehrere Monate hinweg eingesetzt wurden, er-laubten die Daten den Vergleich der Schweinswalregistrierungen zwischen den Monaten. So wurde westlich von Fehmarn und in der Kadetrinne sowie im anliegenden küstenna-hen Bereich ein Abfall der Schweinswaldichte zum Winter hin beobachtet und zum Frühjahr / Sommer wieder ein Anstieg.

Als Schwachpunkt der T-PODs wurde bisher häufig die geringe Reichweite von ca. 1 km aufgeführt, aber auch die unterschiedliche Sensitivität der T-PODs, die sich wiederum auf die Reichweite auswirkt. Die vergleichbaren Ergebnisse nahe gelegener Messstationen im Feh-marnbelt und in der Kadetrinne sowie in deren küstennahen Bereichen zeigten jedoch, dass Daten eines Gerätes, ungeachtet dessen Sensitivität, repräsentativ für ein Gebiet sein kön-nen. Dies mag zum einen an der Mobilität der Schweinswale liegen, die sich in ihrer Aktivität nicht nur auf kleine begrenzte Gebiete beschränken, zum anderen an der Art der Datenaus-wertung, die bisher auf den Vergleich von "schweinswalpositiven Tagen" beschränkt war (Tage mit mindestens einer Schweinswalregistrierung). Bei dieser Art der Auswertung fallen die Sensitivitätsunterschiede kaum ins Gewicht. Sie reicht aber vollkommen aus, um räumli-che Unterschiede im Schweinswalvorkommen der Ostsee sowie starke saisonale Schwankungen in der Gebietsnutzung nachweisen zu können.

Die saisonale Nutzung von Gebieten durch Schweinswale ist auch für die Beltsee, den Kat-tegatt und den Skagerrak bekannt. Diese Erkenntnisse wurden durch die Telemetrierung einzelner Tiere mit Satellitendatenloggern erhalten (Sveegard, 2006; Teilmann et al., 2003).

Neben der prinzipiellen Vergleichbarkeit der Daten einzelner T-POD-Stationen untereinander ist auch die nahezu kontinuierliche Präsenz der T-PODs über einen längeren Zeitraum sowie deren Einsetzbarkeit auf kleiner räumlicher Skala von entscheidendem Vorteil. Während bei den Flugzählungen von Mai bis August 2002 in der Kadetrinne keine Schweinswale gesichtet wurden (Scheidat et al., 2004), zeigten die T-POD-Daten von August 2002 an ca. 70 % aller Untersuchungstage mindestens eine Schweinswalregistrierung. Flugzählungen ergeben in Gebieten sehr niedriger Schweinswaldichte Bestandsabschätzungen mit großem Vertrau-


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ensbereich. In solchen Gebieten ist ein akustisches Monitoring das geeignete Mittel, da eine Erfassung der Schweinswale über längere Zeiträume ermöglicht wird. Damit lässt es Rück-schlüsse auf die Raumnutzung zu, wenn es bisher auch keine Bestandsabschätzungen erlaubt. Die Methode bietet sich also vor allem für eng begrenzte Untersuchungsareale an und solche mit geringem Schweinswalvorkommen. Daher ist das akustische Monitoring u. a. sehr geeignet für Gebiete mit stark gefährdeten Schweinswalpopulationen, wie sie in der Ostsee vorkommen.

Neben diesen positiven Ergebnissen der o. g. Projekte des DMM wurden aber auch die Probleme bei der T-POD-Anwendung deutlich. Dazu gehört der Verlust von T-PODs. Die Verlustrate für alle genannten Vorhaben lag in der Vergangenheit bei ca. 30%. Ein Verlust kann zum einen durch eine starke Verdriftung der T-POD-Verankerungen verursacht wer-den, zum anderen durch die ungewollte sowie gewollte Zerstörung der Verankerungen bzw. die Entfernung der Oberflächenmarkierungen. Es kann vorkommen, dass größere Schiffe die Markierungen übersehen und überfahren. Weiterhin sind die verwendeten Bojen und Fah-nen, welche die in den Nachrichten für die Seeschifffahrt veröffentlichten T-POD-Position für den Wissenschaftler und die Schifffahrt kennzeichnen, unbeaufsichtigt und können daher einfach entwendet werden. Auch von den Windenergieanlagen-Betreibern wurden immer wieder Verluste der Geräte beklagt, so dass das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydro-graphie (BSH) zeitweise die obligatorische Nutzung der T-PODs im Rahmen der Umweltverträglichkeitsprüfungen aus dem Standarduntersuchungskonzept genommen hatte. Im Laufe der oben genannten Projektarbeiten wurde die Verankerung immer weiter verbes-sert. Durch die Einführung eines doppelten Verankerungssystems konnte die Verlustrate deutlich reduziert werden. Eine Weiterentwicklung der Verankerung ist für den Einsatz der T-PODs als Routineverfahren jedoch notwendig.

Ein noch nicht gelöstes Problem war auch der Abgleich von Daten verschiedener T-PODs, wenn diese detailliertere Analysen erlauben sollten, als es bisher mit den 'Schweinswalposi-tiven Tagen' geschehen war. Dies ist nötig, um z. B. aneinander grenzende Gebiete miteinander vergleichen zu können. Im Rahmen des MINOS-Projektes wurde eine Standard-kalibrierung zur Ermittlung der Sensitivität der T-PODs entwickelt. Sie erlaubt einen direkten Vergleich der akustischen Eigenschaften der T-PODs. Die Ergebnisse lassen Rückschlüsse zu, welche T-PODs in derselben Situation vergleichbare Daten liefern würden. Für T-PODs mit sehr unterschiedlichen Sensitivitäten sind jedoch noch weitere Kalibriertests im Freiland nötig (Intrakalibrierung), die einen Abgleich der Daten erlauben. In dem hier vorliegendem Endbericht wird auf die in diesem Kapitel aufgeworfenen Fragen und Versuchsansätze ein-gegangen.


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2.5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen

Das Projekt und die damit verbundenen Wartungsarbeiten wurden im Rahmen von Amtshilfe in enger Kooperation mit der Bundespolizei Amt SEE, dem Wasser- und Schifffahrtsamt Stralsund sowie der Wasserschutzpolizei durchgeführt. In Zusammenarbeit mit dem Wasser- und Schifffahrtsamt Stralsund sowie dem Wasser- und Schifffahrtsamt Lübeck wurden die Positionen für die Messverankerungen erarbeitet. Die Intrakalibrierungen und viele fachliche Diskussionen fanden mit der Firma BIOCONSULT-SH und dem damit verbundenen F+E Vorhaben „Untersuchungen über die Kollisionsgefahr von Zugvögeln und die Störwirkung auf Schweinswale in den Offshore-Windenergieanlagen Hornsrev, Nordsee + Nysted, Ostsee in Dänemark“ (FKZ 0329963) statt. Auch mit Dr. Nick Tregenza, Chelonia Ltd., wurde enger Kontakt für die Weiterentwicklung der T-PODs gehalten. Finanziell und fachlich betreut wur-de das Projekt vom Projektträger Jülich (PTJ).


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A B

Abbildung 2: Ein T-POD Version 4, veran-kert an einer Messstation (A), sowie ein T-POD Version 5 (B).

3 Eingehende Darstellung

3.1 Einführung in die Methodik

Im Folgenden wird die im MINOS und MINOSPlus genutzte Methodik erläutert. Dieser Ab-schnitt wurde teils aus dem MINOS Endbericht (Verfuß et al., 2004a) modifiziert übernommen und dient dem besseren Verständnis der in diesem Bericht dargestellten Er-gebnisse.

3.1.1 Der T-POD

T-PODs (Timing POrpoise Detectors) (Chelo-nia Ltd., UK) (Abbildung 2) sind autonome Aufnahmegerät ('data logger'), die hochfre-quente Lautereignisse erkennen und registrie-ren. Sie wurden entwickelt, um das Echoor-tungsverhalten von Schweinswalen (Abbildung 3) und anderen Delphinarten in der Nähe von Fischernetzen zu untersuchen (Tregenza, 1998). Dies dient der Gewinnung weiterer Er-kenntnisse, um dem ungewollten Beifang von Kleinwalen und Delphinen in Fischernetzen entgegen zu wirken. Der Beifang von Schweinswalen in Fischernetzen ist eine der Hauptgefahren für diese bedrohte Kleinwalart (ICES/ACME, 1997). Die Detektoren erwiesen sich als eine gute Möglichkeit, das Vor-kommen von Schweinswalen in ausgewählten Gebieten und ihre Nutzung durch die Tiere zu untersuchen, da die Geräte über Wochen hinweg automatisch und ohne Aufsicht aufnehmen können.

A B

Abbildung 3: (A) Auftauchender Schweinswal. (B) Strandfund: Netzmarken an Finne und Flu-ke weisen auf Beifang in einem Fischernetz als Todesursache hin. Photos © DMM.


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T-PODs bestehen aus einer 80 – 100 cm langen Plastikröhre, an deren einem Ende sich ein Hydrophon befindet. Direkt darunter ist die Elektronik wasserdicht verpackt: Verstärker, elek-tronischer Filter und je nach Version acht bis 128 MB RAM Speicher. 12 – 15 D-Zell-Batterien versorgen den T-POD für ca. 8 Wochen mit Strom.

3.1.1.1 Die T-POD-Einstellungen: "Settings"

Mit Hilfe des T-POD-Programms TPOD.exe (Chelonia Ltd., UK), kann man dem T-POD be-stimmte Kriterien vorgeben, nach denen er die passenden Lautereignisse aus den Umgebungsgeräuschen herausfiltert und registriert. Innerhalb von einer Minute kann der T-POD mit Hilfe von sechs Scans sechs verschiedene Kriterien abfragen. Jeder Scan umfasst 9,3 Sekunden. Die verbleibenden 4,2 Sekunden werden für interne Prozesse benötigt, wäh-rend derer keine Registrierungen erfolgen können. Die Kriterien können z.B. mit folgenden Parametern für T-PODs der Versionen 1 bis 3 für jeden Scan unabhängig gesetzt werden (Abbildung 4):

1. ‘A’ Filter: Dieser Bandpass-Filter wird vorzugsweise auf die Frequenz eingestellt, bei der die Hauptenergie der zu registrierenden Schweinswallaute liegt. So werden nur Frequen-zen in einem definierten Bereich um die eingestellte Frequenz aus den Umgebungsgeräuschen herausgefiltert und in Betracht gezogen. Die Hauptenergie der Schweinswallaute liegt um die 130 kHz (Goodson et al., 1995; Kamminga et al., 1999; Abbildung 5). Für die Detektion dieser Kleinwale wird der ’A’ Filter auf 130 kHz gesetzt.

2. ‘B’ Filter: Dieser Bandpass-Filter wird auf eine Vergleichs-Frequenz gesetzt, welche nicht in den Lauten vorhanden ist, die registriert werden sollen. Schweinswallaute sind sehr schmalbandig, d.h., das Frequenzspektrum dieser Laute bewegt sich nur in einem kleinen Frequenzbereich (Goodson et al., 1995; Kamminga et al., 1999; Abbildung 5). Viele Störgeräusche sind jedoch sehr breitbandig und erstrecken sich über einen großen Frequenzbereich. Dadurch können viele der Störgeräusche von Schweins-wallauten unterschieden werden. Dieser Filter wird i. a. auf 90 kHz gestellt, einer Frequenz, die nicht in Schweinswallauten, jedoch in anderen Geräuschen zu finden ist, die auch bei 130 kHz Energie haben.

3. ‘Ratio A/B’: Gibt das Verhältnis an, wie viel mehr Energie bei einem Schaller-eignis in Filter A vorhanden sein muss als in Filter B, um vom T-POD als möglicher Schweinswal-laut registriert zu werden.

Abbildung 4: Einstellungsmöglichkeiten (set-tings) für die sechs Scans eines T-PODs der Version V1 im T-POD-Programm. Während Scan 1 bis 5 in diesem Beispiel für die Detektion von Schweinswallauten eingestellt sind, wird Scan 6 für die Registrierung von Bootsgeräuschen ein-gesetzt. Details siehe Text.


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4. ‘A’ Filter sharpness (Q) (V1 – V3): Gibt die Filterschärfe (Qualität Q) des ’A’ Filters an, und damit den Frequenzbereich (die Bandbreite), dessen Energie mit dem ’B’ Filter verglichen wird. Je größer die Fil-terschärfe ist, desto kleiner ist der Frequenzbereich um die eingestellte Filterfrequenz, der betrachtet wird.

5. ‘B’ Filter sharpness (Q) (V1 – V3): Gibt die Filterschärfe des ’B’ Filters an.

6. ‘Minimum intensity’: Gibt einen relativen Schwellenwert an, den die Energie eines Schallereignisses über-schreiten muss, um registriert zu werden.

7. ‘Limit on N of clicks logged in this scan’: Hier kann die Anzahl von Registrierungen (Klicks) angegeben werden, die pro Scan maximal gespeichert werden sollen. Mit dieser Option kann verhindert werden, dass der RAM-Speicher durch ein lang anhaltendes Störgeräusch (z.B. ein nah vorbeifah-rendes Schiff) voll ist und nichts mehr gespeichert werden kann.

0 1 2 3 4 5

mV

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

Time (sec)

0 1 2 3 4 5

Rel

ativ

e am

plitu

de (V

)

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Rel

ativ

e am

plitu

de (V

)

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

100 µsec

Frequency (kHz)0 50 100 150 200

Rel

ativ

e am

plitu

de (d

B)

-25

-20

-15

-10

-5

0

A B

C

Abbildung 5: Amplituden-Zeit Signal (A) und Frequenzspektrum (B) eines Schweinswal-Echoortungsklicks. Zur Echoortung wird eine Serie solcher Laute vom Schweinswal ausge-sandt (Amplituden-Zeit Signal in (C)).


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T-PODs der Version 4 und 5 werden teils mit anderen Parametern eingestellt, die den oben genannten jedoch sinngemäß entsprechen. Zusätzlich kann bei diesen Versionen eine Rauschunterdrückung eingestellt werden, die das Registrieren von hochfrequenten Hinter-grundrauschen reduzieren soll.

Der Hersteller liefert Settings-Dateien mit Voreinstellungen für die verschiedenen Versionen und für unterschiedliche Situationen sowie Zahnwalarten mit dem T-POD Programm mit. Durch Vorversuche und Rücksprache mit dem Hersteller kann dann eine auf den jeweiligen Einsatzort angepasste Settings-Datei gefunden werden.

3.1.1.2 Die T-POD-Daten

Der T-POD registriert den genauen Zeitpunkt und die Dauer eines Schallereignisses, das den eingestellten Kriterien entspricht. Diese Daten werden über ein serielles Kabel auf den PC übertragen. Hier können die Daten im T-POD-Programm dargestellt und weiterverarbei-tet werden. Ein Algorithmus, ein Mustererkennungsprogramm, durchsucht die Daten nach Serien von Lauten, die in einer definierten zeitlichen Abfolge registriert wurden. Der Algorith-mus klassifiziert diese Lautsequenzen in verschiedene Kategorien. Laute, die nicht in die klassifizierten Serien passen, werden als Ausschuss (‚rejects’) verworfen.

Folgende Klassifizierungen werden getroffen, im Programm farblich unterschiedlich darge-stellt und wie folgt vom Hersteller definiert:

1. ‚Cet high’ – high probability cetacean click trains: Lautsequenzen (= click trains), die mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit von einem Schweinswal oder Delphin stammen.

2. ‚Cet low’ – low probability cetacean click trains: Weniger eindeutige Sequenzen.

3. ‚?’ – doubtful trains: In diese Kategorie fallen häufig Ortungssequenzen von Schweinswalen oder Delphin-en, jedoch auch Sequenzen zweifelhafter Herkunft.

4. ‚??’- very doubtful trains: Diese Lautserien sollen seltener von Schweinswalen oder Delphinen kommen und ih-ren Ursprung in Bootssonaren haben oder zufallsgeneriert sein.

5. ‚fixed rate’ – boat sonars: Diese Sequenzen werden unvermeidbar registriert, da einige Bootssonare in der-selben Tonlage liegen wie die Laute von Schweinswalen oder Delphinen. Durch ihre regelmäßige und langsame Lautfolge sind sie gut von Wal- / Delphinsequenzen zu unterscheiden. Einige langsame Schweinswal- / Delphinsequenzen werden jedoch fälschlicher Weise dieser Kategorie zugeordnet.

Die Rohdaten wie auch die klassifizierten Lautsequenzen können auf unterschiedliche Weise dargestellt werden. So kann man sich die Anzahl der registrierten / klassifizierten Laute pro Zeiteinheit (Minute, 10 Minuten, Stunde, Tage ...) aufsummieren lassen, sich aber auch die Lautsequenzen im Detail anschauen. In der Detailansicht kann die Lautdauer, der Lautab-


17

stand ('inter click interval' (ICI) = zeitlicher Abstand eines Lautes zum vorhergehenden Laut [s]) oder die Wiederholrate ('puls repetition frequency' (PRF) = 1/Lautabstand [s-1]) visuali-siert werden. Dies ist hilfreich, um den Ursprung einer Lautsequenz (Schweinswal, Boot o. a.) beurteilen zu können und kann auch für Verhaltensstudien eingesetzt werden (Meding 2005; Verfuß & Schnitzler 2002; Verfuß et al. 2004a, b).

3.1.1.3 Auswertung der T-POD-Daten

Mit Hilfe des T-POD-Programms können die erlangten Daten je nach Bedarf für die Verarbei-tung mit anderen Programmen wie MS-Excel exportiert werden. Exportiert werden können die Anzahl der klassifizierten Laute oder die Anzahl der klassifizierten Sequenzen pro Zeit-einheit (pro 1 Minute, 10 Minuten, Stunde, Tag), aber auch Details der Lautserien.

In diesem Projekt wurden die Klassen Cet high bis ?? pro 10 Minuten exportiert und einer vi-suellen Kontrolle unterzogen. Es wurde überprüft, ob es sich bei den klassifizierten Lautsequenzen um Ortungssequenzen von Schweinswalen handelt oder ob sie einen ande-ren Ursprung haben, da sich unter den als „high and low probability cetacean click trains“ auch Lautsequenzen anderen Ursprungs befinden können. Andererseits findet man unter den „doubtful und very doubtful trains“ auch eindeutige Schweinswallautsequenzen. Abbildung 6 zeigt zwei Lautsequenzen von Schweinswalen wie sie beim zielgerichteten An-schwimmen einer Landmarke bzw. beim Fischfang ausgesandt werden. Bootsonare hingegen zeigen ein Lautmuster mit sehr regelmäßigem Klickintervall, durch Propeller oder Wellen produziertes Rauschen ein sehr unregelmäßiges Lautmuster. Kapitel 3.2.2.1 be-schäftigt sich eingehender mit der Effektivität des Algorithmus.

Je nach Fragestellung wurden für die Analyse der T-POD-Daten folgende Parameter ausge-wertet:

- Schweinswalpositive Tage (PPD: porpoise positive days): Als schweinswalpositiver Tag gilt jeder Tag, an dem mindestens eine klassifizierte Schweinswal-Registrierung aufgenommen wurde. Dieser Parameter wurde für die raum-zeitliche Verteilung von Schweinswalen in der deutschen Ostsee ausgewertet und zu deren Modellierung genutzt (3.2.1).

- Schweinswalpositive Stunden (PPH: porpoise positive hours): Als schweinswalpositive Stunde gilt jede Stunde, in der mindestens eine klassifizierte Schweinswal-Registrierung aufgenommen wurde. Dieser Parameter wurde repräsentativ an einer Auswahl von Messstationen ausgewertet, da der Arbeitsaufwand für die visuelle Kontrolle durch die Datenmenge entsprechend hoch ist und daher im Rahmen dieses Projektes nicht für alle Stationen und Monitoring-zeiträume durchführbar waren. Der Parameter wurde für die Evaluierung des Algorithmus 3.0 genutzt (3.2.2.1.A).

- Schweinswalpositive 10 Minuten (PP10min: porpoise positive ten minutes): Als schweinswalpositive 10 Minuten gelten jene 10 Minuten-Abschnitte, in denen mindes-


18

tens eine klassifizierte Schweinswalregistrierung aufgenommen wurde. Dieser Parameter wurden repräsentativ an einer Auswahl von Messstationen ausgewertet, da auch hier der Arbeitsaufwand für die visuelle Kontrolle durch die Datenmenge entsprechend hoch ist und im Rahmen dieses Projektes nicht für alle Stationen und Monitoringzeiträume durch-führbar waren. Der Parameter wurde für die Verhaltensanalysen (3.2.2.1.B) und für die Auswertung der Intrakalibrierung (3.2.3.1.B) genutzt.

Für Verhaltensanalysen wurden die Lautsequenzen der PP10min je nach Lautmuster – wenn möglich - drei Verhaltenskategorien zugeordnet, die folgender Maßen definiert sind:

- Zielgerichtetes Schwimmen auf eine Landmarke zu (Meding, 2005; Verfuß et al., 2004a; Verfuß et al., 2005):

Clic

k le

ngth

(µse

c)

0

100

200

300

400

500

Time (sec)

0 20 40 60 80

Clic

k in

terv

al (m

s)

0

100

200

300

400

500

0 1 2 30

20

40

60

80

100

A

B

I II

Abbildung 6: Zwei Lautsequenzen von Schweinswalen, die von einem T-POD in der deut-schen Ostsee registriert und klassifiziert wurden. Die Graphen zeigen die Lautlänge (A) und das Klick-Interval (B) wie es im T-POD Programm dargestellt wird. Das Lautmuster (B) er-laubt eine Interpretation des Verhaltens: Zielgerichtetes Schwimmen auf eine Landmarke zu beim Navigieren (I) und Fang eines Fisches (II).


19

Das Klick-Interval zeigt über die Zeit einen langsamen stetigen Abfall. Die Werte liegen in einem Bereich von mehreren 100 ms bis etwa 20 ms (Abbildung 6: I).

- Bodenorientierung (Meding, 2005): Das Klick-Interval bleibt im Durchschnitt um denselben Mittelwert bei einer Mindestdauer der Sequenz von 20 Sekunden. Die Werte liegen weit über 10 ms.

- Fischfang (Meding 2005; Verfuß & Schnitzler, 2002; Verfuß et al., in prep.): Das Klick-Interval sinkt schnell unter 10 ms oder bleibt über viele Laute hinweg unter 2 ms (Abbildung 6: II).

Weitere Auswerteschritte und die angewandte Statistik werden unter den jeweiligen Kapiteln beschrieben.

3.2 Erzielte Ergebnisse

Im Rahmen von MINOS wurde in enger Kooperation mit dem vom BfN geförderten F+E-Vorhaben „Erfassung von Meeressäugetieren in der deutschen AWZ von Nord- und Ostsee“ (1. Teilvorhaben, FKZ 802 85260) ein Messnetz von T-PODs in der deutschen Ostsee auf-gebaut. Dieses Messnetz wurde im Rahmen von MINOSPlus (TP3) in enger Kooperation mit den unter 2.2 genannten Projekten sowie TP4 fortgeführt und erweitert. Die in diesem Be-richt gezeigten Abbildungen und Ergebnisse beinhalten die Daten aus allen oben genannten Projekten, da sie sich sinnvoll ergänzen.

