Akustische Energieeinträge ins Meer
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Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) Akustische Energieeinträge ins Meer 11.05.2012, 10:00-16:30, Kiel Moderation: Prof. Dr. Ralph Schneider, CAU Kiel Ergebnis Programm Hintergrund und Ziele Kurzfassungen der Vorträge Mitschrift Liste der Teilnehmer Organisation Dr. Thomas J. Müller, GEOMAR Dipl.-Ing., MA Annette Preikschat, Univ. Kiel Dr. Kirsten Schäfer, GEOMAR Kontakt Dr. Thomas J. Müller, GEOMAR, [email protected] Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) Akustische Energieeinträge ins Meer 11.05.2012, 10:00-16:30, Kiel, Hotel ATLANTIC Moderation: Ralph Schneider, CAU Kiel Ergebnis Zusammenfassung: Thomas J. Müller Das Ergebnis des Workshops wird hinsichtlich der am 09.02.2012 formulierten und vor dem Workshop verteilten Ziele (Anl.) zusammengefaßt. : Kenntnisstand: Die physikalischen Grundlagen zur Schallausbreitung und sind seit langem bekannt. Zeitlich und räumlich variable Schichtung sowie kleinräumige Änderungen in Bodentopographie und -bedeckung erfordern regionale Modelle für die Schallausbreitung und darin die Anwendung statistischer Methoden. Das Modell MOCASSIN der WTD71 kann in einer ‚zivilen’ Form zur Nutzung freigegeben werden. Das Modell BORA zur Ausbreitung von Rammschall ist in der Entwicklung (Kontakt Univ. Kiel). Hintergrundlärm: antropogen vor allem durch Schiffe (Propeller, Motoren, verstärkt durch Bewuchs & Kavitation) Impulsartige Einträge: Blasenschleier sind erfolgreich zur Schallminderung verwendet worden (Rammungen bei FINO1, Minensprengung vor Heidkate). Mit Eindringen von Schallwellen in den Meeresboden, z.B. bei Rammungen, kann jedoch ein großer Teil der Energie unter dem Blasenschleier hindurch zurück ins Meer gelangen. Andere Methoden sind in der Erprobungsphase & zeit- und kostenintensiver bei der Nutzung. Einzelne Quellen lassen sich experimentell oder durch Modelle ‚kalibrieren’, d.h. die Verteilung abgestrahlter Schallenergie relativ zur Quelle ist dann bekannt; daraus lassen sich bei gegebenem Grenzwert Minimalabstände zu Gefährdeten ableiten. Grenzwerte für die beiden Indikatoren des Deskriptor 11 der MSRL sind bisher nicht festgelegt. Die entsprechende DIN kennt allein 18 verschieden definierte Pegel. Integrationszeiten sind der Art der Erzeugung (Impuls, Hintergrundlärm) anzupassen. Meeressäuger sind vermutlich diejenigen Tiere, die am empfindlichsten auf zu hohe Schallenergie reagieren, sowohl durch körperliche Schädigung als auch Änderungen im Verhalten von Einzeltieren als auch in der Gruppe. Intaktes Hörvermögen ist lebenswichtig für diese Tiere. Andere Tierarten sind bisher so gut wie gar nicht dahingehend untersucht. Körperliche Schädigungen bei Meeressäugern setzen spätestens mit zeitweiliger Schädigung des Hörvermögens (TTS) ein; der Übergang zu dauerhafter Schädigung (PTS) mit möglicherweise auch indirekt tödlichem Ausgang ist fließend. Monitoring: Wie Einzelbeispiele zeigen, ist es in Nord- und Ostsee technisch machbar, ein Mess- und Überwachungsprogramm zu installieren, und es gibt auch Firmen, die das im Auftrag und unter Kontrolle von Behörden durchführen können (z.B. DW-Ship i. F&E A. UBA). Ein solches Programm sollte den gesamten Frequenzbereichs anthropogen eingeleiteter akustischer Energie überdecken langfristig den Lärm im Hintergrund (v. A. Schifffahrt) überwachen, zunächst nur messend und an den Hauptschifffahrtslinien, später in der gesamten AWZ. impulsartige Einträge – auch wiederholte am gleichen Ort – mit Kontrolle auf Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte gezielt und kontrollierend überwachen; Beispiel Rammarbeiten mit Kontrolle durch BSH impulsartige Einträge – wann immer technisch möglich - energetisch nur langsam ansteigend gestatten, um Tieren Gelegenheit zum Ausweichen zu geben; dies ist bei Rammungen & Seismik möglich, bei Sprengungen von Minen schwierig bei benachbarten Gebieten immer nur in einem zur Zeit Beschallung erlauben und in besonders gefährdete Zeiten (Wurf- und Laichzeiten) ganz auszuschließen (Regeln in den Niederlanden). beabsichtigte impulsartige Einträge (Rammung, Seismik) experimentell oder im Modell hinsichtlich der Ausbreitung und Dämpfung kalibrieren, woraus bei Vorgabe von Grenzwerten Mindestabstände zu Gefährdeten abgeleitet werden können Methodisch notwendig sind: Abstimmung mit den Nachbarstaaten Sicherung gegen Fischerei Datenreduktion auf noch zu identifizierende wichtige indikative Größen einschließlich Erkennen von Spitzenwerten on-line Datenerfassung, u. U. auch nur indikativer Größen Entwicklung oder Weiterentwicklung bestehender regionaler Modelle zur Schallausbreitung einschließlich ihrer Kalibrierung mit Hilfe bekannter Quellen. Schädlichkeit: Schädlichkeit an Schweinswalen als einziger regional dauerhaft in Ost- und Nordsee lebender Walart festzumachen, ist in einem ersten Schritt sicher unverzichtbar, da diese die vermutlich höchste Empfindlichkeit gegenüber Schall aufweisen und dazu regional bisher am besten untersucht sind. Die Forschung hinsichtlich Schädlichkeit durch akustische Energie bei anderen und nicht mobilen Tieren/Pflanzen sollte aber intensiviert werden, z.B. an Fischlaich oder Plankton. Zu beachten: Schädlichkeit wird zunächst an den in Ost- und Nordsee lebenden Meeressäugern festgemacht Sie beginnt beim Einzeltier spätestens mit zeitweiliger Hörschädigung (TTS), auch unter Einfluß kumulativer Einträge Grenzwerte (Schallpegel für TTS) für Schädlichkeit müssen eindeutig definiert werden und physikalisch messbar sein; dies ist am ehesten noch möglich bei TTS, bisher schwierig oder nicht erfolgt bei Verhaltens- & ggfs. Hormonstörungen...). Schädlichkeit sollte auch auf andere - nicht mobile Arten – ausgeweitet werden. Angesichts des politisch vorgegebenen und kaum zu ändernden Zeitrahmens sind Grenzwerte schnell und nachvollziehbar vorzuschlagen. Andere als die in der MSRL genannten Eintrgasquellen sind zusätzlich zu nennen. Bewertungssysteme (zwei- oder mehrstufig): Der Begriff ‚Schädlichkeit’ bewertet Auswirkungen eines physikalischen Prozesses auf die Biologie von Lebewesen; ihre Bewertung ist möglichst weitgehend zu objektivieren (Boebel, Lucke). Bevor man ein Bewertungssystem - auch zwei- oder mehrstufig - definieren kann, müssen zunächst Kriterien der Schädlichkeit wissenschaftlich einheitlich und politisch verbindlich festgelegt, sowie sprachlich einheitlich benutzt werden; Lobbyisten sollten da so wenig wie möglich Einfluß nehmen. Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) Akustische Energieeinträge ins Meer 11.05.2012, 10:00-16:30, Kiel Moderation: Prof. Dr. Ralph Schneider, CAU Kiel Programm Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) Akustische Energieeinträge ins Meer 11.05.2012, 10:00-16:30, Kiel, Hotel ATLANTIC (gegenüber Hauptausgang Hbf) Moderation: Prof. Ralph Schneider, CAU Kiel Programm Stand: 11.05.2012 Zeit 09:30 Kaffee Thema 10:00 Begrüßung, Vorstellungsrunde 10:15 Einführung: MSRL, Ziele des Workshops Prof. Ralph Schneider CAU Dr. Bernd Scherer, MLUR 10:30 Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung in flachen Meeresgebieten (Nord- & Ostsee) Prof. Sebastian Krastel GEOMAR 11:00 Lärmemissionen Hintergrundlärm (Schiffe, Plattformen); Einzelereignisse (Sprengungen, Rammungen); gezielte Einträge (Lote, Sonare, Seismik, Tomographie, Datenübertragung); typische Energiepegel an der Quelle Minderung von Energieausbreitung bei Einzelereignissen: Sprengungen, Rammungen 12:00 Mittag 13:00 Schädlichkeit Definition, Erkennen, Grenzwerte, Kalibrierbarkeit; Bewertung, Von Risikobewertung zu Risikominimierung am Beispiel von Forschungsseismik in der Antarktis: 14:00 Überwachung Vermessung des Hintergrundgeräuschs in Nord- und Ostsee und Bewertung des Schiffslärms Kalibrierung aktiver mariner seismischer Quellen Name Dr. Edgar Schmidtke WTD71 Dr. Dennis Wilken CAU Dr. Klaus Lucke IMARES Dr. Olaf Boebel AWI Max Schuster DW-Ship Consult Dr. Monika Breitzke UHB 15:00 Kaffee 15:15 Diskussion 1: Überwachung akustischer Emissionen J. Norrmann WTD71 Diskussion 2: Schädlichkeit: Definition, Erkennen & Bewertung Dr. I. Opzeeland AWI Diskussion 3: Verringerung & Vermeidung akustischer Emissionen M. Bellmann, ITAP Prof. R. Schneider, CAU Dr. B. Scherer, MLUR 16:30 Zusammenfassung Bewertung des Workshops Ende 17:12 Hinweis für Bahnfahrer ICE ab Kiel nach Hamburg 16:00 Abkürzungen: AWI: Alfred Wegener Institut für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven CAU: Christian Albrecht Universität, FB Geowissenschaften, Kiel IMARES: Institute for Marine Resources and Ecosystem Studies, Texel, NL MLUR: Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume, S.