Birds in southern Öresund in relation to the wind farm at Lillgrund

Transkript

1 Birds in southern Öresund in relation to the wind farm at Lillgrund Final report of the monitoring program Leif Nilsson & Martin Green Biologiska institutionen, Lunds Universitet Department of Biology, University of Lund, Lund, Sweden Lund 2011 Commissioned by Vattenfall Vindkraft AB

2 Data Title:. Authors: Institut Publisher Birds in southern Öresund in relation to the windfarm at Lillgrund. Final report of the monitoring program Leif Nilsson & Martin Green Biologiska Institutionen, Lunds Universitet Biologiska Institutionen, Lunds Universitet Published November 2011 Download from Number of pages 85 + Appendix 43 2

3 Contents Summary 4 Svensk sammanfattning 6 Introduction 13 Study area 14 Methods 16 Survey methods 16 Boat surveys 16 Aerial surveys 18 Analysis of survey data 20 Radar studies of bird migration 22 Results 25 Staging and wintering birds 25 Cormorant Phalacrocorax carbo 29 Long-tailed Duck Clangula hyemalis 35 Common Eider Somateria mollissima 41 Red-breasted Merganser Mergus serrator 48 Herring Gull Larus argentatus 54 Radar studies of bird migration 60 Spring- north-easterly directed migration 60 Spring- southerly directed migration 67 Autumn 70 Discussion 76 Staging and wintering birds 76 Migrating birds 79 Literature 83 Appendix 3

4 Summary This report presents the results of the monitoring programme for Lillgrund offshore wind farm. Base-line studies were undertaken during (Green & Nilsson 2006, see also Nilsson 2001 for background information). According to the original plans the studies should be continued for three seasons after the wind farm was set in operation but due to problems with the data collection during cold periods this was extended to four seasons, i.e. 2007/ /11. Staging and wintering birds in the area were surveyed both from boat and from the air. Boat counts covered the area from the Öresund Bridge over Lillgrund to Bredgrund south of the wind farm. Aerial surveys covered a larger area from the bridge to the shallow areas south of the Falsterbo peninsula. The aim of the aerial surveys was to cover a larger area than the wind farm and its neighbourhood, and the areas south of Falsterbo were included as a reference area. In all 19 boat counts were made during , and 8 in , whereas five aerial surveys were undertaken in 2004 and 2006 and 15 in The numbers of staging and wintering waterbirds showed a large variation between seasons and years both during the base-line studies and during the surveys after the establishment of the wind farm. This kind of variation is well-known from other surveys of seabirds in offshore waters. Three species of diving ducks dominated the bird fauna of the wider Lillgrund area: the Eider Somateria mollissima, the Red-breasted Merganser Mergus serrator and to a smaller extent the Long-tailed Duck Clangula hyemalis. Two other species occurred in larger numbers in the same area: Herring Gull Larus argentatus and Cormorant Phalacrocorax carbo. Other seabirds were only found in smaller numbers and the analysis was focused on the possible effects of the wind farm on the five mentioned species. The population of Red-breasted Merganser in the area is the largest concentration known from the country and the area is an internationally important wintering area with a large proportion of the entire Baltic (and Northwest European) population. Eiders winter in relatively large numbers in the southern Öresund and around Falsterbo (reference area). The species also has a large colony on Saltholm and the area is also much used as stopover area during spring migration. The third seaduck species, the Long-tailed Duck, occurs regularly in much smaller numbers, the main wintering area for this species is in the Baltic proper. The surveys did not show any larger changes in numbers of staging and wintering water birds in southern Öresund that could be related to the establishment of the wind farm. Locally, Long-tailed Ducks and Eiders were found to avoid the actual wind farm area at least initially. For Eiders there were signs of habituation, especially during the last study season. During the first three years with the farm in operation only single birds or small groups were seen in the wind farm area, but during the last surveys in 2011 larger flocks were recorded on the water within the wind farm. The patterns for Red-breasted Mergansers were less clear and numbers using the whole area were lower during the post- compared to the pre-construction period. Cormorants and Herring Gulls were seemingly not affected at all by the presence of the wind farm. For Herring Gulls an avoidance of the wind farm is implied by some of the results, but this is most likely not an effect of the wind farm as such but instead of the absence of fishing vessels within the wind farm in the post-construction period. The bird migration over the area was studied with surveillance radar. The radars used in this study cover birds migrating in flocks, but not birds migrating singly. Furthermore, the larger 4

5 the birds and/or the flocks, the better they are covered by these radars. This means that the migration patterns studied here mainly concern birds such as waterbirds and pigeons. Dense passerine migration is also covered during some days, but it is more uncertain to what extent the passage of for example raptors over the area is covered. In all, radar data were analysed for five spring seasons (2001 and 2005 pre-, 2008, 2009 and 2010 post-construction) and three autumn seasons (2001 pre- and 2008 and 2009 post-construction). No larger changes in the migration patterns were found, neither during spring and autumn nor during day and night, that could be related to the construction of the wind farm at Lillgrund. On the other hand the fraction passing over Lillgrund since the wind farm was established was only about 20 % of the proportion passing before the wind farm was built. We interpret this as that most birds avoid flying through the wind farm area. This avoidance reduces the risk for the birds to come into conflict with the wind farm. The collision risks are probably small, at least for the birds that can be followed by surveillance radar. We estimate that somewhere in the order of between 100 and a few hundred individual birds may collide with (and get killed by) the wind farm at Lillgrund. This is about a tenth of the numbers probably colliding with (and getting killed by) the nearby Öresund Bridge. 5