3.2.1 Akustisches Monitoring

3.2.1.1 Methode

Die T-PODs wurden vor ihrem Einsatz wie in Verfuß et al. (2004a) und unter 3.2.3.1.A be-schrieben kalibriert, um den minimalen Empfangsschalldruckpegel zu bestimmen. Dieser gibt an, welchen Schalldruckpegel ein Schweinswallaut mindestens haben muss um vom jeweili-gen T-POD registriert zu werden. In den Jahre 2002 bis Anfang 2005 wurden sie für den Feldeinsatz auf folgende Settings eingestellt:

T-POD Version 2: - filter A = 130 kHz - filter B = 90 kHz - ratio A/B = 4 - ‘A’ filter sharpness = 10 - ‘B’ filter sharpness = 18 - minimum intensity = 6 - scan limit on number (N) of clicks logged = 240

T-POD Version 3: - filter A = 130 kHz - filter B = 90 kHz - ratio A/B = 4 - ‘A’ integration period = short - ‘B’ integration period = long - minimum intensity = 6 - scan limit on N clicks logged = 240


20

T-PODs Version 4 wurden in der Zeit noch nicht genutzt. Die ratio A/B wurde nach einiger Zeit auf 6 gesetzt, welches nachweislich nicht die Sensitivität des T-PODs für Schweinswal-laute beeinflusste, aber das Aufzeichnen von Hintergrundrauschen reduzierte.

Im Rahmen von MINOSPlus wurde die Kalibrierung optimiert (siehe Kapitel 3.2.3.1.A) so dass es ab 2005 möglich war, die Sensitivität in Abhängigkeit der Einstellung minimum intensity (bzw. sensitivity für V4 T-PODs) zu ermitteln. Fortan wurden die Geräte mit einer Sensitivität von 127 dBre 1 µPa(ss) im Feld eingesetzt, während sie die Jahre davor Sensitivitätsunterschie-de von 117 dB bis 144 dBre 1 µPa(ss) aufwiesen. Die ab 2005 verfügbaren V4 T-PODs wurden mit folgenden Settings eingesetzt:

T-POD Version 4: - filter A = 130 kHz - filter B = 92 kHz - click bandwidth = 5 - noise adaptation = ++

Abbildung 7: Positionen der T-POD-Messstationen in der deutschen Ostsee, die im Rahmen der drei am Deutschen Meeresmuseum kooperierenden Projekte „MINOSPlus“ (Quadrate), „EMSON“ (Dreiecke) und „Jastarnia“ (Kreise) bedient wurden. Die Farbgebung gibt die Zuordnung der Sta-tionen zu den fünf Marnet-Stationen (Sanduhr) des BSH wieder, deren Umweltparametern bei der Modellierung in 3.2.1.1.B genutzt wurden. Die mit Nummern versehenen Punkte auf den braunen Linien wurden als Messpunkte zur Ermittlung der kürzesten Distanz jeder T-POD Mess-position zum Durchgang in die dänische Beltsee genutzt (siehe Modellierung Kapitel 3.2.1.1.B).


21

- sensitivity = entsprechend der Standard Sensitivität von 127 dB re 1 µPa(ss). - scan limit on N clicks logged = 240

Abbildung 7 zeigt die Positionen der für das akustische Monitoring der deutschen Ostsee genutzten Messstationen. Die an den Messstationen gewonnenen Daten wurden für die in Abbildung 8 gezeigten Zeiträume nach der im MINOS-Endbericht (Verfuß et al., 2004a) aus-führlich erläuterten und unter 3.1.1.3 zusammengefassten Methode auf Schweinswal-Registrierungen hin geprüft.

Für die statistische Auswertung geographischer, saisonaler sowie interannueller Unterschie-de in der Nutzung des Untersuchungsgebietes durch Schweinswale wurden die schweinswalpositiven Tage (siehe 3.1.1.3) ausgewertet. Auf die Daten bis Ende 2005 wur-den für die Auswertung der geographischen und saisonalen Unterschiede nicht-parametrische Tests (3.2.1.1.A) angewandt. Auf die Wiederholung dieser Tests unter Einbe-ziehung der in 2006 und 2007 gewonnenen Daten wurde verzichtet.

Die Daten der Jahre 2005 bis Anfang 2007 wurden mit Hilfe von General Additive Models (GAM) ausgewertet (3.2.1.1.B). In diesem Zeitraum erlaubt die hohe Anzahl an Messpositio-nen eine Interpolation der schweinswalpositiven Tage. Auch die geographische Verteilung sowie die Änderung der Schweinswaldichte über den Versuchzeitraum werden verdeutlicht.

07.02 10.02 04.03 07.03 10.03 04.04 07.04 10.04 04.05 07.05 10.05 04.06 07.06 10.06 04.07 07.07 10.0701.03 01.04 01.05 01.06 01.07

mea

surin

g po

sitio

n

A1A2A3B1B2B3B5B6B7C7C8C9

C10C11C12

D8D9

D10D13D14E16E17F18F19F20F21G23G24G25G26G27G28H18H19H20H21H22H23H24H25H26H27H28H29H30

Spiere KStollergrund N

TodendorfFlüggesand W

Fehmarn NStaberhukFehmarn OFehmarn W

ÖjetSagasbank

Meckl Bucht NMeckl Bucht S

Poel NKühlungsbornFischtonne 4Kadet K69AKadet K70Kadet K71Dierhagen

Wk AhrenshoopNP Nord

GellentonneArkona

SassnitzMönchgut

KriegersflakW Rönnebank

AdlerGrund

Adlergrund OstAdlergrund West

Wk OderAdlerNE REDA

Oder WkanteOder NWkante

Oder NOderBank

NE OderbankOder NEkante

Oder ESwinemündeWk Zinnowitz

ZinnowitzBansin

Data gainedT-POD lostNo data gained

Abbildung 8: Zeiträume der Einsätze von T-PODs auf den einzelnen Messstationen (vertikale Linien) in den Jahren 2002 bis 2007. Blaue Linien kennzeichnen die erfolgreichen Aufnahme-zeiträume, rote Linien Einsätze mit T-POD-Verlust. Die kleinen vertikalen Striche sind Zeitpunkte der Ausbringung bzw. Wartung samt Datentransfer zur Weiterverarbeitung.


22

Weiterhin wird der Einfluss von Umweltfaktoren auf die Schweinswaldichte in diesen Jahren untersucht.

Neben den oben genannten statistischen Auswertungen der Daten wurde der Einfluss der Anzahl an Messtagen auf die Variation der Ergebnisse anhand einer Simulation bestimmt (3.2.1.1.C).

3.2.1.1.A Nicht-parametrische Tests

Für die Auswertung eines geographischen Gradienten der Schweinswaldichte von West nach Ost wurde auf den Prozentsatz schweinswalpositiver Tage pro Quartal (%PPD/Q) der Spearman-Rangkorrelationskoeffizient angewandt, jeweils separat für jede Kombination aus Jahr und Quartal (insgesamt 14 Korrelationen, vom 3. Quartal 2002 bis zum 4. Quartal 2005). Die Korrelations-Koeffizienten sind einem Vorzeichentest unterzogen worden. Die P-Werte sind mit dem Permutationsverfahren berechnet (je 10.000 Permutationen). Die Alpha-Fehlerkorrektur wurde nach Cross & Chaffin (1982) mit binomialem Ansatz sowie mit Fishers Omnibustest (Haccou & Meelis, 1994) durchgeführt.

Weiterhin wurde für das dritte Quartal 2005 untersucht, ob es einen Zusammenhang zwi-schen den Ergebnissen von Messstationen und ihrem geographischen Abstand gibt. Dafür wurde für jedes Paar (1; 2) von Messpunkten die Unähnlichkeit (Cu) ihrer Daten (%PPD/Q) berechnet:

CU = (%PPD1/Q - %PPD2/Q) / (%PPD1/Q + %PPD2/Q) (1) wenn %PPD1/Q + %PPD2/Q > 0, sonst 0.

Die Beziehung zwischen der Unähnlichkeit (Cu) und dem Abstand zwischen den Messpunk-ten wurde mit einer Matrixkorrelation bestimmt und die Signifikanz dieser Korrelation mittels eines Manteltests (Sokal & Rohlf, 1995).

Für die Bestimmung saisonaler Unterschiede wurde für jede Messstation für das 1. und 3. Quartal der Mittelwert der %PPD über die Jahre 2002 - 2005 gebildet und einem Wilcoxon-Test unterzogen.

3.2.1.1.B GAM-Analysen

3.2.1.1.B.1 Allgemeine Erläuterung:

Ein Generalized Additive Model (GAM) ist ein statistisches Modell entwickelt von Trevor Has-tie und Rob Tibshirani (Hastie & Tibshirani, 1990). Mit einem GAM können Erwartungswerte Ε einer abhängigen Variablen y (response variable) (hier z. B. die schweinswalpositiven Ta-ge) mit Hilfe mehrerer unabhängiger (Co-)Variablen (x1 bis xn) (predictor variable) berechnet werden. Hierzu werden frei wählbare, oft nicht parametrische Funktionen der unabhängigen Co-Variablen mathematisch bestimmt, die additiv die Erwartungswerte der abhängigen Vari-ablen wiedergeben:


23

cxfxfxfxfyE nn +++++= )(...)()()()( 332211 (2)

mit n = Anzahl der Co-Variablen; c = Konstante.

Für die Erstellung des GAMs werden jedem Wert der abhängigen Variablen die korrespon-dierenden Werte der unabhängigen Variablen zugeordnet. Mit einem backfitting algorithm werden die Glättungsfunktionen f1 bis fn der Co-Variablen x1 bis xn in Formel (2) gefunden, welche die Daten der abhängigen Variablen am besten beschreiben. Neben der Angabe, wie gut das Modell mit den gewählten Co-Variablen die Daten der abhängigen Variable erklärt, wird für jede einzelne Co-Variable die Signifikanz des Einflusses auf die abhängige Variable angezeigt. Nicht signifikante Co-Variablen werden aus dem Modell ausgeschlossen, bevor es erneut mit dem backfitting algorithm berechnet wird.

Mit dem erlangten Modell können dann unter Nutzung der Co-Variablen Vorhersagen der abhängigen Variablen getroffen, d.h. die Erwartungswerte berechnet werden (was in diesem Projekt nicht durchgeführt wurde). Zur Validierung ist es jedoch ratsam, Vorhersagen des Modells mit einen bekannten Datensatz, der nicht mit in die Berechnung eingeflossen ist, zu prüfen und gegebenenfalls zu bestätigen (Cross-Validierung).

3.2.1.1.B.2 Durchgeführte Berechnungen:

Auf die in diesem Abschnitt vorgestellten Daten wurden parameterfreie GAMs (Wood, 2006) unter Verwendung des Statistikprogramms R (R Development Core Team, 2007) und dem Packet mgcv (Wood, 2004) angewandt. Die univariaten Glättungsfunktionen des GAMs kön-nen durch kubische Splines repräsentiert werden. Ein kubischer Spline ist eine Kurve, die aus Sektionen von aneinander gefügten kubischen Polynomen besteht und die stetig bezüg-lich ihrer Werte sowie erster und zweiter Ableitung ist (Wood, 2006 (S. 123)). Durch die Verwendung der Spline Interpolation (Basis vom GAM) können lokale Effekte genauer mo-delliert werden. Als Basis für die Splines wurden kubische Regressionen berechnet.

Der Prozentsatz schweinswalpositiver Tage pro Monat (%PPD/M) wurde als abhängige Va-riable unter der Annahme einer Quasi-Poisson-Verteilung gewählt. Datenpunkte, die an weniger als 10 Observierungstagen gewonnen wurden, wurden aus der Analyse ausge-schlossen.

Für die Darstellung der geographischen Verteilung und saisonalen Änderung in der Schweinswaldichte über den Zeitraum von Januar 2005 bis März 2007 wurden die %PPD/M für jedes Untersuchungsjahr und jede Messstation quartalsweise zusammengefasst. Auf die-se Daten wurde für jedes Quartal ein GAM angewandt, welches die Schweinswaldichte zwischen den Messstationen interpoliert.

Für die Verdeutlichung des geographischen Gradienten in der Schweinswaldichte wurde auf die %PPD/M des Zeitraumes Januar 2005 bis März 2007 in Abhängigkeit der geographi-schen Position (Längengrad / Breitengrad) ein GAM angewandt, um Isolinien für die abhängige Variable zu berechnen.


24

Für die Veranschaulichung der saisonalen Effekte wurde ein GAM auf die %PPD/M mit Un-tersuchungsmonat als Co-Variable angewandt. Die kubischen Regressionen wurden in Quartalsabschnitten berechnet. Für die Berechnung wurde die abhängige Variable log-transformiert und die mittlere Abweichung der log(%PPD/M) in Abhängigkeit der Co-Variablen samt 95%igen Vertrauensbereich (CI) vom Mittelwert des log(%PPD/M) über den gesamten Untersuchungszeitraum berechnet. Für die Darstellung des Effektes jeder Co-Variable auf die abhängige Variable wird die entsprechende mittlere Abweichung der log(%PPD/M) um den Mittelwert der log(%PPD/M) gezeigt, welche als Nulllinie dient (siehe Abbildung 12). Allgemein gilt: liegt der berechnete Vertrauensbereich über oder unter dem Mittelwert, so ist die Abweichung vom Mittelwert signifikant unterschiedlich. Auch gilt: über-lappen sich die y-Werte verschiedener Konfidenzintervalle zweier x-Datenabschnitte miteinander, so sind sie nicht signifikant verschieden. Liegen sie nicht im gleichen y-Wertebereich, so sind die Daten signifikant unterschiedlich.

Um den Einfluss verschiedener Umweltparameter auf die Schweinswaldichte zu untersu-chen, wurden folgende Parameter als Co-Variablen ausgewählt, die den %PPD/M zugeordnet wurden:

- Wassertemperatur

- Salinität

- Kürzester Abstand der jeweiligen Messposition zu einer Zugangsmöglichkeit in die däni-sche Beltsee (siehe Abbildung 7)

- Kürzester Abstand der jeweiligen Messposition zur Küste

- Fortlaufender Untersuchungsmonat

Wassertemperatur und Salinität wurden vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) zur Verfügung gestellt. Die Daten wurden an den fünf in Abbildung 7 gezeigten BSH-Messstationen MARNET erlangt und entsprechend Abbildung 7 den T-POD-Messstationen zugeordnet.

Für die Berechnung des GAM wurde die abhängige Variable log-transformiert und die mittle-re Abweichung der log(%PPD/M) in Abhängigkeit der Co-Variablen samt 95%igen Vertrauensbereich (CI) vom Mittelwert des log(%PPD/M) über den gesamten Untersu-chungszeitraum berechnet. Für die Darstellung des Effektes jeder Co-Variable auf die abhängige Variable wird die entsprechende mittlere Abweichung der log(%PPD/M) um den Mittelwert der log(%PPD/M) gezeigt, welche als Nulllinie dient (siehe Abbildung 13).

Der Parameter Wassertiefe an der jeweiligen Messposition wurde nicht mit einbezogen, da diese geographisch gesehen nicht gleichmäßig über die Messpositionen verteilt ist. Die geo-graphische Lage der Messpositionen (Längengrad / Breitengrad) wurde als Parameter in dieses Modell nicht mit einbezogen, da die geographische Dichteverteilungen meist direkt


25

oder indirekt durch Umweltparameter beeinflusst werden und nicht durch die anthropogen willkürlich gewählte Einteilung in Längen- und Breitengrad.

3.2.1.1.C Simulation

Um ein Maß dafür zu bekommen, wie repräsentativ die erlangten Daten ‚Prozent schweins-walpositive Tage’ für einen Observierungszeitraum sind, wurde folgende Simulation durchgeführt: Für Gebiete mit vorgegebenen 5 %, 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, und 95 % schweinswalpositiven Tagen wurde zufallsverteilt über 100 Obser-vierungstage hinweg der Verlauf positiver und negativer Tage je 250 mal simuliert. Für die simulierten Datensätze wurde der Prozentsatz schweinswalpositiver Tage für Observie-rungszeiträume von n Tagen berechnet, mit n = 1 bis 100. Für jeden Observierungszeitraum und vorgegebenen Prozentsatz wurden Mittelwert und Standardabweichung der berechneten % schweinswalpositiver Tage bestimmt.

3.2.1.1.D Vergleich mit Flugzählungen

Der Vergleich der Ergebnisse des akustischen Monitorings mit denen der visuellen Be-standserfassung in der Ostsee mittels Flugzählungen wurde im Rahmen von TP4 ausgewertet und wird entsprechend im TP4-Endbericht erläutert.

3.2.1.2 Ergebnisse

Über den gesamten Untersuchungszeitraums des akustischen Monitorings wurde, wie in Abbildung 8 gezeigt, an insgesamt 29.911 Tagen erfolgreich observiert und deren Prozent-satz schweinswalpositiver Tage bestimmt. Zeitlich gesehen entsprechen diese fast 82 Datenjahre. Über den Projektzeitraum von MINOSPlus gerechnet (Juni ’04 bis Mai ’07) waren es 23.665 Observierungstage, die mehr als 64 Datenjahre ausmachen. Zwischen Januar 2005 und März 2007 wurden 21.106 Observierungstage, also mehr als 57 Datenjahre erho-ben.

3.2.1.2.A Nicht-Parametrische Tests

In allen Quartalen gibt es über die Jahre hinweg einen signifikanten Abfall der Prozent schweinswalpositive Tage von West nach Ost (Abbildung 9A) (alle P ≤ 0,0001; rho = -0,328 (n = 10, 1. Quartal ’04) bis -0,966 (n = 14, 4. Quartal ’03); Vorzeichentest: P = 0,00012; al-pha-Fehlerkorrektur nach Cross & Chaffin (1982): P < 0,0001; Fischers Omnibustest: χ2 = 257,8; df = 28; P < 0,0001).

Neben dem West-Ost Gradienten der Prozent schweinswalpositive Tage zeigt sich, dass be-nachbarte Messstationen ähnliche Ergebnisse vorweisen und die Daten mit größerer Entfernung der Stationen immer unähnlicher werden. Dies wurde für das 3. Quartal 2005 (siehe Abbildung 10A-III) statistisch ausgewertet. Es zeigte sich eine signifikante Korrelation


26

zwischen der Distanz zweier Messstationen und der Differenz ihrer Ergebnisse (rho = 0,573, P = 0,001).

Für die deutsche Ostsee wurden auch signifikante saisonale Unterschiede für die Prozent schweinswalpositive Tage gefunden. Über die Jahre gemittelt für alle Messstationen betrach-tet wurde im 3. Quartal ein signifikant höherer Prozentsatz schweinswalpositiver Tage registriert als im 1. Quartal (z = 3,63; N = 21; P < 0,001) (Abbildung 9B).

3.2.1.2.B GAM-Analysen

Abbildung 10 zeigt die Interpolation der schweinswalpositiven Tage pro Quartal sowie die da-für genutzte Datengrundlage vom 1. Quartal 2005 bis zum 1. Quartal 2007 als %PPD/Q. Diese visualisiert die saisonalen und geographischen Änderungen in der Verteilung der Schweinswale in der deutschen Ostsee über die Jahre hinweg.

Durch die GAM-Analyse, die den Einfluss der Längen- und Breitengrad-Position der jeweili-gen Messposition auf die über den oben genannten Zeitraum gewonnenen Daten analysiert,

Quarter

1 3

% P

orpo

ise-

posi

tive

days

/ qu

arte

r

0

20

40

60

80

100

c

F21F18

C12

E17

E16

C11

D14D9

D10A3

D8A2

B6B5B1

b

aD9

A3

B1A2

B5

B6

Cluster:a - C11, D14, F21, F18b - C12, D8, D10, E16, E17, F19, F20, H28, H27, G24, G25, H23, H21c - F19, F20, H28, H27, G24, G25, H23, H21

%PPD/Q (2002-2005) per measuring station

Abbildung 9 (nach Verfuß et al., 2007): (A) Prozent schweinswalpositiver Tage pro Quartal der Jahre 2002 (Kreise), 2003 (Vierecke), 2004 (Dreiecke) und 2005 (Rauten), in Abhängigkeit des Längengrades der jeweiligen Messposition. Angegeben sind die korrespondierenden Regressionsgeraden für jedes Quartal der Jahre 2002 (gepunktet), 2003 (hellgrau), 2004 (dunkelgrau) und 2005 (schwarz). (B) Prozent schweinswalpositive Tage von 23 Messpositi-onen gemittelt über das 1. sowie 3. Quartal der Untersuchungsjahre 2002 – 2005. Neben den Symbolen ist die Nummer der jeweiligen Messposition angegeben. Die Identifikation der ü-bereinander liegenden Messpunkte ist über der Grafik als Clusters (a, b, c) angegeben.


27

wird ein geographisch signifikanter West-Ost sowie Nord-Süd-Gradient deutlich (Abbildung 11).

Abbildung 12 zeigt die zeitliche Änderung der Prozent schweinswalpositive Tage relativ zum Mittelwert über den Observierungszeitraum. Die %PPD/M zeigt eine saisonale Änderung ü-ber den Untersuchungszeitraum hinweg mit unterdurchschnittlichen Werten im Winter sowie überdurchschnittlichen Werten im Sommer/Herbst relativ zum Gesamtdurchschnitt der %PPD/M des Untersuchungszeitraumes. Das Maximum der %PPD liegt im Jahr 2005 im August, zwei Monate früher als im Jahre 2006, in dem es im Oktober liegt. Weder die Maxi-ma der %PPD beider Jahre noch die Werte der beiden Monate August und Oktober 2005 im Vergleich zum Folgejahr unterscheiden sich signifikant voneinander.

Von den in die GAM-Analyse einbezogenen Umweltparametern (Abbildung 13) zeigt sich, dass sowohl Salinität (F = 3,198; P < 0,0001) als auch die Wassertemperatur (F = 7,650; P < 0,001) einen signifikanten Einfluss auf die %PPD hat. Auch ist die %PPD abhängig von der Distanz zu den Ausgangspunkten in die dänische Beltsee (F = 73,988; P < 0,0001). Die Dis-tanz der Messpunkte zur Küste hat keinen signifikanten Einfluss auf die %PPD und wurde daher aus der Modellierung genommen. Temperatur, Salinität und Distanz zu den Aus-gangspunkten erklären zu einem gewissen Grad die Verteilung der Schweinswale in der deutschen Ostsee. Bei Temperaturen über 17 °C liegen die Werte der %PPD eher unter dem Durchschnitt. So auch wenn die Salinität unter 10 PSU sinkt. Bei Salzgehalt über 13 PSU sind eher %PPD-Werte über dem Gesamtdurchschnitt zu finden. Weiterhin kann man mit zunehmender Distanz von den Ausgängen sinkende %PPD-Werte erwarten. Diese Parame-ter erklären jedoch nicht gänzlich die saisonale Änderung in der Schweinswaldichte, da auch der laufende Monat einen signifikanten Einfluss auf die %PPD hat (F = 6,563; P < 0,0001) und die oben erläuterte Saisonalität widerspiegelt. Es ist zu beachten, dass die Einflüsse synergetisch wirken und additiv zu betrachten sind. Dieses Modell erklärt 85,8% der Abwei-chung (R² = 0,85 n = 682).


