De Dynamiek van Mosselbanken Invloed van stroming en golven

Transcriptie

1 De Dynamiek van Mosselbanken Invloed van stroming en golven Jasper Donker 1

2

3 3

4 Waterbeweging in de Waddenzee Waterstand / waterdiepte Stromingen door getij en wind Golfwerking Feedback: terugkoppeling vanuit mosselbank naar waterbeweging; scheppen van eigen omgeving Verschil stroming en golven 4

5 Orbitaal beweging onder golven Energie Kustwaarts onder kam 3 Zeewaarts onder trog Kracht in een vlak: schuifspanning τ

6 Orbitaalbeweging en schuifspanning aan de bodem Bron: LEGI France; Florent Grasso (UU)

7 Stroming aan de bodem: schuifspanning in één richting Schuifspanning = shear stress 7

8 Golfwerking aan de bodem: orbitale snelheid en schuifspanning in twee richtingen 8

9 Vraag 1 Welke rol speelt de waterbeweging in de verspreiding en dynamiek van mosselbanken in de Waddenzee? Aanvoer, verspreiding en depositie van larven Beschikbaarheid van voedsel filter feeders Erosie van mosselbanken 9

10 Vraag 2 Wordt erosie van mosselbanken bepaald door stroming, golfwerking of een combinatie van de twee processen? 10

11 Schuifspanning aan de bodem o.i.v. stroming, golfwerking en de combinatie Tijd 11

12 Schuifspanning aan de bodem o.i.v. stroming, golfwerking en de combinatie 12

13 Vraag 3 Hoe groot zijn de eroderende krachten over een mosselbank en op welke wijze en in welke mate kunnen mosselen zich wapenen tegen deze eroderende krachten? 13

14 Golfmodel Bank de Cocksdorp Texel - Bodemligging zonder bank - Berekening golfveld in situatie zonder bank - Preferente locatie: minimum in orbitaalsnelheid - Latere mosselbank: contour 14

15 Feedback: golfdemping over rand van mosselbank Voortplantingsrichting golven Met mosselbank Zonder bank mosselbank 15

16 Weerstandskrachten in een bank Biologische eigenschappen Dichtheid mosselen Hechting mosselen Verankering in substraat Ontwikkeling byssusdraden Abiotische condities Samenstelling en sterkte sediment Lokale morfologie en expositie Patroonvorming 16

17 Werking van byssusdraden 17

18 Weerstandskracht tegen erosie werking byssusdraden - relatief vlakke bank Stroomgoot experiment veld Zone 1: Hoge dichtheid; gedrag aan rand: 8.7 N Zone 2: Lage dichtheid; gedrag aan rand: 4.5 N Zone 3: Centrale deel; minder wapening: 3.6 N 18

19 Byssusdraden: verschil tussen droogvallende banken (litoraal - platen) en niet-droogvallende banken (sublitoraal geulen) Bron: Sander Glorius 19

20 Vraag 4 Hoe kan de lokale kennis over golven worden opgeschaald naar het niveau van een kombergingsgebied in de oostelijke en westelijke Waddenzee? Zijn er regionale verschillen in golfwerking die van belang zijn voor de dynamiek van mosselbanken? 20

21 Golven in de Waddenzee externe factoren Wind: snelheid en richting Tijdsduur van windveld Waterdiepte; afhankelijkheid wind naast getij Invloed golven op mosselbanken Aanwezigheid mosselbank zelf; hoogteligging bank Ligging en expositie van bank t.o.v. golfrichting Ligging t.o.v. geulen Van veldmetingen naar computermodel SWAN 21

22 Modelberekeningen kombergingen 1480 scenario 22

23 Invloed windsnelheid en richting op waterstand Waddenzee 23

24 Ruimtelijke verdeling mediane (50%) orbitaalsnelheid 24

25 Ruimtelijke verdeling 95 percentiel orbitaalsnelheid 25

26 Invloed realistische waterstand op orbitaalsnelheid (95%) 20 % toename in orbitaalsnelheid geeft > 40 % toename in schuifspanning aan de bodem 26

27 Orbitaalsnelheden in oostelijke en westelijke Waddenzee (95%) 27

28 Orbitaalsnelheden: locatie mosselbanken versus gemiddelde voor intergetijdegebied 28

29 Bedekkingsgraad mosselbanken (%) versus gemiddelde orbitaalsnelheid komberging 29

30 Toepassing lokaal: mossel bank Brakzand Dieptekaart 30

31 Preferente locatie mosselbank: gebied met lagere orbitaalsnelheden 31

32 32

33 Synergy golf- en ijswerking De Cocksdorp Sinterklaas storm

34 Bedekkingsgraad mosselbank Observaties - Direkte erosie ijswerking - Beschadiging aanhechting substraat - IJswerking maakt bank kwetsbaar voor golferosie - Storm grijpt aan op hogere delen bank 34

35 Conclusies golfwerking 1 Golven eroderen mosselbanken en zijn een belangrijke beperkende factor voor de vestiging en ontwikkeling van deze banken. Mosselbanken zijn zeer effectief in het dempen van golfenergie en geven daardoor mede vorm aan hun eigen omgevingscondities. Mosselbanken wapenen zich met o.a. hun byssusdraden; de binding in litorale banken is daarbij veel sterker dan in sublitorale banken (effect golven versus stroming) 35

36 Conclusies golfwerking 2 Naast windsnelheid en richting is waterdiepte een belangrijke factor voor de grootte van de orbitale snelheid en schuifspanning aan de bodem in de Waddenzee. Kombergingsgebieden in de westelijke Waddenzee worden gekenmerkt door grotere orbitaalsnelheden dan in de oostelijke Waddenzee. Mosselbanken in de westelijke Waddenzee liggen vooral op locaties waar de orbitaalsnelheid kleiner is dan die van het gemiddelde voor het intergetijdegebied in de komberging. 36

37 Conclusies golfwerking 3 Kombergingsgebieden met hogere orbitaalsnelheden hebben een kleinere bedekkingsgraad van mosselbanken. Strenge winters resulteren in een synergy van ijswerking en golfwerking voor wat betreft de erosie van mosselbanken. IJswerking heeft een direkt effect in de vorm van het onstaan van ruggen en depressies; golven grijpen aan op het ontstane reliëf. Indirekte invloed: interne sterkte eigenschappen, beperking beschikbaarheid voedsel na de winter (bedekking) 37