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 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 des Forschungsvorhabens dynaklim wurden umfangreiche Analysen zu Veränderungen der beiden Parameter Lufttemperatur und Niederschlag in der Emscher Lippe Region durchgeführt. Dabei wurden die beiden Parameter hinsichtlich verschiedenster Kenngrößen und Untersuchungszeiträume untersucht. Die Untersuchungen umfassen sowohl Messdaten aus der Vergangenheit im Zeitraum 1951 – 2010 (Niederschlag) bzw. 1961 – 2010 (Lufttemperatur) als auch Klimamodelldaten aus zwei Modellläufen des Regionalen Klimamodells CLM im Zeitraum 1961 – 2100. Die vorliegende dynaklim Kompakt Ausgabe stellt die wesentlichen Ergebnisse kurz dar.
One of the important parts of the final conference of ‘nordwest2050’ has been the scientific exchange sessions in the House of Science and the Industryclub Bremen. Contributions were based upon a call for papers from October 2013. The scientific committee received almost 100 abstracts where 36 were chosen for oral presentations and 15 for poster presentations (see overview tables below).
Four main topics were discussed in parallel workshops:
• Analysing Impacts and Assessing Vulnerabilities
• Designing and Testing Solutions for Regional Climate Adaptation and Resilience
• Implementing Climate Adaptation and Paths to a Resilient Future
• Resilience for Business: Climate Adaptation Challenge and Strategies of Sectors and Companies
Im Arbeitsbericht werden Ergebnisse zur Berechnung und Analyse der Nährstoffbilanzierung der Jahre 2007 und 2010 auf Gemeindeebene für das Land Schleswig-Holstein vorgestellt und deren Datengrundlage, die Methodik und Unsicherheiten diskutiert. Es zeigt sich, dass die Nährstoffüberschüsse im Jahr 2010 im Vergleich zu 2007 leicht ansteigen. Dies ist überwiegend durch den vermehrten Anfall von Wirtschaftsdünger aus der Tierhaltung sowie Gärresten aus Biogasanlagen begründet. Es wird deutlich, dass die Höhe der Entzüge, die Ausbringung von Mineraldünger und der Anfall von Wirtschaftsdünger und Gärresten die Haupteinflussgrößen auf die Höhe der Nährstoffbilanzen haben. Im Durchschnitt führt dies zu einem Anstieg des durchschnittlichen landwirtschaftlichen Stickstoffüberschusses vom Jahr 2007 zum Jahr 2010 von über vier Kilogramm pro ha landwirt-schaftlich genutzte Fläche.
Der Artikel liefert einen Überblick über die Akitivitäten im Rahmen der KLIMZUG-Fördermaßnahme und zeigt beispielhaft einige der erarbeiteten Lösungsansätze auf.
Kurzbeitrag über das im Modellgebiet Elmshorn und Umland angewandte partizipative Verfahren zur Sensibilierung der Akteure vor wasserbezogenen Klimafolgen.
Das Poster zur RADOST-Abschlusskonferenz im April 2014 fasst Ergebnisse des RADOST-Fokusthemas Erneuerbare Energien zusammen. Als Beispiel wird die oberflächennahe Geothermie besonders berücksichtigt.
Der globale Klimawandel verändert die lokale Umwelt und damit die Rahmenbedingungen unter denen wir leben und wirtschaften. Insbesondere das prognostizierte häufigere Auftreten von Extremwetterereignissen wie Starkregen und Hitzeperioden wird zukünftig das sozio-ökonomische und ökologische Handeln beeinflussen. Die wissenschaftliche Diskussion um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Wirtschaft bildet für die Entwicklung einer „Klimafokussierte Wirtschaftsentwicklung“ innerhalb des Netzwerk- und Forschungsprojekts dynaklim die Grundlage für eine erste Einschätzung der Betroffenheit der regional vertretenen Branchen der Emscher-Lippe-Region und des Ruhrgebiets. In dem vorliegenden Papier wird eine Literaturauswertung von rund 70 nationalen und internationalen Quellen, die bis 2009 erschienen sind, vorgenommen. Insgesamt belegt die Auswertung, dass Branchen sowohl negativ als auch positiv von den Folgen des Klimawandels betroffen sind, wodurch weder eine klare Risiko- noch eine klare Chancen-Dominanz für die deutsche Wirtschaft hinsichtlich der Klimawandelfolgen ausgemacht werden kann. Sehr wenig ist derzeit jedoch über die Anpassungskapazität von Branchen und die Berechnung von Schadensdimensionen bekannt. Die Literaturauswertung ist der erste Teil der dreiteiligen Reihe „Vulnerability Assessment der dynaklim- Wirtschaft“. Sie bildet die Grundlage für eine ausführliche Betroffenheitsanalyse (Chancen und Risiken) ausgewählter Branchen in der dynaklim-Region (Teil II) sowie die Untersuchung und Bewertung der Adaptive Capacity spezifischer Branchen (Teil III).
Der vorliegende Bericht befasst sich mit der Analyse und Prognose der Potenziale der oberflächennahen Geothermie an der deutschen Ostseeküste. Dabei wurde folgende Vorgehensweise gewählt:
1. Erläuterungen zur Geothermie und ihren Potenzialparametern
2. Betrachtung des Klimas und des Klimawandels an der deutschen Ostseeküste
3. Ermittlung eventueller Veränderungen der Potenzialparameter durch den Klimawandel und Schlussfolgerung der Entwicklungsperspektiven geothermischer Energienutzungen aufgrund veränderter Potenzialparameter