-H. UHB: Universität Bremen, FB Geowissenschaften WTD71: Forschungsbereich für Wasserschall und Geophysik der Bundeswehr in der Wehrtechnischen Dienststelle 71 der Bundeswehr, Eckernförde Organisation Dr. Thomas J. Müller, GEOMAR, [email protected] , +49-151-11165509 Dipl.-Ing., MA Annette Preikschat, Univ. Kiel, [email protected] , 0431-880-4308 Dr. Kirsten Schäfer, GEOMAR, [email protected] , 0431-600-1952 Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) Akustische Energieeinträge ins Meer 11.05.2012, 10:00-16:30, Kiel Moderation: Prof. Dr. Ralph Schneider, CAU Kiel Hintergrund & Ziele Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL): Akustische Energieeinträge ins Meer Stand: 09.02.2012 Hintergrund: Die Mitgliedsstaaten der EU sollen die notwendigen Maßnahmen ergreifen, um spätestens bis zum Jahr 2020 einen guten Zustand der Meeresumwelt zu erreichen oder zu erhalten – so bestimmt es die EU Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL), die seit Juni 2008 geltendes deutsches Recht ist. Die MSRL erlegt den Mitgliedsstaaten, und damit auch Deutschland, eine große Zahl von z. T. sehr detaillierten Pflichten auf, die in diesem Zusammenhang zu erfüllen sind. Diese beziehen sich regional auf die Küstenmeere und Allgemeinen Wirtschaftszonen sowie thematisch auf die großen Arbeitsfelder Berichte (zur Bewertung des Umweltzustands, zur Beschreibung eines guten Umweltzustands und zur Festlegung von Umweltzielen) Überwachungsprogramme Maßnahmenprogramme. Auf allen Arbeitsfeldern sind auch systematische und methodische Festlegungen der MSRL zu beachten. So sind bei der Festlegung des guten Umweltzustands obligatorisch 11 konkrete „Deskriptoren“ zu verwenden. Es liegt auf der Hand, dass der Umgang mit diesen Deskriptoren Auswirkungen auch auf die übrigen Arbeitsfelder haben wird. Einer der Deskriptoren, bei denen unser Wissen über Verhältnisse im Meer, über räumliche Verteilungen, über ökologische Auswirkungen und mögliche Schwellenwerte, über Bewertungsmethodiken und angemessene Strategien für ein Monitoring besonders entwicklungsbedürftig ist, lautet so: „Die Einleitung von Energie, einschließlich Unterwasserlärm, bewegt sich in einem Rahmen, der sich nicht nachteilig auf die Meeresumwelt auswirkt.“ (Deskriptor 11, Anhang 1 der MSRL). Hier sehen wir Wissens- und Erfahrungsdefizite sowohl auf Seiten der Forschungsinstitutionen als auch auf Seiten der für die Umsetzung der MSRL verantwortlichen staatlichen Stellen. Ziel: Der Workshop soll es vorrangig den Verantwortlichen in den Behörden, aber auch allen anderen Teilnehmenden aus Forschung und Gesellschaft ermöglichen, die Umsetzung der MSRL und die Weiterentwicklung des Themas gemeinschaftlich und auf wissenschaftlichen Grundlagen von einer bestmöglichen Startposition aus zu beginnen. Programm: Die Kieler Meeresforschung möchte deshalb gemeinsam mit dem schleswigholsteinischen Umweltministerium und vor allem mit Ihnen in einem eintägigen Workshop den Status quo unseres Wissens und unserer Arbeiten zusammentragen (v.a. über Vorschläge zur Definition, zum Erkennen und Überwachen schädlicher Energieeinträge) diskutieren, welche Institutionen möglicherweise Interesse haben, zur Weiterentwicklung dieser Thematik beizutragen und wie die geschehen könnte sichten, wo in der Welt möglicherweise schon ein Monitoring des Unterwasserschalls stattfindet und was wir davon lernen können erörtern, was wir über „Schädlichkeit“ für die Meeresumwelt schon wissen und wo weitere Entwicklungen notwendig sind (mutmaßlich im Bereich Schwellenwerte, Indikatoren/Messbarkeit/Operationalisierbarkeit?) erörtern, wie zwei- oder mehrstufige Bewertungssysteme aussehen oder zumindest entwickelt werden könnten. Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) Akustische Energieeinträge ins Meer 11.05.2012, 10:00-16:30, Kiel Moderation: Prof. Dr. Ralph Schneider, CAU Kiel Kurzfassungen der Vorträge in der Reihenfolge des Programms: Vortragende: Prof. Sebastian Krastel, GEOMAR, Kiel Dr. Edgar Schmdtke, WTD71, Eckernförde Dr. Denis Wilken, CAU, Kiel Dr. Klaus Lucke, IMARES, NL Dr. Olaf Boebel, AWI, Bremerhaven Max Schuster, DW-Ship Consult, Dr. Monika Breitzke, Univ. Bremen Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung Sebastian Krastel, GEOMAR Schall breitet sich unter Wasser in Form von Kompressionswellen mit einer Geschwindigkeit von ca. 1500 m/s aus. Um Schallwellen zu charakterisieren, werden insbesondere folgende Größen betrachtet: i) die Amplitude ist ein Maß für die Lautstärke. Die Schallintensität wird im Regelfall in Dezibel gemessen, wobei als Referenz für Unterwasserschall 1 microPascal gewählt wird. Damit unterschiedet sich die Dezibel Definition für Unterwasserschall von der für Luftschall. ii) Frequenz und Wellenlänge kontrollieren die Höhe eines Tons. Die Schallgeschwindigkeit im Wasser hängt von dem Salzgehalt, der Temperatur, und dem Druck ab. Schall wird in Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit gebrochen (Snelliussches Brechungsgesetz). Aufgrund der Temperaturabnahme mit der Tiefe einerseits und der Druckzunahme andererseits bildet sich meist ein charakteristisches Schallgeschwindigkeitsminimum in Tiefen zwischen 300 und 1500 m. Dieser Bereich wird SOFAR Channel genannt (Sound fixing and ranging channel). Dort kann der Schall durch Brechung „eingefangen“ werden, und sich ohne Kontakt zum Meeresboden oder zu der Meeresoberfläche lateral mit geringen Verlusten weit ausbreiten. Treffen Schallwellen auf den Meeresboden, wird er reflektiert, gebrochen und gestreut. Dadurch verteilt sich die Energie auf unterschiedliche Laufzeitäste, die dann jeweils eine deutlich geringere Schallintensität aufweisen. In der Wassersäule treten ebenfalls Transmissions‐Verluste auf. Zum einem spielt die sphärischen Divergenz eine große Rolle, da die meisten Schallquellen Punktquellen sind. Die Energie verteilt sich dann auf größer werdenden Kugeloberflächen, und nimmt daher mit 1/r2 ab. Damit beträgt der Transmissionsverlust bei einem Radius von 10 m 20 dB. Bei einem Radius von 100 m sind es 40 dB, bei 1000m 60 dB usw. Weiterhin kommt es zur Dämpfung der Energie, die stark Frequenz‐abhängig ist. Je höher die Frequenz, desto stärker ist die Dämpfung. Bei 300 kHz beträgt die Dämpfung ca. 73dB/km, während sie bei 12 kHz nur ca. 1 dB/km beträgt. In der angewandten marinen Geophysik werden eine Reihe von Methoden zur Charakterisierung des Meeresbodens und des Untergrundes verwendet. Fächer‐Echolote und Seitensicht‐Sonare werden genutzt, um den Meeresboden zu kartieren. Typische Frequenzen reichen von 10 kHz bis 1 MHz. Seismische Methoden verwenden Frequenzen zwischen wenigen Herz bis zu 10 kHz, um die Sedimentstruktur unterhalb des Meeresbodens abzubilden. Dabei sind Luftkanonen die am meisten genutzte Quelle. Einzelne Luftkanonen erreichen Schalldrücke von 200 – 240 dB, Arrays bestehend aus vielen Luftkanonen können Schalldrücke bis 260 dB erreichen. Diese Luftkanonen werden alle 5 – 20 s über Zeiträume von mehreren Tagen geschossen. Da Luftkanonen Kugelwellen erzeugen, nimmt die Energie stark durch die sphärische Divergenz ab. Um die Auswirkungen auf marine Säuger zu minimieren, werden bei seismischen Messungen sogenannte Soft Starts angewendet. Dabei wird die Energie der Luftkanonen kontinuierlich über einen Zeitraum von ca. 1h gesteigert, um Meeressäugern die Möglichkeit zum Ausweichen zu geben. Kurzfassung zu "Lärm unter der Wasseroberfläche" Edgar Schmidtke, 11.05.2012 Forschungsbereich für Wasserschall und Geophysik der Wehrtechnischen Dienststelle für Schiffe, Marinewaffen, maritime Technologie und Forschung, WTD71 Berliner Straße 115 24340 Eckernförde Es gibt mehrere Definitionen für den Begriff "Lärm", die meisten davon stützen sich auf die Begriffe "Geräusch" und "unerwünscht/störend". Nicht jeder Schall ist Lärm, aber (akustischer) Lärm ist Schall. Der begriff "unerwünscht" schließt die Subjektivität ein, daher muss bei Messungen von Schall immer angegeben werden, wann und wo und wie gemessen wurde, um daraus Lärm abzuleiten. Ferner muss genannt werden, wer mit dem Lärm wen stört. An einem Beispiel wurde die Überlagerung elektronischer (Unterwasser-Modem) und biologischer (Pilotwal) Signale gezeigt, die das jeweils andere Signal schwerer detektierbar beziehungsweise hörbar machen. Üblicherweise wird für die Angabe von Pegeln und Lautstärke eine Dezibel-Skala (dB) verwendet. Dabei ist zwingend darauf zu achten, dass der jeweils genannte Pegel achvollziehbar aus dem Messsignal errechnet wurde und eine Referenzgröße genannt wird. Die für die Akustik relevante DIN-1320 kennt allein achtzehn verschiedene Pegel. Anhand des von einer Minensprengung unter Wasser ausgehenden Drucksignals wurde gezeigt, wie man allein durch die Wahl des Rechenverfahrens Pegel aus einem Messsignal erzeugen kann, die in ihrem jeweiligen dB-Wert um bis zu 60 dB auseinander liegen, obwohl es sich um das gleiche Messsignal handelt. Um bei Schallquellen, deren Ort und Quellstärke bekannt sind, den an einem angenommenen Ort eines Empfängers messbaren Schall vorherzusagen, verwendet die WTD71 das im Hause entwickelte Programm MOCASSIN, von dem eine zivile Version zur Verfügung gestellt werden kann. Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer Einträge von Einzelereignissen in den Boden und zurück (Die Unterwanderung von Schallschutzmaßnahmen) Arbeiten am IfG, Geophysik D. Wilken, W. Rabbel, C. Podolski, M. Thorwart Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer Einträge von Einzelereignissen in den Boden und zurück Seismische Energie von Einzelereignissen ● Bsp.1: Seismische Anregung durch Schiffe ● Bsp.2: Minensprengungen vor Heidkate Eintrag seismischer Wellen durch OWEA-Rammungen (seismische Wellen bei Rammungen und ihr Eintrag in die Wassersäule) ● BORA-Projekt -Ausblick(Vorhersagemodell für Rammschall Dimensionierung von Schallschutz (BC)) Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer Eintrag von Unterwasserschall in den Boden Anregung durch Schiffe (S. Bussat, M. Thorwart, W. Rabbel) ● Installation eines Seismometers im Friedrichsorter Leuchtturm ● ● ● Verifizierung mittels einer Webcam dichte Vorbeifahrt von grossen Schiffen u.a. der Colorline nördlich: südlich: 10 kn 5.4 kn 07:20:30 : Stenaline 3.5 Hz – 7 Hz Eintrag von Unterwasserschall in den Boden Seeminensprengungen vor Heidkate/Probstei (M. Thorwart, W. Rabbel) Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer ● ● ● Seismische Überwachung der Sprengungen an Land seit 2010 Referenzstation in Heidkate (in 3 km Entfernung) Beschleunigungen in Heidkate: 2010 0.13 m/s2 – 0.20 m/s2 (→250Kg) 2011 0.06 m/s2 – 0.30 m/s2 (→400Kg) 2012 ? Die Erschütterungen in Heidkate entsprechen: ● einer Intensität von 4 bis 5 auf der modifizierten Mercalli-Skala (MM): “Von fast jedem gespürt, Geschirr und Fensterscheiben können zerspringen, Objekte können umfallen” und ● eines Erdbebens der (Richter-)Magnitude von M = 1.6. ● Sprengungen näher an der Küste wurden nicht empfohlen. Eintrag von Unterwasserschall in den Boden Seeminensprengungen vor Heidkate/Probstei Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer (M. Thorwart, W. Rabbel) ● ● Relativ zur Referenzstation Abnahme der Erschütterung mit zunehmender Entfernung (landeinwärts), aber kleinräumige Variationen Seismometer Eintrag von Unterwasserschall in den Boden Seeminensprengungen vor Heidkate/Probstei Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer (M. Thorwart, W. Rabbel) Fazit Schiffsvorbeifahrten: ● Schallemission von Schiffen haben ausreichende Energie, um seism. Wellen anzuregen, welche an Land messbar sind (signifikanter Rückeintrag nicht zu erwarten). Fazit Seeminensprengung: ● Weiträumig signifikante Bodenbewegung bei Minensprengungen ● ● Nicht vernachlässigbarer Eintrag seism. Wellen zurück in das Wasser zu erwarten (OBS-Messungen geplant) Kleinskalige Variation der Bodenbewegung durch Inhomogeneität – Strukturmodell zum Verständnis nötig Eintrag durch OWEA-Rammungen BORA-Projekt -Ausblick- Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer (W. Rabbel, D. Wilken, C. Podolski) Projekt BORA (2012-2015) „Entwicklung eines Berechnungsmodells zur Vorhersage des Unterwasserschalls bei Offshore-Rammarbeiten“ Modellierung der Schallausbreitung, Bestimmung der Quellfunktion und Abstrahlung insitu → optimale Dimensionierung von Minderungsmaßnahmen (SBC/LBC) ➢ Partner: ➢ TUHH Institut für Geotechnik und Baubetrieb ● Ausbreitung des Rammschalls in Pfahl und Meeresboden Rechenmodell für die Ausbreitung des Rammschalls im Meereswasser ➢ LUH Institut für Statik und Dynamik Simulationsmodelle für Schallminderungskonzepte ➢ CAU Kiel, IfG, Geophysik Geophysik-Voruntersuchung, Eintrag seismischer Wellen ins Wasser und dessen Vorhersage ➢ ITAP, Oldenburg Rammbegleitenden Wasserschallmessungen in drei Offshore-Tests ➢ BARD Engineering,... Erster Partner OFT ➢ MENCK Einsatz des SBC Eintrag durch OWEA-Rammungen BORA-Projekt -Ausblick- Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer Ziele Geophysik innerhalb von BORA ● Vorhersage des Schalleintrages seismischer Wellen in die Wassersäule außerhalb der Schallschutzmaßnahme ●↔ Modellierung der Wellenausbreitung auf Basis von seismischen Voruntersuchungen : Bestimmung von Schichtstruktur & seismischen Parametern (Vp, Vs, Q) ↔ Verstehen der Abhängigkeiten des Schalleintrages von Struktur und Physik ● ● Vergleich der modellierten Amplituden mit in-situ Messung des Schalleintrages (Fernfeld) bei Rammung (OFTs 2012, 2013, 2014) (Gleichzeitige Aufnahme Geophon & Hydrophon in OBS) ↔ Vorhersagefähigkeit des Modells auf Basis der Voruntersuchung prüfen Modellinput für die Projektpartner Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer Eintrag durch OWEA-Rammungen Erste Messungen: Seismische Voruntersuchung BARD-Offshore 1 – seismisches Profil über Baupunkt N9-2 Zeitgleiche Rammung = Input für Rammschallmodellierungen Komplexes Strukturmodell → Individuelles Ausbreitungsverhalten → Vorhersage komplex N 9 =O -2 BS Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer Eintrag durch OWEA-Rammungen Erste Messungen: Seismische Voruntersuchung BARD-Offshore 1 – Airgunprofil OBS an N9-2 Dist.[m] t[s] Airgun-Quelle ca. 220 dB Hydrophondaten <200Hz Kopfwellen: ~1/3 der Amplitude des Wasserschalls – noch in Entfernungen von >400m → Nennenswerter Eintrag/Anteil, der durch Schutzmaßnahmen nicht vermindert wird. Amplitude der Kopfwelle abhängig von Strukturmodell/Vp-Geschwindigkeit Eintrag durch OWEA-Rammungen Erste Messungen 0 f[Hz] 400 Dist.[m] 2000 1600 1200 800 400 0 Entfernungsabhängiger Frequenzgehalt (Wasserschall) einer ungeminderten Rammung t[s] Dist.[m] 2000 1600 1200 800 Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer Workshop: Akustische Energieeinträge ins Meer Ausblick BORA: ● Verständnis des Eintrages von seismischen Wellen in die Wassersäule (Blasenbasierte Schallschutzmaßnahmen greifen hier nicht) ● ● Hochaufgelöste Strukturmodelle nötig für eine Vorhersage des Körperschalls Erste Voruntersuchung: → Kompressionsanteil Kopfwellen nicht vernachlässigbar klein → Strukturmodell an BARD 1 komplex – hohe Auflösung nötig → Rammschall weist neben 200-300 Hz auch tief(<100Hz)- und hochfrequentere Anteile auf (600Hz), in bis zu 1200m Entfernung Schädlichkeit akustischer Einträge ins Meer Dr. Klaus Lucke, IMARES (NL) In der MSRL wird Schall erstmals als Verschmutzung der Meere offiziell anerkannt. Zur Definition des “Guten Umweltzustandes” hinsichtlich des Unterwasserschalls wurden seitens der EU im Deskriptor 11 zwei Indikatoren ausgewählt und definiert. Unterwasserschall hat eine lebenswichtige Bedeutung für die in deutschen Gewässern vorkommenden marinen Säugetierarten, die gleichzeitig die höchste Empfindlichkeit gegenüber Schall aufweisen. Ein funktionierendes Gehör ist für diese Arten von vitaler Bedeutung. Intensiver Schall hat jedoch das Potenzial, das Gehör und die akustische Wahrnehmung der Tiere akut und auch langfristig zu beeinträchtigen und zu schädigen. Die zeitweilige Hörschwellenverschiebung (engl.: Temporary Threshold Shift, TTS) ist eines der wenigen messbaren Kritierien. TTS ist national und international als Kriterium für Schallgrenzwerte anerkannt. Basierend auf der deutschen Gesetzgebung zum Schutz der marinen Säugetierarten (sowie der gesamten marinen Fauna) sollte TTS auch im Hinblick auf die MSRL als Kriterium zur Beurteilung der Auswirkungen menschlicher Schallemissionen auf den marinen Lebensraum herangezogen werden. Es besteht jedoch weiterhin großer Forschungsbedarf, um den TTS Grenzwert auch z.B. hinsichtlich der kumulativen Wirkung von Mehrfachbeschallungen besser beurteilen zu können. Die Auslösung von Verhaltensreaktionen bei marinen Säugetieren sowie die akustische Maskierung müssen ebenfalls als wichtige Kriterien berücksichtigt werden, können aber derzeit noch nicht quantitativ erfasst werden. Die beiden Indikatoren des Deskriptors 11 sind in ihrer derzeitigen Fassung viel zu ungenau und müssen konkreter formuliert werden, d.h. Grenzwerte beinhalten. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass Interessengruppen keinen Einfluss auf die Festleggung der Grenzwerte haben dürfen. Darüber hinaus müssen weitere Schallquellen in die in der MSRL geforderte Schallerfassung aufgenommen werden (z.B. Schiffs-Sonare), Maßnahmen zur Vermeidung und Verminderung des Schalleintrages müssen zeitnah entwickelt und getestet werden. Von Risikobewertung zu Risikominimierung am Beispiel von Forschungsseismik in der Antarktis Olaf Boebel und Elke Burkhardt, Alfred‐Wegener‐Institut für Polar und Meeresforschung, Bremerhaven. Die möglicherweise negativen Auswirkungen anthropogenen Unterwasserschalls auf die marine Fauna rückten im Laufe des letzten Jahrzehnts zunehmend in den Fokus des öffentlichen und medialen Interesses. Eine wissenschaftlich fundierte, quantitative Analyse möglicher Risiken ist jedoch aufgrund der Vielzahl der zu betrachtenden Aspekte und teilweise lückenhaften Wissenslage komplex und nur in einem abschätzenden, statistischen Sinne möglich. Mögliche Auswirkungen typischer seismischer Forschungsprojekte des Alfred‐Wegener‐Instituts (AWI) auf marine Säuger im Bereich des südlichen Ozeans wurden im Rahmen einer systematischen Risikoanalyse (Boebel et al., 2007) untersucht die folgender Struktur folgt: Beschreibung des Surveys und des akustischen Emissionsfeldes, Beschreibung der relevanten Arten, Identifikation möglicher Gefahren und assoziierter Grenzwerte, Analyse der kumulativen Exposition, Risikobewertung und Riskiomanagement. Zunächst wurden anhand der Schiffskurse vergangener seismischer Expeditionen die für ein solches Unterfangen typischen Umwelt‐ (Wassertiefe, Temperaturverteilung, Untergrund, Eisbedeckung) und Emissionsbedingungen (Lautstärke der Kanonen, Schussraten, Fahrtgeschwindigkeit, etc.) bestimmt. Für die weitere numerische Analyse wurden hierdurch vier archetypische Umweltszenarien (flaches/tiefes Wasser, Früh‐/Spätsommer) und sechs Emissionsszenarien festgelegt, die den Bereich der üblicherweise auftretenden Bedingungen abdecken. Im nächsten Schritt wurden für die sich hieraus ergebenden 24 Modellszenarien mittels 2.5 dimensionaler Finite Differenzen Unterwasserschallmodellierung die jeweiligen Schallfelder eines einzelnen Airgun‐Schusses ermittelt (Breitzke und Bohlen, 2010), und zwar sowohl als mittleres Schalldruckfeld (Sound Pressure Level, SPL rms mit Mittelungslänge 200ms), als Schalldruckfeld des Spitzenschalldrucks (SPL peak ) sowie als Schallexpositionsfeld (SEL). (Siehe auch Beitrag „Kalibrierung aktiver mariner seismischer Quellen“ von Monika Breitzke auf diesem Workshop.) Parallel hierzu wurden Daten zu Verbreitungs‐, Verhaltens‐ und akustischen Ökologie der in der Antarktis heimischen marinen Säuger (14 Walarten, 6 Robbenarten) zusammengestellt. Basierend auf der von Southall et al. (2007) vorgeschlagenen Gruppierung wurden diese anhand arttypischer Charakteristika (insbesondere Hörvermögen) in „tieffrequente Bartenwale“, „mittelfrequente Zahnwale“,“ hochfrequente Zahnwale“ sowie „Robben“ gruppiert, um die weitere Analyse zu besser strukturieren und vereinfachen zu können. Bis zu dieser Stelle bestehen die Betrachtungen der akustischen Emission (die Physik des Unterwasserschalls) und die Biologie mariner Säuger (den Rezipienten) lediglich nebeneinander ohne gegenseitigen Bezug. Um eine Analyse und nachfolgende Bewertung des Einflusses der anthropogenen Unterwasserschallemissionen auf die Makrofauna vornehmen zu können, ist es an dieser Stelle notwendig die möglichen Gefährdungsszenarien zu identifizieren und Grenzwerte für entsprechende Belastungen festzulegen. Da sich sowohl die Art des Grenzwertes (Metrik) als auch der jeweils zugeordnete numerische Wert wesentlich auf die Bewertung des Risikos auswirken, verfolgt die AWI‐Risikoanalyse den Ansatz, hier möglichst keine eigenen Bewertungen einfließen zu lassen, sondern aktuelle, unabhängige wissenschaftlichen Publikationen heranzuziehen (National Research Council, 2005; Cox et al., 2006, Novacek et al., 2007; Stone and Tasker, 2006, Southall et al., 2007) die den internationalen Stand des Wissens widerspiegeln. Basierend auf den dort beschriebenen Szenarien lässt sich die weitere Diskussion sinnvollerweise in 3 Gefährdungskategorien strukturieren: 1.) Direkte Verletzung Hierunter wird eine akute, direkt schädigende Wirkung des mit der Schallwelle verbundenen Energieflusses verstanden, wie. z.B. bei einem Explosionstrauma, durch schallinduzierte Gasblasenbildung oder einer permanente Schädigung der Hörorgans. Southall et al. (2007) führen eine umfangreiche Analyse der hierzu vorliegenden Literatur durch und schlagen als zu verwendende Metrik das sogenannte Duale Kriterium vor, bei dem sowohl Spitzenschalldruck ( peak ) als auch kumulative Schallexposition (SEL) als kritische Kenngrößen herangezogen werden. Als Grenzwerte bei denen eine direkte Verletzung durch multiple, gepulste Signale nicht mehr auszuschließen ist ergeben sich gemäß Southall et al. (2007) Grenzwerte von 198 dB SEL und 230 dB SPL peak für tief‐ und mittelfrequente Wale, sowie von 179 dB SEL sowie 206 dB SPL peak für hochfreqente Wale unter Berücksichtigung der von Lucke et al. (2009) publizierten Daten für Schweinswale. 2.) Indirekte, verhaltensinduzierte Verletzung Unter dem Begriff „indirekte, verhaltensinduzierte Verletzung“ werden akut (sofort oder innerhalb von Stunden) auftretende Verletzungen verstanden, die nicht durch die direkte energetische Auswirkung der Schallwelle verursacht werden, sondern vielmehr dadurch, dass das Tier auf ein Schallsignal mit einem Verhalten reagiert, welches zu einer Verletzung wenn nicht sogar zum Tode des Tieres führt. Beispiele für solche Verhaltensreaktionen sind ein zu schnelles Auftauchen mit dem Resultat einer DCS (Decompression Sickness Syndrom) oder ein Stranden des Tieres aufgrund schallinduzierter Desorientierung. Derartige Szenarien sind bei wesentlich geringeren Lautstärken möglich als für eine direkte Schädigung notwendig und wurden insbesondere im Zusammenhang mit den atypischen Schnabelwalstrandungen der letzten Jahrzehnten diskutiert. Cox et al. (2006) analysierten den Stand des Wissens zu diesem Thema mit dem Schluss, dass eine Konkordanz zwischen atypischen Strandungen und dem Einsatz taktischer Mittfrequenzsonare zur U‐Boot Ortung offensichtlich ist, über die konkrete Verknüpfung von Ursache und Wirkung jedoch nur spekuliert werden kann. Den größten wissenschaftlichen Zuspruch – auch unter Berücksichtigung kürzlich abgeschlossener Experimente zu diesem Thema (Tyack et al., 2011) ‐ erhält dabei zur Zeit die Hypothermie Hypothese, die besagt, dass insbesondere manche Schnabelwalarten auf Beschallung mit einer anhaltenden oberflächennahen Flucht reagieren können, die zu einer Überhitzung der sich ansonsten in tiefen, kaltem Wasser aufhaltenden Tiere führen kann. Basierend auf Cox et al. (2006) betrachtet die AWI Risikoanalyse diesen Sachverhalt anhand der Beschallungsdauer mit Lautstärken > 140 dB rms (dem möglicherweise eine Flucht induzierenden Wirkradius) und der Diskussion des Vorhandenseins qualitativer Faktoren die das Eintreten eines solchen Szenarios begünstigen, wie z.B. warmes Oberflächenwasser oder der (Nicht‐)Präsenz multipler Schallquellen. 