Im Forschungs- und Netzwerkprojekt dynaklim untersucht die Emschergenossenschaft u. a. die wasserwirtschaftlichen Auswirkungen von klimabedingten Veränderungen des Grundwasserhaushalts in den urbanen Siedlungsgebieten. Dazu sollen mit Hilfe der vorliegenden numerischen Grundwassermodelle unter Berücksichtigung der Realisationsergebnisse des regionalen Klimamodells COSMOCLM realistische Auswirkungsszenarien und Anpassungsstrategien für die Siedlungsentwässerung abgeleitet werden. Zur Abbildung der innerjährlichen Verschiebungen der Niederschläge ist es erforderlich, die Grundwasserneubildung als ausschlaggebende Wasserhaushaltsgröße für die Modellierung instationär und flächendifferenziert zu berechnen. Da bislang keine verifizierten instationären Wasserhaushaltsmodellansätze verfügbar sind, wurde in Anlehnung an die bisher bekannten Verfahren ein geeignetes Werkzeug entwickelt, dass bei der instationären Erweiterung der stationär kalibrierten Grundwassermodelle die Massenbilanz erhält. Die damit durchgeführten stationären und instationären Nachkalibrierungen der Grundwassermodelle weisen eine gute Anpassung auf. Aus der klimatischen Bodenwasserbilanz wurden Trends bis zu den Jahren 2050 und 2100 im Emschergebiet berechnet. Im Ergebnis ist zu erwarten, dass die Grundwasserstände größeren innerjährlichen Schwankungen unterliegen werden als heute.
Im Forschungs- und Netzwerkprojekt dynaklim untersucht die Emschergenossenschaft u. a. die wasserwirtschaftlichen Auswirkungen von klimabedingten Veränderungen des Grundwasserhaushalts in den urbanen Siedlungsgebieten. Dazu sollen mit Hilfe der vorliegenden numerischen Grundwassermodelle unter Berücksichtigung der Realisationsergebnisse des regionalen Klimamodells COSMOCLM realistische Auswirkungsszenarien und Anpassungsstrategien für die Siedlungsentwässerung abgeleitet werden. Zur Abbildung der innerjährlichen Verschiebungen der Niederschläge ist es erforderlich, die Grundwasserneubildung als ausschlaggebende Wasserhaushaltsgröße für die Modellierung instationär und flächendifferenziert zu berechnen. Da bislang keine verifizierten instationären Wasserhaushaltsmodellansätze verfügbar sind, wurde in Anlehnung an die bisher bekannten Verfahren ein geeignetes Werkzeug entwickelt, dass bei der instationären Erweiterung der stationär kalibrierten Grundwassermodelle die Massenbilanz erhält. Die flächendifferenzierte Grundwasserneubildung für das Einzugsgebiet der Emscher für die Zeitschnitte 1961-1990, 2021-2050 und 2071-2100 wurde berechnet und die Ergebnisse auf Teileinzugsgebietsebene analysiert. Aus der klimatischen Bodenwasserbilanz wurden Trends bis zu den Jahren 2050 und 2100 im Emschergebiet berechnet.
Im Zentrum dieser Arbeit stehen Bioindikatoren, die im begründeten Verdacht stehen, gleichzeitig auf die anthropogenen Belastungen „Eutrophierung“ und „Klimaerwärmung“ zu reagieren. Cyanobacteria werden als Bioindikatoren mit 42 Arten und mittels ihres gesamten Biomasseanteils am Phytoplankton unter weiteren Kenngrößen im neuen deutschen Seenbewertungssystem, dem Phyto-See-Index (PSI) zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) genutzt (Mischke et al. 2008). Die meisten Vertreter der Cyanobacteria profitieren in ihrem Wachstum sowohl von einer Erhöhung der Trophie, als auch von erhöhten Wassertemperaturen.
Für die Region Brandenburg wird nach Szenario B des PIC Potsdam mit einem Anstieg der Lufttemperatur um +1,5°C bis 2050 gerechnet (Jacob &Gerstengarbe. 2005). Dies hat eine Verlängerung der Schichtungsperiode (Adrian et al. 1993, Kirillin et al. 2008) in dimiktischen Seen, eine Annäherung der Wassertemperatur an die Optima vieler Arten und eine erhöhte hypolimnische P-Rücklösung (Adrian et al. 1993) zur Folge, was insgesamt einen höheren Trophiestatus der Seen einhergehend mit höheren Phytoplanktonbiomassen erwartet lässt. Es wird postuliert, dass die globale Erwärmung zur Verschiebung der Referenzzönosen („composition metrics“ wie PTSI und Algenklassen-Metrik) und der Biomasseausprägung („biomass metrics“) führt und damit die Bewertungsmatrix angepasst werden müsste.
Um den Effekt der prognostizierten Erhöhung von Cyanobacteria auf die Bewertung mittels Phyto-See-Index zu dokumentieren, wird in diesem Beitrag der Biomasseanteil dieser Gruppe in einem Szenario anhand realer Seendaten künstlich verdoppelt und der Bewertung „ohne potentiellen Klimaeinfluss“ gegenübergestellt.
Ein weiteres Phänomen aufgrund der Klimaerwärmung wird anhand eines Populationsmodells, welches zur Berücksichtigung der Überwinterung mittels Dauerzellen (Akineten) für eine Art der Nostocales (Cyanobacteria) entwickelt wurde, vorausgesagt (Wiedner et al. 2007): Es besagt, dass nostocale Arten mit einem Lebenszyklus bei Klimaerwärmung aufgrund der früheren Keimung höhere sommerliche Biomassen aufbauen werden. Um den Effekt einer Erhöhung der Lufttemperatur im vorausgehenden Winter oder Frühjahr auf die Nostocales in Freilanddaten zu beobachten, werden Langzeitdaten von 35 Seen mit kalten und warmen Jahren (-zeiten) ausgewertet.
