Reconciling wind energy development with bird conservation: A comparative study of flight behaviour in raptors to understand and mitigate wind turbine collision risk
Concilier l'énergie éolienne et la conservation des oiseaux : Une étude comparative du comportement de vol des rapaces pour comprendre et atténuer le risque de collision avec les éoliennes
Résumé
Wind energy development is a major component of the strategies to decarbonise energy production and mitigate anthropogenic climate change. However, it leads to bird mortality due to collisions with wind turbines, especially in raptors. To assess the sensitivity of different species to wind turbine collisions and identify effective mitigation measures, detailed information on the species-specific flight behaviour is required. In this comparative study, bird-borne GPS tags were used to investigate collision-related aspects of flight behaviour in six raptor species: Montagu’s Harrier, Hen Harrier, Marsh Harrier, Common Buzzard, Short-toed Eagle and Red Kite, the latter being perceived as one the most collision-prone species in Europe at present. In total, 377 individuals were tracked in 15 study areas in six European countries.
First, as the flight height of birds is a crucial determinant of collision risk, we assessed methods which could improve the accuracy of height data from GPS tags. The highest accuracy was obtained in high-frequency GPS data (GPS fix interval of 2-3 s).
Subsequently, such high-frequency data were used to determine the frequency distributions of flight height in the breeding areas, and assess the effect of wind turbine dimensions on collision risk. In five out of six species, the flight height distributions had a pronounced mode below 25 m above ground. Consequently, the theoretical collision risk decreased substantially with increasing ground clearance of wind turbines. Moreover, with increasing rotor diameter (at fixed ground clearance), the collision risk per MW decreased. By contrast, in Short-toed Eagle, a more uniform flight height distribution and opposite effects of wind turbine dimensions on collision risk were found.
Finally, the species-specific sensitivity to wind turbine collisions in the breeding areas was assessed based on the time spent in flight, the proportion of flights at collision risk height and the distance travelled from the nest location. Large interspecific differences were found: for example, in males, the average time spent in flight per day varied with a factor of 7.4 between species (highest in Montagu’s Harrier), and the total time at risk height per year with a factor of 6.0 (highest in Red Kite). With increasing distance from nest, the time spent at risk height per km2 decreased in all species, albeit with a species-specific slope.
These results indicated that basic characteristics of flight behaviour could explain substantial differences in the sensitivity to wind turbine collisions among raptor species. The dimensions of wind turbines and their location in relation to nest sites were found to be key aspects affecting collision risk, offering a large potential for mitigation measures. However, the effects were species-specific, which calls for conducting similar studies on other concerned species.
Le développement de l'énergie éolienne est un élément majeur des stratégies visant à décarboner la production d’énergie et à atténuer le changement climatique anthropique. Cependant, il entraîne une mortalité d’oiseaux due aux collisions avec les éoliennes, en particulier chez les rapaces. Pour évaluer la sensibilité des différentes espèces aux collisions avec les éoliennes et identifier des mesures d'atténuation efficaces, des informations détaillées sur le comportement de vol sont essentielles. Dans cette étude comparative, des balises GPS miniaturisées ont été déployées pour étudier les aspects du comportement de vol liés au risque de collision chez six espèces de rapaces : le Busard cendré, le Busard Saint-Martin, le Busard des roseaux, la Buse variable, le Circaète Jean-le-Blanc et le Milan royal, ce dernier étant actuellement considéré comme l’une des espèces les plus menacées par le développement éolien en Europe. Au total, 377 individus ont été suivis dans 15 zones d'étude au sein de six pays euro-péens.
Tout d'abord, la hauteur de vol des oiseaux étant un facteur déterminant du risque de collision, les méthodes susceptibles d'améliorer la précision des données de hauteur fournies par les balises GPS ont été évaluées. La précision la plus élevée est obtenue avec des données GPS collectées à haute fréquence (intervalle de 2-3 s entre les positions).
Ensuite, ces données à haute fréquence ont été utilisées pour déterminer les distributions de fréquence de la hauteur de vol et évaluer l'effet des dimensions des éoliennes sur le risque de collision dans les zones de reproduction des espèces. Pour cinq des six rapaces étudiés, la distribution de la hauteur de vol montre un mode prononcé et inférieur à 25 m au-dessus du sol. Par conséquent, le risque théorique de collision diminue considérablement avec l'augmentation de la garde au sol des éoliennes. De plus, le risque de collision par unité de puissance (MW) diminue avec l'augmentation du diamètre du rotor (pour une garde au sol fixe). En revanche, chez le Circaète Jean-le-Blanc, la distribution de la hauteur de vol est plus uniforme et l’effet des dimensions des éoliennes sur le risque de collision est à l’opposé des autres espèces.
Finalement, la sensibilité des espèces différentes aux collisions avec les éoliennes dans les zones de reproduction a été évaluée sur la base du temps passé en vol, de la proportion de vols à hauteur de risque de collision (32-200 m) et de la distance par rapport au nid. De grandes différences interspécifiques ont été constatées : par exemple, chez les mâles, le temps moyen passé en vol par jour varie d’un facteur 7,4 entre les espèces (le plus élevé pour le Busard cendré), et le temps total passé à hauteur de risque par an d’un facteur 6,0 (le plus élevé pour le Milan royal). Avec l'augmentation de la distance par rapport au nid, le temps passé à hauteur de risque par km2 diminue pour toutes les espèces, avec toutefois une pente spécifique à chaque espèce.
Ces résultats indiquent que les caractéristiques élémentaires du comportement de vol peuvent générer des différences interspécifiques substantielles dans la sensibilité des rapaces aux collisions avec les éoliennes, à exposition au risque égale. Les dimensions des éoliennes et leur emplacement par rapport aux sites de nidification s’avèrent être des aspects clés affectant le risque de collision, et offrent ainsi un grand potentiel d'atténuation dans un contexte de développement des parcs éoliens terrestres. Cependant, les effets sont spécifiques aux espèces, ce qui suggère de mener des études similaires sur d'autres espèces concernées.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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