Ozeanographische Untersuchungen im Offshore-Testfeld „alpha ventus“

Hauptzielsetzung

Die ozeanographischen Untersuchungen sind ein Arbeitspaket des Messservice-Projektes. Die gewonnenen ozeanographischen Daten dienen als Basisinformationen für alle RAVE-Forschungsprojekte. Mit ihrer Hilfe können sowohl technische Fragenstellungen (z.B. Lastannahmen) als auch ökologische und geologische (z.B. Sedimentdynamik) Fragestellungen beantwortet werden. Die Daten finden zudem bei logistischen und HSE Fragestellungen Verwendung und werden bei genehmigungsrelevanten Fragestellungen hinzu gezogen. Darüber hinaus liefern sie wertvolle Informationen über mögliche Einflüsse von Windkraftanlagen auf die Meeresphysik und umgekehrt.

Methoden

Das Kernstück des ozeanographischen Teilprojekts in RAVE ist ein Beobachtungsprogramm bestehend aus Seegangs- und Strömungsmessungen, die zentral und im nahen Umfeld des Testfelds erfasst werden. Die Seegangsmessungen werden mit einer Seegangsboje und Strömungsmessern mit zusätzlichen Drucksensoren (Abbildung 1 und 2) durchgeführt. Durch seegangsbedingte Auslenkungen liefert die Boje lokale Zeitserien der unterschiedlichen Wellenparameter (signifikante Wellenhöhe, Wellenperiode, Wellenlaufrichtung sowie zusätzlich Oberflächentemperatur). Die Erfassung der Meeresströmungen erfolgt mit akustischen Strömungsmessern (Acoustic Doppler Current Profiler). Ein ADCP bestimmt die Geschwindigkeits- und Richtungsverteilung der kompletten Wassersäule. Außerdem liefert es zusätzlich Seegangsdaten durch einen zusätzlichen Drucksensor, diese fließen ergänzend in den Datenbereich der Seegangsmessungen ein. Um eine möglichst große regionale Messabdeckung zu erreichen wurden eine Boje und drei Strömungsmesser im Testfeld eingesetzt. Diese wurden entlang der Hauptströmungsachse platziert. Zur weiteren Bestimmung des Seegangs werden Seegangsmessungen mit einem Radarpegel und einer Kamera durchgeführt. Dazu werden bei hohem Seegang kurze Videosequenzen mit einer Kamera erzeugt. Speziell extreme Wetterereignisse (Christian, Xaver 2013) lassen sich somit gezielter aufzeichnen und analysieren. Die traditionellen ozeanographischen Parameter, wie Temperatur, Salzgehalt und Sauerstoff, werden mit Hilfe einer autarken Verankerung zentral im Testfeld bestimmt. Temperaturmessungen werden darüber hinaus an zwei Anlagen (jeweils ein Anlagen-Typ) in diversen Tiefenstufen kontinuierlich durchgeführt.

Messergebnisse

Die Seegangsboje im Testfeld wurde im Mai 2012 ausgebracht und liefert, bis auf eine Unterbrechung von zwei Monaten zuverlässig Daten in Echtzeit. Der Parkbetreiber kann auf diese zugreifen und direkt vor Ort sehen, wie die vorherrschenden Bedingungen sind. Die Abbildung 3 zeigt die gemessenen Parameter maximale und signifikante Wellenhöhe, Abbildung 4 die Peakperiode und mittlere Periode. Zudem misst die Seegangsboje die Temperatur (Abbildung 5) nahe der Oberfläche und die Wellenlaufrichtung (Abbildung 6). An den Anlagen AV04 und AV07 wurden in verschiedenen Tiefenstufen Temperatursensoren montiert. Die Abbildung 7 zeigt den Temperaturverlauf über den gesamten Erfassungszeitraum. Aufgrund defekter Kabel wurden vermehrt Sensoren durch autarke Geräte ersetzt. Ein Vergleich zwischen den beiden Anlagen sieht man in Abbildung 8, abgebildet sind die Korrelationskoeffizienten für die Anlagen AV04 und AV07. Nahe den beiden Anlagen wurden autark messende ADCP’s platziert. Die Abbildungen 9 und 10 zeigen einen kurzen, jedoch repräsentativen Ausschnitt der Daten. Die Daten stehen im Forschungsarchiv zur Verfügung.

Kontakt

BSH - Federal Maritime and Hydrographic Agency
Kai Herklotz
Bernhard-Nocht-Str. 78
20359 Hamburg
www.bsh.de

Abbildung 1: Seegangsboje, links vor der Ausbringung, rechts nach drei Monaten auf See ist die Boje voller maritimem Bewuchs. Sie wird in regelmäßigen Intervallen gewartet und gereinigt.   Abbildung 2: akustischer Strömungsmesser, oben vor der Ausbringung, unten nach der Bergung. Es muss in regelmäßigen Intervallen gewartet und gereinigt werden.

Abbildung 3: maximale Wellenhöhe (rot) und signifikante Wellenhöhe (grün)   Abbildung 4: Peakperiode (blau) und mittlere Periode (pink)

Abbildung 5: Temperaturverlauf der Seegangsboje   Abbildung 6: Wellenlaufrichtung für den gesamten Zeitraum, überwiegend kommt der Seegang aus Nordwest bis Südwest (250° - 350°).

Abbildung 7: Temperaturverlauf für die einzelnen Tiefenstufen an den Anlagen AV04 und AV07 für den Zeitraum 2010 bis 2014   Abbildung 8: Korrelationen für die jeweiligen Tiefenstufen und verfügbaren Zeiträume.

Abbildung 9: links: Contourplot des ADCP’s nahe der AV04 für die ersten zehn Tage im Mai, die Auslegung lag für zwei Monate circa 100 m westlich der Anlage. Rechts: Contourplot des ADCP’s nahe der AV07 für den gleichen Zeitraum, die Auslegung lag für sechs Monate circa 100 m westlich der Anlage.   Abbildung 10: Contourplots der ADCP’s nahe der AV07, drei Zeiträume sind für die Auslegungen, circa 100 m westlich der Anlage, verfügbar. Die ersten zehn Tage im Mai 2013 und Juni 2013 sind abgebildet. Die Auslegung 2 lag vier Monate und die Auslegung 3 lag zwei Monate im Testfeld.

Publikationen des Projektes

Die Publikationsliste von RAVE Ozeanographie finden Sie hier:
Oceanography - BSH