6 Svensk sammanfattning Södra Öresund är ett viktigt rastnings- och övervintringsområde för ett betydande antal vattenfåglar. Både Saltholm på den danska sidan och Falsterbo- Foteviken har utpekats som speciella fågelskyddsområden enligt EUs fågeldirektiv. Även andra delar av södra Öresund såsom Lommabukten och Lundåkrabukten är viktiga fågelområden med internationellt betydelsefulla koncentrationer av flera sjöfågelarter. Södra Öresund är också ett område där stora mängder med aktivt flyttande fåglar passerar både vår och höst (Alerstam 1978, 1990). Mot denna bakgrund var det naturligt att fåglar kom att inta en viktig del av miljökonsekvensstudierna när Lillgrunds vindkraftpark (Fig.1) planerades Nilsson 2001). I samband med parkens projektering igångsattes ett kontrollprogram för att utvärdera ev. påverkan från vindkraftparken på fågelfaunan i området. Kontrollprogrammet omfattade både rastande/övervintrande och flyttande fåglar i området. När det gällde rastande och övervintrande fåglar avsåg programmet att belysa om de olika fåglarnas utnyttjande av området, speciellt för födosök, skulle påverkas av vindkraftparken. När det gällde flyttande fåglar studerades de övergripande mönstren, speciellt mot bakgrunden att vindkraftverk i flyttningsstråk skulle kunna medföra risker för ökad mortalitet och/eller fungera som barriärer för de flyttande fåglarna. Kontrollprogrammet omfattade inventeringar av det möjliga påverkansområdet, här definierat som vattnen mellan Öresundsbron och Skanör samt ett referensområde söder om Falsterbo både före och efter uppförandet av vindkraftverken. I påverkansområdet genomfördes inventeringar både med flyg och med båt (se metoder). Båtinventeringarna var begränsade till offshore-områdena, medan flyglinjerna sträckte sig från stranden och utåt. I våra analyser har vi emellertid koncentrerat oss på de arter som förekommer i offshore-områdena. Flyttningen genom området studerades med hjälp av övervakningsradar. Under baslinjeundersökningarna genomfördes också visuella observationer över flyttfågelsträcket i området från närbelägna observationspunkter (Green & Nilsson 2006). Bakgrundsinformation över flyttfågelrörelserna i området återfinns också i rapporter från undersökningar kring Öresundsbron, strax norr om vindkraftparken (Nilsson et al. 2009, 2010). Baslinjestudierna (före uppförandet av vindkraftparken) genomfördes under (rapporterade av Green & Nilsson 2006). Den andra fasen (efter uppförandet) påbörjades i december 2007 och var avsedd att genomföras under tre år, men perioden utsträcktes ytterligare ett år då vinterförhållandena under 2009/10 medförde att inventeringsprogrammet detta år inte kunde genomföras fullt ut enligt planerna. Denna rapport ger en analys av undersökningarna före och efter vindkraftparkens uppförande. För en omfattande dokumentation av fågelförhållandena före parkens uppförande hänvisas till Green & Nilsson (2006), se också Nilsson (2001) samt Nilsson et al. (2009, 2010). Undersökningsområde Undersökningsområdets läge i södra Öresund framgår av Fig.1, medan en mer detaljerad bild över vindkraftparken och dess närmaste omgivningar visas i Fig. 2. För en detaljerad information om undersökningsområdet hänvisas till Green & Nilsson (2006), medan tekniska data rörande vindkraftparken återfinns i boken Vattenfall Vindkraft (2009). 6

7 Metoder Inventeringarna av rastande/övervintrande sjöfåglar genomfördes både med båt och med flyg. Båda metoderna har för och nackdelar. Båtinventeringar är bättre på att täcka in vissa mindre arter, medan flyginventeringarna ger möjlighet att täcka in större områden på samma dag. De senare var också nödvändiga för att under samma dag kunna täcka in både Lillgrundsområdet och referensområdet. Båtinventeringarna genomfördes som linjetaxeringar efter en standardiserad rutt (Fig. 3) med linjer med 2 km mellanrum över Lillgrund och Bredgrund, med undantag för att två linjer hade en lucka på 4 km då djupförhållandena inte medgav passage. Normalt täckte två observatörer var sin sida av båten och rapporterade observerade fåglar i olika zoner. Båtens position noterades löpande varje minut med GPS. Observationer med lägesangivning lades in i en databas. 19 båtinventeringar genomfördes under baslinjestudierna, medan åtta inventeringar genomfördes efter parkens uppförande. Det mindre antalet båtinventeringar under den senare perioden berodde huvudsakligen på isproblem under två vintrar. Flyginventeringarna genomfördes med en tvåmotorig Cessna 337 Skymaster (Fig. 4). Inventeringarna genomfördes som linjetaxeringar (Fig. 5) med två km mellanrum mellan linjerna. Flyghöjden var ca 70 m och hastigheten 180 km/tim och två observatörer registrerade fåglar på var sin sida av flygplanet i en zon ut till 200 m från flyglinjen. Flockar som observerades utanför 200 m-gränsen registrerades som tilläggsinformation. Sedan vindkraftparken uppförts modifierades linjerna så att vi kunde flyga i de öppna gator som finns mellan vindmöllorna. Totalt genomfördes sju inventeringar före och 15 efter vindkraftverkens uppförande. Om fåglarna undviker vindkraftparken eller ej analyserades med hjälp av Jacobs selektivitets index D (härefter Jacobs index, Jacobs 1974). Detta index användes för att analysera om de fem talrikaste arterna på båt- och flyginventeringarna föredrog eller undvek området där vindkraftparken står idag, både före byggnation och efter att parken tagits i drift. Preferens eller undvikande av området utanför men intill parken, upp till 2 km avstånd från turbinerna, analyserades också (för geografisk avgränsning av de olika delområdena i analysen se Fig. 6). Jacobs index beskriver i vilken grad som fåglarna använder ett visst område i förhållande till områdets förväntade användande. För att få en mera storskalig överblick av fågelflyttningen i området, och även för att kunna studera nattsträckets förlopp, utnyttjades data från två spaningsradaranläggningar. Anläggningarna, som är belägna centralt i sydvästra Skåne ca 30 km från Öresundsbron, är avsedda att bevaka sjö- och lufttrafik runt Skånes väst- och sydkust. De borde därmed ge en acceptabel täckning även av fågelrörelser i de flesta höjdintervall (se vidare nedan). Radardata lagrades digitalt för att sedan föras över till VHS eller DVD i form av filmer. I dessa filmer framträder allt som återkastar radarns radiovågor såsom prickar, sk. radarekon, som rör sig över landskapet. I allmänhet finns en filterfunktion i systemet för att plocka bort stillastående ekon. Alla föremål av metall (exempelvis flygplan och båtar), men även föremål som innehåller vatten (exempelvis levande varelser som fåglar) skapar radarekon, dvs. deras rörelser är möjliga att följa med radartekniken. Baserat på den hastighet som ekona rör sig över landskapet kan fågelekon väljas ut och sedan kan materialet analyseras med avseende på antal fågelekon (dvs. flyttningsintensitet), flygriktningar, flyghastigheter mm. Även enskilda flygbeteenden, exempelvis vid mötet av en vindkraftpark är möjliga att studera. 7

