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Modellrechnungen zur Risikoabschätzung für Individuen und Populationen von Greifvögeln aufgrund der Windkraftentwicklung Leonid Rasran, Ubbo Mammen & Bodo Grajetzky

Modellrechnungen zur Risikoabschätzung für Individuen und ...€¦ · (BAND-Modell im engeren Sinne) 2.Wahrscheinlichkeit für räumliche Begegnung (wie oft während der Brutsaison

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  • Modellrechnungen zur

    Risikoabschätzung für Individuen

    und Populationen von Greifvögeln

    aufgrund der

    Windkraftentwicklung

    Leonid Rasran, Ubbo Mammen & Bodo Grajetzky

  • 1.Greifvogelmonitoring und

    Windkraftentwicklung auf Kontrollflächen in

    Deutschland – Abschätzung der

    Auswirkungen von Windenergie auf

    Greifvogelpopulationen auf grober räumlicher

    Skala

    2.Erweitertes „BAND-Modell“ – Abschätzung

    der Kollisionsrisiken für Individuen innerhalb

    ihrer „homerange“

    Modelle

  • Greifvogelmonitoring

    • Umfassendes Monitoring-

    Programm für 25 Arten in 17

    europäischen Ländern

    • Schwerpunkt in Deutschland

    (ca. 80% aller Daten)

    • Ehrenamtliche Leistung

    zahlreicher Interessenten, die

    einzelne Kontrollflächen

    bearbeiten

  • Für weitere Analysen ausgewählt:

    • Flächen mittlerer Größe (zw. 100

    und 2000 km², mit einigen kleineren

    Ausnahmen)

    • Flächen mit gut definierten

    Grenzen, die eine Zuordnung der

    Windkraftanlagen erlauben

    • Vorhandene Monitoringdaten für

    mindestens eine der Zielarten

    (Rotmilan, Bussard, Seeadler etc.)

    • Insgesamt 225 Flächen

    • Daten zur Brutpaardichte: 1991-

    2006

    • Daten zum Bruterfolg: 1991-2002

  • NR JAHR ARTKürzel ART KAT A B C N JUV

    0106 1991 ANIS Sperber 4 0 1 29 29 58

    0106 1991 CAER Rohweihe 4s 0 1 5 0 0

    0006 1991 BBUT Mäusebussard 4 0 0 13 13 13

    0006 1991 AGEN Habicht 4 0 0 1 1 0

    0006 1991 MMIL Rotmilan 4 0 0 3 3 4

    0006 1991 MMIG Schwarzmilan 4 0 0 1 1 2

    0006 1991 FTIN Turmfalke 4 0 0 1 1 2

    0072 1991 MMIL Rotmilan 4 2 0 17 17 21

    0072 1991 MMIG Schwarzmilan 4 0 0 20 20 19

    0072 1991 FSUB Baumfalke 4 4 0 6 6 8

    0114 1991 ANIS Sperber 4 1 3 9 2 5

    NR GEBNAM GROE LAND PLZ STO HERSTL KW DURCHM NABHOE SEIT STILL

    0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15738 A01 Zeuthen Vestas 500 39,0 53,0 05/95 -

    0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15741 A01 Pätz Enercon 500 40,3 50,0 02/95 -

    0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15741 A02 Pätz Enercon 500 40,3 50,0 02/95 -

    0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15741 A03 Pätz Enercon 500 40,3 50,0 03/95 -

    0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15741 A04 Pätz Enercon 500 40,3 50,0 03/95 -

    0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15711 AKönings-Wusterh. Enercon 500 40,3 65,0 07/96 -

    0072 Kr. Zossen/Kgs. Wusterhausen 800,0 BRA 15758 A Kablow Enercon 500 40,3 65,0 03/99 -

    Monitoringdaten

    Greifvögel

    Windkraftanlagen innerhalb der Kontrollflächen

    Aufbereitung der Datensätze

  • • Populationsdynamik der Greifvögel (für jede Art getrennt) und

    Entwicklung der Windkraftanlagen in den für die jeweilige Art

    relevanten Flächen als lineare Modelle mit “Jahren” als

    Messwiederholungen

    • Variablen – Anzahl Brutpaare/WEA pro 100 km²

    • Per Varianzanalyse (ANOVA) werden zufallsbezogene Modelle

    mit von den Faktoren “Jahr” und “Windkraft” abhängigen Modellen

    verglichen

    Statistische Analysen

  • RotmilanErgebnisse

    1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005

    Jahr

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    An

    za

    hl

    Bru

    tpa

    are

    / W

    EA

    pro

    10

    0 k

    0

    1000

    2000

    3000

    4000

    5000

    Su

    mm

    are

    Leis

    tun

    g W

    EA

    pro

    10

    0 k

    Anzahl WEALeistung kWRotmilan Brutpaare

    Mittelwert +/- Stdf.

