Offshore-Windparks könnten Regen verlagern

Ein großflächiger Ausbau der Offshore-Windenergie könnte die Niederschlagsverteilung über Nord- und Ostsee verändern. Darauf weisen Forschende des Helmholtz-Zentrums Hereon mit Sitz in Geesthacht (Schleswig-Holstein) hin. Deren Studie erschien im Fachjournal „Communications Earth & Environment“.

Die Forschenden untersuchten, wie sich unterschiedlich stark ausgebaute Offshore-Windparks auf die Atmosphäre auswirken könnten. Dafür nutzten sie das regionale Klimamodell „COSMO-CLM“ und Wetterdaten aus den Jahren 2008 bis 2017. Der Zeitraum von zehn Jahren soll laut Hereon kurzfristige Schwankungen einzelner Jahre ausgleichen und mögliche längerfristige Effekte sichtbar machen. Die Simulationen umfassen bestehende und potenzielle Windparkflächen in Nord- und Ostsee.

In die Modellierung flossen verschiedene Parameter ein: Veränderungen der Windgeschwindigkeit, der Durchmischung verschiedener Luftschichten und des Feuchtigkeitstransports. Ziel sei es gewesen, die atmosphärischen Prozesse besser zu verstehen, die große Offshore-Windparkflächen auslösen könnten, erklärt das Forschungszentrum. Erstautor Naveed Akhtar sieht die Ergebnisse als Grundlage dafür, den weiteren Ausbau stärker mit Klima-, Umwelt- und Küstenschutz abzustimmen.

Extremszenario macht Effekte sichtbar

Für einen Teil der Untersuchung wählten die Forschenden bewusst ein Szenario, das deutlich über die politischen Ausbauziele hinausgeht. Sie nahmen an, dass sämtliche für Offshore-Windenergie ausgewiesenen Flächen in Nord- und Ostsee technisch maximal genutzt würden. Nach einer Ergänzung des Hereon vom 25. August entspräche dies einer installierten Leistung von rund 600.000 MW. Zum Vergleich nennt das Forschungszentrum diskutierte Ausbauziele von 300.000 MW bis 2050.

Das Szenario stellt damit keine Prognose für den tatsächlichen Ausbau dar, wie das Forschungszentrum beton. Hereon zufolge soll die bewusst hohe Belegung vielmehr mögliche Klimaeffekte deutlicher hervortreten lassen und deren Größenordnung abschätzbarer machen.

Die Simulationen deuten darauf hin, dass bei einem solchen Ausbau über den Windparkflächen mehr Niederschlag fallen könnte. In angrenzenden Küstenregionen könnte die Niederschlagsmenge dagegen zurückgehen. Als Ursache beschreiben die Forschenden mehrere miteinander verbundene Prozesse: Windenergieanlagen entziehen der Luftströmung Bewegungsenergie und erzeugen zugleich Turbulenzen. Dadurch verstärkt sich der Austausch zwischen Luftschichten. Feuchte Luft kann stärker aufsteigen, abkühlen und kondensieren, sodass sich über den Windparkflächen mehr Wolken und Niederschläge bilden können.

Weniger Feuchtigkeit erreicht die Küste

Gleichzeitig verändert sich laut Studie der Feuchtigkeitstransport in Richtung Land. Regnet ein größerer Teil der Feuchtigkeit bereits über den Offshore-Flächen ab, gelangt entsprechend weniger davon in die Küstenregionen. Für Teile Dänemarks, Deutschlands, der Niederlande und Großbritanniens errechnen die Modelle im untersuchten Extremszenario Rückgänge der Küstenniederschläge von bis zu 15 Prozent.

Die Ergebnisse beziehen sich dabei nicht auf einzelne Starkregenereignisse oder bestimmte Wetterlagen. Die Forschenden betrachten vielmehr statistische Veränderungen über einen längeren Zeitraum. Damit sollen mögliche systematische Auswirkungen eines großflächigen Offshore-Ausbaus erkennbar werden. Nach Einschätzung von Hereon könnten die Erkenntnisse unter anderem in die maritime Raumplanung und die grenzüberschreitende Abstimmung rund um Nord- und Ostsee einfließen.

Weiteren Forschungsbedarf sieht das Forschungsteam bei der Frage, welchen Einfluss Turbinendichte, Größe der Windparks und ihre räumliche Verteilung auf solche Effekte haben. Zudem wollen die Forschenden mögliche Folgen für Ozean und Ökosysteme genauer untersuchen.

Die Originalpublikation „Projected impacts of future offshore wind farms on coastal precipitation over the Northwest European shelf“ ist am 12. August erschienen und über die Internetseite des Fachjournals „Communications Earth & Environment“ downloadbar. (ds)