'nordwest2050' hat mit der „Roadmap of Change“ einen Fahrplan entwickelt, der Wege zu einer nachhaltigen, klimaangepassten und resilienten Metropolregion Bremen-Oldenburg bis zum Jahr 2050 beschreibt. In ihm sind Handlungsoptionen für regionale Akteure beschrieben, um dieses Ziel zu erreichen. Zu berücksichtigen sind dabei die externen Rahmenbedingungen, in denen sich die Region im Jahr 2050 bewegen wird. Aus diesem Grund hat 'nordwest2050' gemeinsam mit regionalen Akteuren so genannten Rahmenszenarien entwickelt, die mögliche Rahmenbedingungen für die Region im Jahre 2050 beschreiben und damit die 'Leitplanken' möglicher Entwicklungen für die Bereiche Energie, Ernährung, Hafen/Logistik sowie Regionalpolitik bilden. Zum Erstellen der Rahmenszenarien wurden in den Sektoren Energie, Ernährung/Landwirtschaft, Hafen/Logistik und Regionalpolitik die jeweils wichtigsten Einflussfaktoren identifiziert. Aus diesen wurden drei konsistente Szenarien erarbeitet, die eine mögliche Welt im Jahr 2050 beschreiben: Regionalisierte Welt, Nachhaltige Globalisierung, Ungebremste Globalisierung.
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 Bericht befasst sich mit internationalen Fallbeispielen der Klimaanpassung. Entlang den sechs RADOST-Fokusthemen Küstenschutz, Tourismus und Strandmanagement, Gewässermanagement und Landwirtschaft, Häfen und Maritime Wirtschaft, Naturschutz und Nutzungen und Erneuerbare Energien, ergänzt um die Themen Planung und Partizipation, werden jeweils drei Anpassungsbeispiele aufbereitet. Insgesamt werden 24 Beispiele aus Ländern wie Dänemark, Schweden, Großbritannien, USA oder Japan vorgestellt. Mit dem in dieser Broschüre beschriebenen Spektrum von Anpassungsmöglichkeiten soll als Anregung für Akteure an der Ostsee aufgezeigt werden, wie in anderen Regionen mit Klimawandel, Klimaanpassung und verwandten Themen umgegangen wird.
Das Projekt “Regionale Anpassungsstrategien für die deutsche Ostseeküste“ (RADOST) wird im Rahmen der Maßnahme „Klimawandel in Regionen zukunftsfähig gestalten“ (KLIMZUG) vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Eine mögliche Anpassung an den Klimawandel erfordert Wissen über potenzielle technische, soziale, ökonomische und ökologische Rahmenbedingungen in der Zukunft. Das Wechselspiel all dieser Bedingungen, deren Evolution und deren Verhältnis zur Gegenwart erschweren es häufig, heute Entscheidungen vorzubereiten oder zu treffen, die zukünftig wünschenswerte Resultate hervorbringen. Dynamische Modellierung ist eine Vorgehensweise, die einzelne Sachverhalte komplexer Systeme miteinander in Beziehung setzt, deren potenzielle Entwicklungen aufzeigt und damit eine Basis für die Analyse von Systeminterventionen bietet. In der Regel werden die Dynamiken einzelner Teilsysteme in mathematischer Form im Rahmen eines Computermodells dargestellt und miteinander in Verbindung gesetzt. In ‚nordwest2050‘ wurde die dynamische Modellierung für die Frage eingesetzt, wie sich der Energiesektor (Strom-, Fern- und Nahwärmeversorgung) und die Nahrungsmittelwirtschaft (Landwirtschaft und Tierzucht) unter alternativen Klimabedingungen entwickeln und wie sich diese Entwicklungen gegenseitig beeinflussen.
Das Projekt „Regionale Anpassungsstrategien für die deutsche Ostseeküste“ (RADOST) wird im Rahmen der Maßnahme „Klimawandel in Regionen zukunftsfähig gestalten“ (KLIMZUG) vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Nach knapp zwei Dritteln der Projektlaufzeit bot die RADOST-Tour 2012 ausführlich Gelegenheit, die inzwischen vorhandenen Projektergebnisse zu diskutieren. In den thematisch gegliederten Veranstaltungsprotokollen werden die Inhalte der Veranstaltungen und die wichtigsten Punkte der Diskussionen präsentiert.
