Einfluss von Offshore-Windparks auf regionale Niederschlagsmuster
Offshore-Windparks spielen eine zentrale Rolle in der Energiewende. Die Europäische Union plant, die Kapazitäten in der Nordsee bis zum Jahr 2050 erheblich zu erweitern. Eine Untersuchung des Helmholtz-Zentrums Hereon zeigt nun, dass ein großflächiger Ausbau dieser Anlagen Auswirkungen auf die regionale Verteilung der Niederschläge haben könnte. Während über den Meeresflächen mit Windparks ein Anstieg der Niederschlagsmengen zu erwarten ist, könnten die angrenzenden Küstengebiete eine Abnahme verzeichnen. Die Ergebnisse der Studie, veröffentlicht im Fachjournal Communications Earth & Environment, liefern detaillierte Erkenntnisse zu möglichen klimatischen Effekten, die bei der Planung zukünftiger Offshore-Windparks berücksichtigt werden sollten.
Methodik der Untersuchung
Das Forschungsteam des Hereon-Instituts für Küstensysteme – Analyse und Modellierung setzte das hochauflösende regionale Klimamodell COSMO-CLM ein, um verschiedene Ausbauvarianten der Offshore-Windenergie zu simulieren. Als Basis dienten Wetterdaten aus dem Zeitraum von 2008 bis 2017. Die Analyse eines Jahrzehnts ermöglicht es, Durchschnittswerte der atmosphärischen Dynamik zu erfassen und jahresbezogene Schwankungen zu minimieren, wodurch langfristige Effekte besser abgeschätzt werden können. Die Simulationen beziehen sowohl bestehende als auch potenzielle zukünftige Windparkstandorte in der Nord- und Ostsee ein.
Im Modell wurden unter anderem Einflüsse der Windkraftanlagen auf Windgeschwindigkeit, Luftdurchmischung und Feuchtigkeitstransport berücksichtigt. Ziel war es, die grundlegenden atmosphärischen Prozesse zu erfassen, die durch großflächige Offshore-Windparks ausgelöst werden könnten. Dr. Naveed Akhtar, Erstautor der Studie, betont: „Unsere Forschung unterstützt eine nachhaltige Erweiterung der Offshore-Windenergie in Europa unter Berücksichtigung von Klima-, Umwelt- und Küstenschutzaspekten.“
Extremes Ausbauszenario zur Abschätzung von Klimaeffekten
Die Simulation basiert auf einem technisch maximalen Ausbau, der alle für Offshore-Windenergie ausgewiesenen Flächen in Nord- und Ostsee einschließt und damit die aktuellen EU-Ziele von 300 GW bis 2050 deutlich übersteigt. Dieses bewusst überhöhte Szenario dient dazu, die potenziellen Klimaeffekte sichtbar zu machen und deren Größenordnung zu quantifizieren. Die tatsächliche Entwicklung der Ausbauflächen und politischen Vorgaben bleibt jedoch noch offen.
Veränderungen im Niederschlagsverhalten
Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass ein umfangreicher Ausbau der Offshore-Windparks zu einer Erhöhung der Niederschläge über den Meeresflächen führen kann. Gleichzeitig ist mit einer Verringerung der Niederschlagsmengen in den angrenzenden Küstenregionen zu rechnen. Dieser Effekt entsteht, weil die Windkraftanlagen dem Wind Energie entziehen und die Luftströmungen verwirbeln, was zu einem verstärkten Austausch zwischen unterschiedlichen Luftschichten führt. Feuchte Luft steigt auf, kühlt ab und kondensiert, was Wolkenbildung und Niederschlag über den Windparks bewirkt. Dadurch reduziert sich der Feuchtigkeitstransport in die Küstengebiete. Für Teile Dänemarks, Deutschlands, der Niederlande und Großbritanniens prognostizieren die Simulationen Rückgänge der Niederschläge an der Küste von bis zu 15 Prozent.
Bedeutung für Raumplanung und zukünftige Forschung
Die gewonnenen Erkenntnisse können als Grundlage für eine nachhaltige maritime Raumplanung dienen und die grenzüberschreitende Zusammenarbeit in der Nord- und Ostseeregion fördern. Frühere Untersuchungen des Hereon-Zentrums zeigten, dass Faktoren wie Größe, Anordnung und Abstand der Windkraftanlagen entscheidenden Einfluss auf atmosphärische Prozesse haben.
Zukünftige Studien sollen verschiedene Ausbauszenarien analysieren, um den Einfluss von Parametern wie Turbinendichte, Parkgröße und räumlicher Verteilung auf das regionale Klima besser zu verstehen. Darüber hinaus werden weitere Untersuchungen zu den Auswirkungen auf Ozean und Ökosysteme angestrebt.
Forschung am Helmholtz-Zentrum Hereon
Das Helmholtz-Zentrum Hereon widmet sich der Erforschung von Technologien und Prozessen, die zur Erhaltung einer nachhaltigen Umwelt beitragen. Mit rund 1000 Mitarbeitenden werden interdisziplinär wissenschaftliche Modelle, Experimente und digitale Zwillinge entwickelt, die komplexe Systeme von Klima, Küste und menschlicher Biologie abbilden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse fließen in politische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Entscheidungsprozesse ein, um den Herausforderungen des Klimawandels und der Umweltanpassung zu begegnen.
Kontakt für wissenschaftliche Rückfragen
Dr. Naveed Akhtar
Wissenschaftler
Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung
Telefon: +49 (0)4152-87 1009
E-Mail: naveed.akhtar@hereon.de
