De Dynamiek van Mosselbanken

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