Der Bericht "Erarbeitung von Beratungsempfehlungen und Schulung regionaler Akteure" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.3.1h. Ein wichtiger Grundstein bei der Entwicklung und Umsetzung von Maßnahmen zur Klimaanpassung in der REGKLAM-Region Dresden und bei der Entwicklung des Integrierten Regionalen Klimaanpassungsprogramms ist die Einbeziehung von Praxispartnern, Verbänden, Behörden und weiteren Institutionen. Der Bericht gibt Auskunft über eingebundene (Praxis)Partner, Workshops und Infoveranstaltungen.
Der Bericht "Unter künftigen ‚Normalbedingungen‘ zu erwartende chemische, größenfraktionierte Aerosol- und Feinstaub-Charakteristik einschließlich Herkunft, Transport, Deposition" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 2.2c. Auf der Grundlage von Feldmessungen wurde die heutige Situation analysiert sowie verschiedene Änderungsszeanarien betrachtet. Die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Meteorologie und Atmosphärenchemie stellen eine wichtige Voraussetzung für die Abschätzung der im Rahmen des Klimawandels sich ändernden Luftbelastung dar (unabhängig von Emissionsszenarien). In Zusammenarbeit mit TP 2.2b (TROPOS, Leipzig) wurden im Zeitraum von vier Jahren im urba-nen und regionalen Hintergrund der Stadt Dresden größenaufgelöste repräsentative Stichproben von PM10 während häufig auftretender Wettersituationen gewonnen (Produktbericht TP 2.2b). Zudem wurden an einem Standort des regionalen Hintergrunds im Osterzgebirge weitere kontinuierliche und ereignisbezogene Messkampagnen von Gasen und Aerosolen zur Charakterisierung des Messstandorts vorgenommen. Besonderes Augenmerk lag bei der Auswertung auf den gesundheitsrelevanten Metallen und dem sogenannten Krustenanteil (aufgewirbelte Bodenstäube). Insbesondere werden mögliche Quellen und die Deposition von Nähr- und Schadstoffen betrachtet. Die Auswertung einer 10jährigen Zeitreihe in Abhängigkeit von großräumigen Zirkulationssystemen wird zusätzlich herangezogen.
Am Beispiel des Wassergewinnungsgebiets Üfter Mark werden die Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt in der Projektregion „Emscher-Lippe“ untersucht. Langfristige Trends in der Quantität und Qualität von Wasserressourcen werden modellbasiert erfasst und hinsichtlich ihres Gefährdungspotenzials bewertet. Hierbei zeigt sich v.a. ein in der Zukunft steigender Beregnungsbedarf landwirtschaftlicher Nutzflächen als wesentlicher Schlüsselfaktor. Das für die Beregnung genutzte Grundwasser stellt neben der Düngung und der atmosphärischen Deposition eine zusätzliche Eintragsquelle u.a. für Nitrat, Sulfat und Chlorid dar. Insbesondere die Nutzung oberflächennaher Grundwässer für die Beregnung führt somit zu einem schrittweisen Anstieg der Stoffbelastung im Grund- und Rohwasser. So kann für landwirtschaftlich relevante Parameter wie Nitrat diese zusätzliche Belastungsquelle reduziert werden, wenn die mit dem Beregnungswasser ausgebrachten N-Frachten bei der N-Düngung berücksichtigt werden. Anhand von Prognoseszenarien wird für die Förderbrunnen differenziert untersucht, welchen Effekt ein infolge des Klimawandels veränderter Stofffluss auf die Entwicklung der Rohwasserbeschaffenheit hat. So zeigt sich v.a. in den westlich gelegenen Förderbrunnen eine hohe Sensibilität gegenüber Veränderungen im Stoffaustrag aus der Bodenzone. Eine Beeinflussung der Rohwasserqualität in den östlichen Förderbrunnen ist dahingegen stark zeitlich verzögert.
Der Bericht "Bereitstellung des regional angepassten Entscheidungshilfesystems LandCaRe-DSS" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.3.1g. Das Entscheidungshilfesystem LandCaRe-DSS (Land, Climate and Resources Decision Support System) ist eine modellbasierte Wissensplattform, die die explizite Simulation von regionalen und lokalen Auswirkungen des Klimawandels anhand von regionalen Klimaprojektionen ermöglicht. Damit soll das Wissen um mögliche Klimafolgen ergänzt und die Ableitung von Anpassungsmaßnahmen in der Landwirtschaft unterstützt werden. Ziel des Teilprojektes (TP3.3.1g) war die Übertragung des Systems auf die Modellregion Dresden.