8 Eftersom majoriteten av alla flyttfågelrörelser över området under våren har en östlig och på hösten en västlig riktningskomponent, räknades antalet fågelekon längs en 50 km lång transekt i nord-sydlig utsträckning. (Fig. 7). Transekten baserades på Rikets nät och tangerar Lillgrundsområdets östra sida, mitt i Öresund (1310 E, enligt Rikets nät). För att få en mer detaljerad upplösning av flyttfågelrörelsernas geografiska fördelning delades sedan transekten i 10 km långa segment efter Rikets nät (A-E, Fig. 7). Som tillägg till detta användes även ytterligare en transekt tvärs över sundet (från väst till öst) för att beskriva det nord-sydliga ejder- (och sjöorre) vårsträckets fördelning i sundet (6160 N, enligt Rikets nät (Fig. 7). Även denna transekt delades upp i tio km långa avsnitt för att få en mer detaljerad upplösning av sträckets fördelning (1-4, Fig.7). Antalet passerande fågelekon (flockar) per segment och timme räknades sedan för att få mått på sträckintensiteten. Resultat Rastande och övervintrande fåglar I detta avsnitt analyserar vi de rastande och övervintrande sjöfåglarnas uppträdande i Lillgrund området före och efter vindkraftparkens uppförande samt jämför med förhållandena i referensområdet söder om Falsterbo. Summan av samtliga inräknade vattenfåglar per båt resp. flyginventering framgår av tabeller i appendix (Tabell A1-A9). Totalt observerades 26 olika arter vid båtinventeringarna, medan 35 arter registrerades vid flyginventeringarna. De sistnämnda sträckte sig från land ut till öppet vatten och kom därför att också innefatta arter som endast finns i de strandnära områdena och som inte förekommer vid Lillgrund. Tillfälligt observerade fåglar under lokala rörelser eller flyttande är inte medräknade. Flertalet arter har endast setts i mindre antal och ger inte underlag för analyser. I princip har fem arter observerats i tillräckligt stort antal för att ge underlag för närmare analyser: alfågel, ejder, småskrake, storskarv samt gråtrut. För de fem huvudarterna redovisas diagram över medel, maximum och minimiantal från inventeringarna, summakartor för olika säsonger före och efter vindkraftparkens uppförande (kartor uppdelade på år finns i appendix), analys av preferens/undvikandeförhållanden med Jacobs index samt för de tre andfåglarna jämförelser mellan tätheter i olika zoner runt vindkraftparken före och efter dess uppförande. I samtliga fall är figurtexterna försedda med svensk och engelsk text. Fördelningen av de inräknade fåglarna av huvudarterna på Lillgrundområdet och referensområdet söder Falsterbo vid flyginventeringarna framgår av Tabell 3, medan översiktliga Jacob s index redovisas i Tabell 4. Storskarv (Fig. 8-13) Antalet inräknade storskarvar vid flyg och båtinventeringarna har visat betydande variationer. Stora flockar av storskarv fiskar i södra Öresund och utnyttjar Pepparholm och Saltholm för att vila. Endast vid något tillfälle har dessa stora flockar observerats vid våra inventeringar och de tycks inte utnyttja själva Lillgrundområdet. Storskarvar har observerats i vindkraftparken, men antalet i detta område tycks vara något lägre än före kraftverkens uppförande. Trots detta finns inget som tyder på någon mer omfattande påverkan på de storskarvar som nyttjar Öresund. 8

9 Alfågel (Fig ) Alfågeln övervintrar i huvudsak i egentliga Östersjön och beståndet i södra Öresund är ganska ringa även om arten är en regelbunden vintergäst också här. Maximiantalet inräknade alfåglar mellan Falsterbohalvön och Öresundsbron har varit något hundratal individer, medan mer än 1000 alfåglar regelbundet setts i farvatten söder om Falsterbo. Före vindkraftparkens uppförande sågs regelbundet mindre grupper av alfåglar på Lillgrund, men efter parkens uppförande sågs få alfåglar i densamma och tätheten på Lillgrund var lägre än före parkens uppförande. Trots det undvikande av vindkraftparken som våra analyser antyder ska man komma ihåg att detta har väldigt liten biologisk betydelse. Lillgrund är av mycket marginell betydelse för alfågeln i stort. Ejder (Fig ) Ejdern är regelbundet förekommande i området runt Falsterbohalvön och i södra Öresund under vinterhalvåret och upp till har regelbundet observerats vid inventeringarna. Totalt beräknas det övervintrande beståndet i området till mellan och med merparten söder om Falsterbo även om större flockar också finns norr om Falsterbo. Under våren utnyttjas Lillgrund och Bredgrund och kringliggande vatten i betydande utsträckning av ejdrar från den stora kolonin på Saltholm, där ejdrar häckade 2000 (Desholm et al. 2002). Södra Öresund är också en viktig rastlokal under vårflyttningen. Vid inventeringar i maj fanns merparten av ejdrarna i det norra delområdet. Ejdrarna undvek tydligt att vistas i vindparken under de närmaste åren efter att parken tagits i drift. Samtidigt ökade tätheten i de intilliggande delarna. En viss tillvänjning antyds av de sista inventeringarna 2011 då större flockar av ejder sågs inne i själva parken. Småskrake (Fig ) Småskraken var den vanligaste arten vid de flesta inventeringar i området norr om Falsterbo, dvs. runt Lillgrund, med undantag för vår- och tidiga höstinventeringarna när ejdern var den vanligaste arten. Vinterbeståndet i det undersökta området har beräknats till ca individer, vilket är den största koncentrationen av småskrake i svenska vatten och i Östersjöområdet som helhet. Merparten av småskrakarna i det norra området observerades mellan Bredgrund och Öresundsbron. Färre småskrakar registrerades i hela undersökningsområdet efter parkens tillkomst jämfört med perioden före. Resultaten från våra analyser ger dock inget enhetligt svar på om arten undviker vindkraftparken eller inte. Få fåglar sågs dock inne i parken under de första åren med denna i drift, medan antalen därefter varierat ordentligt mellan olika tillfällen. Sannolikt har sådana variationer mer att göra med variationer i födans fördelning (småfisk) än med vindkraftparken som sådan. Gråtrut (Fig ) Gråtruten var den dominerande måsfågeln i undersökningsområdet både runt Lillgrund och Bredgrund samt söder om Falsterbo. Normalt var gråtrutarna spridda ensamma eller i små grupper och större koncentrationer sågs endast i anslutning till fiskebåtar, rastande på Måkläppen eller vid hamnarna. 9

