Atmosferische kielzog die zich uitstrekt van de onderkant naar de bovenkant van de foto [bevat gewijzigde Copernicus Sentinel-gegevens (Sentinel 2A-MSI 29/03/2021), verwerkt door ESA & Hereon/ Dr. Martin Hieronymie]
Een team van onderzoekers onder leiding van Nils Christiansen van het Helmholtz Center Hereon heeft een studie gepubliceerd over de impact van offshore windparken op de oceaandynamiek. De focus lag op afnemende wind en de daarmee gepaard gaande veranderingen in de fysieke omstandigheden van de getroffen Noordzeegebieden.
Turbines zuigen energie uit de wind
Windturbines vormen obstakels voor water en lucht. De effecten zijn van groot belang bij de planning van toekomstige windparken op zee. De studie verscheen in het tijdschrift Frontiers in Marine Science.
De imposante beelden van offshore windparken in de Noordzee met uitzicht op het glinsterende water staan bij de mensen gegrift. Maar wat zijn de effecten van deze belangrijke bouwsteen van de Duitse energietransitie?
De studie van het Hereon Instituut voor Kustsystemen – Analyse en Modellering simuleert een verzwakking van de windsnelheid aan de lijzijde van de parken. Bewijs voor het fenomeen werd onlangs geleverd door een Hereon-team wiens studie verscheen in het tijdschrift Nature (Akthar et al., 2021).
De turbines verzwakken de wind omdat ze kinetische energie onttrekken om elektriciteit op te wekken. Benedenwinds van de windturbines ontstaan zogenaamde atmosferische zogwervels. Deze worden gekenmerkt door een verminderde windsnelheid, evenals door speciale drukomstandigheden en verhoogde luchtturbulentie. Onder stabiele atmosferische omstandigheden kunnen de windsnelheidstekorten zich tot 70 km achter de windparken voortplanten.
Als de wind gaat liggen
Met behulp van hydrodynamische computersimulaties met hoge resolutie analyseerde het team de effecten op de zuidelijke Noordzee voor de zomer van 2013 (mei tot september). De analyse laat een verband zien tussen zogwervels en veranderingen in de door impulsen aangedreven uitwisseling tussen de atmosfeer en het water. Dit kan weer gevolgen hebben voor de horizontale stroming en de gelaagdheid van het water.
De effecten van zogwervels zijn sterk genoeg om de bestaande stromingen om te buigen, wat resulteert in een verschuiving van de gemiddelde temperatuur- en zoutverdeling in de gebieden van de windparken.
“De veranderingen die optreden, blijven binnen het bereik van de jaarlijkse variabiliteit. Desalniettemin vertonen ze vergelijkbare grootten als de veronderstelde gemiddelde veranderingen als gevolg van klimaatverandering of jaar-op-jaar variabiliteit”, zegt Nils Christiansen van het Hereon Institute for Coastal Systems, de hoofdauteur van het onderzoek.
Gewijzigde heraanleg van de Noordzee
Een ander gevolg van zogwervelingen is de vermindering van schuifgerelateerde processen aan het zeeoppervlak. Met andere woorden, de turbulente vermenging van het wateroppervlak veroorzaakt door de wind wordt tientallen kilometers rond het windpark verminderd.
Water is meestal gelaagd, er ligt bijvoorbeeld een laag warmer water op een laag kouder water. Windparken verstoren deze natuurlijke gelaagdheid.
Door de verminderde menging wordt een stabielere gelaagdheid van het water bevorderd. Dit was vooral merkbaar tijdens de daling van de zomerstratificatie.
Natuurlijke gelaagdheid van water is vooral prominent in de zomer en neemt af naar de herfst toe. In het gebied van het windpark werd echter een stabielere stratificatie berekend buiten de seizoensvariatie.
Impact op planktonproductie en voedselsysteem
“De omvang van de geïnduceerde gemiddelde veranderingen wijst niet op ernstige lokale effecten, maar er treden wel ingrijpende structurele veranderingen in het systeem op”, zegt Christiansen.
“De veranderingen in stroming en vermenging hebben waarschijnlijk invloed op de productie van plankton en het voedselsysteem, en kunnen invloed hebben op hoe beschermde gebieden werken. Het is dus belangrijk om met deze gevolgen rekening te houden bij het ontwikkelen van mariene beschermingsconcepten”, zegt Hereon Institute-directeur prof. Corinna Schrum.
Een wijziging in deze uitwisseling heeft mogelijk invloed op de regionale atmosferische omstandigheden en de dynamiek van ecosystemen, en zal het onderwerp zijn van verder onderzoek.
Oorspronkelijke publicatie : Christiansen N, Daewel U, Djath B en Schrum C (2022) Opkomst van grootschalige hydrodynamische constructies als gevolg van atmosferische ontwaken van offshore windparken. Voorkant. maart Wetenschap. 9:818501. doi: 10.3389/fmars.2022.818501
Lees verder bij de bron: NoTricksZone