3.) Biologisch signifikante Störungen Biologisch signifikante Störungen stellen schallinduzierte Auswirkungen dar, die zwar nicht zu einer akuten (direkten oder indirekten) Verletzung führen, jedoch kurz‐ bis langfristig die Fitness des betroffenen Individuums (oder der Art) beeinflussen. Beispiele hierfür wären eine längerfristige Unterbrechung der Nahrungsaufnahme, eine signifikante Verlängerung der Migrationswege, eine temporäre Verschlechterung des Kommunikationsraums und hieraus resultierender Fortpflanzungsrate sowie eine Trennung von Mutter‐Kalb Paaren. Der vom National Research Council (2005) vorgeschlagenen analytischen Struktur folgend, untersucht die AWI Risikoanalyse zunächst, ob und wie lange eine einfache Störung vorliegt. Eine solche wird innerhalb des 160 dB SPL Radius als gegeben angenommen. Hierauf aufbauend wird von einer biologisch signifikanten Störung ausgegangen, falls das jeweilige Verhalten des Tieres durch die einfache Störung für länger als 24h unterbrochen wird (Southall et al., 2007). Auf den so definierten Risiken und assoziierten Grenzwerten aufbauend, berechnet die AWI‐ Risikoanalyse individuell für die drei genannten Gefährdungskategorien innerhalb welcher Radien und ggf. für wie lange ein stationärer, virtueller Empfänger (Animat) Belastungen oberhalb der oben genannten Grenzwerte ausgesetzt wäre. Der Radius innerhalb dessen der Belastungswert den jeweiligen Grenzwert überschreitet wird als kritischer Radius definiert. Basierend auf allen Beschallungsszenarien und möglichen Tauchtiefen wird der maximale kritische Radius definiert. Diese Radien werden dabei konservativ abgeschätzt, d.h. für die jeweils lautesten bzw. energiereichsten Emittenten sowie in der der Tiefe maximaler Exposition. Einen einheitlichen kritischen Radius zu Grunde legend und diesen um einen Sicherheitsgürtel erweiternd, wird anschließend eine „shut down“ Zone definiert, die sich in diesem konkreten Fall zu 500 m um die Airguns errechnet. Bei Sichtung eines Tieres innerhalb oder nahe dieser Zone sollen die Air‐Guns abgeschaltet und erst wieder eingeschaltet werden nachdem sichergestellt ist, dass das Tier diese Zone wieder verlassen hat. Zusammen mit weiteren Mitigationsmaßnahmen (Ramp Up) wird hierdurch das ohnehin geringe Risiko einer Verletzung weiter minimiert. Unterstützend zu diesen operationellen Maßnahmen wurden am AWI zwei wissenschaftliche Projekte mit dem Ziel der Verbesserung kleinskaliger und großskaliger Mitigationsmaßnahmen vorangetrieben. Die Entwicklung eines Tag und Nacht operablen, thermografiebasierten automatischen Waldetektionssystems dient zur Unterstützung der Walbeobachter, auf deren Sichtungen die oben beschriebenen „shut down“ Entscheidungen basieren. Passive akustische Langzeitaufnahmen von Unterwasserschall sollen in einer großskaligen, saisonal aufgelösten Beschreibung der Antreffwahrscheinlichkeit von Walen Anwendung finden, um bereits in der Planungsphase seismischer Forschungsvorhaben eine möglichst weitgehende zeitliche Entzerrung der Präsenz von Walen und des Seismikvorhabens im jeweiligen Studiengebiet vorzusehen. Eine Analyse dieser Daten gemäß der in der Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) vorgeschlagenen Deskriptoren zeigt die Möglichkeit der Kontamination der zur Bewertung des anthropogenen Einflusses herangezogenen Terzbänder durch biotische Signaturen. So weisen die Analyse der AWI Daten aus dem südlichen (und somit anthropogen weitgehend unbelasteten) Ozean bereits eine natürliche saisonale (durch Stürme und biotische Signale verursachte) Variabilität von ca. 20 dB am oberen Bereich der Wenz Kurven auf. Insbesondere dürfen aber die als Deskriptoren der MSRL, welche zur Beschreibung des langfristigen akustischen Zustands des Meeres gedacht sind nicht mit Grenzwerten zur Bewertung des akuten Risikos einzelner anthropogener Aktivitäten (Rammarbeiten, Seismische Surveys) verwechselt werden, auch wenn sie gelegentlich die gleichen Einheiten und ähnliche numerische Zahlenwerte aufweisen. Inhaltlich handelt es sich dabei um zwei völlig verschiedene Fragestellungen, deren Beantwortung unterschiedliche Mess‐, Analyse und Bewertungsmethoden erfordert. Literatur Boebel, O. , Breitzke, M. , Burkhardt, E. and Bornemann, H. (2009), Strategic assessment of the risk posed to marine mammals by the use of airguns in the Antarctic Treaty area , Information Paper IP 51, Agenda Item: CEP 8c, Antarctic Treaty Consultative Meeting XXXII, Baltimore, USA . (http://epic.awi.de/20201/) Breitzke, M. and Bohlen, T. (2010), Modelling sound propagation in the Southern Ocean to estimate the acoustic impact of seismic research surveys on marine mammals, Geophysical Journal International, 181 (2), pp. 818‐846. (http://epic.awi.de/21171/) Cox, T. M., T. J. Ragen, A. J. Read, E. Vos, R. W. Baird, K. Balcomb, J. Barlow, J. Caldwell, T. Cranford, L. Crum, A. D'Amico, G. L. D'Spain, A. Fernandez, J. Finneran, R. L. Gentry, W. Gerth, F. Gulland, J. Hildebrand, D. Houser, T. Hullar, P. D. Jepson, D. R. Ketten, C. D. MacLeod, P. Miller, S. Moore, D. C. Mountain, D. Palka, P. Ponganis, S. Rommel, T. Rowles, B. Taylor, P. Tyack, D. Wartzok, R. Gisiner, J. Mead, and Benner, L. (2006), Understanding the impacts of anthropogenic sound on beaked whales, J. Cetacean Res. Manage., 7, 177‐187. Lucke, K., Seibert, U., Lepper, P.A. and Blanchet, M‐A. (2009), Temporary shift in masked hearing thresholds in a harbour porpoise (Phocena phocoena) after exposure to a seismic airgun stimuli, J. Acoust. Soc. Am, 125, 4060‐4070. National Research Council (2005), Marine mammal populations and ocean noise, 126 pp., National Academies Press, Washington. Nowacek, D. P., L. H. Thorne, D. W. Johnston, and Tyack, P. L. (2007), Responses of cetaceans to anthropogenic noise, Mammal Review, 37, 81‐115. Stone, C. J. and M. L. Tasker (2006), The effects of seismic airguns on cetaceans in UK waters, J. Cetacean Res. Manage. 8, 255.263. Southall, B. L., A. E. Bowles, W. T. Ellison, J. J. Finneran, R. L. Gentry, C. R. Greene Jr., D. Kastak, D. Ketten, J. H. Miller, P. E. Nachtigall, W. J. Richardson, J. A. Thomas, and Tyack, P. L. (2007), Marine mammal noise exposure criteria: Initial scientific recommendations, Aquatic Mammals, 33, 411‐521. Tyack, P. L. , Zimmer, W. M. X., Moretti, D., Southall, B. L., Claridge, D. E., Durban, J. W., Clark, C. W., D’Amico9, A., DiMarzio, N., Jarvis, S., McCarthy, E., Morrissey, R., Ward, J., Boyd, I. L. (2011), Beaked whales respond to simulated and actual Navy Sonar, PlosOne, 6 (3), e1700. Hintergrundgeräusch in Nord- und Ostsee 21.5.2012 Vermessung des Hintergrundgeräuschs in Nord- und Ostsee und Bewertung des Schiffslärms Max Schuster, DW-ShipConsult GmbH Zusammenfassung Die Forderungen der MSRL nach Feststellung und später Überwachung des Energieeintrags in die AWZ der jeweiligen Küstenstaaten führt zu mehreren Projekten zur Erfassung und Bewertung des Schallpegels in Nord- und Ostsee. DW-ShipConsult führt diese Messungen für Natura2000 Schutzgebiete im Auftrag des Bundesamts für Naturschutz durch. Im Auftrag des Umweltbundesamtes wird zudem eine Software für die Schallkartierung geschaffen. Im Rahmen dieser Vorhaben ist auch ein Abgleich zwischen den (nicht beeinflussbaren) natürlichen Schallquellen wie Wind, Seegang und Niederschlag und den anthropogenen Quellen, insbesondere des Schiffsverkehrs, erforderlich. Um anthropogene Geräuschquellen bewerten und prognostizieren zu können, muss bekannt sein, welche Parameter die Schallerzeuugung beeinflussen. Für den Schiffsverkehr ist ein Zusammenhang zwischen Schiffstyp, Propellerform und Betriebszustand herzustellen, um ihn akustisch modellieren zu können und um Ansätze zu finden, die Schallabstrahlung zu reduzieren. Dies ist bereits Thema bei der International Maritime Organisation, die bis 2013 nichtbindende Regeln für leisere Schiffe vorlegen will. In den flachen Gewässern in Nord- und Ostsee unterscheiden sich zudem die Schallausbreitungsverhältnisse von denen in tiefen Ozeanen. Dies verändert auch die Gewichtung der Geräuschbeiträge. DW-ShipConsults bisherige Untersuchungen lassen erkennen, dass Schiffe sich vom Geräuschverhalten her stark unterscheiden und dass sie bei langsamer Fahrt viel lauter sein können als bei Höchstgeschwindigkeit. Die genauen Ursachen sind nicht so genau untersucht, dass sich hier Maßnahmen mit zuverlässiger Wirkung treffen lassen. Für die Untersuchung von Möglichkeiten, Schiffe in Bezug auf ihre Schallabstrahlung unter Wasser zu verbessern, gibt es Vorschläge zur Vorgehensweise aber bisher keine Fördermittel. page 1 of 1 DW-ShipConsult GmbH Lise-Meitner-Strasse 1-7 D-24223 Schwentinental Germany Phone: +49 4307 839497 Fax +49 4307 839893 Mobile +49 172 9106522 [email protected] Kalibrierung aktiver mariner seismischer Quellen Monika Breitzke (Universität Bremen, Email: [email protected]) Ziel der Kalibrierung mariner seismischer Quellen ist die Bestimmung (1) der räumlichen Verteilung der Schallpegel in der Wassersäule, (2) der breitbandigen Signalcharakteristika (z.B. Frequenzbandbreite, maximaler spektraler Schallpegel, Abfall der spektralen Amplituden bei höheren Frequenzen, kumulative Energie, Gesamtenergie), (3) der nominellen Quellschallpegel @ 1 m Referenzentfernung durch Extrapolation der gemessenen Fernfeldsignaturen unter Annahme sphärischer Divergenz, (4) von Mitigationsradien entsprechend den angewandten Grenzwertkriterien für TTS