10 Någon påverkan på gråtrutarnas uppträdande i relation till vindkraftparkens uppförande har inte kunnat konstateras. Större ansamlingar är näst intill alltid knutna till aktiva fiskebåtar och eftersom sådant fiske ej förekommer i vindkraftparken så förekommer heller inga större ansamlingar av gråtrutar i denna. Flyttande fåglar Radardata från två vårar (2002 & 2005) före byggnation av vindkraftparken kunde jämföras med data från tre vårar med parken i drift ( ). För huvuddelen av flyttfågelrörelserna, dvs. de som passerar med grovt sett nordostliga riktningar (Fig. 40) noterades inga storskaliga förändringar av det geografiska mönstret som kunde härledas till tillkomsten av vindkraftparken. Andelen flockar som passerade över den centrala delen av södra Öresund, där Lillgrund ligger, minskade förvisso med drygt 20 % men samtidigt fanns även andra förändringar i hur sträcket fördelade sig längs den nord-sydliga transekten (se Fig. 7) på ett sätt som knappast kan ha med vindkraftparken att göra (Fig. 41). Mönstret var detsamma oavsett tid på dygnet (Fig. 42). Vissa skillnader fanns mellan olika tider av våren där sena flyttare (exempelvis prutgås) uppvisade en större minskning av andelen passerande flockar över de centrala delarna av sundet (-36 %, Fig. 45) jämfört med tidiga flyttare (exempelvis ejder, Fig. 43, -15 %) och de som passerar mitt på våren (exempelvis vitkindad gås, Fig. 44, - 23 %). Däremot minskade andelen flockar som passerade själva Lillgrund, vindkraftparken, kraftigt från åren före vindparkens tillkomst (82 % minskning, Fig. 46). Minskningen var lika kraftig på natten som på dagen (Fig. 47). För sjöfåglar som passerar Öresund med sydliga flygriktningar på våren, såsom många ejdrar och sjöorrar (Fig. 48) noterades redan innan Lillgrundsparkens tillkomst att en väldigt liten andel passerar så långt ut i sundet som vid Lillgrund (Fig. 49). Andelen flockar som passerade själva Lillgrund tenderade trots detta att minska. Innan vindkraftparken byggdes passerade 0-9 % av den totala sträckvolymen med sydliga riktningar över Lillgrund, åren med parken i drift var motsvarande andelar 0-3 % (Fig. 50). Från hösten (Fig. 51) analyserades radardata från en höst (2001) innan vindkraftparken byggdes och jämfördes med två höstar (2008 & 2009) med vindkraftparken i drift. Här fanns inga skillnader i hur stor andel av det totala fågelsträcket som passerade över centrala Öresund, med Lillgrund, mellan före och efter parken byggdes (Fig. 52). Mönstret var detsamma både dag och natt (Fig. 53). Återigen var det dock så att andelen flockar som passerade själva Lillgrund (vindkraftparken) minskade kraftigt (78 % minskning, Fig. 54). Minskningen var lika stor både dag och natt (Fig. 55). Diskussion Rastande och övervintrande fåglar Inventeringarna i samband med kontrollprogrammet bekräftade södra Öresunds stora betydelse för de övervintrande och rastande sjöfåglarna med viktiga koncentrationer av speciellt småskrake och ejder i det undersökta området. 10