Die vorliegende Roadmap gibt Empfehlungen und zeigt Handlungsoptionen auf, die zu einer klimaangepassten und resilienten Entwicklung im Tourismus und bei der Naherholung beitragen.
Der Bericht "Multikriterielles Optimierungsverfahren zur Bewirtschaftungsplanung von Stauräumen" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.2.1d. Im Fokus der vorliegenden Arbeit steht das Talsperrensystem der Talsperren Klingenberg, Lehnmühle und Rauschenbach im sächsischen Osterzgebirge. Das Talsperrensystem wird auf vielfältige Arten genutzt. So werden unter anderem Brauchwasser zur Gewinnung von Trinkwasser für die Städte Dresden und Freital zu Verfügung gestellt. Ziel war es die Robustheit des Talsperrensystems gegen projizierte klimatische Veränderungen abzuschätzen. Dafür bedarf es optimal an die hydrologischen Rahmenbedingungen abgepasste Bewirtschaftungsstrategien, die die bestmögliche Performance des Talsperrensystems garantieren. Diese Bewirtschaftungsstrategien bedeuten gleichzeitig wirksame Adaptionsstrategien für das Talsperrensystems gegen den Klimawandel und stellten das zweite Ziel dieser Arbeit dar.
Der Bericht "Wasserhaushalt für projizierte Klimaszenarien" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.2.1a. Er umfasst die Ermittlung des Wasserhaushaltes für projizierte Klimaszenarien in einem ausgewählten Talsperreneinzugsgebiet. Dafür wurde im Rahmen dieses Produktberichtes auf die „klassische“ hydrologische Modellierung nach aktuellem Stand der Technik eingegangen. Die sich ergebenden Projektionen des Wasserhaushaltes wurden mit dem rezent beobachteten Wasserhaushalt verglichen und signifikante Änderungssignale von einzelnen Wasserhaushaltsgrößen identifiziert. Zusätzlich wurden Unsicherheiten der hydrologischen Modellierung betrachtet.
Der Bericht "Strategien zur Optimierung der Trinkwasseraufbereitung aus Flusswasser und Uferfiltrat bei variabler Rohwasserqualität" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.2.3a. Um auf klimabedingte Schwankungen von Rohwasserqualität und –dargebot zeitnah in ausreichendem Maße reagieren zu können, ist häufig eine Anpassung der Wasseraufbereitung erforderlich. Dafür wurden Anpassungsstrategien entwickelt, die es den Wasserversorgungsunternehmen ermöglichen, die Auswirkungen der erwarteten klimatisch bedingten Veränderungen zu kompensieren und die Trinkwasserversorgung ohne Qualitätsminderung bei minimalem Kostenaufwand abzusichern.
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.
Die sektorale Roadmap für das Handlungsfeld Küstenschutz gibt Empfehlungen und zeigt Handlungsoptionen auf, die zu einer klimaangepassten und resilienten Entwicklung der Metropolregion Bremen-Oldenburg im Küstenschutz beitragen kann. Die Roadmap beschreibt zunächst die für den Küstenschutz relevanten regionalen Veränderungen des Klimas (Kap. 2). Anschließend werden die Ergebnisse der Vulnerabilitätsanalyse für den Küstenschutz dargestellt, wobei das Klimasignal, die möglichen Auswirkungen und die Anpassungskapazität angesprochen werden (Kap. 3). Kapitel 4 enthält die Kernaussagen der in ‚nordwest2050‘ entwickelten „Vision 2050“ für das Handlungsfeld Küstenschutz. Im Sinne der Handlungsorientierung werden schließlich in Kapitel 5 kurzfristige Handlungsempfehlungen für den Zeithorizont 2020 und mittel- und langfristige Handlungspfade für den Zeitraum 2020 bis 2050 und darüber hinaus benannt und erläutert.
Der globale Klimawandel verändert die lokale Umwelt und damit die Rahmenbedingungen unter denen wir leben und wirtschaften. Insbesondere das prognostizierte häufigere Auftreten von Extremwetterereignissen wie Starkregen und Hitzeperioden wird zukünftig das sozio-ökonomische und ökologische Handeln beeinflussen. Die wissenschaftliche Diskussion um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Wirtschaft bildet für die Entwicklung einer „Klimafokussierte Wirtschaftsentwicklung“ innerhalb des Netzwerk- und Forschungsprojekts dynaklim die Grundlage für eine erste Einschätzung der Betroffenheit der regional vertretenen Branchen der Emscher-Lippe-Region und des Ruhrgebiets. In dem vorliegenden Papier wird eine Literaturauswertung von rund 70 nationalen und internationalen Quellen, die bis 2009 erschienen sind, vorgenommen. Insgesamt belegt die Auswertung, dass Branchen sowohl negativ als auch positiv von den Folgen des Klimawandels betroffen sind, wodurch weder eine klare Risiko- noch eine klare Chancen-Dominanz für die deutsche Wirtschaft hinsichtlich der Klimawandelfolgen ausgemacht werden kann. Sehr wenig ist derzeit jedoch über die Anpassungskapazität von Branchen und die Berechnung von Schadensdimensionen bekannt. Die Literaturauswertung ist der erste Teil der dreiteiligen Reihe „Vulnerability Assessment der dynaklim- Wirtschaft“. Sie bildet die Grundlage für eine ausführliche Betroffenheitsanalyse (Chancen und Risiken) ausgewählter Branchen in der dynaklim-Region (Teil II) sowie die Untersuchung und Bewertung der Adaptive Capacity spezifischer Branchen (Teil III).