28

Abbildung 10A (Legende siehe S. 30)

I

II

III

VI

2005


29

Abbildung 10B (Legende siehe S. 30)

I

II

III

VI

2006


30

Abbildung 10C

Abbildung 10 (nach Verfuß et al., in pressa): Ergebnisse des statisch akustischen Monitorings in der deutschen Ostsee der Jahre 2005 (A), 2006 (B) und 2007 (C). Gezeigt sind die Prozent schweinswalpositiver Tage (%PPD) der Quartale eines Jahres (I: Jan – März, II: Apr – Jun, III: Jul – Sep, IV: Okt – Dez). Die Größe der grauen Kreise spiegeln die %PPD/Q der jeweiligen Messstation wider. Die Nummer neben den Kreisen gibt die Anzahl der Observierungstage an. Interpolation der %PPD/M mittels eines GAMs visualisiert farbcodiert die saisonale und geo-graphische Verteilung der Schweinswaldichte.

2 %PPD-isolines2 %PPD-isolines Abbildung 11: Geographische Verteilung der Prozent schweinswalpositive Tage über den Untersuchungszeitraum Januar 2005 bis März 2007. Gezeigt sind die Isolinien der %PPD/M.

2007

I


31

5 10 15 20

-1.0

-0.5

0.0

0.5

Water temperature (°C)

Effe

cton

%PP

D

10 15 20

-0.5

0.0

0.5

Salinity (PSU)

Jan 05 Jul 05 Jan 06 Jul 06 Jan 07

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Date50000 100000 150000

-3-2

-10

12

Distance to Belt Sea (m)

Effe

cton

%PP

DEf

fect

on %

PPD

Effe

cton

%PP

D

A B

C D5 10 15 20

-1.0

-0.5

0.0

0.5

Water temperature (°C)

Effe

cton

%PP

D

10 15 20

-0.5

0.0

0.5

Salinity (PSU)

Jan 05 Jul 05 Jan 06 Jul 06 Jan 07

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Date50000 100000 150000

-3-2

-10

12

Distance to Belt Sea (m)

Effe

cton

%PP

DEf

fect

on %

PPD

Effe

cton

%PP

D

A B

C D

Abbildung 13: Effekt von Wassertemperatur (A), Salinität (B), laufendem Untersuchungsmo-nat (C) sowie kürzester Distanz zu einem Ausgang in die dänische Beltsee (siehe Abbildung 7) (D). Die Abbildungen zeigen die Abweichung vom Mittel der % schweinswalpositiven Tage über den Gesamtuntersuchungszeitraume Januar 2005 bis März 2007 (rote Nulllinie) mitsamt dem 95%-Konfidenzbereich (graue Fläche) in Abhängigkeit der einzelnen Parameter. Die Pa-rameter wirken additiv auf die %PPD, d.h. die Abbildungen sind im Zusammenhang miteinander zu betrachten. Die vertikalen Striche auf der x-Achse geben die x-Werte der in das Modell eingeflossenen Datenpunkte an.

Abbildung 12: Einfluss des laufenden Untersuchungsmonats auf die Schweinswaldichte in der deutschen Ostsee. Gezeigt ist die Abweichung (schwarze Linie) im Verlauf der Untersuchungs-monate samt Konfidenzinterval (grauer Bereich) der % schweinswalpositiven Tage %PPD vom Mittelwert des Untersuchungszeitraum Januar 2005 bis März 2007.


32

3.2.1.2.C Simulation

Die durchgeführte Simulation zeigt, dass die Genauigkeit der Ergebnisse sowohl von der An-zahl der observierten Tage abhängig ist als auch von dem in dem Gebiet zu erwartenden Prozentsatz an schweinswalpositiven Tagen: Die Variabilität der Daten sinkt mit zunehmen-der Anzahl an Observierungstagen (Abbildung 14A). Für den in dem Gebiet zu erwartenden Prozentsatz schweinswalpositiver Tage ist sie glockenförmig (Abbildung 14B): Bei niedrigen sowie hohen Prozentzahlen ist die Variabilität niedrig und steigt bei mittleren Prozentzahlen an. Ab einem Observierungszeitraum von mindestens 14 Tagen liegt die Abweichung für alle Prozentsätze unter 15 %.

3.2.1.2.D Vergleich mit Flugzählungen

Der Vergleich der Ergebnisse des akustischen Monitorings mit denen der visuellen Be-standserfassung in der Ostsee mittels Flugzählungen ergibt eine signifikante Korrelation zwischen den Prozent schweinswalpositiver Tage pro Monat und der Schweinswaldichte. Die Ergebnisse werden detailliert im TP4-Endbericht erläutert.

3.2.1.3 Diskussion

Das statisch akustische Monitoring von Schweinswalen in der deutschen Ostsee über nun-mehr fünf Jahre hinweg hat gezeigt, dass diese Methode sehr effektiv ist. So wurde schon innerhalb der ersten Monate des Monitorings ein geographischer Dichtegradient in der Schweinswalverteilung deutlich (Verfuß et al., 2004a). Innerhalb des ersten Untersuchungs-jahres ab 2002 konnte eine saisonale Änderung der Schweinswaldichte nachgewiesen werden (Verfuß et al., 2004a). Die geographische und saisonale Änderung in der Schweins-waldichte konnte in den Folgejahren bestätigt werden. Solche Ergebnisse sind mit bisher durchgeführten Methoden wie Linien-Transektbefliegungen (Scheidat et al., 2004) oder die Auswertung von Strandungen und zufälliger Sichtungen (Siebert et al., 2006) nicht in so kur-zer Zeit und mit so einer Deutlichkeit erzielt worden.

Der Ausbau des Messnetzes im Rahmen von MINOSPlus ab dem Untersuchungsjahr 2005 hat für die Jahre 2005 bis 2007 eine quartalsweise Interpolation der Schweinswaldichte zwi-schen den Messstationen ermöglicht (Abbildung 10). Diese visualisiert die geographische Verteilung der Schweinswale wie auch die saisonale Änderung in ihrer Dichte. Die Bestim-mung der Isolinien der %PPD/M zeigt, dass nicht nur ein West-Ost-Gradient vorherrscht mit hoher Schweinswaldichte um Fehmarn und einer immer geringer werdenden Dichte in Rich-tung Pommerschen Bucht. Auch wird im westlichen Teil der Ostsee ein Nord-Süd-Gradient deutlich mit geringer werdender Schweinswaldichte hin zur Küste der Mecklenburger Bucht (Abbildung 11).


33

Im Untersuchungszeitraum 2005 bis Anfang 2007 bestätigt sich die saisonale Änderung in der Schweinswaldichte mit niedrigen %PPD im Winter und hohen %PPD in den Sommer- bzw. Herbstmonaten. Abbildung 12 zeigt, dass das Maximum in der Schweinswaldichte von Jahr zu Jahr unterschiedlich liegen kann. Während im Jahr 2005 das Maximum im August liegt, erreicht die Schweinswaldichte im Jahr 2006 erst im Oktober ihr Maximum. Hiermit wird deutlich, dass der Untersuchungszeitraum nicht zu kurz gewählt werden darf, um die maxi-male Schweinswaldichte in einem saisonal genutzten Gebiet zu bestimmen. Auch muss man bedenken, dass der Vergleich desselben Monats zweier unterschiedlicher Jahre keine Aus-sage über jahresbedingte Unterschiede in der Schweinswaldichte geben kann, da der saisonale Verlauf dieser nicht vom Monat abhängt. Die Saisonalität in der Schweinswaldichte wird wahrscheinlich von anderen Faktoren getriggert, die noch untersucht werden müssen. Hierauf wird im Rahmen des AMPOD-Projekts weiter eingegangen.

Während die Variable %PPD sich als gut geeignet herausgestellt hat, saisonale und geogra-phische Unterschiede in der Nutzung der deutschen Ostsee durch Schweinswale darzustellen, eignet sich die Analyse der schweinswalpositiven Tage nicht, in diesem Gebiet signifikante Änderungen in der maximalen Schweinswaldichte zu untersuchen. Dies liegt daran, dass im westlichen Teil der deutschen Ostsee über Monate hinweg bis zu 100% schweinswalpositive Tage aufgenommen wurden. Hier ist das Maximum erreicht. Um weitere

Abbildung 14 (nach Verfuß et al., 2007): (A) Mittelwert (gepunktete Linie) +/- Standardabwei-chung (Kurven) der % schweinswalpositiven Tage von je 250 simulierten randomisierten Datensätzen in Abhängigkeit der Observierungsperiode für Gebiete mit vorgegebenem Pro-zentsatz schweinswalpositiver Tage (hellgrau = 10 %; dunkelgrau = 50 %; schwarz= 90 %). Die gezackten Linien geben exemplarisch den Verlauf je eines Datensatzes wieder. (B) Stan-dardabweichung in Abhängigkeit des vorgegebenen Prozentsatzes schweinswalpositiver Tage für einen Observierungszeitraum von fünf (dünn hellgrau gestrichelt), 10 (dick hellgrau gestrichelt), 15 (schwarz gestrichelt) und 20 (schwarz durchgezogen) Tagen (d).


34

Unterschiede erkennen zu können, muss man die Analysen mit der Variablen schweinswal-positive Stunden durchrechnen. Die visuelle Durchsicht aller Daten auf Stundenbasis war im Rahmen von MINOSPlus nicht möglich, wird aber im AMPOD-Projekt weiter verfolgt.

Die saisonale Änderung der Schweinswaldichte in der deutschen Ostsee ist durch das Wan-derverhalten der Schweinswale zu erklären. Die hohe Korrelation der %PPD mit der Distanz zu den Ausgängen in die dänische Beltsee (Abbildung 7, Abbildung 13C) spricht für das his-torisch überlieferte Wanderverhalten der Schweinswale im Frühjahr an den dänischen Inseln vorbei in die deutsche Ostsee (Koschinski 2002). Die Ergebnisse der vorliegenden Untersu-chung weist somit die deutsche Ostsee als ein wichtiges Paarungs-, Kalbungs- und Aufzuchtgebiet für die Schweinswale aus. Geburt, Aufzucht und Paarung finden von Frühjahr bis Herbst hin statt.

Die Verteilung der Schweinswaldichte in Abhängigkeit der Salinität und Temperatur (Abbildung 13A, B) kann ein indirekter Hinweis darauf sein, dass diese von der Verteilung ih-rer Beutefische abhängig ist. Dies konnte im Rahmen dieses Projektes nicht geklärt werden und sollte noch eingehender untersucht werden.

Die in den Jahren 2002 bis 2007 erlangten Ergebnisse geben ein detailliertes Bild der Verbreitung sowie der zeitlichen und räumlichen Verteilung von Schweinswalen in der deut-schen Ostsee wieder. Die Daten können somit als Vergleichswerte für ein akustisches Monitoring von potentiellen WEA-Gebieten dienen, unter der Vorausssetzung, dass dieselbe Methodik angewandt wird. Mit der erworbenen Datengrundlage kann mit Hilfe einer Power-analyse die benötigte Anzahl an Datenpunkten für bestimmte Gebiete und Jahresabschnitte errechnet werden, die notwendig ist, um eine definierte Änderung in der Schweinswaldichte statistisch nachweisen zu können. Beispiele hierfür sind in Dähne et al. (2007) aufgeführt und werden im Rahmen des AMPOD-Projektes gegeben.

3.2.2 Vertiefte Datenanalyse

Die Kontrolle und genaue Beurteilung der aufgenommenen Lautsequenzen in den T-POD-Daten soll Einsicht darüber geben, wie verlässlich die vom Algorithmus klassifizierten Daten sind und ob diese für Verhaltensstudien nutzbar sind. Dafür wurde ein Teil der in der Ostsee erlangten Daten auf schweinswalpositive 10 Minuten hin analysiert, die registrierten Lautse-quenzen visuell beurteilt und Verhaltensweisen zugeordnet.

3.2.2.1 Methode

3.2.2.1.A Vergleich Algorithmus-Klassifizierungen mit visueller Durchsicht

Für die Position B1 (Flüggesand West, westlich von Fehmarn, Abbildung 7) wurde über den Zeitraum von Januar 2003 bis Oktober 2003 überprüft, wie sich die visuelle Kontrolle der vom Algorithmus klassifizierten Lautsequenzen auf das Gesamtergebnis auswirkt:


35

Der im T-POD Programm enthaltene Mustererkennungsalgorithmus Version 3.0 sucht in den Rohdaten Serien von Lauten, die nach Lautmuster, Länge der Laute und sie umgebenen Lauten in unterschiedliche Klassen unterteilt werden. Vier dieser insgesamt fünf Klassen - Cet high, Cet low, ? und ?? – werden für unsere Analysen verwandt und ein weiteres Mal durch einen Bearbeiter (siehe 3.1.1.3; Verfuß et al., 2004a) klassifiziert. Dazu werden auch hier das Lautmuster, die Länge der Laute sowie die Lautserie umgebenen, nicht klassifizier-ten Laute mit in die Beurteilung einbezogen. Es wird entschieden, ob es sich bei der klassifizierten Sequenz um eine Echoortungssequenz von einem Schweinswal handeln kann oder nicht. Bei den Klassen Cet high (cetacean high probability) und Cet low (cetacean low probability) handelt es sich um Lautsequenzen, die von dem Algorithmus als sehr wahr-scheinlich (Cet high) oder möglicher Weise (Cet low) von einem Schweinswal (bzw. Delphin) stammend eingestuft werden. Die Lautserien der Klassen ? (doubtful) und ?? (very doubtful) sollen ihren Ursprung meist in anthropogenen Lautquellen haben. Es wird jedoch darauf hin-gewiesen, dass sich auch in diesen Klassen Lautsequenzen von Schweinswalen oder Delphinen befinden können.

Der Vergleich der durch die Algorithmus-Klassifizierungen gewonnenen Daten ohne und mit anschließender manueller Durchsicht ergibt, wie viel Prozent der möglichen Schweinswal-Detektionen Cet high und Cet low durch die Kontrolle verworfen werden. Weiterhin wird er-sichtlich, wie viel Daten durch die kontrollierte Hinzunahmen der ? und ?? Klassen gewonnen werden. Für den Vergleich wurde die monatliche Anzahl an schweinswalpositiven Stunden pro Tag herangezogen. Um zu überprüfen, ob und welche der oben genannten Al-gorithmus-Klassifizierungen zur Erkennung von Verhaltensänderungen herangezogen werden können (siehe 3.2.2.1.B), wurde der monatliche Mittelwert vom Maximum und Mini-mum des Klickintervalls berechnet.

3.2.2.1.B Verhaltensanalysen

Die Daten je einer Station der Gebiete mit hoher Schweinswaldichte Kieler Bucht (A2), Feh-marn (B5), Mecklenburger Bucht (C9), Kadetrinne (D10) und der küstennahe Bereich (C11) wurden über den Zeitraum von März 2006 bis März 2007 auf Lautsequenzen hin überprüft, an denen man die Verhalten „Zielgerichtetes Schwimmen“, „Bodenorientierung“ sowie „Jagd“ erkennen kann (siehe 3.1.1.3). Der Anteil schweinswalpositiver 10 Minuten mit Lautsequen-zen der jeweiligen Verhaltensweisen an der Gesamtzahl positiver 10 Minuten wurde bestimmt. Dabei können verschiedene Verhaltensweisen in einem 10 Minuten-Abschnitt zu finden sein, der Abschnitt demnach mehrfach gezählt werden.

3.2.2.2 Ergebnisse

3.2.2.2.A Vergleich Algorithmus-Klassifizierungen mit manueller Durchsicht

Für die Daten der Station B1 Flüggesand West zeigte sich für den ausgewählten Zeitraum, dass ca. 12 bis 48 % der schweinswalpositiven Stunden pro Monat (ausgewertet nach dem


36

oben genannten Standardverfahren, also mit visueller Kontrolle, im folgenden Text als „veri-fiziert“ bezeichnet) Lautsequenzen beinhalten, die als Cet high klassifiziert wurden (Abbildung 15). Von allen Stunden, die Cet high-Lautsequenzen aufwiesen, fielen nur 3 % durch die visuelle Kontrolle, d. h. 97 % wiesen Lautsequenzen auf, deren Lautmuster und –länge Echoortungssequenzen von Schweinswalen gleichen.

Von den verifizierten schweinswalpositiven Stunden ohne Cet high-Lautsequenzen wiesen 12 bis 47 % pro Monat Cet low-Klassen auf (Ausnahme: Jan ’03 mit 80 %). 22 % aller Stun-den mit Cet low, aber ohne Cet high-Klassen fielen durch die visuelle Kontrolle, da die Lautsequenzen meist zu kurz waren, d. h. aus zu wenig Lauten bestand, um als Ortungsse-quenz verifiziert zu werden.

Die ?-Lautsequenzen in den Stunden ohne Cet high oder Cet low Klassen trugen bis zu 22 % pro Monat zur Gesamtheit der verifizierten schweinswalpositiven Stunden bei. Hier wurden insgesamt 32 % bei der manuellen Kontrolle verworfen.

Von den restlichen Stunden konnten monatlich bis zu 16 % verifizierte Stunden durch die ??-Klasse dazu gewonnen werden (Ausnahme Feb ’03 mit 75 %). Hier wurden insgesamt 70 % bei der manuellen Kontrolle verworfen.

Die durchschnittlichen Minimum- und Maximum-Klickintervalle für die einzelnen Klassifizie-rungen sind in Abbildung 16 und Tabelle 2 angegeben. Die ersten drei Untersuchungsmonate (Januar bis März 2003) ergaben nur maximal eine schweinswalpositi-ve Stunde pro Tag (siehe Tabelle 2) und liefern daher eine unzureichende Datenlage für die Auswertung der Klickintervalle. Sie sind in die Berechnung der in Tabelle 2 angegebenen

01'03 04'03 07'03 10'03

Proz

entu

ale

Zusa

mm

ense

tzun

g

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Schw

eins

wal

posi

tive

Stun

den

pro

Tag

0

2

4

6

8

10

12

14

Cet high Cet low ? ?? Mit visueller Kontrolle ohne visueller Kontrolle % AnteilCet high Cet low ? ?? Mit visueller Kontrolle ohne visueller Kontrolle % Anteil

Abbildung 15: Anteil schweinswalpositiver Stunden pro Tag (Linien) der Monate Januar bis Oktober 2003, gewonnen durch die Klassen Cet high (rot), Cet low (gelb), ? (grün) und ?? (blau), mit (durchgezogene Linie) sowie ohne visuelle Kontrolle (gestrichelte Linie). Die Bal-ken im Hintergrund ergeben die prozentuale Zusammensetzung der durch die jeweiligen Klassen gewonnenen schweinswalpositiven Stunden.


37

Gesamtwerte nicht mit eingeschlossen.

3.2.2.2.B Verhaltensanalysen

Insgesamt wurden von März 2006 bis März 2007 in den Daten der unter 3.2.2.1.B genannten Stationen in insgesamt 5.536 10 Minuten (PP10min) Abschnitten vom Algorithmus 3.0 Laut-sequenzen als Cet high, Cet low, ? oder ?? klassifiziert. 4.026 davon enthielten visuell verifizierte Echortungssequenzen von Schweinswalen. Darin wurden 661 Mal „Zielgerichte-tes Schwimmen“, 962 Mal „Bodenorientierung“ und 706 Mal „Jagd“ als Verhalten gefunden. 1.335 Mal konnte den Ortungssequenzen eines 10 Minutenabschnittes kein Verhalten zuge-ordnet werden.

Insgesamt konnten an jeder der untersuchten Stationen zwischen 33% und 48% aller PP10min Verhaltensweisen zugeschrieben werden. Die Anteile der PP10min mit Lautse-quenzen, die einem Verhalten zugeordnet wurden, sind in Abbildung 17 dargestellt. An der Station A2 in der Kieler Bucht sind „Zielgerichtetes Schwimmen“ und „Bodenorientierung“ etwa gleich häufig. „Jagd“ wurde wesentlich seltener registriert. An der Station B5 im Feh-marnbelt wie auch in der Kadetrinne, Station D10, treten alle Verhalten etwa gleich häufig auf. Die Stationen C9 in der Mecklenburger Bucht und die küstennahe Station C11 zeigen einen erhöhten Anteil an „Zielgerichtetes Schwimmen“ gegenüber den anderen Verhaltens-weisen, aber auch gegenüber allen anderen Stationen.

01'03 04'03 07'03 10'03

Klic

kint

erva

l (m

s)

0

50

100

150

200

250

Schw

eins

wal

posi

tive

Stun

den

pro

Tag

0

2

4

6

8

10

12

Cet high Cet low ? ?? Minimum Maximum Anzahl PPH pro Tag Abbildung 16: Mittelwert des Maximum-Klickintervall ( ) und Minimum-Klickintervall ( ) der Klassen Cet high (rot), Cet low (gelb), ? (grün) und ?? (blau) der Monate Januar bis Ok-tober 2003, wie angegeben in Abbildung 15, sowie die korrespondierende Anzahl schweinswalpositiver Stunden pro Tag (dunkelblaue dicke Linie bzw. Punkte).


38

Fora

ging

Sea

bed

orie

ntat

ion

Goa

l orie

nted

mov

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ot d

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A2

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11

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Def

ined

Fora

ging

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Goa

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ot d

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ed

A2

B5

C9 C

11

D10

Def

ined

Abbildung 17: Anteil der PP10min, denen Verhaltensweisen zugeordnet werden konnten (weiß) und denen keine Verhaltenweisen zugeordnet werden konnten (grau) an der Ge-samtzahl PP10min an den jeweiligen Stationen über den Zeitraum 01.03.2006 bis 31.03.2007. Die PP10min mit identifiziertem Verhalten sind anteilmäßig weiterhin unterteilt in PP10min mit „Zielgerichtetes Schwimmen“ (grün), „Bodenorientierung“ (gelb) und „Jagd“ (rot).


39

3.2.2.3 Diskussion

Der im T-POD Programm angebotene Algorithmus 3.0 erweist sich als ein sehr effizientes Werkzeug zur Klassifizierung von Schweinswalsequenzen. Die als Cet high, also mit an ho-her Wahrscheinlichkeit grenzenden Ortungssequenzen von Schweinswalen erwiesen sich zu 97 % als korrekt. Bei nur 3 % konnte bei der manuellen Kontrolle nicht ausgeschlossen wer-den, ob es sich nicht doch um eine andere Lautquelle handelt.

Mit absteigender Kategorie Cet low -> ? -> ?? wurden immer mehr Sequenzen gefunden, die nicht eindeutig als Ortungssequenzen ausgewiesen werden konnten. Der Gewinn an schweinswalpositiven Stunden wird durch die zusätzliche Nutzung von Cet low jedoch ver-doppelt. Die visuell kontrollierte Hinzunahme von ? und ?? ist zumindest in Monaten bzw. Gebieten mit wenigen schweinswalpositiven Stunden essentiell, da dort jeder Schweinswal-nachweis wichtig ist.

