Durch den Klimawandel werden die Leistungen von Gewässern möglicherweise eingeschränkt und das Leistungsvermögen von bestehenden Wasserver- und Abwasserentsorgungssystemen wird eventuell überfordert. Gewässer können bspw. ihre Qualität als Lebensraum verlieren oder nur noch unzureichende Wassermengen oder -qualitäten für die Trinkwasserversorgung liefern. Die dadurch verursachten Kosten sind den Veränderungen in der natürlichen Umwelt („Klimawandel“) geschuldet. Offen ist dabei, in welchem Ausmaß es zu einem Klimawandel kommt und welche konkreten Folgen er mit sich bringen wird. Dies erschwert die Auswahl geeigneter Anpassungsmaßnahmen.
Der Klimawandel wird erheblichen Einfluss auf die Wasserwirtschaft und somit auch auf die Menschen in der Emscher-Lippe-Region haben. Während die Kosten von Anpassungsmaßnahmen an Klimawandelfolgen verhältnismäßig leicht zu bestimmen sind, ist die Bewertung der nützlichen Maßnahmeneffekte schwierig. Der Hauptgrund ist darin zu sehen, dass diese Effekte oft nicht auf Märkten angeboten und nachgefragt werden und deshalb keine Marktpreise als Wertmaßstab existieren. Nach einer Analyse der Ausgangssituation werden verschiedene Werte von Wasser und Gewässern aufgezeigt. Der Informationsbedarf, um nützliche Effekte von Anpassungsmaßnahmen erfassen und bewerten zu können, ist abhängig von verschiedenen möglichen Zielen der Adaptation, die vergleichend vorgestellt werden. Zur monetären Bewertung von Umwelt- und Ressourcenkosten sowie Maßnahmen im Kontext der flexiblen und dynamischen Anpassung der Wasserwirtschaft an den Klimawandel können unterschiedliche Methoden angewandt werden. Dabei sind direkte und indirekte Verfahren bei Primärstudien sowie Sekundärstudien im Rahmen eines Benefit Transfer voneinander zu unterscheiden, deren Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen im vorliegenden Paper dargestellt werden. Abschließend werden die Bewertungsverfahren in einer Übersicht anhand eines Kriterienkatalogs gegenübergestellt.
Die Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels lässt einen erhöhten Investitionsbedarf in der Wasserwirtschaft erwarten. Dies wirft die Frage auf, ob die heute angewendeten Finanzierungsinstrumente geeignet sind, den zukünftigen Anforderungen zu begegnen oder ob neue Instrumente entwickelt werden müssen. In diesem dynaklim Kompakt wird die Systematik der Bewertung von Finanzierungsinstrumenten vorgestellt und ausgewählte Instrumente genauer betrachtet. Abschließend werden die Hauptaussagen der Befragung bei Wasserwirtschaftsbetrieben zusammengefasst.
Der vorliegende Bericht erarbeitet die Fragestellung, welche Finanzierungsinstrumente den Betrieben der Wasserwirtschaft für die Emscher-Lippe-Region zur Verfügung stehen und potenziell für die Refinanzierung von Anpassungsmaßnahmen anwendbar sind. Er fasst die Arbeitsergebnisse aus der dynaklim-Aktivität „Zusammenstellung, Effizienzprüfung und Bewertung von Finanzierungsmodellen (allgemein und regional)“ zusammen. In Aktivität 6.3.1 wurden verschiedene Finanzierungsinstrumente –klassische und innovative– zusammengestellt, klimarelevante Bewertungskategorien (Stabilität, Flexibilität, Transparenz, Akzeptanz sowie der Anwendbarkeit) entwickelt und mit zehn Bewertungs kriterien für Finanzinstrumente hinterlegt. Auf Basis dieser Bewertungskriterien wurden alle dargestellten Finanzierungsmodelle bewertet. Die erarbeiteten Ergebnisse wurden zum einen mit einer empirischen Befragung abgesichert und zum anderen mit Entscheidungsträgern in der Emscher Lippe Region diskutiert. Es wurden Unterschiede in der Wasserver- und Abwasserentsorgung erarbeitet sowie Erwartungen für zukünftig relevante Finanzierungsmodelle identifiziert.
A statistical downscaling method has been developed to produce highly resolved precipitation data from regional climate model (RCM) output, using the model CLM (2 runs, scenario A1B). The procedure is based on the analogue method with the predictors precipitation (daily sums on CLM grid points) and objective weather types (DWD). Analogue days of the time period 2001-2009 are searched using corrected and adjusted data of radar Essen and DWD measurements of objective weather types. The radar data is used to produce high-resolution precipitation data sets (1km², 5min) with realistic spatial and temporal correlations for three catchments in North Rhine-Westphalia. Results in
the reference period (1961 - 1990) are examined using extreme value statistics and compared to corrected station data. Data sets of the near and the far future (2021-2050, 2071-2100) are analysed with respect to future trends, and uncertainties of the downscaling procedure are discussed.
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.
