Die Wasserwirtschaft wird sich in Zukunft verstärkt mit dem Klimawandel auseinander setzen müssen. Veränderungen in den Niederschlägen und der Temperatur wirken sich auf die Nutzung von Trinkwasser in Haushalten und in der Wirtschaft sowie auf das Abwasseraufkommen aus. Simultan hierzu unterliegen auch Gesellschaft und Wirtschaft einem immerwährenden Veränderungsprozess. Dazu zählen der demografische Wandel, die wirtschaftliche Entwicklung und die Änderung der Siedlungsstruktur einer Region. Um diese verschiedenen Entwicklungen in ihrer Wirkung auf die Trinkwasser- und Abwassermengen der dynaklim-Region abschätzen zu können und vorausschauendes Handeln betroffener Akteure zu ermöglichen, sind in dieser Studie quantitative Szenarien für die kreisfreien Städte und Kreise entwickelt worden, um die Bandbreite der zukünftigen Herausforderungen der Wasserwirtschaft abzubilden. In allen Szenarien ist mit einem Rückgang der jährlichen Wassermengen (Trink-, Brauch-, Kühl- und Schmutzwasser) zu rechnen. Die in der öffentlichen Abwasserentsorgung abzuleitenden Regenwassermengen können sich je nach Entwicklung der Siedlungsstruktur und des Klimawandels unterschiedlich entwickeln. In der öffentlichen Trinkwasserversorgung ist durch den Klimawandel aber mit einer deutlichen Zunahme der täglichen Spitzenwasserbedarfe im Verhältnis zur durchschnittlich nachgefragten Menge zu rechnen. Diese kann je nach Szenario dazu führen, dass trotz des Rückgangs der jährlichen Wasserbedarfe die Versorgungskapazitäten nur geringfügig reduziert werden können oder (je nach Konstellation einzelner Einflüsse in den Szenarien) noch leicht ausgebaut werden müssen. Um diese Ergebnisse herleiten zu können, werden nach einem kurzen Überblick über die Szenariotechnik in Kapitel 2 die einzelnen Szenarien zunächst näher beschrieben (Kapitel 3). Im folgenden Hauptkapitel 4 werden sie dann quantitativ mit Leben gefüllt, bevor in Kapitel 5 die Ergebnisse (vergleichend) näher betrachtet werden.
Im Rahmen des Klimawandels werden Veränderungen im Abflussverhalten von Fließgewässern erwartet, die zu einer Zunahme von sommertrockenen Bächen führen können. Für diese im Sommer austrocknenden Bäche gibt es aktuell kein biologisches Bewertungsverfahren, um den ökologischen Zustand mittels Tieren der Gewässersohle (Makrozoobenthos, Abk.: MZB) zu erfassen. Es wurde eine Bewertungsmethode für das Management dieser Fließgewässer entwickelt, welche die Anforderungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) für das MZB erfüllt. Das entwickelte Verfahren orientiert sich an der aktuell vorhandenen offiziellen Bewertungsmethode (PERLODES) für ständig wasserführende Fließgewässer in Deutschland. Im Emscher-Lippe Raum wurden 33 Probestellen aus sommertrockenen Bächen auf ihre Besiedlung durch das MZB untersucht. An den Probestellen wurden zusätzlich chemisch-physikalische Parameter und Strukturgüteparameter aufgenommen. Durch die Auswertung dieser Datengrundlage wurden biologische Messgrößen abgeleitet, die signifikant und vorhersagbar auf strukturelle Verschlechterungen reagieren. Aus den biologischen Messgrößen wurde dann ein Index entwickelt, der die Einteilung von sommertrockenen Bächen des Tiefland in ein fünf Klassensystem zur Beurteilung des ökologischen Zustands nach WRRL ermöglicht.
Als erster Teil einer Anpassungsstrategie für die öffentlichen Lübecker Häfen an den Klimawandel gibt der Bericht einen Ausblick auf mögliche Entwicklungen der Güter- und Passagierströme und legt potenzielle Klimarisiken für die Lübecker Häfen dar.
Systematische Erfassung zu den bisherigen und den erwarteten Auswirkungen des Klimawandels auf die deutschen Ostseehäfen. Mit Hilfe dieser Befragung wurde erstmals eine Übersicht über die gegenwärtige Verwundbarkeit der deutschen Ostseehäfen gegenüber Extremwetterereignissen, wie Sturmhochwasser, Starkregen, Hitze- und Kältewellen sowie über umgesetzte und geplante Anpassungsmaßnahmen erstellt.