11 Liksom vid andra inventeringar av rastande och övervintrande sjöfåglar konstaterades en betydande variation i antalet individer mellan olika inventeringstillfällen både för Lillgrundområdet och i referensområdet söder om Falsterbo, samt för både flyg och båtinventeringarna. Inventeringarna ger därför inte tillräckligt underlag för en formell statistisk analys av skillnaderna i fåglarnas täthet i olika delområden före och efter parkens uppförande. För att sådana analyser skulle kunna genomföras hade ett betydligt större antal inventeringar än vad som ingått i planerna för kontrollprogrammet krävts. För den vanligaste sjöfågeln, småskrake, noterades ett viss undvikande av vindkraftparken särskilt under de första åren efter parkens uppförande. Totalt sett noterades dock inte någon större negativ påverkan på småskrakarnas utnyttjande av området. Ejdern visade också ett undvikande av själva vindkraftparken, men här syns ett visst tillvänjande ha skett. Den tredje andarten i området, alfågel, visade en klar undvikandeeffekt, men alfågeln är sparsamt förekommande i området och dess reaktion på Lillgrundparken saknar betydelse för arten i området, som är perifert för arten. Sammanfattningsvis kan man inte konstatera några större effekter på de rastande och övervintrande sjöfåglarnas utnyttjande av södra Öresund även om det initialt fanns ett undvikande av själva vindkraftparken av vissa arter. Även om de viktigaste andarterna till en del undvek själva vindkraftparken eller förekom där i mindre tätheter så var det aktuella området så litet i relation till den samlade arealen av lämpliga födosöksområden för aktuella arter. Även om det finns relativt få andra resultat från vindkraftparker till havs som vi kan jämföra resultaten från Lillgrund med så är antalet studier i ständigt ökande efterhand som fler anläggningar byggs i denna miljö. I Sverige har inga liknande studier som de vid Lillgrund gjorts någon annanstans. De två små parkerna i Kalmarsund studerades exempelvis aldrig med ett före-efter upplägg och utgörs dessutom av en annan typ av anläggningar (en enkel rad av kraftverk)(pettersson 2005). Storskaliga undersökningar har genomförts i Danmark (Dong Energy 2006, Petersen et al. 2006, Petersen & Fox 2007 och ytterligare referenser i dessa rapporter) och generellt visar dessa på liknande resultat som hittades vid Lillgrund. Nyare studier har också gjorts i Nordsjöområdet, med till stor del andra arter inblandade (Percival 2010, Leopold et al. 2010). Generellt börjar en mer komplicerad bild framträda där det inte verkar som om havsbaserade vindkraftparker har så entydigt negativa effekter på sjöfåglars utbredning som man kanske först trodde. Vissa arter, främst havslevande dykänder, lommar och havssulor uppvisar i regel någon form av undvikande under de inledande åren efter det att en vindkraftpark har byggts. Undvikandet är dock sällan totalt och för vissa arter (främst havslevande änder) finns tecken på att någon form av tillvänjning successivt sker. Flyttfåglar Det finns inga tecken på någon storskalig påverkan av flyttfågelrörelserna i sundet som kan härledas till vindkraftparken på Lillgrund. Den översiktliga analys som gjorts visar att andelen flockar som väljer att passera genom den 10 km sektor där Lillgrund ligger har minskat med ca 20 % sedan vindparken kom på plats. Den mest markanta förändringen i vårsträcket är annars att en mycket högre andel av alla passerande flockar under perioden med vindkraftparken i bruk passerade över norra delen av undersökningsområdet (Saltholm). 11

12 Samtidigt med en ökad andel flockar som passerat i norr så finns även en minskad andel som passerat längst i söder, varför den troligaste förklaringen till det funna mönstret kanske är eventuella skillnader i vindförhållanden på väg till Öresundsområdet. Flyttande fåglar driver till viss del med vinden, antingen för att det är gynnsamt för dem eller för att de inte kan kompensera fullt ut. Detta leder till viss variation i var exakt som en viss flyttningskorridor går under en given dag eller under en viss säsong. Små skillnader i vindförhållanden kan därför ge upphov till skillnader av den typ som vi ser i det storskaliga mönstret mellan åren innan vindparken var byggd och åren efter. Ett otvetydigt resultat är dock att andelen flockar som passerar över själva Lillgrund har minskat kraftigt efter det att vindparken kom på plats. Blott ca en femtedel så stor andel av alla flockar passerar över Lillgrund idag som innan vindparken fanns där. Vi tolkar detta som att flyttande fåglar i stor utsträckning undviker vindkraftparken på Lillgrund, men att undvikandet sker i Lillgrunds närområde, dvs. inom någon km från parken. Dessa resultat ligger helt i linje med vad man hittat på andra håll vid studier av flyttande (sjö)fåglar vid både små och stora vindkraftparker (Pettersson 2005, Petersen et al. 2006, Krijgsveld et al. 2010). Resultaten innebär att befarade kollisionsrisker för de fåglar som täcks av radaranalysen är relativt små. Endast en liten andel av de totala fågelrörelserna över Öresund passerar så nära Lillgrundsparken att de löper risk för att kollidera med kraftverken. Större delen av de flockar som flyger i anslutning till Lillgrund viker av och undviker att komma i omedelbar kontakt med parken. Samtidigt bör det nämnas att de radaranläggningar som använts vid dessa studier ej kan mäta flyghöjder. Detta innebär att vi i vårt material inte kan särskilja mellan lågt flygande flockar, som potentiellt kan komma i kontakt med turbinerna, och de som flyger på högre höjd, en bra bit över vindkraftparken utan någon som helst kollisionsrisk. Sannolikt utgör en stor del av de flockar som noterats passera igenom eller nära vindkraftparken av sådana som färdas på betydligt högre höjd (upp till flera 1000 m höjd) och därmed är andelen fåglar som är utsätts för reell kollisionsrisk troligen betydligt lägre än vad vi kan visa här. Om vi använder oss av kollisionsfrekvenser som registrerats vid eller beräknats från andra havsbaserade vindkraftparker i Östersjöområdet bör det vara i storleksordningen 100- några 100 fåglar som årligen kolliderar med och förolyckas vid Lillgrundsparken. Detta kan jämföras med att det vid den närbelägna Öresundsbron sannolikt är ungefär tio gånger fler fåglar som kolliderar och förolyckas varje höst (Nilsson & Green 2002). 12

