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