und PTS. Im Oktober 2003 wurde in Zusammenarbeit mit der Wehrtechnischen Dienststelle für Schiffe und Marinewaffen (WTD 71) eine Vermessung der Schallfelder der seismischen Luftpulserquellen ("Airguns") des FS Polarstern durchgeführt. Eine detaillierte Auswertung dieser Kalibrierungsmessung zeigt, dass durch die Vermessung der Schallpegel in unterschiedlichen Tiefen und als Funktion der Entfernung die dipolartige Abstrahlcharakteristik mariner seismischer Quellen ("Lloyd Mirror Effekt") verifiziert werden kann (Breitzke et al., 2008). Des Weiteren steigen die Mitigationsradien und die Quellschallpegel mit zunehmenden Volumina der Airguns an. Spektrale Amplituden nehmen bei höheren Frequenzen (> 1 kHz) kontinuierlich ab. "Full Waveform" Modellierungen der Schallausbreitung ergänzen solche Kalibrierungsmessungen und bieten die Möglichkeit, (1) neue Airgun Konfigurationen zu berücksichtigen, (2) den Einfluss der Meeresoberfläche, der Eigenschaften des Meeresbodens und der Wassersäule auf die Schallausbreitung detailliert zu untersuchen, (3) kumulative Effekte und kumulative Schallbelastungspegel (SEL) aufgrund von Mehrfachschüssen entlang einer seismischen Linie zu berechnen und daraus Mitigationsradien abzuleiten. Entsprechende, für den Südozean (Weddell Meer, Amundsen/Bellingshausen See) durchgeführte Modellrechnungen zeigen, dass sich nach mehreren Schüssen entlang einer seismischen Linie ein schlauchförmiges kumulatives Schallfeld (SEL) unter der seismischen Linie ausbildet (Breitzke & Bohlen, 2010). Ein Kanal niedriger Schallgeschwindigkeit und ein sich daran anschließender positiver Schallgeschwindigkeitsgradient bewirken eine Ausbeulung der Isolinien der Schallfelder im "Tiefwassermodell" (3000 m Wassertiefe), allerdings nur für niedrige bis mittlere Schallpegel. Ein Einfluss auf die Mitigationsradien ist nicht zu verzeichnen. Im Schallkanal liegen die Schallpegel (SEL) um ca. 5 dB re 1 µPa2s höher als in einem Vergleichsmodell mit konstanter Schallgeschwindigkeit. Die "Flachwassermodelle" (300 m Wassertiefe) zeigen nahezu konstante, tiefenunabhängige Schallpegel (SEL), die lediglich mit der Entfernung abnehmen und ca. 10 dB re 1 µPa2s höher liegen als im entsprechenden "Tiefwassermodell". Die Mitigationsradien steigen mit abnehmenden hypothetischen Grenzwerten bei Einzelschüssen entsprechend einem sphärischen Gesetz (20 log r) und bei Mehrfachschüssen entsprechend einem zylindrischen Gesetz (10 log r) an. Referenzen: Breitzke, M., Boebel, O., El Naggar, S., Jokat, W. & Werner, B., 2008. Broad-band calibration of marine seismic sources used by R/V Polarstern for academic research in polar regions, Geophysical Journal International, 174, 505 - 524. doi: 10.1111/j.1365246X.2008.03831.x Breitzke, M. & Bohlen, T., 2010. Modelling sound propagtion in the Southern Ocean to estimate the acoustic impact of seismic research surveys on marine mammals, Geophysical Journal International, 181, 818 - 846. doi: 10.1111/j.1365-246X.2010.04541.x Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) Akustische Energieeinträge ins Meer 11.05.2012, 10:00-16:30, Kiel Moderation: Prof. Dr. Ralph Schneider, CAU Kiel Mitschrift Dr. Kirsten Schäfer Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) Akustische Energieeinträge ins Meer 11.05.2012, 10:00-16:30, Kiel, Hotel ATLANTIC Moderation: Prof. Ralph Schneider, CAU Kiel Mitschrift: Kirsten Schäfer Bearbeitung: Thomas J. Müller Hinweis: Diese Mitschrift ist nicht anhand von Quellen geprüft; sie erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder korrekte Wiedergabe bzw. Interpretation des während der Vorträge und Diskussionsbeiträge Gesagten. Begrüßung: R. Schneider (CAU & Exzellenzcluster Future Ocean) Workshop ist Kooperation von Umweltministerium S.-H. (MLUR) und des Exzellenzclusters Future Ocean (FO). Begrüßung der Wissenschaftler, Vertreter der Ministerien und Behörden, und Vertreter aus der regionalen Wirtschaft. Eigene Vorstellung: Meeresgeologe. Vorstellung des Ablaufs heute mit Aufforderung zur Diskussion. Ziel ist informelles Netzwerk für Handlungsoptionen. Zeitrahmen bis spätestens 2014 für die Festlegung von Programmen! Kurzvorstellung des Exzellenzclusters FO: Forschung, aber auch fachliche Unterstützung von Politik und Wirtschaft. Einführung: B. Scherer (MLUR) Eigene Verbindung: Ökologie mit ökosystemischem Ansatz, die Gesamtheit Meer zu betrachten, Dank an FO, Exkurs MSRL- EU-Gesetz Rahmenrichtlinie zum Schutz der Meere (2008, MSRL) ist national umzusetzen. d.h. die Meere bis 2020 in guten Zustand zu versetzen, Bewertungspapiere und Monitoring von den Vertragsstaaten verlangt, auch Festlegung von Grenzwerten und Unterscheidung gut/nicht in Ordnung („unwissenschaftlich“), Programm zu Monitoring muss 2014 vorliegen, ab 2015 Beginn operationeller Phase. Maßnahmenprogramme bis 2016 entwickeln, danach deren Umsetzung in vier Jahren, um die Meere in Ordnung zu bringen. Für viele Einzelaufgaben gibt es gute Expertise – bei anderen nicht: Wer arbeitet an Themenbereichen, gibt es Bewertungssysteme? Ein Thema ist Lärm im Meer/ Unterwasserschall. Workshop heute ist „kein offizieller Schritt der Bund-LänderZusammenarbeit (Zuständigkeit liegt beim Bund), sondern Informationsveranstaltung zu: Status quo des Wissens, wo gibt es Monitoring, Schädlichkeit (Grenzwerte), Entwicklung mehrstufigen Bewertungssystems für Schallimmissionen; Interessenten identifizieren. Vorstellungsrunde aller Teilnehmer Vortrag S. Krastel (GEOMAR, FO) Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung in flachen Meeresgebieten (Nordund Ostsee). Hinweis auf Webseite Science of Sound in the Sea (Univ. Rhode Island) www.dosits.org, Schallwellen sind Kompressions-(Longitudinal)wellen; Ausbreitung parallel zur Teilchenbewegung; Ausbreitungs- = Schallgeschwindigkeit = Wellenlänge * Frequenz; in Wasser ca. 1500 m/s (in Luft ca. 330 m/s); sie nimmt zu mit Temperatur, Salzgehalt und dem Umgebungsdruck; Reflexions- und Beugungsgesetzen gelten (wie Licht) => Existenz von Schallkanälen im offenen tropischen Ozean bis hin zu gemäßigten Breiten; aus dem Kanal kann horizontal abgestrahlter Schall nicht entweichen, sog. Sound Fixing & Ranging (SOFAR-Kanal); Ausbreitung langwelligen Schalls (geringe Dämpfung) über Tausende von Kilometern; saisonal (Sommer) und mit sehr viel geringerer vertikaler Ausdehnung und in regional sehr viel kleineren Gebieten zeitweise auch möglich in Randmeeren (Ost- & Nordsee); vertikal abgestrahlter Schall (von Loten & deren am Boden reflektierter Strahl) kann den SOFAR Kanal durchdringen. Hydrographische Schichtung und deren Schwankungen - zusammen mit der Bodentopographie - beeinflussen maßgeblich die Ausbreitung von Schallwellen; äußerst schwierig deshalb, präzise Ausbreitungsmodelle zu erstellen. Frequenz der Welle entspricht Tonhöhe; Amplitude der Druckschwankungen ist Maß für die Intensität; Maßeinheit ist für die Schallintensität ist Dezibel (dB); Definition basiert auf logarithmischem Vergleich (gemessener) Schallintensität bzw. deren zugehöriger Druckschwankungen PSchall zu einem Referenzdruck PRef: Intensität/dB = 10 * log10(PSchall/PRef); PRef=1 μPa (für Wasser nach DIN). Aus der logarithmischen Definition folgt: Einer 100-fach (1000-fach) höheren Druckschwankung entspricht ein 20 dB (30 dB) höherer dB-Wert. Angabe des Referenzdrucks unabdingbar für Vergleiche; für Luft z.B. ist der Referenzdruck i.A. 20 μPa; Angaben der Intensität/dB für Luftschall daher nicht direkt vergleichbar mit Angaben für Wasserschall; Schalldämpfung in Wasser proportional zum Quadrat der Frequenz (hohe Töne werden stärker gedämpft als Tiefe); Dämpfungsfaktoren; Schallausbreitung an WasserMeeresboden-Grenzfläche – Verteilung der Energie, Sonargleichung beschreibt Schallausbreitung. Vorstellung der eigenen Arbeiten: Nutzung von Loten, Seismischen Quellen, SidescanSonaren – Kartierung des Meeresbodens und seiner Eigenschaften, Frequenzen bis 1 MHz, Funktion der Luftkanonen, Schall bis 260 dB (bezogen auf 1 μPa), Echolote, parametrisches Lot mit engem Öffnungswinkel & Abstrahlung zweier hochfrequenter Schallquellen, dadurch Entstehen eines niederfrequenten Schallkegels, der sehr langsam gedämpft wird => Problem für Meeressäuger. Gleichzeitig aber Beobachtungen „neugieriger“ Delphine (Photo), oder scheinbar unbeeinflusster Wale bei Betrieb. Diskussion: Systematische Erfassung der Säuger (nein, bisher nicht), Softstart oder gleich volle Intensität (Softstart ja, auch auf freiwilliger Basis), was passiert