13 Introduction Southern Öresund is an important staging and wintering area for a large number of waterfowl species. Therefore Saltholm (on the Danish side) and Foteviken-Falsterbo (in Sweden) have been appointed as Special Bird Protection Areas (SPA) under the bird s directive of the European Union (79/409/EEG). Both these areas are also appointed as areas of international importance under the Ramsar convention ( Other parts of the southern Öresund, e.g. Lommabukten and Lundåkrabukten are also important for different wetland species and show bird numbers higher than the criteria for international importance. The southern part of Öresund is also an area where large numbers of migrating birds of different species are passing both during spring and autumn. These parts probably hold the largest concentrations of migrants in Scandinavia (Alerstam 1978, 1990) as this is where the over-water passage over the Baltic between Scandinavia and the Danish islands (and in the longer perspective the European continent) is shortest. This means that large numbers of migrants arrive to Scandinavia from southerly and southwesterly winter quarters here in spring, and that even higher numbers depart from Scandinavia over this area in autumn. The migratory bird movements over the area have been studied for many years at Falsterbo Bird Observatory ( ). Based on this background, avian studies formed an important part of the Environmental Impact Assessment when the Lillgrund Wind farm was planned in southern Öresund (Fig. 1). A desktop study of the possible effects on the bird fauna of the planned wind farm was published by Nilsson (2001). As a part of the conditions for the wind farm a monitoring program was established to study the possible impact of the wind farm on the bird fauna. The monitoring program included studies both on staging/wintering birds in the area and the bird migration through the area. For staging/wintering water birds the study aimed to establish whether the wind farm had any effects on their possibilities to utilize their feeding areas. For actively migrating birds the program aimed at looking at if the wind farm affected the migratory movements over the area, if there was any avoidance behavior that could lead to increased costs for the birds or if there were any large risks for collisions with the turbines. These questions were analyzed through studies performed before the construction and during the first years of operation of the wind farm. Staging/wintering birds were counted from both boat and aircraft both in the possible impact area, here defined as the area between the Öresund Bridge between Sweden and Denmark and the Falsterbo peninsula and a reference area south of Falsterbo (aerial surveys only), where we did not expect any risks for effects. This latter part of the study was important to get background information on fluctuations in numbers of staging/wintering water birds in the area. Bird migration over the area was studied using data from two surveillance radar stations. During the base-line studies visual observations of bird migration was conducted from a neighboring vantage point (Green & Nilsson 2006). Background information of the general bird migration over the area was also obtained from studies in connection with the Öresund Bridge, just north of the wind farm area (Nilsson et al. 2009, 2010). The first phase of the monitoring program (before the building of the wind farm) was undertaken during (Green & Nilsson 2006). There was no field work during the construction period as it is clear that this work would lead to large disturbances on the birds 13

14 and that these most probably are temporary. The second phase started in December 2007 and was originally planned for a period of three years, i.e. until Due to the unusually hard winter weather it was not possible to do all of the planned work in the winter 2009/2010 so the second phase of the study was extended to include also the 2010/11 winter and the spring in This report analyze the results of the monitoring program with the aim to establish whether the establishment of the wind farm had any effects on the bird fauna in the area or not. Preliminary results from the second phase of the program have been published in reports of Nilsson & Green (2009, 2011). For a general background description of the staging/wintering bird fauna of the area and the migration through the area see the report from the first phase (Green & Nilsson 2006) and the first preliminary description (Nilsson 2001). Study area Fig. 1. The southern part of Öresund showing the important bird areas at Foteviken, Falsterbo peninsula and Saltholm. Water depths are shown with different grades of blue: 0-3m (darkest), 3-6 m, 6-10 m and m (lightest). Deeper areas in the south are shown in white. Turbines at Lillgrund are shown with black dots. Södra Öresund med Lillgrund och de viktiga fågelområdena vid Foteviken, Falsterbohalvön och Saltholm markerade. De olika djupnivåerna i södra Öresund visas med olika mörka blå nyanser: 0-3 m (mörkast), 3-6 m, 6-10 m samt m (ljusast blått). Djupare områden saknar färg på kartan. Vindkraftverken vid Lillgrund visas med svarta punkter. 14

15 Lillgrund is situated in the southern part of Öresund, about six km west of Klagshamn south of Malmö (Fig. 1). Most parts have a depth of four-five meter but some areas are as shallow as about two meter. Some parts of the wind farm are on the shallowest areas, whereas other turbines stand in somewhat deeper water. South of Lillgrund there is another shallow area, Bredgrund, also with water depths of about two-three m in parts. Large shallow areas are also found around the Falsterbo peninsula and in the Foteviken area, these areas forming important feeding areas for different water birds. The bottom substrate of the area as well as the submerged vegetation and benthic fauna of the area is well documented in studies made in connection with the establishment of the Öresund Bridge north of Lillgrund. Lillgrund is situated in what in that case was called the outer impact zone and was therefore included in the studies. Large areas of Zostera vegetation was found in the area (Semac 1997), these areas being important for many benthic organisms and thus important as feeding areas for several water birds (Nilsson 1972). The benthic fauna showed high biomasses and the coverage by Blue Mussels (Mytilus edulis) was around 40% (Semac 1998, 1999). The area has apparently large capacities as feeding areas for Eiders and other diving ducks. Fig. 2. Detailed map of Lillgrund with the turbines showed as black dots. Bredgrund to the south is also shown. Water depths are shown with different grades of blue: 0-3m (darkest), 3-6 m, 6-10 m and m (lightest). Detaljkarta över Lillgrund med vindkraftparken. Bredgrund i söder visas också. De olika djupnivåerna i södra Öresund visas med olika mörka blå nyanser: 0-3 m (mörkast), 3-6 m, 6-10 m samt m (ljusast blått). 15

