Der Bericht beschreibt die Aktivitäten des Projekts RADOST in den fünf Modulen „Netzwerk und Dialog“, „Natur- und ingenieurwissenschaftliche Forschung“, „Sozio-ökonomische Analyse“, „Nationaler und europäischer Politikrahmen/ nationaler und internationaler Austausch“ und „Kommunikation und Verbreitung der Ergebnisse“ und deckt den Zeitraum von April 2012 bis Januar 2013 ab.
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.
Kurzfassung der dynaklim-Publikationen Nr. 35 und
in Teilen der Publikationen Nr. 31 und Publikationen Nr. 11: Zur Standortoptimierung gehören der Boden, die Wasserversorgung und die Vegetation. Die jahrhundertelange Industrie- und Siedlungsgeschichte hat die ursprünglichen Böden in der Emscher-Lippe-Region sowie in vielen anderen urbanen Siedlungsräumen erheblich verändert. Die Bodenkarten im Maßstab 1 : 50.000 geben diese Entwicklung und den heutigen Zustand der Böden in der Regel nicht wieder. Vor allem Bachauen und Grünflächen wurden erheblich durch Abgrabung und Aufbringung von Bauschutt, Bergematerial, Aschen, Schlacken und Stäuben verändert. So wurden in 50 kartierten Stadtparks in der Emscher-Lippe-Region im Rahmen von dynaklim in keinem Fall mehr der natürliche Bodenaufbau, sondern weitestgehend die unterschiedlichsten Stadtböden angetroffen. In dynaklim wurde eine Methode „Stadtbodenkarte“ entwickelt und bereits für ausgewählte Gebiete angewandt. Diese Stadtböden haben in der Regel einen höheren Skelettanteil (Kies, Steine, Beton-, Schlacke-, Ziegelbruchstücke etc.) und einen geringeren Feinkornanteil. Dies bedeutet eine um bis zu 20 % höhere Grundwasserneubildung, aber auch eine verringerte Wasserrückhaltekapazität und damit auch weniger Wasser, das den Pflanzen zur Verdunstung zur Verfügung steht.
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.
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.
Schäden an Hab und Gut als Folge des Klimawandels können durch verschiedene technische oder organisatorische Anpassungsmaßnahmen begrenzt werden. Eine vollständige Sicherheit kann allerdings nicht erreicht werden. Versicherungen können dabei helfen, verbleibende Risiken (finanziell) abzusichern. Sie setzen zudem in der Regel einen Anreiz, Vorsorgemaßnahmen zu ergreifen, um Schadenshöhen und Eintrittswahrscheinlichkeiten für Schadensereignisse zu reduzieren. Einen Schutz vor Klimawandelfolgeschäden kann grundsätzlich eine Elementarschadenversicherung bieten. Die Nachfrage ist allerdings bisher verhältnismäßig gering, und auch angebotsseitig zeigen sich Herausforderungen. Trotzdem ist in vielen Ländern eine Elementarschadenversicherung weiter verbreitet als in Deutschland. Hier wird seit längerer Zeit darüber diskutiert, ob vorhandene Anreizlücken bei Nachfragern und Anbietern eventuell durch eine Pflichtversicherung überwunden werden könnten. In dem hier vorgelegten Bericht werden Anreizprobleme auf Versicherungsmärkten, verschiedene praktische Ausgestaltungsformen einer Elementarschadenversicherung und die Diskussion in Deutschland um eine Pflichtversicherung dargestellt.
Um Herausforderungen im Bereich Energiepflanzenanbau zu begegnen wird das Zweikulturnutzungssystem als innovative Anbaumethode erforscht und auf Demonstrationsflächen in zwei Landkreisen exemplarisch umgesetzt.
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.