This work deal with a comparison between the common
"bathtub method" and a state-of-the-art hydrodynamic model, called MIKE21 HD Flow Model, for modelling storm surges. The aim of this study is to work out the differences between both approaches and to find out how probable differences look like. There is the question if the "bathtub method" represents flooding adequate or, if the consideration of physics by hydrodynamic models makes a major difference and displays maybe the "real" risk of
inundations. This work tries to underline the differences between those two approaches, where the strengths and weaknesses are and what influence those differences have for an inundation analysis. The investigation was made on a digital elevation model for the study area of Kiel, the capital city of the state Schleswig-Holstein in Germany. The two approaches were made on data for a small storm surge on the basis of water-level-change and wind-regime data from 2010.
Managing the impacts of climate change is an important issue for sustainable urban planning. A large range of economic activities influence urban climate and are influenced by climate change itself. The impacts of climate change on power plants, manufacturing processes and business locations as well as adaptation options should be analysed to understand the vulnerability to climate change. The seriousness of the potential impacts of
climate change on enterprises requires new concepts and innovative products for flexible and robust adaptation options. The analysis of the impacts of climate change on enterprises and potential adaptation measures is the basis of the research framework of a “climate-focused economic development” within the networking and research project dynaklim. A differentiated vulnerability assessment enables us to define and identify strategies of adaptation in the means of organisational, marked-focused and technical developments.
Der Schutz aller natürlichen biotischen und abiotischen Güter und Ressourcen ist unerlässlicher Bestandteil einer nachhaltigen Entwicklung in Brandenburg. In Wahrnehmung dieser gesellschaftlichen Querschnittsaufgabe müssen Naturschützer mit anthropogenen und natürlichen Veränderungen sowie deren Wechselwirkungen umgehen. Der Klimawandel beeinflusst zusehends die Funktionstüchtigkeit der biologischen Vielfalt. Er hat das Potenzial, die bisherigen Gefährdungen der Arten und Ökosysteme deutlich zu verstärken.
Welche Optionen gibt es für ein klimawandelangepasstes Naturschutz-Handeln?
Ausgewählte Antworten auf diese Frage gibt der vorliegende Band. Er stellt zwei neu entwickelte Instrumente für angepasste Planungsverfahren vor: eine Methode der standortbezogenen Risikoabschätzung zur Priorisierung von Handlungsräumen und -schwerpunkten, sowie MARISCO - eine Methode zur Anwendung eines adaptiven Risiko-Managements. Beide Ansätze wurden im Rahmen des Projektes mit Praxispartner erprobt. Nach einer 2012 erschienenen Analyse strategischer Grundlagen ist dies der zweite Band einer dreiteiligen Serie zur regionalen Anpassung des Naturschutzmanagements an den Klimawandel.
Die im Folgenden dargestellten Ergebnisse basieren auf dem Projekt „Repräsentative Untersuchung zur Wahrnehmung von Klimawandel, Klimaschutz und Klimaanpassung in der Metropolregion Bremen-Oldenburg im Nordwesten (REKLIMAR)“. REKLIMAR zielte darauf, anhand einer quantitativen Erhebung repräsentative Aussagen darüber zu gewinnen, welche Einstellungen die Bewohnerinnen und Bewohner der Metropolregion Bremen-Oldenburg gegenüber Klimawandel, Klimaschutz und Klimaanpassung haben und welches Meinungsbild gegenüber erneuerbaren Energien und damit verbundenen Entwicklungen besteht. Das Projekt schloss an eine zuvor im Rahmen des Forschungsverbundprojektes „nordwest2050 - Perspektiven für klimaangepasste Innovationsprozesse in der Metropolregion Bremen-Oldenburg im Nordwesten“ durchgeführte Studie an. In dieser explorativen qualitativen Vorläuferstudie „Vulnerabilität der Region: Nachfrageverhalten und Konsummuster“ wurden drei verschiedene Untersuchungsgruppen befragt und deren Wahrnehmung von Klimawandel und Preisentwicklungen sowie deren Folgen für das Konsumverhalten untersucht. Ziel von REKLIMAR war erstens das breite Spektrum an Einschätzungen, Bewertungen und Wahrnehmungen, das in der explorativen Vorläuferstudie generiert wurde, auf seine Verallgemeinerungsfähigkeit zu überprüfen. Zweitens zielte das Projekt darauf, die Untersuchung auf weitere Themenfelder auszuweiten, die für den Forschungsverbund nordwest2050 relevant sind. REKLIMAR zielte zudem darauf, auch den Einfluss sozioökonomischer und raumbezogener Faktoren auf die Wahrnehmung des Klimawandels und seiner Folgen in der Region zu bestimmen. Insofern war ein drittes Ziel der Erhebung, die gewonnen Daten nach gruppenspezifischen Kriterien auszuwerten und diesbezügliche Unterschiede zu identifizieren.