Für die Interpretation des Echoortungsverhaltens ist die Nutzung aller vier Algorithmus-Klassen wichtig, da – bedingt durch die Arbeitsweise des Algorithmus – jede Klasse nur ei-nen bestimmten Klickintervall-Bereich abdeckt, die sich fast nicht überlappen (abgesehen von Cet high mit Cet low) (Tabelle 2, Abbildung 16). So wird z.B. bei dem Verhalten „Zielge-richtetes Schwimmen“ (Abbildung 6B-I) lange Klickintervalle ausgesandt, die in die Kategorie ?? fallen, während bei der „Jagd“ die Sequenzen durch die niedrigen Klickintervalle meist als

Tabelle 2: Mittelwert des Maximum-Klickintervall (Max) und Minimun-Klickintervall (Min) der Klassen Cet high, Cet low, ? und ?? der Monate Januar bis Oktober 2003 sowie das Maxi-mum, Mittelwert und Minimum der mittleren Werte von April bis Oktober 03. Die Werte sind in Millisekunden angegeben. Die Monate Januar bis März 2003 (grau gekennzeichnet) wur-den von den Gesamtwerten ausgeschlossen wegen zu geringer Datengrundlage (Anzahl schweinswalpositiver Stunden pro Tag =< 1).

Klickintervall ICI (ms) der Algorithmus-Klassifizierung Cet high cet low ? ??

Monat Max Min Max Min Max MinI Max Min Jan 03 78 24 181 129 168 98 200 115Feb 03 102 66 102 69 158 93 157 97

März 03 64 38 88 67 117 83 162 105Apr 03 60 35 78 57 103 73 141 93Mai 03 58 35 63 48 82 60 135 93Jun 03 55 34 59 45 72 53 102 70Jul 03 62 38 58 43 104 73 138 99

Aug 03 59 33 61 46 77 56 112 75Sept 03 69 38 67 50 97 70 136 95Okt 03 74 41 81 58 103 73 137 94

Gesamt Apr – Okt 03: Maximum 74 41 81 58 104 73 141 99Mittelwert 62 36 67 50 91 66 129 88Minimum 55 33 58 43 72 53 102 70


40

Cet high oder Cet low kategorisiert werden (Abbildung 6B-II). An Stationen wie C9 und C11, an denen über 22% der schweinswalpositiven 10 Minuten „Zielgerichtetes Schwimmen“ auf-weisen, und damit sehr viele Lautsequenzen als ?? klassifiziert wurden, sollte und wird im Rahmen des AMPOD –Projekts noch überprüft, wie sich der Anteil schweinswalpositiver Stunden bzw. Tage in Relation der in die Analysen mit einbezogenen Klassen ändern wird.

Die drei den Verhalten „Zielgerichtetes Schwimmen“, „Bodenorientierung“ und „Jagd“ zuzu-ordnenden Lautmuster wurden in den Daten aller Messstationen gefunden. In den ausführlicher analysierten Daten der fünf Messstationen A2, B5, C9, C11 und D10 konnten ein Drittel bis die Hälfte aller PP10min diesen Verhaltensweisen zugeordnet werden.

Beim zielgerichteten Schwimmen bewegt sich der Schweinswal in Richtung der T-POD-Messstation. Dies ist dadurch ersichtlich, dass über eine längere Zeit Lautsequenzen aufge-nommen werden, die mit hoher Wahrscheinlichkeit von demselben Schweinswal stammen. Nur wenn ein Schweinswal in Richtung des T-PODs echoortet, werden die Laute auch auf-genommen. Dies liegt an dem stark gebündelten Schallkegel des Schweinswales (Au et al., 1999): die Hauptenergie des Schalls wird in die Vorausrichtung gesandt. Das langsame Ab-fallen des Klickintervals zeigt ein „range locking“, ein Fokussieren des Biosonars auf ein Objekt hin, auf dass sich der Schweinswal zu bewegt (Verfuß et al., 2005). Hier handelt es sich um die Messstation selbst oder um ein anderes nahe gelegenes markantes Objekt, das vermutlich zur Navigation als Landmarke genutzt wird (Verfuß et al., 2005). In Situationen in denen ein zielgerichtetes Schwimmen aufgenommen wird legt der Schweinswal meist mit langsamer oder mittlerer Schwimmgeschwindigkeit eine Strecke von einigen 100 Metern zu-rück und schwimmt direkt in Richtung des Areals, in dem der T-POD installiert ist. Schwimmgeschwindigkeit und zurückgelegte Strecke kann anhand des Lautmusters errech-net werden (Meding 2005, Verfuß et al., in prep.). Wird unmittelbar nach diesen Lautsequenzen kein Schweinswal mehr aufgenommen, so liegt die Vermutung nahe, dass der Schweinswal das Areal als Durchzugsgebiet nutzt. Bei weiteren nachfolgenden Regist-rierungen ist das Tier zielgerichtet in das Gebiet geschwommen um dort zu verweilen.

Bei der Bodenorientierung adaptiert der Schweinswal sein Biosonar an die Distanz zwischen sich und dem Meeresgrund (Meding 2005, Meding et al., 2005). Hier wird vermutlich der Bo-den nach Beutefischen abgesucht, oder der Meeresgrund dient als Landmarke zur Navigation. Die etwas niedrigeren Klickintervalle im Vergleich zu denen beim Beginn eines zielgerichteten Schwimmens zeigen jedoch, dass sich das Tier auf näher liegende Strukturen fokussiert. Der Schweinswal konzentriert sich auf das Gebiet in dem er sich befindet.

Die für die Jagd spezifischen Lautsequenzen werden beim Fang eines Fisches genutzt, in der letzten Phase, kurz bevor und während der Räuber seine Beute fängt (Verfuß und Schnitzler, 2002; Verfuß et al., in prep.). Auch für die Kommunikation werden von Schweins-walen Lautsequenzen mit kurzem Klickintervall genutzt (Amundin, 1991). Das schnelle Absinken des Klickintervals auf Werte unter 10 ms ist jedoch typisch für die Annäherung an


41

Fische und nicht bei Kommunikationssequenzen, wie von Amundin (1991) beschrieben, zu finden.

An allen untersuchten Stationen wurde jede der oben beschriebenen Verhaltensweisen ge-funden. Dies zeigt, dass jedes dieser Gebiete u. a. auch als Jagdgebiet genutzt wird. Gebiete mit einem höheren Anteil zielgerichteten Schwimmens werden möglicher Weise auch viel als Durchzugsgebiete genutzt. Dies ist vor allem bei der Station C9 sehr gut vor-stellbar, da sie mitten in der Mecklenburger Bucht liegt, durch die die Kleinwale schwimmen müssen, um von Fehmarn an die Küsten Mecklenburgs und zurück zu gelangen. Die Station C11 liegt auf der verlängerten Linie zwischen der Ostspitze von Fehmarn und der Station C9, wird daher vielleicht auch vermehrt als Landmarke für die Wanderung der Tiere an die Meck-lenburger Küste genutzt. Detailliertere Analysen des Verhaltens werden im Rahmen des AMPOD-Projektes noch vorgenommen.

3.2.3 Eichmethoden

Um Daten unterschiedlicher T-PODs und T-POD-Versionen miteinander vergleichen zu kön-nen, ist der einfachste Weg, sicherzustellen, dass die Geräte in derselben Situation vergleichbare Daten liefern. Ist dieses nicht gewährleistet, muss man ein entsprechendes Versuchsdesign wählen, in dem die individuellen Geräte randomisiert zwischen den einzel-nen Messpositionen gewechselt werden. Das Aufnahmegerät sollte als Co-Variable in die statistischen Analysen einbezogen werden. So kann herausgestellt werden, ob Änderungen in den Schweinswalregistrierungen auf die Nutzung unterschiedlicher Aufnahmegeräte oder auf eine Änderung in der Schweinswaldichte zurückzuführen ist.

In diesem Abschnitt werden zwei Methoden vorgestellt, welche die akustischen Eigenschaf-ten der T-PODs definiert und eine Vergleichbarkeit von Daten unterschiedlicher Geräte möglich macht.

Im Rahmen von MINOS und dem vom BMU geförderten F+E-Vorhaben „Untersuchungen zur Nutzung ausgewählter Gebiete der Deutschen und Polnischen Ostsee durch Schweins-wale mit Hilfe akustischer Methoden“ (FKZ: 901 86 020) wurde eine Standardkalibrierung für die T-PODs der in diesem Bericht erwähnten Projekte entwickelt. Diese fand in einem 6 m runden Becken im Freien statt, welches logistische Probleme für schnell durchzuführende Kalibrierungen mit sich brachte. Um die Kalibrierung zu vereinfachen, wurde diese im Rah-men von MINOSPlus wie unter 3.2.3.1.A beschrieben, verändert.

Mit der Kalibrierung wird die Detektionsschwelle bestimmt, der Schalldruckpegel, den ein Schweinswallaut mindestens haben muss, um von einem T-POD registriert zu werden. Um zu untersuchen, wie sich die Datenaufnahme von T-PODs unterschiedlicher Sensitivitäten bzw. Versionen unterscheidet, wurde im Freiland zusätzlich noch eine Intrakalibrierung (3.2.3.1.B) durchgeführt. Durch die so gewonnenen Daten von T-PODs unterschiedlicher sowie gleicher Versionen und Sensitivitäten sollen Rückschlüsse auf die Vergleichbarkeit der Geräte unter Einsatzbedingungen ermöglicht werden.


42

3.2.3.1 Methode

3.2.3.1.A Kalibrierung

In einem 1,0 m x 0,7 m rechteckigen Wasserbecken mit einer Wassertiefe von 0,68 m wird ein Lautgeber (TC4013, Reson A/S, DK) sowie ein Empfänger (Referenzhydrophon TC4014, Reson A/S, DK oder ein T-POD) in mittlerer Wassertiefe mit einem Abstand von 0,5 m von-einander platziert und zentriert (Abbildung 18).

Eine Serie von Schweinswallauten (Klicks) dient als Eichsequenz zur Ermittlung des Emp-fangsschwellenwertpegels. Diese Serie besteht aus insgesamt 26 Paketen mit je zehn Klicks (Abbildung 19). Die Laute des zweiten und dritten Paketes sind 3 dB leiser als die des Vor-gänger-Paketes. Danach sinkt die Lautamplitude mit jedem weiteren Paket um 2 dB, so dass zwischen dem ersten und letzten Paket ein Unterschied von insgesamt 52 dB im Lautstärke-pegel besteht.

Diese Lautsequenz wird von einem PC aus mit Hilfe einer Multifunktionskarte (National In-struments: PCI-6110E) über einen Leistungsverstärker (T&A: A1220) und einen damit verbundenen Lautgeber im Becken abgespielt. Die Sequenz wird gleichzeitig vom Kontroll-hydrophon und eine damit verbundene Verstärker- / Filtereinheit (ETEC: A1101) mit dem PC wieder aufgenommen. Diese Lautaufnahmen dienen der Messung des absoluten Lautstär-kepegels. Sowohl die ausgesandten als auch die aufzunehmenden Laute werden mit Hilfe eines digitalen Oszilloskops (Tektronix: TDS-210) überwacht. Nach Messung des absoluten Lautstärkepegels wird das Kontrollhydrophon mit dem zu eichenden T-POD ausgetauscht.

A B

Abbildung 18: Skizze (A) und Foto (B) des Kalibrieraufbaus mit Lautgeber (links in A, B) und Empfänger (rechts in A, B): einem T-POD (in A) oder alternativ das Referenzhydrophon (in B).


43

Bei der Standardkalibrierung werden die T-PODs je nach Version (V1-V5) auf die in Tabelle 3 beschriebenen Einstellungen (settings) gestellt. Für die Bestimmung der Richtcharakteristik wird der T-POD nach jeder Beschallung um je 45° um seine vertikale Achse gedreht, bis er wieder an seiner Ausgangsposition ist. Dies ergibt insgesamt 8 Beschallungspositionen pro T-POD.

Zur Bestimmung des Lautstärkepegels, ab dem ein T-POD die Klicks nicht mehr aufnimmt, werden die aufgenommenen Pakete gezählt. Mit Hilfe der folgenden Formel wird dieser Empfangsschwellenwertpegel berechnet:

PRLRSPOD ⋅−= 2max (3)

mit

• RSPOD = Empfangsschwellenwertpegel des T-PODs (Receiving Sensitivity)

• RLmax = Empfangsschalldruckpegel des ersten Paketes am Kontrollhydrophon (maximum Receiving Level)

Rel

ativ

e am

plitu

de(V

)

Time (s)0 2 4 6 8

-0.3

0

0.3

Abbildung 19: Oszillogramm (Amplituden-Zeitsignal) der Schweinswalklick-Lautserie, mit der T-PODs zur Kalibrierung beschallt werden. Die Serie besteht aus insgesamt 26 Paketen von je 10 Schweinswalklicks. Aufeinander folgende Schweinswallaut-Pakete nehmen um je 3 dB (2. + 3. Paket) bzw. je 2 dB (ab 4. Paket) an Amplitude ab. Klicks mit Amplitude des ersten Paketes kennzeichnen die Vollendung des 10., 15., 20. und 25. Pa-ketes, um die Auszählung in den T-POD-Daten zu erleichtern. Die ganze Lautserie erstreckt sich über ca. 9 Sekunden.


44

Abbildung 20: Gestell zur Durchführung von Intrakalibrierungen. Die T-PODs werden mit ca. 40 - 50 cm Abstand zueinander im Gestell befestigt, um Störungen durch Echos und In-terferenzen zu vermeiden.

• P = Anzahl der aufgenommenen Pakete (das letzte, nicht vollständig aufgenommene Paket wird als Nachkommazahl mit der Anzahl der aufgenommenen Klicks angegeben, z.B. 6,7 = 6 Pakete + 7 Klicks des siebten Paket).

Mit dieser Standardeinstellung werden der einen T-POD charakterisierende Schwellenwert-pegel sowie seine Richtcharakteristik bestimmt. Der Schwellenwertpegel kann jedoch mit der Einstellungsmöglichkeit „Minimum intensity“ bei den Versionen V1-V3 bzw. „Sensitivity“ bei den Versionen V4 und V5 variiert werden. Um die Spannbreite dieser Einstellungsmöglich-keit zu untersuchen, wurde der Schwellenwertpegel für verschiedene Einstellungen der „Minimum intensity“ bzw. „Sensitivity“ bestimmt.

Um eine repräsentative Übersicht der akustischen Eigenschaften von T-PODs zu erhalten, wurden neben den T-PODs der DMM-Projekte auch T-PODs von BioConsult-SH sowie Sea Watch Foundation (UK) kalibriert. Diese Daten stehen für weitere Analysen zur Verfügung. Viele der Geräte wurden im Laufe der Zeit in regelmäßigen Abständen kalibriert, um den Ef-fekt des Freilandeinsatzes auf die akustischen Eigenschaften der T-PODs zu kontrollieren.

Tabelle 3: Standardeinstellungen der T-POD-Versionen V1 bis V5 für die Bestimmung des minimalen Schwellenwertpegels bei der Kalibrierung.

Setting V1 V2 V3 Setting V4 V5

A-Filter-Frequency 130 130 130 A-Filter-Frequency 130 130

B-Filter-Frequency 90 90 90 B-Filter-Frequency 92 92

Ratio A/B 1 6 6 Click bandwidth 5 5

A-Filter sharpness 10 10 Short Noise adaptation + +

A-Filter sharpness 18 18 Long

Minimum intensity 0 6 6 Sensitivity 12 12

Limit on clicks logged none none none Limit on clicks logged none none


45

Ausgewertet wurde die Spannbreite der Sensitivität abhängig von der jeweiligen Gerätever-sion. Dabei ist nur die erste Kalibrierung der in die Analysen einbezogenen T-PODs berücksichtig worden. Die mehrmalige Kalibrierung der Geräte im Laufe der Projektzeit er-laubt auch die Beobachtung eventueller Änderung in der Sensitivität der jeweiligen T-PODs.

3.2.3.1.B Intrakalibrierung

Im Rahmen des F+E Vorhaben „Untersuchungen über die Kollisionsgefahr von Zugvögeln und die Störwirkung auf Schweinswale in den Offshore-Windenergieanlagen Hornsrev, Nordsee + Nysted, Ostsee in Dänemark“ (FKZ 0329963) ergab sich für das hier vorgestellt Teilprojekt die Gelegenheit, während laufenden Radaruntersuchungen an Vögeln im Nysted Offshore-Windpark, Intrakalibrierungen durchzuführen. Für eine Intrakalibrierung wurden mehrere T-PODs mit Hilfe eines Gestells (Abbildung 20) gleichzeitig in einem Abstand von ca. einem halben Meter voneinander am Meeresboden verankert. Die Ausbringung der Ge-räte in einem Windpark während der Radaruntersuchungen hat den Vorteil, dass die T-PODs gut geschützt in einem relativ offenen Areal ohne Küstenabschirmung ausgebracht werden können und vom ankernden Forschungsschiff während der Ausbringung ständig unter Beo-bachtung stehen.

Die Versuche wurden so angelegt, dass T-PODs unterschiedlicher Versionen mit gleicher Sensitivität, sowie Geräte gleicher Version mit unterschiedlicher Sensitivität getestet wurden. T-PODs der Version 2 wurden auf die Standard-Settings gestellt, wie sie in den ersten Un-tersuchungsjahren genutzt wurden (siehe 3.2.1.1). Außerdem sollte die bei der Version 4 T-PODs neu hinzugekommene Rauschunterdrückung auf ihre Wirksamkeit und ihren Einfluss auf die Ergebnisse überprüft werden. Die Versuche wurden im Windpark Nysted vom 29. bis

A B

Receiving sensitivity (dBre 1µPa )150 140 130 120 110 100

PO

D -

Num

ber

447

461

211

227

114

229

Sensitivity Version Noise reduction

136

127

131

3

2

3

4

on

off

n.a.

Receiving sensitivity (dBre 1µPa)150 140 130 120 110 100

POD

- N

umbe

r

129

352

461

353

128

459

546

544

106Sensitivity Version Noise reduction

145

127

124

2

4

3

4

on

off

n.a.

3

n.a.

n.a.

off

Abbildung 21: Versuchsaufbau der Intrakalibrierungen bei Nysted vom 29.-31.10.2005 (A) und 14.-15.03.2006 (B). Gezeigt ist die Sensitivität der eingesetzten T-PODs sowie deren Version. Bei T-PODs der Version 2 und 3 gibt es keine Möglichkeit der Rauschunterdrückung (Noise reduction: not available (n.a.)). Bei Version 4 T-PODs kann diese an (on) oder ausgeschaltet (off) sein. Die Fehlerindikatoren geben die Standardabweichung der horizontalen Kalibrierung wieder.


46

31.10.2005 und vom 14. bis 15.03.2006 durchgeführt. Die eingesetzten T-PODs und ihre Sensitivitäten sowie der Versuchsaufbau sind in Abbildung 21 zusammengefasst.

Von den erlangten Daten wurden sowohl die Rohdaten als auch die durch den Algorithmus 3.0 klassifizierten Lautsequenzen für einen Vergleich der T-PODs herangezogen. Hierfür wurden die Anzahl aller registrierten Klicks (die Rohdaten) pro Stunde jedes Datensatzes exportiert. Weiterhin wurden die schweinswalpositiven 10 Minuten ausgewertet (3.1.1.3) und den 10 Minuten mit Klassifizierungen gegenübergestellt, die bei der visuellen Kontrolle ver-worfen wurden. Dies geschah nach dem gleichen Prinzip wie unter (3.2.2.1.A) beschrieben.

3.2.3.2 Ergebnisse

3.2.3.2.A Kalibrierung

Während der Laufzeit von MINOSPlus wurden in Kooperation mit dem AMPOD-Projekt am Deutschen Meeresmuseum 360 Kalibrierungen von 135 T-PODs durchgeführt. Die Ergeb-nisse der Kalibrierungen wurden in der Felddatenerhebung genutzt, um die Messgeräte auf gleiche Sensitivität zu setzen. Die für den Feldeinsatz gewählte Sensitivität liegt bei 127 dBSS re 1 µPa. Da die Erstellung der Sensitivitätskurven erst mit der Kalibrierung im hier beschrie-benen Versuchsaufbau möglich wurde, sind nur von 121 T-PODs (8 V2, 52 V3, 47 V4, 14 V5) der 135 kalibrierten T-PODs insgesamt 331 Sensitivitätskurven erstellt worden.

Die Empfangsrichtcharakteristik der T-PODs verändern sich bei den meisten Geräten im Laufe der Zeit kaum, solange sie keiner Reparatur unterzogen wurden. Ein Beispiel zeigt

A B

Re ceiving sensi tivity (dB

re 1µPa ) 140

130

120

110

Posi

tion

0°

30°

60°

90°

120°

150°

180°

210°

240°

270°

300°

330°

Minimum Intensity

0 2 4 6 8 10 12 14 16

rece

ivin

g se

nsiti

vity

(dB r

e 1µ

Pa)

110

115

120

125

130

135

140

145

150

13.09.2004 22.02.2005 06.04.2005 27.05.2005 28.11.2005 12.12.2006

Abbildung 22: Vergleich der akustischen Eigenschaften eines T-PODs im Verlauf seiner Einsätze. Vom T-POD No. 347 wurde im Laufe von 2 ¼ Jahren sechs Mal seine Richtcharak-teristik (a) bestimmt und vier Mal sein Schwellwertpegel (receiving sensitivity) in Abhängigkeit der Einstellung der „minimum intensity“ (b). Die Kalibrierungen fanden am 13.09.2004 (gelbe Linie), 22.02.2005 (grün), 06.04.2005 (rot), 27.05.2005 (blau), 28.11.2005 (grau) sowie am 12.12.2006 (schwarz) statt.


47

Abbildung 22: Der T-POD 347 wurde innerhalb von 2 ¼ Jahren sechs Mal kalibriert, davon vier Mal mit Sensitivitätskurve. Sowohl die Sensitivitätskurve als auch die Richtcharakteristik ist über die Jahre hinweg vergleichbar geblieben. Der Empfangsschwellenwertpegel liegt im Durchschnitt bei 124,1 dBSS (re 1µPa) mit einer Standardabweichung von 0,8 dB. Minimum und Maximum der Werte liegen bei 123,4 dBSS (re 1µPa) bzw. 125,0 dBSS (re 1µPa); Die Differenz von 1,6 dB liegt unterhalb der Messgenauigkeit von 2 dB (da die ausgesandten Lautpakete in 2 dB-Schritten leiser werden). Die Unterschiede in den Kurven der Richtcharakteristik kön-nen dadurch bedingt sein, dass die Anfangsposition für die Kalibrierung am T-POD in den ersten Jahren nicht markiert wurde. So geben die Positionsangaben der verschiedenen Ka-librierungen nicht dieselben Stellen am T-POD wieder.

Die Kalibrierung zeigt, dass T-PODs derselben Version sowie Geräte verschiedener Versio-nen unterschiedlich sensitiv sein können. Die akustischen Eigenschaften der T-PODs werden mit fortlaufender Versionsnummer jedoch immer vergleichbarer. Abbildung 23 zeigt die Unterschiede zwischen und innerhalb den verschiedenen T-POD-Versionen. Obwohl von nur 8 T-PODs der Version V2 Sensitivitätskurven bestimmt wurden, hat deren Schwellenwert eine sehr große Spannbreite: der Schwellenwertpegel des sensitivsten und unsensitivsten V2 T-POD liegen 30 dB auseinander (Tabelle 4). Die Richtcharakteristik kann bei dieser Ver-sion sehr unrund sein (Abbildung 23). Der Schwellenwert lässt sich durch die „minimal intensity“ nicht sonderlich groß variieren (Abbildung 23).

