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.
Die Vision 2050 von 'nordwest2050‘ beschreibt eine gewünschte Zukunftsvorstellung, wie ein resilienter und klimaangepasster Raum der Metropolregion Bremen-OIdenburg im Jahr 2050 aussehen soll. Die Vision 2050 dient als Orientierungsrahmen, um langfristige Strategien und Maßnahmen auf dem Weg in eine klimaangepasste und resiliente Zukunft erarbeiten zu können. Bearbeitete Themenfelder sind: Regionale Governance, Raum- und Regionalplanung, Geschlechtergerechtigkeit, Konsum / Bildung / Wertewandel, Energieversorgung, Ernährungswirtschaft, Hafenwirtschaft / Logistik, Küstenschutz, Naturraum, Tourismus / Naherholung, Gesundheit / Demografie sowie Alltag / Wohnen / Arbeiten / Freizeit.
Sechs in der Metropolregion Bremen-Oldenburg durchgeführte Fallstudien zeigen, dass Unternehmen den Klimawandel als eine ernst zu nehmende Umweltveränderung bewerten, die sich schon heute auf einzelne Branchen (insbesondere auf die Landwirtschaft) spürbar auswirkt und zukünftig deutlich mehr Branchen betreffen wird. Ob, wann und wie Unternehmen mit konkreten Maßnahmen auf die Folgen des Klimawandels reagieren, hängt im Wesentlichen von dem wahrgenommenen Handlungsdruck innerhalb der Unternehmen ab. Die untersuchten Unternehmen haben sich im Gegensatz zum Gros der Wirtschaft bereits mit dem Klimawandel explizit auseinandergesetzt und die möglichen betriebswirtschaftlichen und strategischen Folgen für ihr Unternehmen geprüft. Die Fallstudien bauen auf dem aktuellen Wissenstand der wirtschaftsbezogenen Klimaanpassungsforschung und insbesondere auf vorgängige Studien im Rahmen von ‚nordwest2050‘ auf.
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.
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.
Die sektorale Roadmap für das Cluster Ernährungswirtschaft gibt Empfehlungen und zeigt Handlungsoptionen auf, die zu einer klimaangepassten und resilienten Entwicklung in der Fleisch- und Milchwirtschaft der Metropolregion Bremen-Oldenburg beitragen. Um die Möglichkeiten und Bedarfe der regionalen Akteure zu identifizieren und mit den Erfordernissen und Herausforderungen durch den Klimawandel für eine nachhaltige Entwicklung zu einer resilienten Region zu integrieren, wurde für die vorliegende Roadmap eine Methodik entwickelt, die wiedergibt, welche Relevanz, Strategien und Umsetzungspotenziale seitens der Akteure bis zum Jahr 2050 gesehen werden. Auf Basis der Vulnerabilitäts- und Innovationspotenzialanalysen in ‚nordwest2050‘ sowie Szenarien- und Visionsentwicklung wurden Potenziale und Kapazitäten sowie Hemmnisse, Barrieren und Konflikte herausgearbeitet, die von den Unternehmen als besonders zentral wahrgenommen werden.
'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.