bei Auftauchen von Walen (sehr unterschiedliche Handhabung, je nach Staaten); Laufende Forschungsprogramme zum Verhalten von Säugern bei Rammungen für Offshore-Windkraft, schwierige Datenerfassung bei Tierbeobachtung, Es gibt aber teilweise deutliche Hinweise auf Störungen wie Stopp der Nahrungsaufnahme oder Strandungen. Vortrag E. Schmidtke (WTD 71) Hintergrundlärm, Einzelereignisse und gezielte Einträge Druckentwicklung über die Zeit für verschiedene Lärmquellen, Schall als kleine hörbare Druckschwankungen. Störquellen für akustische Messungen: Umgebungsgeräusche (thermisches Rauschen, Wasserbewegung, Erdbeben, biologische Quellen, anthropogene Quellen) und Schiffsgeräusche (insbesondere Propeller, Maschine, Anker, und bei Muschelbewuchs). Definition von Lärm als unerwünscht/störend Schall/Geräusch/Laut – meist subjektiver Eindruck. Beispiel aus der Kieler Förde (Schiffe und Rammarbeiten) und Pilotwal (Ortungsklicks und Kommunikation) im Experiment (eigentliche direkte Messung an der ‚Quelle’ nicht möglich). Definitionen sollten einheitlich verwendet werden: Druck, Leistung, Intensität, Pegel (18 verschiedene Pegel in DIN 1320), im Walschutz oft Soundexposure-Pegel (SEP, bezogen auf 1 sec Dauer), was für Kurzzeitgeräusche geeignet ist, oder der äquivalente Dauerschallpegel; Messung dazu bei Sprengung von alten Minen vor Heidkate, aber Möglichkeit für Schönrechnen durch Ausweitung des Messintervalls; Vergleich zu diskutierten Grenzwerten, Vergleich Schallpegel an Land und im Wasser, WTD71, eigene Arbeiten u.a.: Modellrechnungen (MOKASSIN) zur Schallausbreitung in verschiedenen Zonen; hydrographische Variabilität auf verschiedenen Zeit- & Raumskalen (Jahresgang, flacher SOFAR Kanal, Wirbel,...) und (auch kleinräumige) Bodentopographie & (auch kleinräumige) Bodeneigenschaften (Bsp. Aschauer Loch) von großem Einfluß, können oft nur statistisch eingehen. Diskussion: Schall als Stoßwellen einmaliger Ereignisse ist das Hauptproblem für Organismen, da sie sich nicht darauf einstellen bzw. durch Ausweichen anpassen können. Vortag D. Wilken (CAU, FO) Einträge seismischer Energie vom Meer in den Boden und zurück Seismische Energie durch Schiffe: Schall im Wasser großer Schiffe reicht aus zur Erzeugung seismischer Wellen im Boden – aber kaum Rückeintrag ins Wasser, Minensprengung vor Heidkate: Seismische Auswirkung der Seeminensprengungen entsprechen Erbeben von 1,6 (spürbar, Geschirrklirren) gemessen an Referenzstation an Land, Nutzung der Sprengung für seismische Messung quer durch SH, Seismischer Eintrag bei Rammungen: BORA-Projekt (Partner ZUHH, LUH, CAU, ITAP, BARD, MENCK): Berechnungsmodell für Unterwasserschall bei Rammungen, Auslegung des Blasenschleiers, Methodik und Schallminderungsmaßnahmen – Blasenschleier, large und small bubble curtain, Hydro Sound Damper, kritisch gebrochene Wellen können im Boden unterhalb Energieanteil ins Wasser zurücklaufen. des Blasenschleiers mit signifikantem Diskussion: Bisher nicht bei eigentlicher Rammung gemessen sondern Airgun als Vergleichsquelle; im Juni 2012 folgt direkte Messung, Studie UBA zu Schallminderungsmaßnahmen auf BfN-Webseite http://www.bfn.de/habitatmare/de/downloads/berichte/BfN-Studie_Bauschallminderung_Juli2011.pdf Stand möglicher Maßnahmen zur Schallminderungen: Veranstaltung des PTJ in Stralsund im Frühjahr 2012, Messung von Rammarbeiten in situ (Elat OL?)– breitbandige und Preblow-Impuls, heutige Schalldämmung bei 5 dB, Anforderung wird etwa bei 25 dB liegen – Problem, Schall geht in den Boden und dann ins Wasser, d.h. unterläuft Minderungsmaßnahmen (teilweise) Hinweis BSH: weltweit erster Offshore-Windpark in Nordsee eröffnet, für den alle Rammungen mit Schallminderungsmaßnahmen durchgeführt wurden, BSH überprüft auch die Einhaltung der Auflagen, erste Ergebnisse/Tests, Schallminderung von 25% erreicht in Kalifornien/Labor Mittagspause (Restaurant Hotel ATANTIC) Vortrag K. Lucke (IMARES) Schädlichkeit: Erkennen, Grenzwerte, Kalibrierbarkeit; und Bewertung von Schalleinwirkungen, Deskriptor 11 in 2008/56/EG (MSRL) bezieht sich auf 2 Indikatoren (impulshafte dauerhafte Schallemissionen, aber in eingeschränktem Frequenzbereich), Hinweis auf neue Fassung der Ziele; u.a. jetzt Lärm als Verschmutzung definiert; Ziel Schutz der Lebensräume und Arten im Meer und Verhinderung von Verschmutzung, Lärm u.a. Vorstellung Schall, auch aus biologischer Sicht, Einordnung künstlicher und natürlicher Geräusche bezüglich Frequenz und Schallstärke, Impulsschall bei Rammungen für Windparks mehrtägig und länger (Karte dazu), Dauerhafte Belastung in Schifffahrtsstraßen (Karte dazu), Einfluss auf marine Säuger (Schweinswal, Kegelrobbe, Seehund), Säuger zeigen höchste Empfindlichkeit gegenüber Schall, Beispiel: Klicks von Schweinswalen für die Echoortung, Intaktes Gehör (0,5 Hz bis 200 kHz) ist für Wale und Robben überlebenswichtig, Folgen: Verhaltensreaktionen, Stress, Maskierung, Verletzung, kumulative Effekte zu beachten, Hörvermögen der Säuger ist variabel und nicht kalibrierbar, Beispiel: Ausweichen von Schweinswalen im Umfeld von Rammung in Nordsee (Karten von Luftaufnahmen). Organische Schädigungen: Beispiel: Zerstörungen im Mittel- und Innenohr nach Beschallung, Hörschwellenverschiebung (permanent PTS, temporär TTS); TTS eine der wenigen direkt messbaren Kriterien für die Auswirkungen von Schall, Test an einem Delphin in Gefangenschaft => TTS ab 164 dB SEL Einzelbeschallung. Beide Indikatoren des Deskriptor 11 müssen genauer definiert und um weitere Schallquellen erweitert werden, Maßnahmen zur Schallvermeidung müssen entwickelt und getestet werden, internationale Koordination der Maßnahmen, Festlegung der Grenzwerte möglichst ohne Beteiligung von Interessengruppen. Diskussion: Auch soziale Folgen für Populationen bedenken (Fortpflanzung), wie wird bei Grenzwertbestimmung der Ort des Tieres berücksichtigt (Schallmessung am Tier, jetzt Messungen an freilebenden Tieren), 160 dB-Grenzwert in 750 m Entfernung scheint praktikabel, TTS- Wert gut geeignet, weil nicht verhaltensabhängig, Änderung des Verhaltens als Indikation für Störung zu variabel und abhängig von Tagesform; was ist mit Tiere, die auf Airguns zuschwimmen und sie begleiten (Photo v. S. Krastel: taub oder angepaßt oder neugierig?) Vortrag O. Boebel (AWI) Von Risikobewertung zu Risikominimierung am Beispiel von Forschungsseismik in der Antarktis Unterschied Forschungsseismik zu Explorationsseismik; Seismik in Forschung als sehr laute, langsame, transiente Quelle, die in antarktischen Gewässern meist großes Gebiet betrifft; 14 Walarten und 6 Robbenarten in Antarktis betroffen, Gefährdungskategorien: direkte Verletzung und verhaltensinduzierte Verletzung; biologisch signifikante Störung, z.B. Vergrämung aus Paarungs-/Nahrungsregion, MutterKalb-Trennung, zeitweise Störung des Hörvermögens (TTS); Kriterien: gesamte (integrierte) Schallenergie und Schallspitzen (duales Kriterium), für verhaltensinduzierte Störung: möglicher Gefährdungsradius; Vergleich der Szenarien und Arten; für biol. signifikante Störung 160 dB und Betrachtung der Wirkdauer. Kontroverse Punkte: Numerischer Grenzwert für Schädigung einschl. möglicher interspezifische Extrapolation; Definition des Begriffs ‚Verletzung’; Begriff des Schutzguts: (Einzel)Tierschutz oder Artenschutz, welche Arten, numerischer Grenzwert für einfache Störung einschl. interspezifischer und intertextuelle Extrapolation; Integrationsdauer bei Berechnung des Schallpegels; Grenzwertermittlung, z.B. für Verletzungen, richtet sich nach Hörschwellenverschiebung TTS und wird dann für Gruppen festgelegt und theoretisch erweitert auf dauerhafte Schädigungen (PTS) von großen und mittleren Walarten. Darstellung der verschiedenen Vorschläge, z.B. 160 dB für kumulative Exposition oder singuläre Ereignisse – große Differenzen, Bedeutung für Mitigationsraum (>100 km-200 m). Risikominimierung: Walsuche mit Infrarotkamera & automatisierter Erkennung/ Lokalisierung der Wale anhand des Blas, s. a. http:// tasheggo.com ; Modell zur Wirksamkeit des Schutzsystems (90% für Bartenwale, Pottwal 50%, Schnabelwale 20% erfolgreich, abhängig von Tauchdauer der Tiere), zusätzlich Horchstationen, um seismische Messungen zeitlich (November-Dezember) und räumlich von den Tieren wegzubringen. Bei Begrifflichkeiten konservative Betrachtung notwendig; Vorsorgeprinzip klären. Herausforderungen für Monitoring: Datenmengen, Datenmanagement und Qualitätssicherung. Diskussion: Gesetzesgrundlage Antarktis, anders als für Nord- und