Ab Version V3 ist die Richtcharakteristik (Abbildung 23) der T-PODs meist relativ rund. Die Sensitivität lässt sich mit der „minimal intensity“ (V3) gut verstellen (Abbildung 23). Der Schwellenwertpegel der 52 T-PODs unterscheidet sich maximal um 19 dB (Tabelle 4). Auch V4 und V5 T-PODs haben zumeist eine sehr runde Richtcharakteristik (Abbildung 23). Ihr Schwellenwertpegel lässt sich gut mit der „sensitivity“ einstellen (Abbildung 23), und der Schwellenwertpegel bewegt sich in einer Spannbreite von maximal 5 dB (Tabelle 4). Die Er-gebnisse der Kalibrierungen können genutzt werden, um Messgeräte für die Felddatenerhebung auf gleiche Sensitivität zu setzen. Die akustischen Eigenschaften wer-den mit in die Auswertung der Intrakalibrierung einbezogen.

Tabelle 4: Empfangsschwellenwertpegel des sensitivsten (Minimum) und unsensitivsten (Ma-ximum) T-PODs verschiedener Versionen (V2 bis V5) sowie die Anzahl der kalibrierten T-PODs und die Spannbreite (Differenz Maximum - Minimum), in der sich deren Schwellenwertpegel bewegt.

T-PODs minimaler Schwellenwertpegel (dBSS re1µPa)Version Anzahl Minimum Maximum Spannbreite

V2 8 117 146 29 V3 52 117 136 19 V4 47 121 126 5 V5 14 121 126 5


48

V2

Receivin g level (dBpp re 1µP

a ) 150

140

130

120

110

Pos

ition

0°30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°

Minimum Intensity

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Rec

eivi

ng le

vel (

dBpp

re 1

µPa)

110

120

130

140

150

V3

Receiving level (d B

pp re 1µPa ) 150

140

130

120

110

Pos

ition

0°30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°

Minimum Intensity

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Rec

eivi

ng le

vel (

dBpp

re 1

µPa)

110

120

130

140

150

V4

Receivin g level (dB

pp re 1µPa ) 150

140

130

120

110

Posi

tion

0°30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°

Sensitivity

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Rec

eivi

ng le

vel (

dBpp

re 1

µPa)

110

120

130

140

150

V5

Receiving level (dB

pp re 1µPa ) 150

140

130

120

110

Pos

ition

0°30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°

Sensitivity

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Rec

eivi

ng le

vel (

dBpp

re 1

µPa)

110

120

130

140

150

Abbildung 23: Vergleich der akus-tischen Eigenschaften ver-schiedener T-POD-Versionen. Gezeigt ist die Richtcharak-teristik (links) und die Sensitivitäts-kurve (rechts), d.h. der Einfluß der Ein-stellung „minimum intensity“ bzw. „sensitivity“ auf den Schwellen-wertpegel (Receiving level (dBre1µPa)) des sen-sitivsten (blau) und unsensitivsten (rot) T-PODs der Versi-onen V2, V3, V4 und V5 der kalib-rierten T-PODs.


49

3.2.3.2.B Intrakalibrierung

Während der Intrakalibrierungen im Windpark Nysted, Dänemark wurden an insgesamt fünf Tagen eine erfolgreiche Datenerhebung durchgeführt. Einen ersten Einblick in die Vergleich-barkeit der Ergebnisse der Kalibrierung und Intrakalibrierung kann über die Anzahl der aufgezeichneten Klicks pro Messinstrument und Experiment gewonnen werden (Abbildung 24).

Der Vergleich der Rohdaten, d.h. der Anzahl von registrierten Klicks pro Stunde zeigt in bei-den Intrakalibrierversuchen, dass im Allgemeinen sensitiver eingestellte T-PODs auch mehr Laute registrieren. So haben im ersten Feldversuch die auf 127 dB eingestellten T-PODs Nr. 211, 227 und 461 wesentlich mehr Klicks aufgenommen als die 131 dB bzw. 136 dB sensiti-ven Geräte Nr. 114 und 229. Auch im zweiten Feldversuch haben die 124 dB sensitiven T-PODs Nr. 129, 352 und 461 fast 1/3 mehr Klicks registriert als die 3 dB unsensitiveren Gerä-te Nr. 353 und 459, während der unsensitivste T-POD Nr. 106 gar nichts aufgezeichnet hat. Die Rauschunterdrückung der Version 4 T-PODs vermindert die Registrierung von Lauten sehr effektiv. In diesen Versuchen ist die Registrierung von Klicks bei Version 3 und Versi-on 4 T-PODs ohne Rauschunterdrückung vergleichbar. Die beiden Version 2 T-PODs haben generell sehr wenig Laute aufgezeichnet, wobei eines der beiden Geräte (Nr. 106) sehr un-sensitiv ist, das zweite Nr. 114 lag im ersten Feldversuch im mittleren Sensitivitätsbereich. Der T-POD Nr. 128 hat im Vergleich zu allen anderen T-PODs sehr viele Klicks aufgenom-men. Die Vermutung, dass hier ein Gerätedefekt vorliegt, wurde nach einer Reparatur beim Hersteller bestätigt.

Leider wurden beim zweiten Experiment zu wenig Schweinswale aufgezeichnet, um eine sinnvolle Auswertung der Daten hinsichtlich der klassifizierten Lautsequenzen zu ermögli-

A B

Clicks per hour0 5000 10000 15000 20000

POD

- N

umbe

r

447

461

211

227

114

229 3

2

3

4

VSens136

127

131

NR

on

off

n.a.

Clicks per hour0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

POD

- N

umbe

r

129

352

461

353

128

459

546

544

106Sens145

127

124

2

4

3

4

3

V

on

off

n.a.

n.a.

n.a.

off

NR

Abbildung 24: Anzahl der aufgezeichneten Klicks pro Stunde für die T-PODs der Datenerhe-bung vom 29.-31.10.2005 (A) und 14.-15.03.2006 (B). Angegeben sind auch die Sensitivität (Sens) und Version (V) der T-PODs sowie die Einstellung der Rauschunterdrückung (on/off) bei T-PODs der Version 4, die bei früheren Versionen nicht einstellbar (n. a.) ist.


50

chen. Eine solche Analyse konnte nur mit den Daten des ersten Experimentes erfolgen (Abbildung 25).

Die Daten der ersten Kalibrierung zeigen, dass die T-POD-Paare gleicher Version (3 bzw. 4) und Sensitivität (127 dB) auch gleich viel schweinswalpositive 10 Minuten aufgenommen ha-ben (Abbildung 25), wobei die V4-Geräte mehr PP10min aufweisen als die V3-T-PODs. Hierbei ist zu beachten, dass dies nur gilt, wenn man die PP10min mit den Klassen Cet Hi und Cet Low zusammen betrachtet, bzw. zusätzlich die Klassen ? und ?? mit einbezieht. Die Anzahl aller 10-Minuten-Abschnitte mit klassifizierten Lautsequenzen ist trotz gleicher Sensi-tivität von 127 dB weder innerhalb der beiden V4 T-PODs noch der V3 T-PODs vergleichbar. Die Rauschunterdrückung spielt bei der Aufnahme von Schweinswalsequenzen jedoch keine Rolle. Die beiden unsensitiveren Geräte Nr. 229 und 114 haben weniger Schweinswale als auch weniger klassifizierte 10-Minuten-Abschnitte registriert. Der Version 2 T-POD Nr. 114 hat trotz höherer Sensitivität gleich viele PP10min aufgenommen wie der 4 dB unsensitivere Version 3 T-POD Nr. 229, dafür jedoch weniger klassifizierte 10-Minuten-Abschnitte und hat damit auch die geringste Anzahl an Nicht-Schweinswal-Registrierungen.

3.2.3.3 Diskussion

Die Kalibrierung von T-PODs hat sich als äußerst sinnvoll erwiesen. Die Intrakalibrierung zeigt, dass sensitivere Geräte, wie zu erwarten ist, auch mehr Daten aufnehmen - sowohl

29/30

28/6

41/98

44/60

56/94

56/72

Cet Hi

Cet All

doubtful

Very doubtful

Visually dismissed

Visually confirmed

No of classified 10min-sections0 50 100 150 200

POD

- N

umbe

r

447

461

211

227

114

229 3

2

3

4

VSens136

127

131

NR

on

off

n.a.

Abbildung 25: Anzahl der zehn Minuten-Abschnitte mit den Klassen Cet high (rot), Cet low (gelb), Doubtful (grün) und Very doubtful (grau). Die Ergebnisse wurden visuell Schweinswalregistrierungen (reine Farben) und Registrierungen anderer Lautquellen (schraffierte Farben) zugeordnet. Die blauen Boxen geben die Anzahl der schweinswalpositiven zehn Minuten (erster Wert) und die Anzahl der 10-Minuten Abschnitte an, die verworfen wurden (zweiter Wert). Angegeben sind auch die Sensitivität (Sens) und Version (V) der T-PODs sowie die Einstellung der Rauschunterdrückung (on/off) bei T-PODs der Version 4, die bei früheren Versionen nicht einstellbar (n.a.) ist.

29/30

28/6

41/98

44/60

56/94

56/72

Cet hi

Cet low

Doubtful

Very doubtful

Porpoise negative

Porpoise positive


51

mehr Rohdaten als auch mehr Schweinswalregistrierungen. Ob die Ergebnisse unterschied-lich sensitiver T-PODs vergleichbar sind, kommt jedoch auf die Art der Datenanalyse an. Ein Beispiel zeigen die ersten Jahre des vom Deutschen Meeresmuseum durchgeführten akusti-schen Monitoring in der deutschen Ostsee. In dieser Zeit wurden T-PODs mit Sensitivitätsunterschieden von bis zu 27 dB eingesetzt (siehe 3.2.1.1, Verfuß et al., 2006). Der Einbezug der Sensitivität als Co-Variable bei der statistischen Auswertung der Daten zeigte, dass die Sensitivitätsunterschiede der T-PODs keinen signifikanten Einfluss auf die ausgewerteten Prozent schweinswalpositiver Tage hatten. Die saisonalen und geographi-schen Unterschiede in der Schweinswaldichte, die während diesen Untersuchungsjahren gefunden wurden, sind in den Folgejahren, in denen die T-PODs auf eine Standardsensitivi-tät gestellt wurden, bestätigt worden.

Dass sich die Sensitivitätsunterschiede nicht signifikant auf die Ergebnisse ausgewirkt ha-ben, mag zum einen daran liegen, dass die unterschiedlich sensitiven Geräte zwischen den Messstationen getauscht wurden. Zum anderen wählt man mit dem Parameter „schweins-walpositiver Tag“ eine relativ große Zeitspanne (nämlich 24 Stunden) als Nenner. Innerhalb dieser 24 Stunden ist es nicht von Bedeutung, ob ein unsensitiver T-POD weniger Registrie-rungen aufnimmt als ein sensitiverer T-POD. Das Ergebnis bleibt letztendlich das Gleiche: ein schweinswalpositiver Tag.

In Gebieten mit einer hohen Schweinswaldichte, in denen fast jeden Tag Tiere registriert werden, sollte auf Parameter mit kürzeren Zeitspannen als Nenner zurückgegriffen werden, wie schweinswalpositive Stunden oder 10-Minuten. Hier werden Sensitivitätsunterschiede einen deutlicheren Einfluss auf die Datenvergleichbarkeit haben. Die Nutzung von V3 bzw. V4 T-PODs garantiert geringe Unterschiede in der Sensitivität der einzelnen Geräte (Abbildung 23, Tabelle 4). Eine Kalibrierung der Geräte ermöglicht die Einstellung dieser auf eine Standardsensitivität. In den unter 3.2.1 vorgestellten Versuchen wurde eine Sensitivität von 127 dBSS re 1µP ausgewählt. Die Erfahrung mit den unterschiedlich sensitiven T-PODs in den ersten Untersuchungsjahren hatte gezeigt, dass sensitiver eingestellte Geräte an be-stimmten Orten und / oder bei stürmischem Wetter so viele Laute registrieren, dass die Daten nicht nutzbar waren. Dies hatte für solche Zeiten und Messpunkte Datenlücken zur Folge. Mit der Einstellung auf 127 dBSS re 1µP konnte für die meiste Zeit eine sinnvolle Daten-erhebung gewährleistet werden.

Die Rauschunterdrückung, die in der vierten Generation von T-PODs eingeführt wurde, ver-mindert deutlich die Aufnahmen von Lauten, die durch Hintergrundrauschen generiert werden (Abbildung 24). Die erlangten Daten sind zumindest in dem hier vorliegenden Expe-riment vergleichbar mit einem anderen V4 T-POD derselben Sensitivität (Abbildung 25). Auch die beiden gleich sensitiven V3 T-PODs haben vergleichbare Ergebnisse erzielt, je-doch weniger als die V4-Geräte. Somit sollte in einem Versuchsdesign die T-POD Version auf jeden Fall als Co-Variable mit in die Statistik einfließen, nutzt man eine Standard-Sensitivität. Bei der Vergleichbarkeit der Ergebnisse ist zu beachten, dass nur die visuell ge-


52

prüften Daten vergleichbar sind (Abbildung 25). Sollen alle vier Klassen ‚Cet high’ bis ‚??’ mit in die Analysen eingeschlossen werden, so ist eine visuelle Prüfung der Daten von einem geschulten Bearbeiter unabdingbar. Werden nur die Klassen ‚Cet high’ und ‚Cet low’ genutzt, so sollte wenigstens die Klasse ‚Cet low’ visuell geprüft werden, da diese die Ergebnisse be-einflussen kann. Oder es sollte statistisch nachgewiesen werden, dass eine visuelle Kontrolle der Daten nicht notwendig ist. Dies ist im Rahmen des AMPOD-Projektes geplant.

Es ist zu beachten, dass die hier vorgestellten Ergebnisse nur eine geringe Anzahl an indivi-duellen T-PODs einschließt. Die erlangten Daten sind nicht notwendiger Weise zu verallgemeinern. Verfuß et al., (in press) bestätigen jedoch eine Korrelation der Datenauf-nahme mit der Sensitivität. Intrakalibrierungsdaten von insgesamt 25 T-PODs der Version 4 und 5 zeigen, dass diese Daten sinnvoll genutzt werden können, um Umrechnungsfaktoren zu erlangen, die mit der Sensitivität korrelieren. Die Versuche bestätigen aber auch, dass ei-ne Aufnahme von zu viel Hintergrundrauschen einen Vergleich der Ergebnisse unzulässig macht. Weitere Untersuchungen dieser Art werden im Rahmen des AMPOD-Projekts durch-geführt.

3.2.4 Verankerungssysteme

Aufgrund der innerhalb des Vorgängerprojektes aufgetretenen Verluste von Messgeräten und dem damit verbundenen Datenverlust sollte in MINOSPlus geprüft werden, welche Ver-fahren zur Sicherung der Messstellen beitragen können und wie diese kostengünstig umzusetzen sind. Erprobt wurden deshalb sowohl Verfahren zur Verstärkung des Messge-schirres wie stärkere Verankerungen mit großen weithin sichtbaren Tonnen (3.2.4.2) als auch zur Überwachung der Position, z. B. die Überwachung mittels einer Kombination von GPS und GSM-Technologien zur Übertragung der Position über das Handynetz (3.2.4.3) bzw. eines Satellitensenders (3.2.4.4). Weiterhin wird ein im kooperierenden BfN-Projekt3 ge-testeter akustischer Auslösemechanismus vorgestellt, mit dem Oberflächenmarkierungen bis zur Wartung der Verankerung unter Wasser gehalten werden und so vor ungewollter wie bewusster Zerstörung an der Wasseroberfläche geschützt sind (3.2.4.5).

3.2.4.1 Standard-Verankerungssystem

Seit dem Beginn des MINOS-Projektes hat sich das in Abbildung 26 dargestellte Veranke-rungsgeschirr bewährt, mit dem die T-PODs fünf bis sieben Meter unter der Wasseroberfläche installiert wurden. Bei der Entwicklung dieses Systems stand die Hand-habbarkeit auf See im Vordergrund. Das Messgeschirr sollte von kleinen Booten aus einsetzbar und wartbar sein. Material und Aufbau des Verankerungssystems sind in Abbildung 26 beschrieben. An den Messgeschirren wurden Knoten, Karabinerhaken, Schä-kel und andere Verbindungsstücke möglichst vermieden. Verbindungen bestanden zum größten Teil aus Spleißverbindungen und ineinander greifende Augen, da dies erfahrungs-gemäß die Verlustrate reduzierte. Mehrere Oberflächenmarkierungen sowie ein doppeltes


53

Verankerungssystems mit zwei am Grund verbundenen, separat verankerten Oberflächen-markierungen hat sich beim Einsatz in der Ostsee bewährt. Denn des Öfteren wurde bei den Wartungsfahrten nur noch eine Seite des dargestellten Messgeschirres wieder aufgefunden, mit der das Messgerät dann geborgen werden konnte.

Die Konstruktion des Geschirres wurde mit den Wasser- und Schifffahrtsämtern Stralsund und Lübeck abgestimmt. Hier wurden gelbe ODAS-Fahnen und die Anbringung von Reflek-toren an den Fähnchenbojen vorgeschrieben sowie die Nutzung von größeren gelben Bojen mit der Aufschrift ODAS, welche Verankerungen für Messinstrumente kennzeichnen. Das Messgeschirr wurde bei jeder Ausfahrt komplett geborgen, um Verschleißteile auszutau-schen. Sie wurden ca. alle sechs Monate runderneuert.

Das hier beschriebene Verankerungssystem bietet sich besonders in Gebieten an, die von Sportbooten und Fischerei gemieden werden. Hier sind die Risiken des Verlustes von Mess-geräten minimal. Die höchsten Risiken für den Verlust von Messgeräten bestehen im Winter, da hier durch höhere Windgeschwindigkeiten und damit verbundenen Seegang die Sichtbar-keit der Messstellen erheblich beeinträchtigt ist. So können weder Fischkutter noch Berufschifffahrt die Messstellen rechtzeitig sehen und die Oberflächenmarkierungen gehen verloren. Hinzu kommt, dass auch das Material im Winter einem höheren Stress durch nied-rige Temperaturen und Frost ausgesetzt ist. So kommt es leichter zum Brechen der Seilverbindungen.

Bei weit von der Küste entfernten Messpositionen können die Stationen im Winter oft auch

ODAS ODAS

30 m

Propylenseil

Ø 14 mm

leichte Kette (ø 12 mm)

Plattenanker

10 kg

große Boje große Boje

ø 60 cm

T-POD

30 kg Betonanker (ø 40 cm )

Fischer-Steder mit gelber Odas-Fahne

Netzschwimmer ø 20 cm

leichte Kette (ø 12 mm)

Propylenseil

Ø 12 mm

variable Länge

Abbildung 26: Standardverankerungssystem des Deutschen Meeresmuseums für die Aus-bringung von T-PODs.


54

nicht zu den gewünschten Terminen gewartet werden, weil bei einem Seegang von 6 und stärker die Messpositionen nicht mehr gehoben werden können. In diesem Fall verbleiben die Messpositionen also zusätzlich länger im Wasser.

Für die Wartung der Messstationen stand dem Deutschen Meeresmuseum ein sieben Meter langes Schlauchboot zur Verfügung (Abbildung 27). Damit konnten an einem Tag ca. vier bis fünf benachbarte Messstellen gewartet werden. Natürlich beschränkt sich der Einsatz von Schlauchbooten auf küstennahe Gebiete und niedrigen Seegang. Sehr viele der Wartungs-arbeiten wurden mit Amtshilfe durchgeführt, wie z. B. mit Schiffen des Bundespolizei Amt SEE (Abbildung 27). War dies wie auch Schlauchboot-Einsätze nicht möglich, wurde auf Charterschiffe zurückgegriffen. Von den preisgünstig charterbaren Traditionskutter ‚See-fuchs’ (Abbildung 27) und Forschungskutter ‚Palaemon’ lassen sich ca. acht Messstationen an einem Tag betreuen - entscheidend sind dann die Entfernungen zwischen den Positio-nen.

A

B C

Abbildung 27: Wartungsfahrten mit dem Schlauchboot (A), dem Traditionskutter SEEFUCHS (B) und der Bundespolizei Amt SEE (C).


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3.2.4.2 Stabiles Verankerungssystem

Bei dem stabilen Verankerungssystem wird eine der beiden Seiten des Standard-Verankerungssystems durch eine drei bzw. sechs Meter hohe Spiere ersetzt, die mit einem entsprechenden Betonanker beschwert werden muss. Die Spieren wurden in diesem Projekt von der dänischen Firma Maritim Consult aus Århus bezogen für ca. 340,- € (3 m-Spiere) bzw. 1.070,- € (6 m-Spiere) Netto ohne Lieferkosten. Die 6 m-Spiere kann zusätzlich noch mit einer Leuchte befeuert werden. An die Spierenverankerung wird das zweite, leichte Sys-tem unter Verwendung eines stahlbewehrten Grundseiles (Herkulesseil) befestigt. Dazwischen ist ein weiterer kleiner Zementanker befestigt, an dem ein Seil von einem klei-nen Auftriebskörper vertikal gehalten wird. An diesem Seil wird der T-POD befestigt (Abbildung 28). Die leichte Seite der Verankerung kann man für Wartungsarbeiten auch von kleinen Booten aus bedienen.

Vorteil dieses Systems ist die hohe Sichtbarkeit der Spiere, die durch Schiffsverkehr nicht so einfach überfahren werden kann. Auch wird, bedingt durch den schweren Anker, das System nicht ganz so einfach durch z.B. Fischernetze mitgeschleppt, wie es bei dem Standard-System schon passiert ist. Der T-POD kann im Falle eines Verlustes der leichten Oberflä-

Ankerkette (12mm)

Ankerkette

3 oder 6 m Boje

40 m Herkulesseil

30 kg Zementanker

400 kg Zementblock

T-POD

Kleine Boje

10 m Herkulesseil

10 m Propylen-seil

Herkulesseil

ODAS

Kleine Boje

Große Boje

10 kg Danfort Anker

Propylenseil

Abbildung 28: Stabiles Verankerungssystem.


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chenmarkierungen über das Grundseil geborgen werden.

Nachteil des Systems ist die aufwendigere Wartung. Die Spiere samt Gewicht muss mit ei-nem bekranten Schiff ausgesetzt und alle ein bis zwei Jahre gewartet werden. Das Heben der leichten Seite ist schwerer von großen Schiffen aus zu bewältigen, da diese gewährleis-ten müssen, während des Hebe-Manövers nicht mit der Spierentonne zu kollidieren.

Insgesamt senkt diese Art der Befestigung die Verlustrate von T-PODs und Daten und ist dadurch über mehrere Jahre gesehen kostengünstiger im Vergleich zum Monitoring mit dem Standard-Verankerungssystem. An der Station E16 (nördlich des Nationalparks Vorpommer-sche Boddenlandschaft) wurde das stabile Verankerungssystem fast vier Jahre lang genutzt. Während der insgesamt 24 Wartungen wurde kein Messgerät verloren.

Eine Befestigung des Messgerätes direkt am Herkulesseil oder der Kette einer Boje oder Kardinaltonne bietet sich nicht an. Die Gefahr der Beschädigung des Messgerätes ist sehr hoch, da dieses bei stürmischer See gegen die Verankerung schlägt und bei der Bergung des Messgeschirres enorme Kräfte wirken, die nicht kontrollierbar sind. Gerät der T-POD zwischen die Verankerung und die Bordwand wird er zerquetscht. Außerdem erzeugen Kette und Stahlseil selbst Hintergrundgeräusche. Dies beeinträchtigt die Datenerhebung erheblich.