    Einzelbeobachtungen: 1005

    Flächen: 147

    Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood

    Einfluss auf Brutpaardichte

    Faktor Model df Test L.Ratio p-value0-Hypothese 1 4Zeit 2 5 1 vs 2 3,037 0,081

    Anzahl Windkraftanlagen pro 100 km² 3 6 2 vs 3 0,001 0,973Zeit x Anzahl 4 7 3 vs 4 0,117 0,732

    Summare Leistung der Windkraftanlagen pro 100 km² 5 6 2 vs 5 0,0227 0,8802

    Zeit x Leistung 6 7 5 vs 6 0,0336 0,8545

    Windkraftanlagen in den relevanten MonitoringflächenAnzahl

    1 4Zeit 2 5 1 vs 2 63,886

  • Rotmilan Brutpaare

  • Rotmilan BruterfolgRotmilan

    19911992

    19931994

    19951996

    19971998

    19992000

    20012002

    Jahr

    0,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    3,0

    3,5

    4,0

    An

    zah

    l fl

    ug

    gen

    pro

    Nest/

    WE

    A p

    ro 1

    00

    km

    ²

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    Su

    mm

    are

    Leis

    tun

    g W

    EA

    pro

    100 k

    Anzahl WEA

    Leistung kW

    Rotmilan Bruterfolg

    Mittelwert +/- Stdf.

    Einfluss auf Bruterfolg

    Einzelbeobachtungen: 673

    Flächen: 122

    Faktor Model df Test L.Ratio p-value

    0-Hypothese 1 5

    Zeit 2 4 1 vs 2 1,04899 0,3057

    Anzahl Windkraftanlagen pro 100 km² 3 5 2 vs 3 0,01368 0,9069

    Zeit x Anzahl 4 7 3 vs 4 1,23196 0,5401

    Summare Leistung der Windkraftanlagen pro 100 km² 5 5 2 vs 3 0,00154 0,9687

    Zeit x Leistung 6 7 5 vs 6 2,12733 0,3452

  • SeeadlerSeeadler

    1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005

    Jahr

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    An

    zah

    l B

    rutp

    aare

    /WE

    A p

    ro 1

    00 k

    0

    2000

    4000

    6000

    8000

    10000

    Su

    mm

    are

    Leis

    tun

    g W

    EA

    pro

    100 k

    Faktor Model df Test L.Ratio p-value

    0-Hypothese 1 4Zeit 2 51 vs 2 10,8 0,001Anzahl Windkraftanlagen pro 100 km² 3 62 vs 3 0,131 0,717Zeit x Anzahl 4 73 vs 4 1,698 0,193

    Summare Leistung der Windkraftanlagen pro 100 km² 5 62 vs 5 0,565 0,452

    Zeit x Leistung 6 75 vs 6 0,615 0,433

    Einzelbeobachtungen: 210

    Flächen: 37

    Linear mixed-effects model fit by

    maximum likelihood

    Einfluss auf Brutpaardichte

  • • Bei den betrachteten Greifvogelarten konnte ein

    statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen

    Populationsschwankungen auf Monitoringflächen und

    dem Aufbau von Windkraftanlagen nicht nachgewiesen

    werden

    • Beim Seeadler fiel die Zunahme der Brutpopulation

    zeitlich mit dem Aufbau der Windenergie zusammen –

    jedoch ohne Ursache/Wirkung-Beziehung

    • Die höchsten Rotmilandichten wurden nur in windkraft-

    freien Gebieten beobachtet

    Zusammenfassung

  • Zwei Komponenten:

    1.Kollisionswahrscheinlichkeit beim direkten Rotordurchflug

    (BAND-Modell im engeren Sinne)

    2.Wahrscheinlichkeit für räumliche Begegnung (wie oft

    während der Brutsaison passiert ein Greifvogel den vom Rotor

    einer Windkraftanlage berührbaren Raum)

    Erweitertes „BAND-Modell“

  • BAND-Modell im engeren Sinne:

    Kollisionswahrscheinlichkeit beim direkten Rotordurchflug

    K: [1D or [3D] (0 or 1) 1

    NoBlades 3

    MaxChord 2,5 m

    Pitch (degrees) 30

    BirdLength 0,47 m

    Wingspan 1,3 m

    F: Flapping (0) or

    gliding (+1) 1

    Bird speed 4,5 m/sec

    RotorDiam 66 m

    RotationPeriod 4,39 sec

    Overall p(collision) = Upwind 21,8% Downwind 14,3%

    Average 18,0%Band et al. 2007

  • Vertikal (für Wiesenweihe)

    Anteil der Flüge im Rotorbereich, nach Entfernung zum Nest aufgegliedert

  • Vertikal (für Rotmilan)

    19,7

    24,8

    23,0

    17,9

    10,7

    4,0

    0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

    1-10 m

    11-25 m

    26-50 m

    51-100 m

    101-150 m

    >151 m

    he

    igh

    t le

    ve

    l

    share of time [%]

    Anteil der Flüge im Rotorbereich, aus Direktbeobachtungen

    während der Brutsaison

  • Horizontal

    Distanzklassenbezogene, flächenbereinigte Aktivitätsdichte

    Abstandsklassen:

    Für Wiesenweihen -

    1000 m

    Für Rotmilane -

    2000 m

  • Wiesenweihe

    • Telemetriedaten von 8 eine Brutsaison umfassenden Vogelbeobachtungen

    aus Nordfriesland

    • Brutsaison – ca. 100 Tage

    • Individuelle Raumnutzungsprofile

    • Individuelle Flughöhenprofile

    Rotmilan

    • Telemetriedaten von 9 eine Brutsaison umfassenden Vogelbeobachtungen

    aus Mitteldeutschland

    • Brutsaison – ca. 100 Tage

    • Individuelle Raumnutzungsprofile

    • Flughöhen als Durchschnittswerte aus Beobachtungen

    Modellgrundlage:

  • Seeadler

    • Telemetriedaten von einem territoriellen Adler mit klar

    getrenntem Horsthabitat und Hauptnahrungsgebiet

    • Brutsaison – ca. 70 Tage (abgebrochen)

    • Raumnutzung – Distanzklassen:

  • Modellsituation:

    Anwesenheit von einer WKA innerhalb des Radius um das Nest

    Für Wiesenweihen - drei WKA-Größen betrachtet

    • kleine – E-40, 500 kW, Rotorhöhen 20-65 m,

    Flächenanspruch 1257 m²

    • mittlere – E-66, 1800 kW, Rotorhöhen 30-100 m,

    Flächenanspruch 3421 m²

    • große – V90, 3000 kW, Rotorhöhen 35-130 m,

    Flächenanspruch 6362 m²

    Für Rotmilane und Seeadler – nur eine (mittlere) Anlagengröße betrachtet

  • Anders als bei der Präsentation am 8.11.2010

    Ausweichverhalten der

    Tiere gegenüber WKAs

    (nach Urquhart 2010,

    Band unpubl.):

    Für Wiesenweihen – 97,5 %

    Für Rotmilane – 98 %

    Für Seeadler – 95 %

    Für Wiesenweihen

    (je nach Anlagengröße)

    • kleine – 9 Sekunden

    • mittlere – 15 Sekunden

    • große – 20 Sekunden

    Für Rotmilane – 10 Sekunden

    Für Seeadler - 8 Sekunden

    Zeit pro Rotordurchflug -

    (resultierend aus Fluggeschwindigkeit

    und Rotordurchmesser)

  • Pro

    gn

    osti

    zie

    rte A

    nzah

    l vo

    n

    Wie

    sen

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    pro

    An

    lag

    e/S

    ais

    on

    WiesenweiheErgebnisse

    Mittelwert; Whisker: Mittelwert-Stdf., Mittelwert+Stdf.

    1000

    Distanzklasse (m)

    0,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    Pro E-40 AnlagePro E-66 AnlagePro V90 Anlage

  • Prognostizierte Anzahl von Wiesenweihenkollisionen pro Saison

    Log-skaliert

    Mittelwert; Whisker: Mittelwert-Stdf., Mittelwert+Stdf.

    1000

    Distanzklasse (m)

    0,000005

    0,000050

    0,000500

    0,005000

    0,050000

    0,500000

    Pro E-40 Anlage

    Pro E-66 Anlage

    Pro V90 Anlage

    Pro

    gn

    osti

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    rte A

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    Wie

    sen

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    ais

    on

  • Rotmilan

    2000

    Distanzklasse (m)

    0,00

    0,05

    0,10

    0,15

    0,20

    0,25

    0,30

    Mittelwert ±Stdf.

    Pro

    gn

    osti

    zie

    rte A

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    l vo

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    Ro

    tmilan

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    pro

    An

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    on

  • Rotmilan

    Log-skaliertP

    rog

    no

    sti

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    rte A

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    Ro

    tmilan

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    pro

    An

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    e/S

    ais

    on

    2000

    Distanzklasse (m)

    0,0005

    0,0050

    0,0500

    0,5000Mittelwert ±Stdf.

  • 2000

    Distanzklasse

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    Mo

    rtalitä

    tsre

    du

    kti

    on

    (%

    )

    Mortalitätsreduktion Rotmilan

  • Kreis Sektor

    Distanzklassen (m)

    SeeadlerErgebnisse

    0

    0,005

    0,01

    0,015

    0,02

    8000

    Hauptnahrungsgebiet

    Pro

    gn

    osti

    zie

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    nzah

    l vo

    n

    Seea

    dle

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    en

    pro

    An

    lag

    e/S

    ais

    on

  • • Auf “grober” Landschaftsebene stellt die bisherige (bis 2006) Entwicklung der Windenergie für die Populationen der betrachteten Greifvögel noch keine akute Gefahr dar

    • Eine klare räumliche Trennung der Windenergieanlagen und der Greifvögelvorkommen ist dennoch zu befürworten, denn:

    – Brutkolonien sind nur in windkraftfreien Flächen zu finden (evtl. Verdrängung)

    – Die Anwesenheit von WKA innerhalb der engeren „homerange“ um einen Horst steigert die Kollisionsgefahr beträchtlich, während die Einhaltung von Abstandskriterien zu einer signifikanten Reduktion der Mortalität führen würde

    Fazit

  • Danke!