Entscheidungsträger in der Wasserwirtschaft stehen oft vor der Aufgabe, aus verschiedenen möglichen Maßnahmen zur Zielerreichung auswählen zu müssen. Ohne eine Bewertung, mit der verschiedene Aspekte vergleichbar gemacht werden, ist hier kein begründetes Weiterkommen möglich.
Die Nutzwertanalyse ermöglicht eine Bewertung unterschiedlicher Maßnahmen(bündel) zur Entscheidungsunterstützung der Planung und Verwaltung. Neben den Kosten können verschiedenste nützliche Effekte einbezogen werden. Entscheidungen werden so auf eine breitere Wissensbasis gestellt und berücksichtigen nicht monetäre Effekte, die ebenfalls als Zielgrößen für Planung und Verwaltung von Relevanz sind. Eine detaillierte Nutzwertanalyse zeigt auf, welche Festlegungen und
subjektiven Bewertungen einer Entscheidung zugrunde liegen. Sie ist dadurch klar strukturiert, nachvollziehbar und kommunizierbar. Statt einer „Black Box“ in der Entscheidungsfindung werden ein klares systematisches Vorgehen bei der Entscheidungsvorbereitung und eine nachvollziehbare Entscheidung praktiziert.Das dargestellte Vorgehen der Nutzwertanalyse ist nicht auf Fragen der Wasserwirtschaft beschränkt, sondern kann in der täglichen Planungs- und Verwaltungspraxis für eine Vielzahl von Abwägungsfragen genutzt werden.
Die vorliegende Diplomarbeit wurde im Rahmen des Netzwerk- und Forschungsprojekts dynaklim verfasst. Klimaprognosen zeigen für Deutschland neben einer fortschreitenden Erwärmung auch mögliche Veränderungen im Niederschlagsregime. Dies betrifft den mittleren Zustand, die saisonale Verteilung und das Extremverhalten. Diese Entwicklungen werden die Eigenschaften und die Beschaffenheit von Gewässern direkt und indirekt beeinflussen. Die Auswirkungen des Klimawandels auf Fließgewässer müssen bei der Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL), dem zentralen Instrument zum Schutz und zur Verbesserung der Gewässerökosysteme in Europa, berücksichtigt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Maßnahmen nach WRRL im Hinblick auf den Klimawandel untersucht. Es wurde eine Bewertungsmatrix erstellt, anhand derer Aussagen über die Bedeutung einzelner WRRL-Maßnahmen für die Anpassung von Fließgewässern an den Klimawandel möglich sind und die eine Abschätzung über die Einfluss des Klimawandels auf die Wirksamkeit der Maßnahme erlaubt. Bei der Bewertung wurden alle Maßnahmen betrachtet, die auf Basis des standardisierten Maßnahmenkatalogs nach Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) an Oberflächengewässern in Nordrhein-Westfalen umgesetzt werden. Die entwickelte Matrix wurde anschließend auf das Maßnahmenprogramm des Emscher-Einzugsgebietes angewendet. Die Bewertungsmatrix zeigt, dass ein Großteil der bewerteten Maßnahmen einen Beitrag zur Anpassung an direkte und indirekte Auswirkungen des Klimawandels auf Gewässer leisten kann und somit für die Anpassung von Bedeutung ist. Die Untersuchung der Klimasensitivität hat ergeben, dass sich die Maßnahmen in diesem Punkt stark unterscheiden. Teils wird ihre Wirkung durch die Klimaveränderungen (Temperaturzunahme, Niederschlagszunahme inkl. Starkniederschlägen und Niederschlagsabnahme) verstärkt, teils wird sie gemindert. In einigen Fällen ist der Einfluss der Klimaveränderungen auf die Wirkung der Maßnahmen nicht signifikant.
Im Forschungs- und Netzwerkprojekt dynaklim untersucht die Emschergenossenschaft u. a. die wasserwirtschaftlichen Auswirkungen von klimabedingten Veränderungen des Grundwasserhaushalts in den urbanen Siedlungsgebieten. Dazu sollen mit Hilfe der vorliegenden numerischen Grundwassermodelle unter Berücksichtigung der Realisationsergebnisse des regionalen Klimamodells COSMOCLM realistische Auswirkungsszenarien und Anpassungsstrategien für die Siedlungsentwässerung abgeleitet werden. Zur Abbildung der innerjährlichen Verschiebungen der Niederschläge ist es erforderlich, die Grundwasserneubildung als ausschlaggebende Wasserhaushaltsgröße für die Modellierung instationär und flächendifferenziert zu berechnen. Da bislang keine verifizierten instationären Wasserhaushaltsmodellansätze verfügbar sind, wurde in Anlehnung an die bisher bekannten Verfahren ein geeignetes Werkzeug entwickelt, dass bei der instationären Erweiterung der stationär kalibrierten Grundwassermodelle die Massenbilanz erhält. Die damit durchgeführten stationären und instationären Nachkalibrierungen der Grundwassermodelle weisen eine gute Anpassung auf. Aus der klimatischen Bodenwasserbilanz wurden Trends bis zu den Jahren 2050 und 2100 im Emschergebiet berechnet. Im Ergebnis ist zu erwarten, dass die Grundwasserstände größeren innerjährlichen Schwankungen unterliegen werden als heute.