3.2.4.3 GSM/GPS-System

Das getestete GSM/GPS-System von der Firma HCH Handy-Cap Hamburg GmbH, http://www.handy-cap.de (Kostenpunkt ca. 900 € inkl. 16% MWSt.) ermittelt mit Hilfe eines GPS-Empfängers seine aktuelle Position, die über eine Mobilfunkkarte per SMS an einen Empfänger gesendet wird. Das Gerät war ca. 15 cm lang und wurde in eine wasserfeste Box mit durchsichtigem Deckel gelegt. Diese wiederum wurde auf einer umgekehrt pilzförmigen Boje am Verankerungssystem befestigt, welche das Gerät über Wasser hielt (Abbildung 29). Das System kann in regelmäßigen Intervallen Auskunft über die Position des Verankerungs-systems geben, so dass dieses überwacht werden kann. Weiterhin gibt es eine Alarmfunktion, die Meldung macht, wenn sich das Gerät außerhalb eines definierten Radius um seine Position befindet oder die Box beschädigt wird. Ein Entfernen der Verankerung o-der der Oberflächenmarkierung kann so direkt bemerkt werden.

Zwei GSM/GPS-Systeme wurden gekauft und getestet. Eines der Geräte ist batterie-, das zweite solarbetrieben. Während das batteriebetriebene Gerät, wie programmiert, vier mal täglich eine SMS mit Standort-Angaben schickte, war das zweite Gerät von vornherein funk-tionsuntüchtig. So hat es sich wenige Tage nach der Ausbringung ohne ersichtlichen Grund ausgeschaltet. Vom Hersteller wurde ein Ersatzgerät zur Verfügung gestellt. Dieses wurde direkt an der Messstation ausgetauscht und schien zu funktionieren. Wie geplant wurde das Gerät nach der Ausbringung über SMS-Kommunikation umprogrammiert, damit es in einen Schlafmodus fällt und alle sechs Stunden aufwacht und sich per SMS meldet. Gleich nach der Umprogrammierung, die wenige Tage nach der Ausbringung vom Hersteller aus durch-


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geführt wurde, schaltete sich das Gerät ganz aus. Das Gerät wurde eingeholt und zum Her-steller zurückgeschickt.

Das batteriebetriebene Gerät hat sich im Nachhinein auch als nicht vollständig funktionstüch-tig erwiesen. Es war so programmiert, dass es bei Verlassen eines 200 m-Radius um die Messposition herum Alarm senden sollte. Bei einer Wartungsarbeit wurde die Verankerung samt Gerät vor Ort nicht aufgefunden. Durch das Ablesen der letzten angegebenen Veranke-rungsposition, die durch die regelmäßigen SMS-Sendungen an das Handy des Wissenschaftlers zugänglich waren, konnte die Verankerung gefunden und geborgen wer-den. Die Position war um zwei bis drei Seemeilen verdriftet. Ohne die Positionsangabe wäre diese nicht auffindbar gewesen. Das GSM/GPS-Gerät wurde wegen des fehlenden Alarm-systems zum Hersteller zurückgeschickt. Die Reparaturversuche und Aufspielung neuer Software machten das Gerät vollends untauglich. Der Kauf wurde rückgewickelt und das Geld dem Projekt gutgeschrieben.

Trotz dieser unvorhersehbaren Probleme mit den GSM/GPS-Systemen hat sich die Idee der regelmäßigen Positionsüberwachung bewährt, da wir durch dieses Gerät unsere versetzte Verankerung wieder finden konnten. Die Positionsänderung der Verankerung blieb trotz re-gelmäßiger SMS-Sendung unbemerkt, da die Kontrolle einer hohen Anzahl der SMS mit zahlenwertigen Positionsangaben einen hohen Aufwand bedeutet und daher neben der täg-lichen Arbeit kaum möglich ist. Als positiv hat sich das Angebot herausgestellt, die

Abbildung 29: GSM/GPS-System befestigt auf einer umgekehrten Pilzboje, die mit dem Standardverankerungsssystem verbunden ist.


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Positionen über das Internetportal http://www.tracklink.de/ der Firma Presentec GmbH, Hamburg abzurufen, über das kostenpflichtig mit dem GSM/GPS-System kommuniziert wer-den kann. So war es möglich, dieses über das Portal zu programmieren, z.B. die Sendeintervalle einzustellen. Die Position des Sendegerätes wurde in einer Karte dargestellt und zurückgelegte Wege konnten so visuell verfolgt werden. Negativ anzumerken ist, dass dieses relativ neu eingerichtete Portal zum damaligen Zeitpunkt keine gute Beschreibung zur Handhabung der Bedienungsfläche besaß, und damit einen regen Telefonaustausch mit dem Service der Firma zur Folge hatte.

Als Fazit kann gesagt werden, dass sich ein funktionierendes GSM/GPS-System zur Über-wachung eines Verankerungssystems gut eignet. Die Positionsangaben sind genau genug, um verdriftete Systeme wieder zu finden. Ein Internetportal mit Kartendarstellung der gemel-deten Positionen ist empfehlenswert. Nachteil der Geräte ist, dass sie nur in Nähe von Mobilfunkmasten eingesetzt werden können, und so auf offenen Meeresgebieten wie der Pommerschen Bucht nicht funktionieren. Außerdem muss man darauf achten, dass die Mo-bilfunkkarten für fremdländische Netze frei geschaltet sind, damit ein Verdriften in die dänischen, schwedischen oder polnischen Gewässer auch angezeigt wird. Weitere Anbieter von GSM/GPS-Systemen, die im Rahmen dieses Projektes nicht getestet wurden, sind Pla-net Ocean Ltd., UK (www.planet-ocean.co.uk), TecSys GmbH, München (www.tecsys.de) sowie Infoware GmbH, Bonn (www.mapdial.de).

3.2.4.4 Satellitensender

Durch die langwierigen Probleme mit den GSM/GPS-Systemen wurde die Anschaffung der Satellitensender stark verzögert. Es wurden zwei SPOT5-Sender der Firma Wildlife Compu-ters, U.S.A., www.wildlifecomputers.com angeschafft (Kostenpunkt ca. 1.700 US$ Netto) und getestet. Diese Systeme können auch auf offenen Gewässern genutzt werden, da sie die Satelliten zur Kommunikation nutzen.

Argos gibt für die Positionsermittlung durch den Dopplereffekt folgende Klassen an4:

• 0, 1, 2, 3 – Position wurde durch vier oder mehr Datenübermittlungen gewonnen

• A – Position wurde durch drei Datenübermittlungen gewonnen

• B – Position wurde durch zwei Datenübermittlungen gewonnen

• G – Position wurde über optionalen GPS-Empfänger gewonnen

• Z – Position konnte nicht bestimmt werden.

Eine Genauigkeitsangabe wird nur für die Klassen 0 bis 3 getroffen:

• Klasse 3: besser als 150 m auf beiden Achsen (Länge und Breite), 250 m Radius

4 https://www.argos-system.org/html/system/faq_en.html#calculation, Stand14.12.2007


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• Klasse 2: besser als 350 m, 500 m Radius

• Klasse 1: besser als 1000 m, 1500 m Radius

• Klasse 0: über 1000 m, 1500 m Radius.

Diese Angaben beziehen sich auf 68 % aller Messwerte die im genannten Intervall liegen. Für die anderen Klassen können aufgrund der begrenzten Anzahl an Messwerten keine Ge-nauigkeitsangaben getroffen werden.

Um die Genauigkeit der Positionsbestimmungen zu überprüfen, wurden die Sender an ver-schiedenen exponierten Positionen innerhalb von zwei Wochen erprobt. Die Sender suchten 20 Mal in der Minute nach Satelliten, die fünf bis sieben Mal pro Tag für ca. 15 Minuten auf ihrer Umlaufbahn die Sender überquerten. Während der zwei Wochen konnten so 98 Positi-onen für beide Sender, d. h. im Durchschnitt sieben Positionen pro Tag, ermittelt werden. Die mittels eines GPS festgestellte Position wurde mit den durch die Satellitensender übertrage-ne Position verglichen und die Genauigkeit des Messverfahrens überprüft. Die Distanzen wurden dabei über die folgende Formel bestimmt:

( ) 6371180

cos180

cos180

cos180

sin180

sincos 1221211 ⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=∆ − yyxxxxx πππππ

wobei x1, y1 die Koordinaten des GPS-Punktes und x2, y2 die des durch das Argos-System ermittelten Punktes in Dezimalgrad sind. Die Ergebnisse wurden für die Genauigkeitsklassen aufbereitet und sind in Abbildung 30 dargestellt.

Die Anbringung eines Satellitensenders an das Verankerungssystems mit Senden tägli-cher Positionsangaben ist mit hohem Kostenaufwand verbunden, da neben der monatlichen Grundgebühr von ca. 30 € und den Gebühren pro Sendung (ca. 0,12 €) auch eine Tagesgebühr von ca. 6 € für jeden Tag anfällt, an dem der Transmitter sendet. Daher wurde entschieden, den Satelliten-sender am T-POD selbst zu befestigen, so dass dieser seine Position nur sendet, wenn sich der T-POD vom Verankerungssystem loslöst und auftreibt. Dazu wurde der Sender an einem entsprechend großen Abflussrohr-Verbindungsstück befestigt, und dieses aus-geschäumt unterhalb des Hydrophons am T-POD befestigt (Abbildung 31). Der T-POD selbst hat die Eigenschaft mit dem Hydro-

Abbildung 30: Genauigkeit der Argospo-sitionsbestimmungen in den Genauigkeitsklassen 0,1,2,3,A und B. Be-achte logarithmische Skalierung der y-Achse.


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phon nach oben an der Wasseroberfläche zu schweben wenn er nicht verankert ist. Mit die-ser Methode ist gewährleistet, dass die Antenne des Senders über Wasser ist und senden kann. Auch der Salzwassersensor ist so über Wasser und aktiviert den Sender sobald er ge-trocknet ist. Zu beachten ist, dass der Sender unterhalb des Hydrophons angebracht ist, so dass er dieses nicht beschattet und unter Wasser die Datenaufnahme behindert.

Um Messgeräte mit ca. 1 Meter Länge und 10 cm Breite wie T-PODs im Wasser wieder zu finden, müsste die Genauigkeit der Angaben im Bereich bis höchsten 1 km Entfernung lie-gen, was laut Herstellerangaben für die Klassen 1 bis 3 zutrifft. Aus Abbildung 30 ist ersichtlich, dass auch in den Kategorien 0,1 und 3 Messwerte erzielt wurden, die weit über einen Kilometer von der realen Position entfernt waren. Trotz der geringen Anzahl an Mess-punkten, die für die Grafik zur Verfügung standen, ist es eindeutig, dass messbedingt eine zu geringe Genauigkeit erzielt wird, um einen verlorenen T-POD gezielt zu suchen und zu fin-den. Möglichkeiten, die Positionsangaben zu verbessern wäre der Einsatz eines kostenintensiveren Satellitensenders, der mit einem GPS-Empfänger gekoppelt ist. Eine wei-tere Möglichkeit zur Verbesserung der Ergebnisse ist die Kopplung mit einem VHF-Sender, der über Richtfunkantennen geortet werden kann. Dieses System hat sich beim Auffinden von D-Tags, die an Schnabelwalen befestigt wurden, bewährt (Madsen et al., 2002). Auf-grund der ernüchternden Messungenauigkeiten wurden Feldversuche mit den Satellitentags nicht durchgeführt.

Abbildung 31: Befestigung eines Satellitensenders an der Hydrophonseite eines T-PODs bei der Erprobung auf See, hier zur Sicherheit an einem Verankerungssystem befestigt.


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3.2.4.5 Akustischer Auslösemechanismus

Im Rahmen des kooperierenden BfN-Projektes wurde eine Verankerungstechnik erprobt, die es gestattet, das Messgerät ohne Oberflächenmarkierung auszubringen. Die Basis dieser Verankerung ist ein akustisches Releasingsystem (Abbildung 33) der Firmen Sondersonar Jena (Deutschland) und Uwitec, Mondsee (Österreich) (Kostenpunkt ca. 4.400 € Netto). Das System erlaubt die Befestigung des T-PODs in der gewünschten Höhe in der Wassersäule. Das Gerät bleibt von der Oberfläche her unzugänglich. Der Acoustic Releaser enthält eine arretierte Halterung, die per Funkfernbedienung ausgelöst werden kann. Entriegelt schwimmt der Releaser auf.

Ein im System gehaltenes Seil läuft ab und stellt eine Verbindung zur Bergung des Messge-rätes von der Wasseroberfläche her. In der Probephase wurde eine Verankerung, wie in Abbildung 33 schematisch dargestellt, genutzt. In dieser Anordnung markiert wie beim stabi-len Verankerungssystem ein größeres Seezeichen die Messstelle. Das Grundgewicht der

leichte Kette

schwere Kette

3 oder 6 m Spiere

40 m Herkulesseil

30 kg Ankersteine

400 kg Ankerstein

T-POD

kleine Boje

10 m Herkulesseil 10 m

Akustischer

Auslösemechanismus

Herkulesseil

10 kg Plattenanker

12mm Polypropylenseil

Abbildung 32: Stabiles Verankerungssystem zur Ausbringung mit einem akustischen Aus-lösemechanismus.


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Tonne und die Befestigungen von T-POD und Acoustic Releaser sind am Boden mit einem stahlverstärkten Seil verbunden. Bei einer Fehlfunktion der Auslöseeinheit kann so die Ber-gung des Messgerätes mit Hilfe eines Suchhakens erfolgen. Das Seezeichen soll auch die in einem Gebiet mit Schleppgeschirren arbeitenden Fischer von der Messstelle fernhalten.

Drei Versuche mit dem Releaser wurden im Freiland durchgeführt. Die Auslösung und Ber-gung erfolgte in zwei Fällen ohne Schwierigkeiten. Im dritten Test hatte die Halteeinheit zu früh ausgelöst und wurde bei der Wartung an der Wasseroberfläche vorgefunden. Das abge-laufene Halteseil war bereits stark beschädigt. Eine mehrwöchige Fehlersuche durch den Hersteller in dessen Prüflabor brachte keine Erklärung der Fehlauslösung. Es wird jedoch vermutet, dass sich der Mechanismus automatisch gelöst hat durch einen niedrigen Ladezu-stand der Akkubatterien. Diese waren zum Zeitpunkt der letzten Wartung leer. Die Erprobung hat jedoch die Eignung der in Abbildung 28 gezeigten Muring für den Einsatz mit T-PODs gezeigt.

3.2.5 Datenaufbereitung für die Datenbank

Die Durchführung von passiv akustischen Untersuchungen mit Hilfe von T-PODs ist ein noch junges Forschungsgebiet. Das betrifft nicht nur die Datenerhebung, sondern auch die Ent-wicklung der Messgeräte und Auswertemethodik.

Gerade aus diesem Grund ist es wichtig, innerhalb der Erhebungen Kontinuität und Transpa-renz zu gewährleisten, damit erzielte Ergebnisse auch in Zukunft mit neuen Daten vergleichbar bleiben und das langfristige Ziel eines sinnvollen Monitoring-Konzeptes für Schweinswale im Rahmen der WEA-Verfahren verwirklicht werden kann.

Abbildung 33: Das vom Deutschen Meeresmuseum getestete akustische Auslösungssystem. Links: der Auslöser, ein Schutzrohr gegen Bewuchs und die Funkfernsteuerung, rechts: der Acoustic Releaser beim Einsatz an einer Messstelle.


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In TP7 des MINOS+-Projektes soll eine umfassende Datenbank aller Teilprojekte die lang-fristige Speicherung der Originaldaten gewährleisten sowie die Daten und Projekte dokumentieren. Das TP3 sowie die oben genannten kooperierenden Projekte stellen an die Entwicklung einer Datenbank für die TP3-internen Daten weitergehende Anforderungen.

Die Zielstellungen sind dabei:

• Vereinfachung des Datenmanagements

• Möglichkeit des Vergleiches von Ergebnissen unterschiedlicher Auswertemethodik (schweinswalpositive 10-Minuten/ -Stunden / -Tage, jeweils als Ergebnis des T-POD-Programm-internen Algorithmus oder der manuellen Durchsicht)

• Verknüpfung der Ergebnisse der Kalibrierungen mit den Felddaten

• Ermittlung von mathematischen Beziehungen unter den Klassifizierungen des Algo-rithmus und der manuellen Durchsicht zur späteren Automatisierung von Auswertungen

Um diese Themenbereiche zu erfassen wurde eine TP3-interne relationale Datenbank, wel-che verschiedene Datentabellen miteinander in Beziehung setzt, mit der Software „Access“ von Microsoft entwickelt. Die Struktur ist an die bisherige Auswertung angelehnt. Die Bedie-nung sollte, durch Vereinfachung bisheriger Mechanismen, die Konzentration auf andere wesentliche Forschungsaufgaben ermöglichen.

Abbildung 34: Tabellenlayout und Beziehungen in der TP3-internen Datenbank.


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Ein angepasstes Menüsystem hilft dem Benutzer, auch ohne Kenntnisse der Datenbankin-terna, die gewünschten Informationen zu finden bzw. Datenzugriffsseiten zu öffnen. Die Abbildung 34 stellt die Verknüpfungen zwischen den 16 angelegten Tabellen und die einzel-nen Tabellenstrukturen dar. Die wesentlichen Bestandteile sind in den Tabellen „POD_NR“ und „DATA“ zu finden. Abfragen werden durch Visual-Basic-Prozeduren unterstützt und stel-len so Ergebnisse bereit.

Ein wesentlicher Vorteil der TP3-internen Datenbank ist der reduzierte Aufwand während der Datenerfassung und Aufbereitung sowie eine gezielte und schnelle Abfrage von momenta-nen Zuständen (z. B. wie viele T-PODs im Einsatz sind, wo sie zu finden sind, welche Geräte kalibriert werden müssen, welche Positionen angefahren werden müssen etc.).

Um die in diesem Teilprojekt bereits erarbeitete Datenbank in die Projektdatenbank (Oracle) von Teilprojekt 7 zu überführen wurde ein Treffen im Nationalparkamt Tönning mit Barbara Frank (TP7) und Jacob Hansen Rye (TP4) durchgeführt. Thema waren die grundlegenden Datenbankstrukturen, durchzuführende Arbeiten und die daraus folgende Arbeitsaufteilung.

Die Datenbank des Deutschen Meeresmuseum wurde zur direkten Bearbeitung der Daten entworfen. Um eine grundsätzliche Archivierung zu gewährleisten und späteren Nutzern das Verständnis zu erleichtern, müssen noch verschiedene Anpassungen vorgenommen werden.

Für die grundlegende Lagerung der Originaldaten müssen ca. 100 GB an Speicherplatz ein-geplant werden. Dies beinhaltet noch nicht die T-POD-Daten des Teilprojektes 4. Die dort erhobenen Daten werden aber ebenfalls in die Oracle-Datenbank einfließen. Die entspre-

Abbildung 35: TP3-interne Datenbank: Hauptmenü und Kalibrierungseingabemaske.


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chenden Strukturen wurden geklärt und werden bis zum Abschluss des Projektes erarbeitet sein.

Für die Integration der TP4-Daten in die TP3 interne Datenbank wird ein Treffen im Dezem-ber 2007 angestrebt. Die Daten des TP4 wurden bereits an das Deutsche Meeresmuseum übermittelt und werden dann umgehend integriert. Eventuell sind in geringem Umfang Ände-rungen an der Datenbankstruktur notwendig. Dazu gehört die Definition von Teilprojekten die bisher in der Datenbank nicht notwendig war. Weiterhin müssen die Daten des TP4 struktu-riert in die Datenbank eingefügt werden. Sinnvoll ist, aus Sicht des Deutschen Meeresmuseums, gleiche Auswertungen für alle Projekte zu gewährleisten. Ob das in die-sem speziellen Fall durchführbar ist, wird das Treffen der Projektpartner FTZ und DMM im Dezember ergeben.

3.2.6 Beratende Unterstützung der TP4-Begleituntersuchungen

Da der Bau der Offshore-Windenergieanlagen erst nach Beendigung von MINOSPlus begin-nen wird, kam es zu keiner beratenden Unterstützung für die Begleituntersuchungen. Dafür wurde jedoch die Mitarbeit an dem vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) vorgegebenen Standarduntersuchungskonzept (StUK) intensiviert. Das BSH hat zu einem Treffen eingeladen, in dem ein Konzept zur Umweltverträglichkeitsprüfung von Wind-parks erarbeitet wurde. Das Ergebnis ist in einer BSH-Broschüre (BSH 2007) veröffentlicht. Der Versuchsaufbau der vorgeschriebenen Untersuchung der Habitatnutzung des WEA-Gebietes durch Schweinswale mit Hilfe von T-PODs wird in Tabelle 4.2 des StUK 3 (BSH 2007) beschrieben. Der im MINOSPlus eingebundene Statistiker hat folgende Empfehlungen zur Auswertung der durch die Untersuchungen erlangten Daten gegeben.

3.2.6.1 Empfehlungen zur statistischen Analyse der im Rahmen des StUK erhobenen T-POD-Daten

Es wird empfohlen, die Daten mit Hilfe einer repeated measures ANOVA auszuwerten. In diese müssen der Ausbringungsort der T-PODs (im Vorhabensgebiet versus außerhalb) als zwischen-Subjekt-Faktor und der Untersuchungszeitraum (vor Baubeginn, verschiedene Jahre der Bau- und Betriebsphase) als inner-Subjekt-Faktor eingehen. Beide Faktoren (Aus-bringungsort und Untersuchungszeitraum) können als Faktoren mit festen Effekten in die Analyse eingehen, die einzelnen Ausbringungsorte der T-PODs stellen in dieser Analyse die 'Subjekte' dar (Bortz 1999). Im Falle signifikanter Effekte sollten geeignete post-hoc-Prozeduren zur Beantwortung der Frage herangezogen werden, zwischen welchen Untersu-chungszeiträumen signifikante Unterschiede bestehen. Sollten die Daten auf Grund ihrer Verteilung für diese parametrische Analyse nicht geeignet sein und auch Datentransformati-onen nicht zu erwartungskonformen Verteilungen führen, können in den verschiedenen Untersuchungszeiträumen im Vorhabensgebiet erhobenen Daten mit Hilfe eines (ggf. exak-ten, s. Siegel & Castellan 1988, Mundry & Fischer 1998) Friedman- oder Quadetests (Bortz


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et al., 1990) auf Signifikanz geprüft werden. Diese Tests müssen getrennt für die im Vorha-bensgebiet bzw. außerhalb ausgebrachten TPODs durchgeführt werden. Bei Vorliegen signifikanter Ergebnisse sollten wieder entsprechende post-hoc-Tests durchgeführt werden. Der Vergleich der beiden Ausbringungsorte kann in diesem Fall mit Hilfe exakter Mann-Whitney U-Tests erfolgen, die getrennt für die verschiedenen Untersuchungszeiträumen durchgeführt werden müssen.

