De Dynamiek van Mosselbanken Invloed van stroming en golven
Jasper Donker
1
3
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
Orbitaal beweging onder golven Energie
1
2
3
4
1
1 4
2 3
Kustwaarts onder kam
Zeewaarts onder trog
Kracht in een vlak: schuifspanning τ
Orbitaalbeweging en schuifspanning aan de bodem
Bron: LEGI – France; Florent Grasso (UU)
Stroming aan de bodem: schuifspanning in één richting
Schuifspanning = shear stress 7
Golfwerking aan de bodem: orbitale snelheid en schuifspanning in twee richtingen
8
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
Vraag 2
Wordt erosie van mosselbanken bepaald door stroming, golfwerking of een combinatie van de twee processen ?
10
Schuifspanning aan de bodem o.i.v. stroming, golfwerking en de combinatie
Tijd 11
Schuifspanning aan de bodem o.i.v. stroming, golfwerking en de combinatie
12
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
Golfmodel Bank de Cocksdorp Texel - Bodemligging zonder bank - Berekening golfveld in situatie zonder bank - Preferente locatie: minimum in orbitaalsnelheid - Latere mosselbank: contour
14
Feedback: golfdemping over rand van mosselbank
Voortplantingsrichting golven Met mosselbank
Zonder bank
mosselbank 15
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
Werking van byssusdraden
17
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
Byssusdraden: verschil tussen droogvallende banken (litoraal - platen) en niet-droogvallende banken (sublitoraal – geulen)
Bron: Sander Glorius
19
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
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
Modelberekeningen kombergingen – 1480 scenario
22
Invloed windsnelheid en richting op waterstand Waddenzee
23
Ruimtelijke verdeling mediane (50%) orbitaalsnelheid
24
Ruimtelijke verdeling 95 percentiel orbitaalsnelheid
25
Invloed realistische waterstand op orbitaalsnelheid (95%) 20 % toename in orbitaalsnelheid geeft > 40 % toename in schuifspanning aan de bodem
26
Orbitaalsnelheden in oostelijke en westelijke Waddenzee (95%)
27
Orbitaalsnelheden: locatie mosselbanken versus gemiddelde voor intergetijdegebied
28
Bedekkingsgraad mosselbanken (%) versus gemiddelde orbitaalsnelheid komberging
29
Toepassing lokaal: mossel bank Brakzand Dieptekaart
30
Preferente locatie mosselbank: gebied met lagere orbitaalsnelheden
31
32
Synergy golf- en ijswerking – De Cocksdorp Sinterklaas storm 2013
33
Bedekkingsgraad mosselbank
Observaties -
Direkte erosie ijswerking Beschadiging aanhechting substraat IJswerking maakt bank kwetsbaar voor golferosie Storm grijpt aan op hogere delen bank
34
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
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
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