16 The wind farm at Lillgrund consists of 48 turbines placed in eight rows of three to eight turbines in the direction NE SW, with 300 m between the turbines in one direction and 400 m in the other (Fig. 2). The wind farm is situated about 7 km from the Swedish coast (Fig.1). The total height of the turbines is 115 m up to the top of the wings. The hub height is at 68.5 m above sea level and the rotor diameter is 93 m. For further general information on the wind farm see Vattenfall Vindkraft (2009). Methods Survey methods Censuses of birds in offshore waters can be performed from different platforms, either from boats or from airplanes. Both have advantages and disadvantages. In Danish studies in relation to offshore wind farms (Petersen et al. 2006) and also in other studies, aerial surveys have been used, but boat counts have also been performed in some areas. In the original plans for the monitoring program a combination of local boat counts and aerial surveys covering larger areas were envisioned. In practice the surveys in the first years had to be made by boat only as there were no suitable airplanes available in the region (offshore low level flying must be done by twin-engined aircrafts for security reasons). However, we managed to make aerial surveys in 2006 (plus at two occasions in 2004 to develop methods) before the construction of the wind farm. In this way we also managed to cover the reference area. Aerial surveys were continued after the construction of the wind farm but due to the sometimes difficult flying conditions in winter it was not possible to fly in some periods. The surveys are especially sensitive to wind and turbulence as they implied flying in between the turbines. There were also problems with the boat surveys in 2010 and 2011 due to the ice conditions in Öresund. In these situations it was however possible to fly. According to our experience both survey methods work well in the Lillgrund area but the aerial surveys have the advantage that they cover a much larger area in shorter time. It is however important to use both methods as some species can be difficult to detect and count properly from an aircraft (Nilsson 1975) whereas it for other species is important that large areas can be covered to avoid double-counting. Boat surveys The boat surveys at Lillgrund have followed the standardized methods used in the ESASproject (European Seabird at Sea Team) documented by Komdeur et al. (1992). The method was originally established for larger ships in offshore areas but we have made the surveys from a small boat and adapted the method accordingly. The boat surveys were performed as line transects following a standardized route (Fig. 3) from north of Lillgrund and over Lillgrund and Bredgrund with 2 km between the survey lines except for Bredgrund where this was not possible due to the shallow water. The surveys were normally conducted by two observers, each covering one side of the boat. Some counts 16

17 had to be made with only one observer (covering just one side). The observation height was about 3 m above the water surface. All birds seen were counted and the position of each observation (bird or flock of birds) was estimated into five distance bands. The following bands were used: A= 0-50 m, B = m, C= M, D = m and E >300 m. Observations were registered on tape or digital recorder with time of observation, species, number, behavior and estimated position. The position of the boat was recorded with a GPS every minute, meaning that a position was recorded about every 170 m with the normal travelling speed (10 km/h). Fig. 3. Map of the southern part of Öresund with the boat survey lines shown in red. Water depths are shown with different grades of blue: 0-3m (darkest), 3-6 m, 6-10 m and m (lightest). The turbines at Lillgrund are shown with black dots. Karta över södra Öresund med den standardiserade rutten för båtinventeringarna inritad i rött. Vindkraftverken visas med svarta punkter. De olika blå nyanserna visar områden med olika djup med de fyra djupintervallen 0-3 m (mörkast blått), 3-6 m, 6-10 m och m och djupare (ljusast). Bird data were transcribed from tapes or data files after each survey and combined with the position data recorded and stored in the GPS, hence giving all observations a position. The observations were then stored in a data-base. The number of boat surveys undertaken in different months and years is found in Table 1. The low number of boat surveys undertaken during was due to technical problems with the boat and difficult ice conditions during the winter periods. 17

18 Table 1. Number of boat surveys (Fig. 3) and aerial surveys (Fig. 5) undertaken in the study area during the different months and years. Antal båt (Fig. 3)- och flyginventeringar (Fig. 5) inom undersökningsområdet under olika år. Sept Oct Nov Dec Jan Feb March April May BOAT 2001/ / / / / / / / / AERIAL 2005/ / / / / Aerial surveys Fig. 4. A CESSNA 337 Skymaster was used for the aerial surveys. CESSNA 337 Skymaster användes för flyginventeringarna. 18

19 Fig. 5. Map of the southern part of Öresund and waters south of Falsterbo with the aerial survey lines. N = the possible impact area (North) and S = reference area (South). For depth intervals see Fig.1 Karta över södra Öresund och farvattnen runt Falsterbo med de standardiserade flyginventeringslinjerna markerade. Djupnivåer se Fig. 1. N = möjligt påverkansområde (norr), S= kontroll område (söder). The aerial surveys were undertaken from a CESSNA 337 Skymaster (Fig. 4), a high-winged twin-engined aircraft with good visibility for the observers. The same aircraft and survey methods have been used as a standard for monitoring of offshore seabirds (mostly sea ducks) in Sweden over a number of years. During the surveys two observers were always employed covering each side of the aircraft. The survey speed was about 180 km/h and we flew the surveys at an altitude of m above sea level. Observations were registered on tape or digital recorder and the position of the plane is continuously stored by GPS. We used separate GPS equipments for navigation and registration. The survey lines were separated by two km. The observers covered a sector of 200 m on each side of the aircraft. There is a dead zone just under the aircraft implying that the sector covered is a total of 320 m. Observations outside the survey belt were noted as extra observations in the data base. After the construction of the wind farm the survey lines 3 and 4 were modified so that they passed from SE to NW through the wind-farm (see example in the species maps). 19