Im Forschungs‐und Netzwerkprojekt dynaklim untersucht das IWW u. a. die wasserwirtschaftlichen Auswirkungen von klimabedingten Veränderungen des Grundwasserhaushalts auf die Wassergewinnung. Mit dem Grundwasserströmungsmodell Üfter Mark wurden stationäre Simulationen für die nahe (2021‐2050) und ferne (2071‐2100) Zukunft durchgeführt und mit dem Istzustand (1961‐1990) verglichen. Als Grundlage für die Simulationen wurde die Grundwasserneubildung für die genannten Varianten in Abhängigkeit von den sich ändernden Niederschlägen und potenziellen Verdunstungen berechnet. Ebenso wurde der sich verändernde Beregnungsbedarf mit Hilfe von klimatischen Bodenwasserbilanzen ermittelt und in der Grundwassermodellierung berücksichtigt. Eine Veränderung der Entnahmemengen für die Trinkwasserversorgung wurde dagegen nicht vorgenommen. Die im Folgenden dargestellten Ergebnisse stellen Prognosen der möglichen zukünftigen Entwicklung, basierend auf den betrachteten Klimaprojektionen, dar. In der nahen Zukunft ist die Grundwasserneubildung höher als im Istzustand. Auch der Beregnungsbedarf ist etwas höher als heute, gleicht aber die erhöhte Grundwasserneubildung nicht aus, so dass das Grundwasserdargebot in der Bilanz geringfügig höher ist als heute. Dadurch verkleinern sich die Einzugsgebiete der Brunnen. In der fernen Zukunft entspricht die Grundwasserneubildung in etwa der heutigen. Da der Beregnungsbedarf auf den Ackerflächen gegenüber dem Istzustand deutlich steigt (trockene Sommer), kommt es zu einem Defizit beim Grundwasserdargebot von ca. 20 %. In der Folge würden die Grundwasserstände signifikant absinken. Dies würde zur Vergrößerung der Einzugsgebiete der Brunnen und zu einem geringeren grundwasserbürtigen Abfluss in den Fließgewässern führen. Die Simulationsergebnisse verdeutlichen, dass durch die konkurrierenden Nutzungen von Grund‐ und Oberflächengewässern, insbesondere im Zeichen des Klimawandels erhebliche Probleme entstehen bzw. bereits bestehende weiter verschärft werden können. Ansteigende Beregnungsmengen können so auch heute schon nicht mehr konfliktfrei durch eine Vergrößerung des Einzugsgebietes ausgeglichen werden, sondern gehen zu Lasten der Fließgewässer (Folge: ökologische Beeinträchtigungen) oder verursachen örtlich und temporär stark sinkende Grundwasserstände (Folge: Landwirtschaftliche Ertragsverluste in nicht beregneten Regionen).
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.
Für das Trinkwassergewinnungsgebiet Üfter Mark im nordwestlichen Münsterland wurden mit Hilfe des Modells CANDY der Stoffaustrag sowie der Bodenwasserhaushalt unter landwirtschaftlichen Nutzflächen unter Klimawandelbedingungen modelliert. Am Beispiel einzelner Referenzflächen, für die Messwerte zum Stoffumsatz im Boden vorlagen, wurde das Modell an die standörtlichen Bedingungen angepasst. Die Modellläufe für verschiedene Fruchtfolgen und Standortbedingungen zeigten, dass - bei gleichbleibender Bewirtschaftung - allein durch die projizierten veränderten klimatischen Bedingungen ein erhöhter N-Austrag lediglich in Böden mit erhöhten Humusgehalten zu erwarten ist. Ein deutlicher Einfluss des Klimawandels auf erhöhte Bewässerungsansprüche (ca. 100 - 150 mm/a) in der Fernen Zukunft (2071 - 2100) zeichnete sich hingegen in allen betrachteten Fruchtfolgen und Standorttypen ab. Die tatsächliche Entwicklung der landwirtschaftlichen Flächennutzung für die nächsten Jahrzehnte lässt sich auf Grund der vielfältigen Einflussfaktoren und ihrer komplexen Wechselwirkungen nicht belastbar prognostizieren. Die Untersuchungsergebnisse haben jedoch gezeigt, dass durch den Einsatz eines DV-Systems wie CANDY zur Modellierung des Stoff- und Wasserhaushaltes eines Bodens - nach entsprechender Anpassung der Modellparameter an das Untersuchungsgebiet - bei sich abzeichnenden Änderungen der Bewirtschaftung deren Konsequenzen für den Stoffaustrag bzw. den Bodenwasserhaushalt modelliert werden. Durch Variierung der Bewirtschaftungsmaßnahmen kann der Modelleinsatz in der Folge die Entwicklung grundwasserschonende Flächennutzungsverfahren unterstützen.