Ostsee ist das Individuum (Wal/Vogel/...) geschützt, Grenzwert 160 dB wird so nicht vom UBA für die Antarktis vorgeschlagen, Störung auch auf Individuenebene verboten im Antarktisschutzvertrag, Hormonstörungen auch berücksichtigen, fehlende Sicherheit bei Symptomerkennung, manche Verletzungen sind nur histologisch zu erkennen. Vortrag M. Schuster (DW Shipconsult) Vermessung des Hintergrundgeräuschs in Nord- und Ostsee und Bewertung des Schiffslärms Projektauftrag UBA & BfN: Energieeintrag in AWZ feststellen; Ziel ist Erstellung von Schallkarten unter Verwendung von zu erstellender Auswertesoftware für große Datenmengen; bisher nur punktuelle Messungen natürlicher und künstlicher Quellen (Schiffsverkehr, Offshore, Seismik), Projektpartner, Themen: Effekt von Hintergrundgeräuschen auf Tiere, Schallkarten, Verringerung der Geräuscherzeugung durch Schiffe, Testinstallation in Kieler Förde 2011, Messprogramm im 2012; Problem: Gefährdung der Geräte durch Fischerei Beispiel: Darstellung passierendes (mittelgroßes) Schiff: 2 Frequenzbereiche durch Propeller (hochfrequent) & Maschine (niederfrequent); Schiff bremst ab, ändert Betriebszustand und wird dramatisch lauter; Problem: Propellerkavitation, Dampfblasenbildung im Unterdruckfeld führt zu tieffrequentem Rauschen (unerheblich für Schiff, aber Störung für Kommunikation von Bartenwalen); Schiffe in der Kieler Förde sehr laut, Einfluss der Freizeitschiffe im hochfrequenten Bereich Schallübertragung: Frequenzen unter 100 Hz werden schlecht übertragen, starker Einfluss von (jahreszeitlicher) Schichtung und Meeresboden auf Schallübertragung; regionale Dämpfungseffekte weitgehend unbekannt, wenig öffentliches Interesse zur Erforschung des Hintergrundgeräusches und Maßnahmen zur Abhilfe, Forschung/AG: Stellwagen Bank, LIDO; Messungen bei Installationen in Nord- und Ostsee mit geplanten 10 Observatorien; Regularien für Emissionen von Schiffen durch IMO, ECUA u. A., Diskussion: im Fehmarn-Belt Schallmessungen für 2 Jahre mit Schweinswalklick-Daten verglichen – kein eindeutiger Zusammenhang, Schall nur ein Faktor von vielen, Schallabstrahlung der Marineschiffe wird von der Marine erforscht, ziviler Bereich hat noch wenig getan, Vortrag M. Breitzke (Uni HB) Kalibrierung aktiver mariner seismischer Quellen Ziel: Bestimmung der räumlichen Verteilung der Schallpegel bei breitbandigen Signalcharakteristika des Quellschallpegels (1 m Entfernung) und der Mitigationsradien hinsichtlich möglicher TTS und PTS (NOAA Grenzwerte). In-situ Kalibrierung: Messungen von Airguns auf Polarstern in norwegischem Fjord an verkabelten Horchstationen der WTD 71: An tieferer Station deutlicheres Signal an der Oberfläche als an flacherer Station; bei großen Entfernungen zum Meeresboden unterschiedliche Laufzeiten der echten und der Ghost-Welle, Auswertung der Messungen nach SEG-Standard, größere Airguns produzieren größere Schallpegel und Schallbelastungspegel, diskutierte Grenzwerte (NOAA) wurden in keinem Fall erreicht. Mitigationsradien wurden berechnet für die verschiedenen Grenzwerte und Airguns. Modellierung: Modellierung für neue Airguns; Vorteil: Einfluss von Meeresoberfläche, Sediment etc. kann berücksichtigt werden. Modellierungsbeispiel Antarktis mit Schallkanal unterhalb der seismischen Quelle, man erreicht Sättigung des Pegelwertes bei Aufsummierung der Schüsse, Mitigationsradien steigen mit abnehmenden Grenzwerten bei Einzelschüssen sphärisch (20 log r), bei Mehrfachschüssen zylindrisch (10 log r) an. Kaffeepause (im Foyer) Diskussionen 1 – 3 (alle im Plenum) Diskussion 1, J. Norrmann, WTD71 Überwachung akustischer Emissionen Fragen: was heißt Monitoring; zeitlich, finanziell? Was bedeutet der Deskriptor 2 – festgelegt von AG (Mandat?). Wie kann der zur Überwachung festgelegte Frequenzbereich, der offensichtlich nicht ausreicht, legal erweitert werden? Was bedeutet ‚Überwachung’; Aufnahme und Kontrolle von Überschreitung von Grenzwerten? Reichen vorhandene Messungen Fehmarnbelt/Kiel? Welche Monitoringprogramme zu Lärm im Meer sind bekannt, was läuft (Erfahrungen, Tipps)? Monitoring an Land gibt es EU-weit (Straßenlärm); Großräumiges Monitoring von Meeressäugern bei LIDO; Kleinräumig im Fehmarnbelt & Kieler Förde; Kontollmonitoring bei den abgeschlossenen Rammungen FINO1 (BSH); Notwendig wäre auch Aufnahme der Emissionen, die gleichzeitig geschehen (Rammungen für mehrere Gebiete) und Erstellung von Überlappungskarten, Erforschung der biologischen Folgen, Schädigungen und Effekte, auch z.B. Plankton & Fischlarven als Indikatororganismen? Annährung an Szenarien von mehreren Quellen, Einwand: falsche Reihenfolge; erst Wissen zu Grenzwerten erarbeiten; Grenzwerte definieren, dann (Kontroll)Monitoring Basisdaten über Schall im Meer benötigt; dabei Unterscheidung nach (quasi)kontinuierlichem ‚Lärm’ und (auch wiederholtem) ‚Impulsschall’; einheitliches Maß für Schallbelastung vereinbaren, wenn ‚Guter Zustand der marinen Fauna’ das Ziel ist, sind alle Schallemitenten in Modellierung aufzunehmen & Bewertung auf andere Organismen, auch Individuen, nicht nur auf Schweinswal, auszuweiten; Einig über notwenige zwei Arten von Monitoring: Dauerschall & Impulsschall Offen: Vereinbarung von Grenzwerten, Konsens über Schädlichkeit? Diskussion 2, I. van Opzeeland, AWI Schädlichkeit/ Grenzwerte Bisher: gezeigt, wie werden Grenzwerte ermittelt (Lucke); wie werden sie genutzt (Boebel). Sind sie tatsächlich ein Maß für Schädigungen? Nicht alle sind gesichert; 160 dBWert wird aber derzeit verbindlich in die Auflagen für Rammarbeiten geschrieben, Definition von Verletzung: ist TTS geeignet? TTS ist initiale Schädigung & individual zu sehen; TTS zu PTS ist kontinuierlich; Zumutbarkeit für die Tiere, Begriff „Selbstverletzung“ besser durch ‚indirekte Verletzung’ ersetzen; grundsätzliche Diskussion US-geprägt, Hinweise, dass TTS auch zu langfristigen Schäden führt, Verhaltensreaktion als Störung bei Tieren ist beobachtbar bei Arten / Gruppen von Arten (zeitweise Meidung von Räumen; Ausweichen); bei Rammungen messbare Reaktionen im Verhalten beobachtet, Voraussetzung für geeignetes Monitoring (Überfliegen); Grenzwerte: Saisonale und regionale Aspekte in die Festsetzung einbeziehen; gesonderte Werte für Individuen und Populationen? Entscheidung für PTS oder TTS und entsprechende Definition, Messbarkeit der Störungsparameter derzeit nicht gegeben, aber ‚Störung’ ist das eigentliche Maß; ‚Guter und nicht guter Zustand’ wird derzeit auf EU-Ebene politisch entschieden; Fachexpertise muss daher trotz dünner Datenlage jetzt eingebracht werden. Was bedeutet die Festlegung von Grenzwerten für die Nutzer? Diskussion 3, M. Bellmann, ITAP Verringerung und Vermeidung akustischer Emission Dringender Bedarf für einheitliche Grenzwerten einschl. der Integrationszeiträume & Frequenzbereiche; Wie ist Schalldämmung einzusetzen? Was heißt kumulativ (wie viele Baumaßnahmen gleichzeitig)? Was ist bekannt über den zeitliche und räumliche Effekte? Rückzugsgebiete ausweisen (Rammgebiet neben Hauptschifffahrtsweg), auch andere - nicht mobile – Arten als Indikatorarten festlegen? Auswirkung von Rammarbeiten auf Schweinswal abhängig von Dauer und Entfernung von der Schallquelle holländische Regel: 1. Jan – 1. Juli (Wurf- & Laichzeit) keine Rammungen & nur ein Windpark pro Zeit; es gibt Anhaltspunkte auch für langfristige Vertreibung der Schweinswale aus Rammgebieten; Verminderungen: was außer Blasenschleier? Verschiedene Bubble curtains, Rohre, Kofferdamm,...mind. 10 Systeme; Problem Zeit und Geld, dazu noch Umweltfaktoren, wie Stürme. Bisher alles Prototypen ohne Marktreife, bei Entwicklung des Blasenschleiers war Grenzwert/Vorgaben förderlich, differenzierte Betrachtung auch der örtlichen Gegebenheiten notwendig, bisher haben nur mit Airguns zur Empfindlichkeit untersucht – nötig auch für Frequenzabhängigkeit von Blasenschleiern, Seismik: Airguns sind schon deutlich umweltfreundlicher als alles Frühere. Zusammenfassung: B. Scherer, MLUR Wissen über am Thema arbeitende Menschen, Institutionen & Firmen ausgetauscht; Kenntnis über laufende Forschungsvorhaben (UBA, BfN, Wirtschaft), keine WG’s geplant, aber informelles Netzwerk möglich, z.B. für gemeinsame Antragstellung für neue Projekte, Dank an Organisatoren und Teilnehmer Dank & Abschied: R. Schneider Workshop zur Meeresstrategierahmenrichtlinie der Europäischen Union (MSRL) Akustische Energieeinträge ins Meer 11.05.2012, 10:00-16:30, Kiel Moderation: Prof. Dr. Ralph Schneider, CAU Kiel Teilnehmer
