Kumulative hydrodynamische Auswirkungen von Offshore-Windparks auf Strömungen und Oberflächentemperaturen der Nordsee

Warum Änderungen im Ozean durch Windkraft wichtig sind

Offshore-Windparks werden zu einer der wichtigsten Energiequellen Europas, insbesondere in der Nordsee. Tausende Turbinen entziehen der Luft nicht nur Energie, sie beeinflussen auch das Meer selbst. Diese Studie stellt eine einfache, aber weitreichende Frage: Wenn wir mehr Turbinen in der Nordsee dicht aufstellen, werden wir dann unmerklich Strömungen, Wasserdurchmischung und sogar die Oberflächentemperaturen so verändern, dass es für marine Lebensgemeinschaften und das Klima relevant wird?

Verlangsamung des natürlichen Meeresverkehrs

Die Forschenden nutzten ein ausgefeiltes Computermodell des zentralen und südlichen Teils der Nordsee, das über ein Jahrzehnt gerechnet wurde, um eine Welt mit und ohne Offshore-Windparks zu vergleichen. Sie testeten die heutige Anordnung (etwa 4.700 Turbinen im Jahr 2023) und ein Zukunftsszenario, das den politischen Zielen für 2050 entspricht, mit mehr als 10.000 Turbinen. Das Modell zeigt, dass Windparks zusammen die Oberflächenströmungen verlangsamen: Die heutigen Parks reduzieren bereits die durchschnittlichen Oberflächengeschwindigkeiten um etwa 10 Prozent dort, wo sie am dichtesten stehen, und unter dem Ausbau bis 2050 könnten die Strömungen an einigen Stellen — insbesondere in der Deutschen Bucht — um mehr als 20 Prozent schwächer werden. Gleichzeitig nehmen die Wasserströmungen in den Lücken zwischen großen Turbinenclustern leicht zu, da der Fluss um diese neuen „Hindernisse“ im Meer abgelenkt wird.

Zwei Arten von Schleppen, zwei unterschiedliche Fußabdrücke

Jede Turbine erzeugt zwei Hauptarten von Schleppen. Über der Oberfläche entziehen die Rotorblätter dem Wind Energie und hinterlassen einen langen Schweif aus langsamerer, turbulenterer Luft, der sich über Dutzende Kilometer in Windrichtung erstreckt. Dieser abgeschwächte Windstress verringert die Schubkraft auf die Meeresoberfläche und beruhigt turbulente Bewegungen in den oberen wenigen Metern. Unter der Oberfläche wirkt das Fundament der Turbine wie ein Pfahl im Fluss, erzeugt Widerstand und wirbelt energiereiche Strömungen in seiner unmittelbaren Schleppzone auf. Die Simulationen zeigen, dass diese Unterwasserschleppen die lokale Turbulenz um mehr als 30 Prozent erhöhen können — manchmal oberhalb natürlicher Pegel — innerhalb von einigen hundert Metern bis Kilometern um jede Struktur. Zusammen erzeugen diese Effekte ein Flickenteppichmuster aus beruhigter Oberfläche und schmalen „Hotspots“ intensiver Durchmischung.

Durchmischung, Schichtung und ein subtiler Erwärmungstrend

Dieses Tauziehen zwischen ruhigeren Oberflächen und aufgewühlten Tiefen verändert, wie die Wassersäule durchmischt wird. In Gebieten mit dichter Turbinenverteilung, wie Teilen der Deutschen Bucht, erhöht die zusätzliche Turbulenz durch Fundamente die vertikale Durchmischung zeitweise um 50 bis über 100 Prozent und fördert im Sommer das Aufsteigen kälteren, tieferen Wassers. Das kann die Oberfläche lokal um bis zu etwa ein halbes Grad Celsius abkühlen und die saisonale Schichtung abschwächen. Andernorts, insbesondere in offeneren, saisonal geschichteten Regionen wie östlich des Dogger Bank, dominiert hingegen das Gegenteil: schwächere Oberflächendurchmischung und reduzierter Luft–Meer-Austausch infolge abgeschwächter Winde. Dort erwärmt sich die Oberfläche um bis zu etwa 0,2 °C, und die Grenze zwischen warmem Oberflächenwasser und kühlerem Tiefenwasser wird flacher und schärfer.

Verschiebung von Energie, Sedimenten und Nährstoffen

Da die Strömungen in der Nähe vieler Windparks langsamer werden, sinkt das gesamte kinetische Energiebudget des Systems in dem Zukunftsszenario um einige Prozent. Weniger kräftige Bodenströmungen führen über weite flache Bereiche zu geringerem Scherstress auf dem Meeresboden, was beeinflusst, wie leicht Sedimente aufgewirbelt werden. Frühere Arbeiten deuten darauf hin, dass solche Veränderungen beeinflussen können, wie viel organisches Material im Meeresboden vergraben wird versus in Suspension bleibt, mit Folgeeffekten für Wassertrübung und Primärproduktion. Die Studie zeigt außerdem, dass die dominante Gezeitenkomponente in der Region etwas Energie verliert, während bestimmte höherfrequente Gezeitenanteile zunehmen — ein Hinweis darauf, dass Windparks den Rhythmus und die Form der Gezeiten subtil umstimmen.

Was das für Klima und Meeresleben bedeutet

Im Mittel legt das Modell nahe, dass die Ausweitung der Offshore-Windkraft die Nordsee-Oberflächentemperaturen um grob ein Zehntel Grad erhöhen könnte — klein im Vergleich zu jährlichen Schwankungen, aber etwa 10 Prozent der langfristigen Erwärmung, die allein durch den Klimawandel zu erwarten ist. In geschichteten Zonen kann stärkere Schichtung es erschweren, dass sauerstoffreiches Oberflächenwasser den Meeresboden erreicht, was für bereits sauerstoffarmen Regionen besorgniserregend ist. In durchmischten, tidegeprägten Bereichen dürften Änderungen beim windgetriebenen Wärmeverlust wichtiger sein als die Durchmischung, was auf komplexe Rückkopplungen zwischen Windparks, Ozean und Atmosphäre hinweist. Die Autorinnen und Autoren argumentieren, dass mit dem Übergang der Offshore-Windkraft von Einzelprojekten zu einem beckenweiten Netz ihr physischer Fußabdruck wie jeder andere große menschliche Einfluss im Meer behandelt werden muss — etwas, das Planer und politische Entscheidungsträger bei künftiger Parkplanung, Turbinenabständen und dem Management mariner Ökosysteme berücksichtigen sollten.

Zitation: Christiansen, N., Daewel, U. & Schrum, C. Cumulative hydrodynamic impacts of offshore wind farms on North Sea currents and surface temperatures. Commun Earth Environ 7, 164 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03186-8

Schlüsselwörter: Offshore-Windparks, Nordseeströmungen, ozeanische Durchmischung, Meeresoberflächentemperatur, marine Ökosysteme