Der unmittelbare Einflusses der Rammungen wird mit einem Ansatz getestet, der nicht zwi-schen im Vorhabensgebiet und außerhalb desselben ausgebrachten T-PODs unterscheidet sondern auf einer Analyse der Beziehung zwischen den Schweinswalregistrierungen an den verschiedenen T-PODs und der Entfernung der jeweiligen T-PODs zu den verschiedenen Rammorten (spezifische WEA) beruht. Diese Analyse sollte mit Hilfe einer ANCOVA (Bortz 1999) durchgeführt werden, in die der Rammort als Faktor und die Entfernung zwischen Rammort und jeweiligem T-POD als Kovariate eingehen. Bei Durchführung der ANCOVA ist auch die mögliche Interaktion zwischen Rammort und Kovariate zu berücksichtigen (Engq-vist 2005). Sollten die Daten auf Grund ihrer Verteilung eine solche parametrische Analyse nicht zulassen und auch Datentransformationen nicht zu erwartungskonformen Verteilungen führen, können alternativ Spearman'sche Rangkorrelationen, getrennt für die verschiedenen Rammorte, bestimmt werden. Um die in diesem Fall durch multiples Testen auftretenden Probleme zu vermeiden, sollten Fisher's Omnibustest (Haccou & Meelis 1994) zur Ermittlung der Gesamtsignifikanz sowie ein ein-Stichproben t-Test der erhaltenen Korrelationskoeffi-zienten (erwarteter Mittelwert: Null) durchgeführt werden.

3.2.7 Monitoring-Empfehlungen

Das hier vorliegende Projekt zeigt, dass man mit dem akustischen Monitoring wertvolle Er-kenntnisse über das Vorkommen von Schweinswalen, Änderungen in deren Dichte, aber auch über ihr Verhalten gewinnen kann. Die T-PODs haben sich als äußerst effektiv erwie-sen, um die Schweinswalpopulation eines Gebietes zu untersuchen. Die sachkundige Anwendung der Methode und die überlegte Interpretation der Ergebnisse ist jedoch eine Grundvoraussetzung für den wissenschaftlichen Einsatz der Geräte. Im Folgenden werden Empfehlungen ausgesprochen, die einen fachgerechten Einsatz der T-PODs für ein akusti-sches Monitoring erleichtern sollen.

3.2.7.1 Verankerung

Bei den Verankerungssystemen ist darauf zu achten, dass diese das Hintergrundrauschen an der Messstelle nicht negativ beeinflussen. Eine Befestigung des T-PODs an Ketten von Seezeichen hat sich als nicht vorteilhaft herausgestellt, da diese v. a. bei starkem Wellen-gang hochfrequente Laute produzieren, die die Anzahl der registrierten Laute negativ beeinflussen. Eine direkte Befestigung des Gerätes an der Kette erzeugt zusätzliche Belas-


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tungen, die der T-POD Elektronik und dem Gehäuse schaden können. Die Kette wird durch die Bewegungen des Seezeichens Zugkräften ausgesetzt, die auch das Gerät beeinflussen.

Eine permanente Überwachung der Verankerungsposition ist über ein GSM/GPS-System für Bereiche in Reichweite von Mobilfunknetzen empfehlenswert. Auch wenn das in dem vorlie-genden Projekt getestete System derzeit nicht vollends anwendbar war, so wird es mittlerweile Systeme geben, die funktionstüchtig sind. Unter 3.2.4.3 sind weitere Anbieter angegeben. Über die Funktionstüchtigkeit der angebotenen Systeme kann jedoch an dieser Stelle keine Aussage getroffen werden.

Eine permanente Überwachung der Messstelle mit Hilfe eines Satellitensenders hat sich als wesentlich kostenintensiver herausgestellt als die oben genannte Alternative. Auch gibt ein Sender ohne GPS-System zu ungenaue Positionsangaben, um ein verlorenes System wie-der aufzufinden.

3.2.7.2 Versuchsdesign

Für das Versuchsdesign ist zu empfehlen, die T-PODs vor und nach, sowie – wenn möglich - zwischen ihren Einsätzen, zu kalibrieren. Dies ist nur bedingt möglich, da die Anschaffung des dazu notwendigen Equipments kostenintensiv ist und auch Erfahrung in der Handha-bung der akustischen Geräte voraussetzt. Eine Kalibrierung an Institutionen, welche diese durchführen, ist teils gegen eine Kostenaufwandsentschädigung möglich.

Die Intrakalibrierung im Feld ist sehr zu befürworten, vor allem wenn eine Tank-Kalibrierung nicht möglich ist. Wird die Intrakalibrierung vor den eigentlichen Untersuchungen im Unter-suchungsgebiet durchgeführt, bietet sich die Gelegenheit, die passenden Einstellungen für die T-PODs zu ermitteln. So kann die „sensitivity“ bzw. „minimum intensity“ eines T-PODs auf unterschiedliche Werte eingestellt werden, um einen Eindruck davon zu gewinnen, wie viel Hintergrundrauschen bei verschiedenen Sensitivitäten aufgenommen wird.

In einem Untersuchungsgebiet sollte eine repräsentative Anzahl von Messpositionen gleich-mäßig über das Gebiet verteilt ausgebracht werden, damit die Anzahl von T-PODs eine ausreichende Datengrundlage für eine statistisch sinnvolle Auswertung ergibt. Aussagen da-zu kann man mit Hilfe von Poweranalysen errechnen, die nach einem gewissen Untersuchungszeitraum durchgeführt werden kann. Beispiel einer Poweranalyse der u. a. in diesem Projekt erlangten Daten ist bei Dähne et al. (2007) zu finden.

3.2.7.3 T-POD-Einstellungen

Die in dem hier vorliegenden Projekt genutzten T-POD-Einstellungen haben sich als sinnvoll erwiesen, Schweinswale in der Ostsee akustisch zu beobachten. Die Geräte sollten so ein-gestellt werden, dass auch bei Starkwindperioden nicht zu viel Hintergrundrauschen registriert wird. Vorteilhaft für die Datenauswertung ist die Einstellung der Geräte auf densel-ben minimalen Empfangsschalldruckpegel, der über eine Kalibrierung ermittelt wird. Wenn


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möglich sollten Geräte derselben Version ausgesetzt werden, wobei V4 und V5-T-PODs sich als vergleichbar herausgestellt haben (Verfuß et al., in pressb).

3.2.7.4 Datenauswertung

Bei der Auswertung der Daten ist generell zu beachten, dass Zeitabschnitte mit viel Rau-schen nicht mit in die Analysen einbezogen werden. Schweinswalpositive Zeiteinheiten wie schweinswalpositive 10 Minuten, Stunden und Tage sind je nach der vorkommenden Schweinswaldichte im Gebiet auszuwählen. Die Auswahl des in Relation zu setzenden Zeit-abschnittes (pro Tag, Monat, Quartal) ist der statistischen Methode anzupassen, die man zur Auswertung anwendet, bzw. der Aussage, die man treffen möchte. Sowohl Nicht-parametrische Auswerteverfahren wie auch das Generalized Additive Modell haben sich als sinnvolle Methoden zur statistischen Auswertung der T-POD-Daten bewährt.

Der Algorithmus 3.0 klassifiziert die in den Rohdaten vorkommenden Lautsequenzen und un-terteilt sie in unterschiedliche Klassen. In Gebieten mit hoher Schweinswaldichte kann auf die Nutzung der Klassen Cet high und Cet low zurückgegriffen werden, wobei eine visuelle Kontrolle der Klasse Cet low empfehlenswert ist, um Daten verschiedener T-PODs ver-gleichbar zu halten. Hier sind jedoch noch weitere Untersuchungen nötig, um fundierte Empfehlungen geben zu können. In Gebieten mit niedriger Schweinswaldichte ist die Hinzu-nahme der Klassen ? und ?? empfehlenswert, wobei dieses nicht ohne visuelle Kontrolle durch einen geschulten Wissenschaftler geschehen darf. Auch für Analysen des Verhaltens sind alle vier Klassen einzubeziehen, da die verschiedenen Verhaltenslautmuster unter-schiedlich klassifiziert werden.

3.2.8 SAM-Workshop

Im Rahmen von MINOS+ wurde ein internationaler Workshop „Static Acoustic Monitoring (SAM) as a tool for Environmental impact studies with emphasis on offshore wind farm con-structions” organisiert und am 4. September 2006 in Zusammenhang mit dem MINOS+ Statusseminar gehalten. 41 Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus Dänemark, Deutschland, Spanien sowie Großbritannien haben an dem Workshop teilgenommen. Eine Zusammenfas-sung der Vorträge samt Workshop-Programm, Teilnehmerliste sowie Diskussionsbeiträge werden in einem Tagungsband zusammengefasst und veröffentlicht. Dieser Tagungsband ist in Bearbeitung und wird nach Fertigstellung nachgereicht.

3.3 Eingehende Darstellung des voraussichtlichen Nutzens, insbeson-dere die Verwertbarkeit des Ergebnisses im Sinne des fortgeschriebenen Verwertungsplans

Die in diesem Projekt erlangten Daten sind einmalig und geben erstmals ein umfassendes Bild der räumlichen und zeitlichen Habitatnutzung der deutschen Ostsee durch Schweinswa-


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le wieder. Die Daten können als Grundlage für den Aufbau eines Langzeitmonitorings für Schweinswale in der deutschen Ostsee dienen, und als Vergleichswerte für ein akustisches Monitoring von z. B. potentiellen WEA- oder Schutzgebieten. Mit der erworbenen Daten-grundlage kann mit Hilfe einer Poweranalyse die benötigte Anzahl an Datenpunkten für bestimmte Gebiete und Jahresabschnitte errechnet werden, die notwendig ist, um eine defi-nierte Änderung in der Schweinswaldichte statistisch nachweisen zu können. Beispiele hierfür sind in Dähne et al. (2007) zu finden.

Der fachlich richtige und standardisierte Einsatz von T-PODs erleichtert kommerziellen An-wendern die Erlangung von Planungssicherheit. Der Einsatz wird daher zur Anwendung in UVP zur Errichtung von Offshore-WEA empfohlen.

Die in diesem Projekt entwickelte Methodik der Ausbringung von T-POD-Messgeräten und der Datenauswertung wird als Grundlage für den Aufbau eines Langzeitmonitorings für Schweinswale in der deutschen Ostsee bzw. in ausgewählten Gebieten wie FFH- oder wirt-schaftlich genutzte Gebiete gesehen. Die unter 3.2.7 gegebenen Monitoringempfehlungen können bei der Fortschreibung des vom BSH vorgegebenen Standarduntersuchungskonzep-tes dienlich sein.

3.4 Eingehende Darstellung des während der Durchführung des Vorha-bens aus dem ZE bekannt gewordenen Fortschritts auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen

T-PODs sind in den letzten Jahren vermehrt für ein akustisches Monitoring von Meeresge-bieten eingesetzt worden. So wurden sie im Rahmen von Umweltverträglichkeitsprüfungen (UVP) in WEA-Gebieten genutzt, um den Effekt des Baus und Betriebes der WEA auf den Schweinswalbestand zu untersuchen. Der Einsatz fand nicht nur in Deutschland statt (Diede-richs et al., 2004) sondern auch in Dänemark (Carstensen et al., 2006; Nielsen et al., 2006; Tougaard et al., 2006a) und den Niederlanden (Brasseur et al., 2004).

Die Durchführung von UVPs mit T-PODs beschränkte sich nicht nur auf Planungsgebiete für Windkraftanlagen, sondern wurden darüber hinaus auch in Arealen mit Gezeitenkraftwerken angewandt (Fisher & Tregenza, 2003). Auch andere Zahnwale, wie z. B. Große Tümmler (Tursiops truncatus) (Englund et al., 2005; Lamb & Ugarte, 2005) und Schwarzdelphine (La-genorhynchus obscurus) (Fisher 2005) sind mit Hilfe von T-PODs untersucht worden.

Kalibrierungen von T-PODs werden auch von Tougaard et al. (2006a) am National Environ-mental Research Institute (NERI) in Dänemark durchgeführt. Die Sensitivitäten der T-PODs wurden mit den Ergebnissen einer Intrakalibrierung korreliert (Kyhn et al., 2006). Durch die Bestimmung der Detektionsdistanz der Geräte und der Anwendung der Punkttransekt Theo-rie entwickeln die Forscher des NERI eine Methode zur absoluten Bestandserfassung von Schweinswalen mit Hilfe von T-PODs (Tougaard et al., 2005; 2006b).


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Empfehlungen zum wissenschaftlich korrekten Einsatz von T-PODs im Freiland und zur Ana-lyse der Daten werden von Tregenza (2006a, b) sowie Tregenza & Pierpoint (2007) gegeben. Hier wird vor allem auf die Qualität der erhobenen Daten eingegangen. Ausführli-che Erklärungen zur Nutzung des Gerätes findet sich in der T-POD.exe-Hilfedatei (www.chelonia.demon.co.uk), die wie das Programm selbst kostenlos erhältlich ist. Auch Thomsen & Piper (2004) erläutern den T-POD und zeigen mit dem Einsatz der Geräte in ei-nem Schweinswalbecken, dass diese Lautsequenzen von Schweinswalen registrieren (Thomsen et al., 2005).

Die Firma Aquatek Group Ltd., UK hat eine andere Art von Schweinswaldetektor in Zusam-menarbeit mit dem schwedischen Forscher Dr. Mats Amundin (pers. Mitteilung), den AQUAClick Porpoise Click Logger (PCL) (http://www.aquatecgroup.com/aquaclick.html). Auch dieser registriert den Zeitpunkt von Schallereignissen vordefinierter Kriterien, ist jedoch nur auf Schweinswallaute spezialisiert. Von der Firma Chelonia Ltd., UK, die den T-POD ver-treibt, wird ein digitaler POD, der C-POD, entwickelt, der neben den Zeitpunkten von Schallereignissen auch Informationen über deren Frequenz und Amplitude speichert (http://www.chelonia.co.uk/about_the_cpod.htm). Dies erleichtert die Diskriminierung von Schweinswallauten und anderen hochfrequenten Schallereignissen. Damit werden Falsch-klassifizierungen stark gemindert. Der C-POD wird voraussichtlich im Sommer 2008 erhältlich sein. Eine mit dem T-POD vergleichende Untersuchung dieser beiden neuen Sys-teme ist ratsam, um deren Effektivität zu untersuchen und eine Vergleichbarkeit der Daten zu erhalten.

3.5 Eingehende Darstellung der erfolgten oder geplanten Veröffentli-chungen des Ergebnisses

Die während der Projektlaufzeit erfolgten Veröffentlichungen sind unter Kapitel 6 zusam-mengefasst. Es ist weiterhin geplant die Ergebnisse dieses Projektes in Kooperation mit dem Jastarnia-, EMSON- und AMPOD-Projekt in mindestens zwei wissenschaftlichen Artikeln in Fachzeitschriften zu veröffentlichen.

Im EMSON-Projekt wurde untersucht, inwiefern sich T-PODs als Instrumente für ein zukünf-tiges Natura-2000 Monitoring einsetzen lassen. Eine der Veröffentlichungen wird also das Thema Einsetzbarkeit von T-PODs in Natura-2000 Monitoring beinhalten. Dazu gehört die Durchführung von Poweranalysen auf Grundlage der in EMSON und MINOSPlus erhobenen Daten aus den Naturschutzgebieten Kadetrinne und Fehmarnbelt.

Die zweite Veröffentlichung wird die Nutzbarkeit von T-PODs für geringe Schweinswaldich-ten wie im Jastarnia-Untersuchungsgebiet behandeln. Besonderer Wert wird hier auf die Ermittlung von saisonalen Dichteverteilungen in Abhängigkeit von verschiedenen Co-Variablen, für den vermutlich vom Aussterben bedrohten, genetisch eigenständigen Bestand der inneren Ostsee östlich der Darßer Schwelle gelegt.


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Aus dem innerhalb von MINOS und MINOSPlus erhobenen Datenmaterial lassen sich weiter-hin verschiedene Publikationen zu folgenden Themen erarbeiten:

− Echoortungsverhalten von frei lebenden Schweinswalen

− Modellierung der Habitatnutzung in Abhängigkeit von abiotischen und biotischen Fak-toren

− Vergleiche zwischen den verschiedenen innerhalb von MINOSPlus angewendeten Surveymethoden

− Kalibrierung von T-PODs

Mit Vorlage des Schlussberichts und einer englischen Buchpublikation Anfang 2008 stehen die Ergebnisse des Vorhabens der interessierten Fachöffentlichkeit zur Verfügung.

4 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

Das akustische Monitoring mit T-PODs hat sich als eine äußerst effektive Methode erwiesen, die Schweinswaldichte eines Gebietes über Jahre hinweg zu untersuchen. In der deutschen Ostsee, ein Gebiet mit einer geringen Schweinswaldichte, konnte schon im ersten Untersu-chungsjahr ein geographischer Gradient im Vorkommen dieser Kleinwale nachgewiesen werden. Auch zeigte sich eine deutliche Saisonalität in der Nutzung der deutschen Ostsee. Beides konnte mit anderen Methoden wie der Linientransekt-Methode mit Flugzeug oder die Auswertung von Strandfunden und zufälligen Sichtungen nicht in der Kürze und mit der Ef-fektivität geleistet werden.

Vergleiche mit den Ergebnissen der Flugzählungen zeigen, dass sich mit Hilfe der T-POD Daten auch Aussagen über die Anzahl der Tiere pro km² machen lassen. Hier sind jedoch noch weitere detaillierte Vergleiche notwendig, um die Aussagen zu konkretisieren.

Der Ausbau des akustischen Monitoring-Messnetzes im Rahmen des MINOSPlus-Projektes erlaubt eine Interpolation der Schweinswaldichte für die Quartale der Jahre 2005 bis 2007 sowie eine Errechnung von Isolinien zur Visualisierung des Gradienten in der Schweinswal-dichte. Weiterhin wurde der Effekt von verschiedenen Parametern auf die Verteilung der Schweinswale untersucht. Es wird deutlich, dass die niedrigste Schweinswaldichte im 1. Quartal der Untersuchungsjahre zu verzeichnen ist, die höchste im 3. Quartal. Dies und die immer höher werdende Konzentration an Schweinswalen hin zu den Ausgängen in die Belt-see, den Skagerrak und den Kattegatt deuten auf eine saisonale Wanderung der Schweinswale für die Paarung, Kalbung und Aufzucht der Kälber aus diesen dänischen Ge-wässern in die deutsche Ostsee hin und eine Wanderung zurück in ihre Überwinterungsgebiete zum späten Herbst. Es ist jedoch deutlich zu betonen, dass – wenn auch in unterschiedlichen Dichten – das ganze Jahr über in der gesamten deutschen Ostsee Schweinswale zu finden sind. Der geographische Gradient zieht sich im westlichen Teil von Nord nach Süd mit einer hohen Schweinswaldichte im Norden mit einer Abnahme zur südli-


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chen Küste hin. Ein noch deutlicherer Gradient geht von West nach Ost, mit vielen Schweinswalen um die Insel Fehmarn herum und sehr wenigen Tieren in der Pommerschen Bucht.

Die in den Jahren 2002 bis 2007 erlangten Ergebnisse geben ein detailliertes Bild der Verbreitung sowie der zeitlichen und räumlichen Verteilung von Schweinswalen in der deut-schen Ostsee wieder. Die Daten können somit als Vergleichswerte für ein akustisches Monitoring von potentiellen WEA-Gebieten dienen, unter der Vorausssetzung, dass dieselbe Methodik angewandt wird. Mit der erworbenen Datengrundlage kann mit Hilfe einer Power-analyse die benötigte Anzahl an Datenpunkten für bestimmte Gebiete und Jahresabschnitte errechnet werden, die notwendig ist, um eine definierte Änderung in der Schweinswaldichte statistisch nachweisen zu können. Beispiele hierfür sind in Dähne et al. (2007) und werden im Rahmen des AMPOD-Projektes gegeben.

In dem hier vorliegenden Bericht werden neben den Ergebnissen des akustischen Monito-rings verschiedene Verankerungssysteme vorgestellt, wobei sich das Sichern der Verankerung mit einem GSM/GPS-Modul als Vorteilhaft herausgestellt hat. Auch das Si-chern mit einem akustischen Releaser-System war erfolgreich, auch wenn es bei beiden Sicherungssystemen Probleme mit der Technik gab. Satellitensender haben sich als Positi-onsgeber für verlorene T-PODs als nicht geeignet herausgestellt, da die überlieferten Positionsangaben zu ungenau sind.

Die Kalibrierung der T-PODs deckte sehr unterschiedliche Sensitivitäten für ältere T-POD-Versionen auf. Sie zeigte jedoch auch, dass Geräte der neueren Versionen V4 und V5 un-tereinander sehr ähnliche akustische Eigenschaften haben und nur noch geringe Sensitivitätsunterschiede aufweisen. Die Sensitivität unterschiedlicher Geräte kann jedoch über die Einstellung der T-PODs angeglichen werden. Eine Intrakalibrierung im Feld ist im-mer empfehlenswert, auch mit kalibrierten T-PODs. Eine Kombination beider Methoden gibt Aufschluss über die Vergleichbarkeit der Daten von verschiedenen T-POD-Versionen und unterschiedlichen Sensitivitäten.

Der vorliegende Bericht gibt neben den Einblicken in verschiedene Sicherungsmethoden für die Verankerung und Kalibriermethoden für T-PODs auch Beispiele für die Analyse der ge-wonnenen Daten. So wurde der T-POD.exe-Algorithmus 3.0 auf seine Effektivität geprüft und statistische Auswerteverfahren sowie eine Datenbank für die erworbenen Daten vorgestellt. Die erzielten Ergebnisse und Erkenntnisse aus diesem Projekt weisen das akustische Moni-toring als sehr empfehlenswert für die Evaluierung des Schweinswalbestandes eines Gebietes z. B. im Rahmen von Umweltverträglichkeitsprüfungen oder zur Ausweisung von Schutzgebieten aus. Es werden Handlungsempfehlungen gegeben, die man für den Einsatz von T-PODs für ein akustisches Monitoring, aber auch für die Fortsetzung des Standardun-tersuchungskonzeptes nutzen kann.

Durch das Abdecken verschiedener Themengebiete innerhalb dieses Projektes können ne-ben der Vorstellung der Ergebnisse auch Empfehlungen gegeben werden, wo noch


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Handlungsbedarf ist. Es ist notwendig, weitere Untersuchungen durchzuführen, welche für die Entwicklung von Richtlinien für den wissenschaftlich korrekten Einsatz von T-PODs für ein akustisches Monitoring von Nutzen sind. So müssen noch weitere Intrakalibrierungen durchgeführt werden und auch die in diesem Projekt erlangten Daten weiter analysiert wer-den. Diese Arbeiten sind im Rahmen des AMPOD-Projektes geplant.

5 Danksagung

Die diesem Bericht zugrunde liegenden Daten wurden mit finanzieller Unterstützung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit sowie des Bundesamtes für Naturschutz erlangt. Der Bundespolizei Amt SEE sowie der Wasserschutzpolizei, dem Wasser- und Schifffahrtsamt Stralsund, Wasser- und Schifffahrtsamt Lübeck danken wir herzlichst für die Kooperationsbereitschaft und Amtshilfe. Die Daten der Marnet-Messstationen wurden freundlicher Weise vom BSH Hamburg bereitgestellt. Marcel Klehm, Kathrin Krügel, Peter Leopold und Sylvia Osterrieder danken wir für die Hilfe bei der Daten-erhebung sowie der Datenanalyse; Dr. Nick Tregenza für die immer währende Hilfe bei auftretenden Problemen mit den Geräten. BioConsult-SH und Sea Watch Foundation erlaub-ten uns die Nutzung ihrer Kalibrierungsdaten. Wir danken weiterhin dem Projektträger Jülich (PTJ) für die Betreuung des Projektes.

