Modelling the cumulative impact of wind farms on bats on a regional scale

Wind farms are steadily growing across Europe, with potentially detrimental effects on wildlife. When planning wind farm development on a regional scale, cumulative impacts besides local effects should be taken into account. Mapping the potential risk to bats on this scale would help large-scale planning of wind turbines and focus field surveys on more vulnerable areas. Although modelling offers a powerful approach to tackle this goal, its application has been so far neglected. To address this issue we developed a regional scale analysis based on Species Distribution Models (SDM) built on presence data in an area in central Italy that is currently undergoing a large-scale development of wind farms. We deliberately selected a regional rather than a national scale, since this is the geographical (and administrative) dimension at which wind farms development is planned and mitigation or compensation actions are done. Wind farms impacts were evaluated in terms of habitat alteration and barrier effect. In the first phase of the project we decided to test the functionality of our idea developing SDMs for two bat species particularly affected by wind turbines impact N. leisleri and P. pipistrellus and to investigate the landscape pattern alteration produced by wind farms. In a second phase encouraged by the results obtained for the two species we decided to investigate all the bat species present in the region particularly affected by wind turbinesN. Leisleri, P. Pipistrellus, P. Kuhlii, H. Savii, E. Serotinus, T. teniotisand to refine the SDMs considering environmental variables proxies for wind exposure and commuting ad migration routes. We were interested in highlighting the best areas for all the species potentially highly impacted by wind farms and to develop a species richness map useful to point out the hot spot of bat species in the region to identify the most risky area. With the SDMs developed in this second phase we also developed the first attempt to study the barrier effect through connectivity procedures. The specific objectives of our analysis were:a) to produce risk maps by overlaying the foraging habitat maps with existing and planned wind farms locations;b) to assess changes in the spatial pattern of foraging habitat determined by existing and planned wind turbines; c) to combine SDMs to identify highly vulnerable areas where wind farm construction would be especially harmful to bats and should be avoided. d) to investigate species specific connectivity and hot spot of migration routes e) to overlap corridors routes and wind farms. . SDMs were statistically robust (AUC≥ 0.8 for all species).Changes in landscape patterns consisted of a 7.7% increase in the number of patches and a 10.7% shape index increase and of a 8.1% decrease in the mean area of foraging habitat patches. Moreover, 21% of turbines were located within 150m from forest edges, increasing fatality risk. The region’s western part, the hot spot of bat species in the region, needs careful consideration in future wind farm planning. We observed four main corridors routes for N. leisleri from the western part to the south-eastern part of the region. 14 existing and 6 planned wind farms impact both in term of landscape pattern alteration and barrier effect.At wind speed lower than 7 km/h existing turbines have to be shut down, and the construction of the 6 planned wind farms that fall in suitable areas and encounters high connectivity routes has to be avoided.L’industria eolica è in continua espansione in Europa con potenziali effetti negativi sulla fauna selvatica. Nella pianificazione dello sviluppo delle centrali eoliche a scala regionale è necessario tener conto degli impatti cumulativi di più centrali piuttosto che degli effetti a scala locale dovuti a singoli impianti. La creazione di mappe di rischio potenziale a scala regionale può essere di aiuto nella pianificazione a larga scala e utile alla programmazione dei sopralluoghi di campo nelle aree più vulnerabili. Sebbene le recenti tecniche di modellizzazione permettano di raggiungere questo scopo, la loro applicazione è stata a lungo trascurata. Al fine di affrontare questa problematica abbiamo implementato un’analisi a scala regionale basata sullo sviluppo di modelli di distribuzione costruiti a partire da dati di presenza in un’area del centro Italia che attualmente è interessata da una forte espansione del fenomeno eolico. Abbiamo scelto deliberatamente la scala regionale piuttosto che la scala nazionale, in quanto è a questa dimensione geografica e amministrativa che vengono prese le decisioni relative allo sviluppo degli impianti eolici e vengono attuate le misure di compensazione. Gli impatti delle centrali eoliche sono stati valutati sia in termini di alterazione dell’habitat che in termini di effetto barriera. Nella prima fase del progetto abbiamo deciso di testare la funzionalità della nostra idea sviluppando modelli di distribuzione per due specie di chirotteri particolarmente sensibili agli impatti da eolico,N. leisleri eP. pipistrellus, analizzando le alterazioni dei pattern di paesaggio prodotte dalle centrali eoliche. In una seconda fase incoraggiati dai risultati ottenuti per le due specie abbiamo esteso le analisi a tutte le specie presenti in regione maggiormente sensibili agli impatti da eolico: N. Leisleri, P. Pipistrellus, P. Kuhlii, H. Savii, E. Serotinus, T. teniotis. Abbiamo anche raffinato le procedure per l’implementazione dei modelli di distribuzione considerando variabili ambientali “proxy” per l’esposizione al vento e le rotte di migrazione giornaliera e a lungo raggio. Il nostro scopo è stato quello di individuare le aree migliori per la presenza delle specie potenzialmente impattate dalle turbine eoliche e sviluppare una mappa di ricchezza di specie utile a individuare gli “hot spot” in regione per la presenza dei chirotteri in modo da identificare le aree più a rischio. Attraverso i modelli sviluppati nella seconda fase abbiamo anche implementato il primo tentativo per studiare l’effetto barriera attraverso un’analisi basata su modelli di connettività. Gli obiettivi specifici del nostro progetto sono stati: a) produzione di mappe di rischio sovrapponendo le mappe degli habitat di foraggiamento con la mappa delle centrali eoliche regionali; b) valutazione dell’alterazione dei pattern di paesaggio degli habitat di foraggiamento causata della presenza delle turbine eoliche costruite e pianificate; c) a seguito della combinazione delle mappe di foraggiamento, identificazione delle aree più vulnerabili dove la costruzione degli impianti eolici può avere gli impatti più severi e quindi dove la costruzione di nuovi impianti può essere più dannosa e deve essere evitata; d) investigazione specie specifica delle rotte di connettività e identificazione degli hot spot di rotte migratorie; e) sovrapposizione dei corridoi di spostamento con gli impianti eolici. Tutti i modelli di distribuzione sono supportati da valori di AUC significativi (per tutte le specie AUC > 0.80). I cambiamenti in termini di pattern di paesaggio in presenza delle turbine hanno interessato un incremento nel numero di patch pari al 7% e un incremento del 10,7% dell’indice di forma, mentre l’area media delle patch di foraggiamento è diminuita dell’8,1%. Inoltre, il 21% delle turbine ricade nei margini forestali aumentando il rischio di collisione. La parte occidentale della regione Molise, area “hot spot” delle specie in regione, necessita una considerazione attenta nei futuri programmi di sviluppo dell’energia eolica in regione. A seguito delle analisi di connettività abbiamo individuato 4 principali corridoi di spostamento per N. leisleri che si estendono dall’area occidentale all’area sud-est della regione. 14 impianti eolici esistenti e 6 impianti pianificati provocano impatti sia in termini di alterazione di habitat che in termini di effetto barriera.A velocità del vento inferiori ai 7 km/h il funzionamento delle turbine eoliche esistenti deve essere arrestato.La costruzione dei 6 impianti pianificati che ricadono in habitat idonei e incontrano i principali corridoi di spostamento deve essere evitata.Dottorato di ricerca in Ambiente e Territorio (XXV ciclo