Der vorliegende Band empfiehlt Handlungsschwerpunkte für Brandenburger Entscheidungsträger zur Anpassung des Naturschutzes an die Herausforderungen des Klimawandels. Er bildet den Abschluss nach einer 2012 in einem ersten Band erschienenen Analyse strategischer Grundlagen und einem 2013 erschienenen zweiten Band über neu entwickelte Instrumente.
Der Schutz der biologischen Vielfalt ist unerlässlicher Bestandteil einer nachhaltigen Entwicklung in Brandenburg. Die relativ gut bekannten Gefährdungen des Naturhaushalts werden in ihrer Wirkung durch den Klimawandel deutlich verschärft. Kluges, vorausschauendes politisches Handeln ist erforderlich. Moderner Naturschutz bedarf eines übergreifenden gesellschaftlichen Engagements sowie der integrativen Berücksichtigung von Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel, die alle Handlungsebenen betreffen. Zielstellungen müssen hinterfragt und gegebenenfalls justiert werden. Es wird empfohlen, hierbei konsequent einem ökosystembasierten Ansatz zu folgen. Die Priorisierung von Schutzobjekten und entsprechenden Maßnahmen sind verstärkt an stabilisierenden Ökosystemfunktionen gegen Wirkungen des Klimawandels und im Sinne des Klimaschutzes auszurichten. Naturschutz ist als Querschnittsaufgabe stärker in der Gesellschaft zu verankern. Dies stellt eine neue Herausforderung für die Akteure dar. Angepasste Methoden und Instrumente sind einzuführen. Dies bringt einen entsprechenden Bedarf neuer Aus- und Weiterbildungsangebote mit sich.
Präsentation der Forschungsergebnisse. Klimatische Veränderungen und Reaktionen der Seen, Anpassungsstrategien und die Schwierigkeit, diese umzusetzen.
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.
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 Mensch gestaltet die Natur um. Arten werden seltener oder gehen ganz verloren - andere wandern ein oder werden vom Menschen eingeschleppt. Wälder, Moore, Flüsse und Seen verlieren für den Menschen wichtige Funktionen oder verschwinden gänzlich. Der Klimawandel tritt als neuartige Bedrohung der Natur hinzu.
Wie können wir vorsorgend negative Wirkungen des Klimawandels abmildern?
Hierauf will unsere Schrift Antworten geben. Sie vereinigt die praxisrelevanten Ergebnisse aktueller Arbeiten an der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (FH) und enthält 22 Beitrage von insgesamt 21 Autoren (v.a. Nachwuchsforschern bzw. Doktoranden). Ihr Inhalt soll Anregung für kontroverse und konstruktive Diskussionen bieten und zur Information von Praktikern und Entscheidungsträgern des Naturschutzes in Brandenburg und über die Landesgrenzen hinaus beitragen. Diese Schrift schließt mit Bausteinen einer zukünftigen Klimawandel-Anpassungsstrategie des Brandenburger Naturschutzes.
Impacts of climate change on agriculture have been predominantly analyzed by using biophysical and crop specific model applications. Vulnerability assessments which identify the vulnerability of regions with their farming systems are urgently required, because agricultural adaptations to climate change are related to regional specifics, and therefore research has to consider the regional level. Therefore sector- and system-specific approaches have to be developed. This paper presents the methodology of a vulnerability assessment for organic farming systems in the Brandenburg Region, which considers regional-specific climatic impact, as well as the regional-specific adaptive capacity. In this region, the cultivation and management of legume-grass swards have a key position, especially the climate change impact on legume symbiotic nitrogen fixation and nitrogen mineralization. Adaptation strategies of crop production systems include reduced soil tillage, which plays an important role also in organic farming systems (reducing soil erosion, improving water infiltration, reducing evaporation and improving soil structure, control of N-dynamics) are developed and tested by means of an action research approach.
Based on concepts for innovation processes and co-production of knowledge, approaches are investigated that address the urgent and complex problems related to climate change, because especially the participation of, and close collaboration with, practice partners is needed. The paper presents the agricultural knowledge management approach in the organic agriculture module of the R&D project INKA BB (Innovation Network for Climate Change Adaptation Brandenburg Berlin) in north-eastern Germany (Knierim et al. 2009). The methodology for the science-practice collaboration follows an action research approach that supports the communication and cooperation of researchers and practitioners. The framework is the action research cycle with iterative stages of planning, action, and reflection. The organic agriculture module, which addresses individual research questions on several farms, is presented as a good practice example for close transdisciplinary network cooperation. The workshop contribution will provide reflections on the innovation development process over two project years.
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.