6 Veröffentlichungen

6.1 Artikel

Dähne, M.; Verfuß, U. K.; Diederichs, A.; Meding, A. & Benke, H. (2006): T-Pod test tank calibration and field calibration. In: Proceedings of the Workshop Static Acoustic Monitoring of Cetaceans, held at the 20th Annual meeting of the European Cetacean Society. Gdynia. Poland. 2nd April 2006. ECS Newsletter No. 46 – Special Issue. July 2006.

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Verfuß, U. K.; Honnef, C. G.; Meding, A.; Dähne, M. & Benke, H. (2006): Monitoring por-poises in low-density areas. In: Proceedings of the Workshop Static Acoustic Monitoring of Cetaceans, 20th Annual meeting of the European Cetacean Society. Gdynia. Poland. 2nd April 2006. ECS Newsletter No. 46 – Special Issue. July 2006.

Verfuß, U. K.; Honnef, C. G.; Meding, A.; Dähne, M. & Benke, H. (2006): Passive acoustic monitoring of harbour porpoises (Phocoena phocoena) in the German Baltic Sea. Document AC13/ Doc. 24 (P). Expert paper presented at the ASCOBANS 13th Advisory Committee Meeting. Tampere. Finland. 25 – 27 April 2006.

Verfuß, U. K.; Honnef, C. G. & Benke, H. (2006): Seasonal and geographical variation of har-bour porpoise (Phocoena phocoena) habitat use in the German Baltic Sea monitored by passive acoustic methods (PODs). In: Progress in Marine Conservation in Europe. Von Nordheim, H.; Boedecker, D. & Krause, J.C. (Eds). Springer Verlag. Heidelberg.

6.2 Konferenzbeiträge

Dähne, M.; Verfuß, U.K.; Diederichs, A.; Meding, A. & Benke, H. 2006. T-POD test tank cali-bration and field calibration. Talk presented at the Workshop Static Acoustic Monitoring of Cetaceans at the 20th conference of the European Cetacean Society, Gdynia, Poland, 2nd April.

Dähne, M.; Meding, A.; Verfuß, U.K.; Honnef, C.G. & Benke, H. 2007. Acoustic Monitoring of harbour porpoises (Phocoena phocoena) in low density areas. Poster presented at the 21st conference of the European Cetacean Society, San Sebastian, Spain, 22-25 April.

Honnef, C.G.; Verfuß, U.K.; Meding, A. & Benke, H. 2005. Geographical differences and seasonal changes in the habitat use of harbour porpoises (Phocoena phocoena) in the Ger-man Baltic Sea. Poster presented at the 19th conference of the European Cetacean Society in La Rochelle, France, 2-7 April.

Honnef, C.G.; Meding, A.; Verfuß, U.K. & Benke, H. 2006. Annual trends in harbour porpoise migration in the German Baltic Sea. Poster presented at the 20th conference of the Euro-pean Cetacean Society in Gdynia. Poland. 2-7 April.


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Meding, A.; Verfuß, U.K.; Honnef, C.G. & Benke, H. 2005. Interpreting the echolocation be-haviour of wild harbour porpoises (Phocoena phocoena) around the island of Fehmarn, Germany. Poster presented at the 19th conference of the European Cetacean Society in La Rochelle. France. 2-7 April.

Meding, A.; Dähne, M.; Verfuß, U.K.; Adler, S. & Benke, H. 2007. Investigation of harbour porpoises in the Baltic Sea as basis for Implementing the Jastarnia recovery plan for harbour porpoises in the Baltic Sea. Talk presented at "Year of the Dolphin in Europe - Conservation of small Cetacean and marine protected areas" conference in Stralsund. Germany. 29 Octo-ber - 1 November.

Verfuß, U.K.; Honnef, C.G.; Kilian, A. & Benke, H. 2004. Relative abundance of harbour por-poises (Phocoena phocoena) and its seasonal variation in the German Baltic Sea monitored with porpoise detectors (T-PODs). Talk presented at the 18th conference of the European Cetacean Society in Kolmården. Sweden. 28-31 March.

Verfuß, U.K.; Dähne, M.; Honnef, C.G.; Meding, A. & Benke, H. 2006. What to gain or loose by analyzing specific T-POD train classes. Talk presented at the Static Acoustic Monitoring (SAM) Workshop as a tool for Environmental Impact Studies with emphasis on Offshore Wind Farm Constructions in Stralsund. 4th September.

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8 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abbildung 1: Aufbau des MINOSPlus-Verbundvorhabens, 2004 - 2007.

Abbildung 2: Ein T-POD Version 4, verankert an einer Messstation (A), sowie ein T-POD Version 5 (B).

Abbildung 3: (A) Auftauchender Schweinswal. (B) Strandfund: Netzmarken an Finne und Fluke weisen auf Beifang in einem Fischernetz als Todesursache hin. Photos © DMM.

Abbildung 4: Einstellungsmöglichkeiten (settings) für die sechs Scans eines T-PODs der Version V1 im T-POD-Programm. Während Scan 1 bis 5 in diesem Beispiel für die Detektion von Schweinswallauten eingestellt sind, wird Scan 6 für die Registrierung von Bootsgeräu-schen eingesetzt. Details siehe Text.

Abbildung 5: Amplituden-Zeit Signal (A) und Frequenzspektrum (B) eines Schweinswal-Echoortungsklicks. Zur Echoortung wird eine Serie solcher Laute vom Schweinswal ausge-sandt (Amplituden-Zeit Signal in (C)).

Abbildung 6: Zwei Lautsequenzen von Schweinswalen, die von einem T-POD in der deut-schen Ostsee registriert und klassifiziert wurden. Die Graphen zeigen die Lautlänge (A) und das Klick-Interval (B) wie es im T-POD Programm dargestellt wird. Das Lautmuster (B) er-laubt eine Interpretation des Verhaltens: Zielgerichtetes Schwimmen auf eine Landmarke zu beim Navigieren (I) und Fang eines Fisches (II).

Abbildung 7: Positionen der T-POD-Messstationen in der deutschen Ostsee, die im Rahmen der drei am Deutschen Meeresmuseum kooperierenden Projekte „MINOSPlus“ (Quadrate), „EMSON“ (Dreiecke) und „Jastarnia“ (Kreise) bedient wurden. Die Farbgebung gibt die Zu-ordnung der Stationen zu den fünf Marnet-Stationen (Sanduhr) des BSH wieder, deren Umweltparametern bei der Modellierung in 3.2.1.1.B genutzt wurden. Die mit Nummern ver-sehenen Punkte auf den braunen Linien wurden als Messpunkte zur Ermittlung der kürzesten Distanz jeder T-POD Messposition zum Durchgang in die dänische Beltsee ge-nutzt (siehe Modellierung Kapitel 3.2.1.1.B).

Abbildung 8: Zeiträume der Einsätze von T-PODs auf den einzelnen Messstationen (vertika-le Linien) in den Jahren 2002 bis 2007. Blaue Linien kennzeichnen die erfolgreichen Aufnahmezeiträume, rote Linien Einsätze mit T-POD-Verlust. Die kleinen vertikalen Striche sind Zeitpunkte der Ausbringung bzw. Wartung samt Datentransfer zur Weiterverarbeitung.

Abbildung 9 (nach Verfuß et al., 2007): (A) Prozent schweinswalpositiver Tage pro Quartal der Jahre 2002 (Kreise), 2003 (Vierecke), 2004 (Dreiecke) und 2005 (Rauten), in Abhängig-keit des Längengrades der jeweiligen Messposition. Angegeben sind die korrespondierenden Regressionsgeraden für jedes Quartal der Jahre 2002 (gepunktet), 2003 (hellgrau), 2004 (dunkelgrau) und 2005 (schwarz). (B) Prozent schweinswalpositive Tage von 23 Messpositi-onen gemittelt über das 1. sowie 3. Quartal der Untersuchungsjahre 2002 – 2005. Neben


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den Symbolen ist die Nummer der jeweiligen Messposition angegeben. Die Identifikation der übereinander liegenden Messpunkte ist über der Grafik als Clusters (a, b, c) angegeben.

Abbildung 10 (nach Verfuß et al., in pressa): Ergebnisse des statisch akustischen Monito-rings in der deutschen Ostsee der Jahre 2005 (A), 2006 (B) und 2007 (C). Gezeigt sind die Prozent schweinswalpositiver Tage (%PPD) der Quartale eines Jahres (I: Jan – März, II: Apr – Jun, III: Jul – Sep, IV: Okt – Dez). Die Größe der grauen Kreise spiegeln die %PPD/Q der jeweiligen Messstation wider. Die Nummer neben den Kreisen gibt die Anzahl der Observie-rungstage an. Interpolation der %PPD/M mittels eines GAMs visualisiert farbcodiert die saisonale und geographische Verteilung der Schweinswaldichte.

Abbildung 11: Geographische Verteilung der Prozent schweinswalpositive Tage über den Untersuchungszeitraum Januar 2005 bis März 2007. Gezeigt sind die Isolinien der %PPD/M.

Abbildung 12: Einfluss des laufenden Untersuchungsmonats auf die Schweinswaldichte in der deutschen Ostsee. Gezeigt ist die Abweichung (schwarze Linie) im Verlauf der Untersu-chungsmonate samt Konfidenzinterval (grauer Bereich) der % schweinswalpositiven Tage %PPD vom Mittelwert des Untersuchungszeitraum Januar 2005 bis März 2007.

Abbildung 13: Effekt von Wassertemperatur (A), Salinität (B), laufendem Untersuchungsmo-nat (C) sowie kürzester Distanz zu einem Ausgang in die dänische Beltsee (siehe Abbildung 7) (D). Die Abbildungen zeigen die Abweichung vom Mittel der % schweinswalpositiven Tage über den Gesamtuntersuchungszeitraume Januar 2005 bis März 2007 (rote Nulllinie) mit-samt dem 95%-Konfidenzbereich (graue Fläche) in Abhängigkeit der einzelnen Parameter. Die Parameter wirken additiv auf die %PPD, d.h. die Abbildungen sind im Zusammenhang miteinander zu betrachten. Die vertikalen Striche auf der x-Achse geben die x-Werte der in das Modell eingeflossenen Datenpunkte an.

Abbildung 14 (nach Verfuß et al., 2007): (A) Mittelwert (gepunktete Linie) +/- Standardab-weichung (Kurven) der % schweinswalpositiven Tage von je 250 simulierten randomisierten Datensätzen in Abhängigkeit der Observierungsperiode für Gebiete mit vorgegebenem Pro-zentsatz schweinswalpositiver Tage (hellgrau = 10 %; dunkelgrau = 50 %; schwarz= 90 %). Die gezackten Linien geben exemplarisch den Verlauf je eines Datensatzes wieder. (B) Standardabweichung in Abhängigkeit des vorgegebenen Prozentsatzes schweinswalpositi-ver Tage für einen Observierungszeitraum von fünf (dünn hellgrau gestrichelt), 10 (dick hellgrau gestrichelt), 15 (schwarz gestrichelt) und 20 (schwarz durchgezogen) Tagen (d).

Abbildung 15: Anteil schweinswalpositiver Stunden pro Tag (Linien) der Monate Januar bis Oktober 2003, gewonnen durch die Klassen Cet high (rot), Cet low (gelb), ? (grün) und ?? (blau), mit (durchgezogene Linie) sowie ohne visuelle Kontrolle (gestrichelte Linie). Die Bal-ken im Hintergrund ergeben die prozentuale Zusammensetzung der durch die jeweiligen Klassen gewonnenen schweinswalpositiven Stunden.

Abbildung 16: Mittelwert des Maximum-Klickintervall ( ) und Minimum-Klickintervall ( ) der Klassen Cet high (rot), Cet low (gelb), ? (grün) und ?? (blau) der Monate Januar bis Oktober


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2003, wie angegeben in Abbildung 15, sowie die korrespondierende Anzahl schweinswalpo-sitiver Stunden pro Tag (dunkelblaue dicke Linie bzw. Punkte).

Abbildung 17: Anteil der PP10min, denen Verhaltensweisen zugeordnet werden konnten (weiß) und denen keine Verhaltenweisen zugeordnet werden konnten (grau) an der Gesamt-zahl PP10min an den jeweiligen Stationen über den Zeitraum 01.03.2006 bis 31.03.2007. Die PP10min mit identifiziertem Verhalten sind anteilmäßig weiterhin unterteilt in PP10min mit „Zielgerichtetes Schwimmen“ (grün), „Bodenorientierung“ (gelb) und „Jagd“ (rot).

Abbildung 18: Skizze (A) und Foto (B) des Kalibrieraufbaus mit Lautgeber (links in A, B) und Empfänger (rechts in A, B): einem T-POD (in A) oder alternativ das Referenzhydrophon (in B).

Abbildung 19: Oszillogramm (Amplituden-Zeitsignal) der Schweinswalklick-Lautserie, mit der T-PODs zur Kalibrierung beschallt werden. Die Serie besteht aus insgesamt 26 Paketen von je 10 Schweinswalklicks. Aufeinander folgende Schweinswallaut-Pakete nehmen um je 3 dB (2. + 3. Paket) bzw. je 2 dB (ab 4. Paket) an Amplitude ab. Klicks mit Amplitude des ersten Paketes kennzeichnen die Vollendung des 10., 15., 20. und 25. Paketes, um die Auszählung in den T-POD-Daten zu erleichtern. Die ganze Lautserie erstreckt sich über ca. 9 Sekunden.

Abbildung 20: Gestell zur Durchführung von Intrakalibrierungen. Die T-PODs werden mit ca. 40 - 50 cm Abstand zueinander im Gestell befestigt, um Störungen durch Echos und Interfe-renzen zu vermeiden.

Abbildung 21: Versuchsaufbau der Intrakalibrierungen bei Nysted vom 29.-31.10.2005 (A) und 14.-15.03.2006 (B). Gezeigt ist die Sensitivität der eingesetzten T-PODs sowie deren Version. Bei T-PODs der Version 2 und 3 gibt es keine Möglichkeit der Rauschunterdrü-ckung (Noise reduction: not available (n.a.)). Bei Version 4 T-PODs kann diese an (on) oder ausgeschaltet (off) sein. Die Fehlerindikatoren geben die Standardabweichung der horizonta-len Kalibrierung wieder.

Abbildung 22: Vergleich der akustischen Eigenschaften eines T-PODs im Verlauf seiner Einsätze. Vom T-POD No. 347 wurde im Laufe von 2 ¼ Jahren sechs Mal seine Richtcha-rakteristik (a) bestimmt und vier Mal sein Schwellwertpegel (receiving sensitivity) in Abhängigkeit der Einstellung der „minimum intensity“ (b). Die Kalibrierungen fanden am 13.09.2004 (gelbe Linie), 22.02.2005 (grün), 06.04.2005 (rot), 27.05.2005 (blau), 28.11.2005 (grau) sowie am 12.12.2006 (schwarz) statt.

Abbildung 23: Vergleich der akustischen Eigenschaften verschiedener T-POD-Versionen. Gezeigt ist die Richtcharakteristik (links) und die Sensitivitätskurve (rechts), d.h. der Einfluß der Einstellung „minimum intensity“ bzw. „sensitivity“ auf den Schwellenwertpegel (Receiving level (dBre1µPa)) des sensitivsten (blau) und unsensitivsten (rot) T-PODs der Versionen V2, V3, V4 und V5 der kalibrierten T-PODs.

Abbildung 24: Anzahl der aufgezeichneten Klicks pro Stunde für die T-PODs der Datener-hebung vom 29.-31.10.2005 (A) und 14.-15.03.2006 (B). Angegeben sind auch die Sensitivität (Sens) und Version (V) der T-PODs sowie die Einstellung der


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(Sens) und Version (V) der T-PODs sowie die Einstellung der Rauschunterdrückung (on/off) bei T-PODs der Version 4, die bei früheren Versionen nicht einstellbar (n. a.) ist.

Abbildung 25: Anzahl der zehn Minuten-Abschnitte mit den Klassen Cet high (rot), Cet low (gelb), Doubtful (grün) und Very doubtful (grau). Die Ergebnisse wurden visuell Schweinswalregistrierungen (reine Farben) und Registrierungen anderer Lautquellen (schraffierte Farben) zugeordnet. Die blauen Boxen geben die Anzahl der schweinswalpositiven zehn Minuten (erster Wert) und die Anzahl der 10-Minuten Abschnitte an, die verworfen wurden (zweiter Wert). Angegeben sind auch die Sensitivität (Sens) und Version (V) der T-PODs sowie die Einstellung der Rauschunterdrückung (on/off) bei T-PODs der Version 4, die bei früheren Versionen nicht einstellbar (n.a.) ist.

Abbildung 26: Standardverankerungssystem des Deutschen Meeresmuseums für die Aus-bringung von T-PODs.

Abbildung 27: Wartungsfahrten mit dem Schlauchboot (A), dem Traditionskutter SEEFUCHS (B) und der Bundespolizei Amt SEE (C).

Abbildung 28: Stabiles Verankerungssystem.

Abbildung 29: GSM/GPS-System befestigt auf einer umgekehrten Pilzboje, die mit dem Standardverankerungsssystem verbunden ist.

Abbildung 30: Genauigkeit der Argospositionsbestimmungen in den Genauigkeitsklassen 0,1,2,3,A und B. Beachte logarithmische Skalierung der y-Achse.

Abbildung 31: Befestigung eines Satellitensenders an der Hydrophonseite eines T-PODs bei der Erprobung auf See, hier zur Sicherheit an einem Verankerungssystem befestigt.

Abbildung 32: Stabiles Verankerungssystem zur Ausbringung mit einem akustischen Auslö-semechanismus.

Abbildung 33: Das vom Deutschen Meeresmuseum getestete akustische Auslösungssystem. Links: der Auslöser, ein Schutzrohr gegen Bewuchs und die Funkfernsteuerung, rechts: der Acoustic Releaser beim Einsatz an einer Messstelle.

Abbildung 34: Tabellenlayout und Beziehungen in der TP3-internen Datenbank.

Abbildung 35: TP3-interne Datenbank: Hauptmenü und Kalibrierungseingabemaske.

Tabelle 1: Die sieben Forschungsprojekte des MINOSPlus-Verbundes, 2004 – 2007.

Tabelle 2: Mittelwert des Maximum-Klickintervall (Max) und Minimun-Klickintervall (Min) der Klassen Cet high, Cet low, ? und ?? der Monate Januar bis Oktober 2003 sowie das Maxi-mum, Mittelwert und Minimum der mittleren Werte von April bis Oktober 03. Die Werte sind in Millisekunden angegeben. Die Monate Januar bis März 2003 (grau gekennzeichnet) wur-


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den von den Gesamtwerten ausgeschlossen wegen zu geringer Datengrundlage (Anzahl schweinswalpositiver Stunden pro Tag =< 1).

Tabelle 3: Standardeinstellungen der T-POD-Versionen V1 bis V5 für die Bestimmung des minimalen Schwellenwertpegels bei der Kalibrierung.

Tabelle 4: Empfangsschwellenwertpegel des sensitivsten (Minimum) und unsensitivsten (Maximum) T-PODs verschiedener Versionen (V2 bis V5) sowie die Anzahl der kalibrierten T-PODs und die Spannbreite (Differenz Maximum - Minimum), in der sich deren Schwellen-wertpegel bewegt.

9 Abkürzungsverzeichnis

ACME Advisory Committee on the Marine Environment AMPOD Acronym (F+E-Vorhaben): Application and analysis methods for the de-

ployment of T-PODs in environmental impact studies for wind farms: Comparability and development of standard methods

AN(C)OVA Analysis of (Co)Variance AWZ Ausschließliche Wirtschaftszone BfN Bundesamt für Naturschutz BMU Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BSH Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie Cet high high probability cetacean click trains Cet low low probability cetacean click trains Chelonia Ltd. Chelonia Limited cos Cosinus DK Dänemark DMM Deutsches Meeresmuseum D-Tags Digital sound recording tag EMSON Acronym (F+E-Vorhaben): Erfassung von Meeressäugetieren und Seevö-

geln in der deutschen AWZ von Ost- und Nordsee et al. et alii (und andere) FFH Fauna-Flora-Habitat F+E Forschung und Entwicklung FeO Fehmarn Ost FKZ Förderkennzeichen FTZ Büsum Forschungs- und Technologiezentrum Westküste in Büsum GAM General Additive Model GPS Global Positioning System GSM Global System for Mobile Communication ICES International Council for the Exploration of the Sea IFM-GEOMAR Leibnitz – Institut für Meereswissenschaften an der Uni Kiel


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in prep. in preparation (in Vorbereitung) in press in Druck K71 Kadet Tonne 71 Küh Kühlungsborn MBS Mecklenburger Bucht Süd MINOS Acronym (F+E-Vorhaben): Marine Warmblüter in Nord- und Ostsee:

Grundlagen zur Bewertung von Windkraftanlagen im Offshore-Bereich MINOSPLUS Acronym (F+E-Vorhaben): MINOS 2 - Weiterführende Arbeiten an See-

vögeln und Meeressäugern zur Bewertung von Offshore - Windkraftanlagen

MS Microsoft N, n Größe des Stichprobenumfangs NERI National Environmental Research Institute, Denmark no. Numero (Nummer) o. a. oder andere o. g. oben genannt ODAS Optical data acquisition device PC Personal Computer PTJ Projektträger Jülich Q Filterqualität RAM Random Access Memory SAM Static Acoustic Monitoring sin Sinus SIS Seehunde in See SMS Short Message Service StN Stollergrund Nord StUK Standarduntersuchungskonzept TP Teilprojekt T-POD Timing Porpoise Detector u. a. unter anderem UK United Kingdom UVP Umweltverträglichkeitsprüfung V Version VHF-Sender Very high frequency-Sender WEA Windenergieanlagen z. B. zum Beispiel ZE Zuwendungsempfänger ‘?’ doubtful trains ‘??’ very doubtful trains


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10 Größen & Einheiten:

% Prozent cm Zentimeter Cu Unähnlichkeit d Tage dB Dezibel df degrees of freedom (Freiheitsgrad) ICI inter click interval (Lautabstand) kg Kilogramm kHz Kilohertz km Kilometer m Meter Max Maximum-Klickintervall MB Megabyte MIN Minimum-Klickintervall mm Millimeter ms Millisekunde mV Millivolt P Probability (Wahrscheinlichkeitswert) PPD Porpoise positive days PPH Porpoise positive hours PP10min Porpoise positive 10 minutes PRF Puls repetition frequency PSU Practical Salinity Units re 1 µPa referenced to 1 microPascal rho Dichte und elektrischer Widerstand RLmax Maximum Receiving Level (Empfangsschalldruckpegel des ersten Pake-

tes am Kontrollhydrophon) RSPOD Receiving Sensitivity (Empfangsschwellenwertpegel des T-PODs) s, sec Sekunden se standard error V Volt µsec Mikrosekunde °C Grad Celsius

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