Offshore-Windparks könnten die Niederschläge an Nord- und Ostsee regional verlagern

Offshore-Windparks sind der zentrale Baustein der europäischen Energiewende. Doch je größer ihre Flächen werden, desto stärker können sie auch die Vorgänge in der Atmosphäre beeinflussen. Welche Folgen ein weitreichender Ausbau in Nord- und Ostsee haben könnte, haben nun Forschende des Helmholtz-Zentrums Hereon untersucht.

Um sichtbar zu machen, wie sich große Windparkflächen auf ihre Umwelt auswirken, verwendeten die Wissenschaftler das regionale Klimamodell COSMO-CLM, mit dem sich kleinere Gebiete simulieren lassen und das auf Wetterdaten aus den Jahren 2008 bis 2017 beruht. Die Simulationen berücksichtigen mehrere Faktoren, etwa Windgeschwindigkeit, Luftdurchmischung und Feuchtigkeitstransport.

Bewusst extremes Szenario gewählt

„Unsere Arbeit trägt dazu bei, den weiteren Ausbau der Offshore-Windenergie in Europa mit den Anforderungen des Klima-, Umwelt- und Küstenschutzes in Einklang zu bringen“, sagt Erstautor Dr. Naveed Akhtar, der am Hereon-Institut für Küstensysteme im Bereich Analyse und Modellierung tätig ist.

Für die Untersuchung wurde kein realistisches Ausbauziel gewählt, sondern ein bewusst überhöhtes Szenario. Das umfasst sämtliche ausgewiesenen Flächen in Nord- und Ostsee und unterstellt dort eine maximale Bebauung.

Die daraus resultierende Leistung läge deutlich über dem von der Europäischen Union diskutierten Ziel von 300 Gigawatt bis 2050. Mit dem Extremfall wollten die Forschenden vor allem die Größenordnung möglicher Klimaeffekte bestimmen.

Verwirbelte Luft ändert Feuchtetransport

Insgesamt kam heraus, dass über den Windparks mehr Niederschlag fallen könnte, während angrenzende Küstenregionen trockener würden. Für Teile Dänemarks, Deutschlands, der Niederlande und Großbritanniens errechnet das Modell Rückgänge des Küstenniederschlags von bis zu 15 Prozent.

Diese Veränderungen lassen sich physikalisch damit erklären, dass Windkraftanlagen der Strömung Bewegungsenergie entziehen und zugleich Verwirbelungen erzeugen. Dadurch wird der Austausch zwischen verschiedenen Luftschichten verstärkt.

Feuchte Luft kann aufsteigen, abkühlen und kondensieren – was letztlich zu Wolkenbildung und Niederschlag über den Windparks führt. Gleichzeitig verändert sich der Feuchtetransport in Richtung Küste: Gibt die Luft über dem Meer mehr Wasser ab, erreicht weniger davon das Festland.

Die Studie beschreibt allerdings langfristige statistische Veränderungen und sagt keine einzelnen Regenereignisse voraus. Größe, Anordnung und Abstand der Windkraftturbinen könnten die atmosphärischen Auswirkungen zusätzlich beeinflussen.

Die Forschenden sehen deshalb weiteren Forschungsbedarf. Künftige Berechnungen sollen dann unterschiedliche Turbinendichten, Parkgrößen und räumliche Verteilungen miteinander vergleichen. Auch die Folgen für Ozeane und Ökosysteme sollen untersucht werden. Die Studien könnten bei der grenzüberschreitenden maritimen Raumplanung helfen, die Energiegewinnung und Umweltschutz gleichermaßen berücksichtigen muss.