Bedingt durch die globale Erwärmung findet eine Erwärmung der oberen Bodenschichten durch längere Hitzeperioden in den Sommermonaten statt. Dies wird besonders in Großstädten mit vielen hochversiegelten Flächen zu erwarten sein. Diese Erwärmung der oberen Bodenschichten und eine klimabedingte Erhöhung der Rohwassertemperaturen können zu einem Anstieg der Trinkwassertemperatur in Trinkwasserverteilungsnetzen führen. Der Einfluss der Wassertemperatur auf hygienisch relevante Mikroorganismen in Trinkwasser und Trinkwasserbiofilmen wurde daher in der vorliegenden
Studie untersucht.
Im Einzugsgebiet der Emscher sind in den letzten 200 Jahren große Flächenanteile naturnaher Böden in urbane Bodenlandschaften umgewandelt worden. Heute bestehen geschätzt 40 %, in kleinen Teileinzugsgebieten auch bis zu 70 % der Böden im Emschereinzugsgebiet überwiegend aus Mischungen anthropogener und natürlicher Substrate. Da die Stadtböden in großen Gebieten die Funktionen der naturnahen Böden in Wasser- und Stoffkreisläufen übernommen haben, müssen sie in vielen wasserwirtschaftlichen Planungsprozessen entsprechend ihrer Verbreitung und ihren Eigenschaften berücksichtigt werden. Bisher liegt hierfür kein flächendeckendes, geeignetes Karten- und Datenmaterial vor. Mit URBIS-ER wurde eine Methode entwickelt, räumliche Bodeninformationen für die regionale wasserwirtschaftliche Planung im stark anthropogen überprägten Emscherraum in einem neu entwickelten „Urbanen Bodeninformationssystem Emscher (URBIS-ER)“ bereitzustellen. Rückschlüsse auf die Verbreitung und Eigenschaften der urbanen Böden werden aus Informationen zu Aufschüttungen, Altstandorten und Altablagerungen, Abfallablagerungen sowie städtischen und industriellen Flächennutzungen abgeleitet.
Abschlussarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Master of Science an der RWTH Aachen, Lehr- und Forschungsgebiet Abfallwirtschaft.
Grünflächen können durch die Verdunstung von Wasser eine kühlende Wirkung auf ihre Umgebung haben. In trockenen Sommern steht oft nicht ausreichend Wasser für eine optimale Kühlleistung der Flächen zu Verfügung. Klimamodellierungen prognostizieren eine Häufung dieser Sommer. Der Wasserbedarf, der für die Kühlleistung von Grünflächen bedeutend ist, wird zukünftig steigen. An drei Parkanlagen in der Stadt Bottrop wurden der Bedarf sowie die verfügbaren Wasserressourcen für eine Optimierung der Kühlleistung in extrem trockenen Sommern ermittelt und gegenübergestellt. Aus den Ergebnissen konnten Handlungsoptionen für eine zukünftige Umsetzung zur Verbesserung des Stadtklimas abgeleitet werden.
Für ein erfolgreiches Monitoring sind vier Kernelemente wichtig: Informationsbedarf gemäß Zielen, Indikatoren, Bewertungssystem und Handlungsoptionen. Das Monitoringhandbuch gibt mit Stand März 2014 für die einzelnen Ergebnisbereiche einen Überblick über die Anpassungsziele und den daraus resultierenden Informationsbedarf des Projektes dynaklim , über die Indikatoren, anhand derer die Zielerreichung gemessen, und es gibt ein Bewertungssystem, anhand dessen der Zielerreichungsstand bewertet werden kann. Es werden Handlungsoptionen aufgezeigt, die es ermöglichen, bei einer Zielabweichung gegenzusteuern. Bei einigen Ergebnisbereichen konnten diese vier Kernelemente eines Monitorings noch nicht vollständig benannt werden. Das Monitoringhandbuch ist so angelegt, dass es auch nach der Projektlaufzeit regelmäßig weiter fortgeschrieben werden kann.
Es werden zwei Verfahren vorgestellt, die eine Berücksichtigung des Klimaänderungssignals in den Niederschlagsdaten des regionalen Klimamodells CLM bei den wasserwirtschaftlichen Modellanwendungen ermöglichen. Für die Generierung langer Zeitreihen mit hohen zeitlichen und räumlichen Auflösungen, wie sie bei Langzeitserien- und Kontinuumssimulationen benötigt werden, wurde ein Downscaling-Ansatz auf Basis von Radarniederschlagsdaten und objektiven Wetterlagenklassen entwickelt. Für einfache wasserwirtschaftliche Modellanwendungen, die auf Modellregen zurückgreifen, wurden die relativen Veränderungen aufgrund des Klimaänderungssignals in der Zukunft abgeschätzt, die dann bei Variantenuntersuchungen in der Zukunft den Modellregen der Vergangenheit aufgeprägt werden können.
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.
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 Großstadtraum zwischen Dortmund, Bochum, Essen und Duisburg ist einer der am dichtesten besiedelten Wirtschafts- und Ballungsräume in Europa. Durch Starkregenereignisse und lokale Überflutungen wie im Juli 2008 in Dortmund oder 2013 in Bochum und durch längere Hitzeperioden wie in den Sommern 2003 und 2006 wird der Klimawandel zunehmend auch von der Öffentlichkeit wahrgenommen. Die Fachwelt erwartet, dass sich der Klimawandel weiter fortsetzen und immer stärker bemerkbar machen wird, mit unterschiedlichen Folgen und Unsicherheiten für die Entwicklung der Umwelt, Gesellschaft, Wirtschaft und der öffentlichen Daseinsvorsorge. Im Projekt dynaklim werden Szenarien entwickelt, um diese Unsicherheiten, die bei Zukunftsprognosen bestehen, bewusst aufzuzeigen und diese planerisch in den verschiedenen Handlungsbereichen (Siedlungsentwässerung, Trinkwasserversorgung, Grundwasserbewirtschaftung, Oberflächengewässerbewirtschaftung, Wirtschaft, Finanzierung, Kosten etc.), die im Projekt bearbeitet werden, einzubinden. Sensitivitäten und Vulnerabilitäten der verschiedenen, teilweise sehr komplexen Bereiche können mit Szenarien umfassender aufgezeigt und verstanden werden. Szenarien bieten eine konkrete Unterstützung der Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel. Insbesondere die Kombination von Szenarien der regionalen Klimaentwicklung und sozioökonomischen Szenarien können hierzu einen Beitrag liefern.
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 flächendifferenzierte Grundwasserneubildung für das Einzugsgebiet der Emscher für die Zeitschnitte 1961-1990, 2021-2050 und 2071-2100 wurde berechnet und die Ergebnisse auf Teileinzugsgebietsebene analysiert. Aus der klimatischen Bodenwasserbilanz wurden Trends bis zu den Jahren 2050 und 2100 im Emschergebiet berechnet.
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.
Sicherung der Trinkwasserqualität bei der Wasserverteilung bei veränderten Bodentemperaturen
(2014)