20 The number of aerial surveys undertaken in different months and years are to be seen in Table 1. Gaps in the coverage was due to difficult flying conditions, the aerial surveys also being dependent on the availability of suitable aircraft in the region. Analysis of survey data For the five most common species (Cormorant, Long-tailed Duck, Eider, Red-breasted Merganser and Herring Gull) comparisons of the utilization of the Lillgrund area before and after the construction of the wind farm was analyzed using two methods: with Jacob s index and by comparing densities. For these analyses we used three different zones: the wind farm area, a buffer zone of 2 km around the outer limits of the wind farm and the outer area, i.e. the northern area in general excluding the windfarm and buffer zone. In the aerial surveys we considered lines 1 9 to constitute the northern area. In the density calculations we restricted the analysis to the parts of the survey lines that covered water deeper than three meter (see Fig. 6). The same area divisions were used below in the calculations of Jacob s index. The total areas of the three different zones were: windfarm area 5 km 2, buffer zone 29 km 2 and for the outer area 224 km 2, of which 20%, 15% and 15 % were actually covered by the aerial surveys. The Jacob s indices show the relative use of the different zones in relation to expected use. Densities are just a measure of the number of birds per area unit. Hence the two measures in part describe different things and results from the two may differ. Jacob s indices do not give any information at all about the absolute numbers or densities of birds using a specific zone, but instead show the proportion of birds using the zone in relation to a) the total number of birds using the whole study area (all zones) and b) the proportion of the zone out of the whole study area. This means that it may very well be so that densities in a specific zone can increase at the same time as the Jacob s index for that zone can decrease, since the latter depends on the total number of birds registered in the whole study area. The density calculations were based on the aerial surveys as the boat surveys cover too small parts of the areas outside the wind farm area and the buffer zone. The total area within the survey belt of the aerial surveys were 1.0 km 2 within the wind farm area, 4.2 km 2 for the buffer zone and 33.9 km 2 for the areas outside these zones. The mean counts within the survey belts within each zone were calculated for each year and season separately and the densities were calculated from these means and the surveyed area within each zone (see above). The means are found in Table A10 in the appendix. If birds avoid the wind farm area or not was analyzed by calculating Jacob s selectivity index D (hereafter Jacob s index, Jacobs 1974). This index was calculated for the five most commonly recorded species during boat and air surveys, and was used for describing if the birds avoided or were attracted to the wind farm area. Indices were calculated both for the period before the construction of the wind farm and for the period with the farm in operation. Separate indices were also calculated for each survey year (centered around mid-winter) in order to look at annual variation in avoidance or preference. Avoidance or preference for the area outside but close to the wind farm, up to 2 km away from the turbines, was also analyzed (see Fig. 6 for delimitation of the areas used). The birds recorded in the remaining parts of the study area covered by boat transects or the northern part of the aerial survey area were used in the calculations of the total number of birds in the whole study area and for calculating proportions of birds using the areas closest to the wind farm, but no indices were calculated for these parts. 20

21 Fig. 6. Map over the wind farm at Lillgrund, turbines showed by black dots, the wind farm area (line connecting black dots), as well as the area within 2 km from the turbines used in the calculations of Jacob s index (see text). Detaljkarta over vindkraftparken på Lillgrund samt omfattningen på buffertzonen inom ett avstånd på 2 km från de yttersta kraftverken, vilka utnyttjas för beräkningar och analyser med Jacobs index (se närmare i texten!). The Jacob s index describes to what extent the birds use a specific area in relation to the expected use of that area. In the case with marine birds at sea the expected use is usually that the birds should distribute themselves in relation to size of the area. The larger area, the more birds in absolute numbers is expected to use the area. This is of course a simplification of reality and many other factors such as water depth, food availability are also deciding how the birds will be distributed. As a simple rule of thumb and as a reasonable starting point for further discussions, the Jacob s index works perfectly well and hence has been used in several similar studies before (see for example Petersen et al. 2006, Petersen & Fox 2007). An index value (D) of +1 show that all birds occur in the area of interest and will be interpreted as that the birds prefer this area. An index value (D) of -1 show that no birds occur in the area of interest and will be interpreted as that the birds avoid the area. The interpretation of negative index values is that there is some sort of avoidance involved. The lower (more negative) the index, the stronger is the avoidance. Positive index values are interpreted as some sort of preference. The higher (more positive) index the stronger is the preference. Index values close to zero shows that the area is used roughly as expected. The Jacob s index is calculated as follows: D = (r - p) / (r + p - 2rp) 21

22 Where r = the proportion of birds within the area of interest in relation to the total number of birds in the whole study area. P = the proportion of the area of interest in relation to the whole study area. In our calculations of Jacob s index we proportions of area for the boat survey data. The boat surveys were in reality very close to total surveys of the area, i.e. all or most of the birds present were actually seen. For the calculations based on aerial survey data we used proportions of transect length within respective area as these surveys are done as samplings. Even if the Jacob s index gives an indication of if birds avoid or prefer certain areas, the results should be interpreted with caution. The index only shows if the birds use an area in relation to the expected use. It says nothing about the mechanisms behind why the birds distribute themselves as they do. Radar studies of bird migration To get a large-scale overview of the bird migration patterns in the area, as well as for also being able to look at patterns during night time, we used data from two surveillance radar stations in south central Scania, situated at about 30 km from Lillgrund. These radar stations are used for monitoring air- and ship traffic along the Scanian west and south coasts and should hence cover also bird migration in an acceptable way in these areas. Film from the radars PPI was stored on VHS or DVD:s. In these films, anything that reflect the radio waves from the radar shows up as distinct dots, radar echoes, moving over the landscape. Usually, there is an activated function for removing stationary echoes. Objects containing metal, as ships or airplanes as well as anything containing water, such as living creatures results in radar echoes and are hence possible to follow by the radar technique. Radar has been used successfully with bird migration research during the last 50 years (see Eastwood 1967 and Alerstam 1990 for details about the technique). As it foremost is the three above mentioned objects (airplanes, ships and birds) that gives rise to radar echoes in the Sound area a routine for separating the three is needed. This is relatively simple as the three types move with different typical speeds. Airplanes are fast and travel by km/h, ships are slow and moves with speeds up to 30 km/h and birds, finally, are intermediate. Typical ground speeds (the resulting flight speed over the ground, i.e. the birds own flight speed + the effect of the wind) varies between 30 and 130 km/h. Based on the speed of the echoes travelling over the area, bird echoes can be separated where after the data set can be analyzed for migration intensity (number of bird echoes), flight directions etc. Also behavior as when birds are facing a wind farm can be analyzed, although the surveillance radars used here do not permit any more detailed analysis of bird behavior close to, or within, the Lillgrund wind farm. Since the most of all bird movements over the Sound in spring are directed towards between north and east, bird echoes were counted along 50 km long north-south oriented transect (Fig. 7). The transect was based on the Swedish Grid (RT-90) and passes along the east side of the Lillgrund area in the middle of the Sound (1310 E, according the Swedish Grid). To get a more detailed resolution of the bird movements the transect was divided into 10 km long segments, also based on the Swedish Grid (A-E, Fig. 7). In addition to the north-south directed transect another one, perpendicular to the first one going from west to east was used for describing the southerly oriented spring migration of waterfowl (mainly eiders and common scoters) in the Sound (6160 N, according to the Swedish Grid (Fig. 7). Also this 22