Abstract
Water management and environmental protection is vulnerable to extreme low flows during streamflow droughts. During the last decades, in most rivers of Central Europe summer runoff and low flows have decreased. Discharge projections agree that future decrease in runoff is likely for catchments in Brandenburg, Germany. Depending on the first-order controls on low flows, different adaption measures are expected to be appropriate. Small catchments were analyzed because they are expected to be more vulnerable to a changing climate than larger rivers. They are mainly headwater catchments with smaller ground water storage. Local characteristics are more important at this scale and can increase vulnerability.
This thesis mutually evaluates potential adaption measures to sustain minimum runoff in small catchments of Brandenburg, Germany, and similarities of these catchments regarding low flows. The following guiding questions are addressed: (i) Which first-order controls on low flows and related time scales exist? (ii) Which are the differences between small catchments regarding low flow vulnerability? (iii) Which adaption measures to sustain minimum runoff in small catchments of Brandenburg are appropriate considering regional low flow patterns?
Potential adaption measures to sustain minimum runoff during periods of low flows can be classified into three categories: (i) increase of groundwater recharge and subsequent baseflow by land use change, land management and artificial ground water recharge, (ii) increase of water storage with regulated outflow by reservoirs, lakes and wetland water management and (iii) regional low flow patterns have to be considered during planning of measures with multiple purposes (urban water management, waste water recycling and inter-basin water transfer). The question remained whether water management of areas with shallow groundwater tables can efficiently sustain minimum runoff. Exemplary, water management scenarios of a ditch irrigated area were evaluated using the model Hydrus-2D. Increasing antecedent water levels and stopping ditch irrigation during periods of low flows increased fluxes from the pasture to the stream, but storage was depleted faster during the summer months due to higher evapotranspiration. Fluxes from this approx. 1 km long pasture with an area of approx. 13 ha ranged from 0.3 to 0.7 ls-1 depending on scenario. This demonstrates that numerous of such small decentralized measures are necessary to sustain minimum runoff in meso-scale catchments.
Differences in the low flow risk of catchments and meteorological low flow predictors were analyzed. A principal component analysis was applied on daily discharge of 37 catchments between 1991 and 2006. Flows decreased more in Southeast Brandenburg according to meteorological forcing. Low flow risk was highest in a region east of Berlin because of intersection of a more continental climate and the specific geohydrology. In these catchments, flows decreased faster during summer and the low flow period was prolonged. A non-linear support vector machine regression was applied to iteratively select meteorological predictors for annual 30-day minimum runoff in 16 catchments between 1965 and 2006. The potential evapotranspiration sum of the previous 48 months was the most important predictor (r2 = 0.28). The potential evapotranspiration of the previous 3 months and the precipitation of the previous 3 months and last year increased model performance (r2 = 0.49, including all four predictors). Model performance was higher for catchments with low yield and more damped runoff. In catchments with high low flow risk, explanatory power of long term potential evapotranspiration was high.
Catchments with a high low flow risk as well as catchments with a considerable decrease in flows in southeast Brandenburg have the highest demand for adaption. Measures increasing groundwater recharge are to be preferred. Catchments with high low flow risk showed relatively deep and decreasing groundwater heads allowing increased groundwater recharge at recharge areas with higher altitude away from the streams. Low flows are expected to stay low or decrease even further because long term potential evapotranspiration was the most important low flow predictor and is projected to increase during climate change. Differences in low flow risk and runoff dynamics between catchments have to be considered for management and planning of measures which do not only have the task to sustain minimum runoff.
Literaturrecherche und Analyse der Bewirtschaftungspläne von 18 deutschen und europäischen Flussgebietseinheiten. Der Bericht untersucht inwieweit die zu erwartenden Auswirkungen des Klimawandels in die ökonomischen Analysen gemäß Wasserrahmenrichtlinie integriert wurden.