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.
Der Klimawandel stellt schon heute ein wichtiges Thema in Unternehmen dar. Die Unternehmen setzen sich auf Grund der politischen Agenda, aus Gründen der Ressourceneffizienz sowie der steigenden „sozialen Erwünschtheit“ immer stärker mit Klimaschutz auseinander. Doch ist auch die Anpassung an den Klimawandel für die Unternehmen der dynaklim-Region ein Thema? Und wenn ja, wie passen sich die Unternehmen tatsächlich an? Was ermöglicht es Unternehmen das Thema Anpassung an den Klimawandel anzugehen und welche Hemmnisse werden gesehen? Aussagen hierüber lassen sich über die Ermittlung der Anpassungskapazität treffen, welcher in diesem Beitrag nachgegangen wird.
Präsentation der Forschungsergebnisse. Klimatische Veränderungen und Reaktionen der Seen, Anpassungsstrategien und die Schwierigkeit, diese umzusetzen.
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.
Als zweiter Teil einer Anpassungsstrategie für die öffentlichen Lübecker Häfen an den Klimawandel greift der Bericht die Auswirkungen einzelner Klimaparameter für die Hafenwirtschaft erneut auf, um Schlussfolgerungen über eine Anpassungsnotwendigkeit der Infra- und Suprastruktur der Lübecker Häfen darstellen zu können.
Anpassungen baulicher Art, notwendig aufgrund der skizzierten klimatischen Veränderungen, ziehen erhebliche monetäre Investitionen nach sich, die für die Akteure im Extremfall die Wirtschaftlichkeit der betroffenen Unternehmen infrage stellen können. Besonders durch die Vielzahl von möglichen Klimaszenarien, kann eine konkrete Anpassungsnotwendigkeit zum jetzigen Zeitpunkt nur schwer vorherbestimmt werden. Die Herausforderung besteht darin, aus der breiten Spanne der möglichen Klimaentwicklungen allgemeine Tendenzen zu entwickeln, die eine entsprechende Anpassung rechtfertigen.
Dieser Bericht soll den öffentlichen Lübecker Häfen als Leitfaden für einen möglichen Anpassungsbedarf dienen und ihnen ferner eine erst Indikation bezüglich zu erwartender monetärer Auswirkungen liefern.
Der Bericht "Atmosphärische Zirkulationsmuster sowie Trocken- und Nassphasen in regionalen Klimaprojektionen" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 2.1b. Ziel des Teilprojektes 2.1b war es, möglichst robuste Aussagen zu Zirkulationsveränderungen sowie Häufigkeit, Andauer und Intensität zukünftiger Dürreereignisse zu gewinnen. Außerdem wurden Veränderungen atmosphärischer Zirkulation und deren Implikationen für die RMR untersucht.
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.
Der Klimawandel wird voraussichtlich voranschreiten und von den Folgen wird möglicherweise eine Vielzahl an Leistungen der öffentlichen Daseinsvorsorge betroffen sein. Hierzu gehört auch die Energieversorgung. Eine Befragung von deutschen Gemeinden zeigt, dass die negativen Auswirkungen für die lokale Energieversorgung infolge von Klimaveränderungen im Hintergrund stehen. Vielmehr geht ein Großteil der Kommunen davon aus, indirekt vom Klimawandel zu profitieren, zum Beispiel wird der Ausbau erneuerbarer Energien klimapolitisch weiter vorangetrieben. Das birgt die Gefahr einer vernachlässigten Anpassungspolitik im Energiebereich. Zudem kann eine räumlich unkoordinierte und zunehmend durch staatliche Akteure geprägte Energieversorgungsstruktur entstehen.
Im Rahmen der Projektarbeit der dr. papadakis GmbH wurden umfangreiche Analysen und Trendberechnungen zu den beiden Parametern Lufttemperatur und Niederschlag in der Emscher‐ Lippe‐Region (ELR) durchgeführt. Die wesentlichen Ergebnisse werden in dieser Publikation zusammengefasst. Dabei werden die beiden Parameter hinsichtlich unterschiedlichster Kennwerte und Bilanzierungszeiträume ausgewertet. In der Vergangenheit wird anhand von Messdaten untersucht, welche Veränderungen bereits festzustellen sind, und anhand von Zeitreihen des Regionalen Klimamodells CLM werden mögliche zukünftige Veränderungen abgeschätzt. Für ausgewählte Kenngrößen werden die Entwicklungen in den CLM‐Daten der Bandbreite an Entwicklungen eines begrenzten Ensembles aus sieben Modellrechnungen gegenübergestellt. Darüber hinaus werden anhand einzelner Kenngrößen die Entwicklungen in der ELR gegenüber den überregional festzustellenden Entwicklungen eingeordnet.
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.