Klimawandel in der Lüneburger Heide – welche Veränderungen kommen auf uns zu? Wie können wir uns darauf einstellen? Die durchgeführten Klimaprojektionen für das Modellgebiet der Lüneburger Heide haben zum Ergebnis, dass zur Mitte des 21. Jahrhunderts für alle Jahreszeiten höhere Mitteltemperaturen zu erwarten sind. Im Winter steigen die Temperaturen jeweils am stärksten, im Frühjahr am geringsten. Eis- und Frosttage treten deutlich seltener auf, während im Sommer Tage mit extremen Temperaturen häufiger vorkommen und starke Niederschläge noch an Intensität zunehmen. Dies alles wird Auswirkungen haben auf Ökosysteme und Stoffkreisläufe, auf Flora, Fauna und die Menschen in der Region.
Auf den überwiegend sandigen Böden des Kulturlandschaftsraumes Lüneburger Heide befinden sich ökologisch besonders wertvolle Nieder- und Hochmoore, Heideflächen und zahlreiche grundwassergespeiste Heidebäche. Das Gebiet ist andererseits durch großflächige land- und forstwirtschaftliche Nutzungen geprägt. Im Rahmen von KLIMZUG-NORD wurden im Modellgebiet Lüneburger Heide im Wesentlichen die Auswirkungen des Klimawandels auf die Handlungsfelder Wasserwirtschaft, Land- und Bodennutzung, Naturschutz und Kommunikation beforscht und Anpassungsmaßnahmen entwickelt. Dabei bleiben eine umweltschonende Landbewirtschaftung und ein leistungsfähiger Naturhaushalt unter Klimawandelaspekten eine gültige Zielvorstellung – gerade auch angesichts der zu erwartenden zunehmenden Konkurrenz um die Ressource Wasser. Mit diesem Beitrag wollen wir unser gängiges Handeln kritisch hinterfragen, über erzielte Ergebnisse aus den Klimaanpassungsprojekten berichten und Handlungsoptionen aufzeigen.
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.
Aufgrund des Klimawandels kann es zu einer Erwärmung der oberen Bodenzonen und indirekt dadurch auch zu einer Beeinflussung der Trinkwassertemperatur im Verteilernetz kommen. Es ist bekannt, dass dies unter Umständen zu mikrobiologischen Veränderungen in Form einer Aufkeimung (Erhöhung der Koloniezahlen) führen kann. Ob dies jedoch auf ein erhöhtes Risiko der Einistung, des Verbleibs oder sogar der Vermehrung hygenisch relevanter Bakterien zutrifft, wird im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts dynaklim am IWW in Kooperation mit der Universität Duisburg-Essen untersucht.
Der Bericht "Modell zur Beschreibung des Einflusses von Veränderungen im Rohwasser auf den Flockungsmittelbedarf und die Produktivität bei der Trinkwasseraufbereitung" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.2.3b. Als Folge veränderter Rohwasserbeschaffenheit ergeben sich weitreichende Konsequenzen für die Trinkwasseraufbereitung und -verteilung. Dieser Bericht beinhaltet ein semi-empirisches Modell zur Berechnung des Restgehaltes an DOC bzw. des DOC-Entfernungsgrades für die Aufbereitung mittels Flockung. Das Produkt soll als Entscheidungshilfe dienen, mit der die Prozessführung von Flockung und Filtration dahingehend unterstützt werden kann, dass für einen gegebenen Rohwasser-DOC in Abhängigkeit von Flockungs-pH-Wert und Flockungsmitteldosis die resultierende DOC-Restkonzentration vorausberechnet werden kann.
Für das Trinkwassergewinnungsgebiet Üfter Mark im nordwestlichen Münsterland wurden mit Hilfe des Modells CANDY der Stoffaustrag sowie der Bodenwasserhaushalt unter landwirtschaftlichen Nutzflächen unter Klimawandelbedingungen modelliert. Am Beispiel einzelner Referenzflächen, für die Messwerte zum Stoffumsatz im Boden vorlagen, wurde das Modell an die standörtlichen Bedingungen angepasst. Die Modellläufe für verschiedene Fruchtfolgen und Standortbedingungen zeigten, dass - bei gleichbleibender Bewirtschaftung - allein durch die projizierten veränderten klimatischen Bedingungen ein erhöhter N-Austrag lediglich in Böden mit erhöhten Humusgehalten zu erwarten ist. Ein deutlicher Einfluss des Klimawandels auf erhöhte Bewässerungsansprüche (ca. 100 - 150 mm/a) in der Fernen Zukunft (2071 - 2100) zeichnete sich hingegen in allen betrachteten Fruchtfolgen und Standorttypen ab. Die tatsächliche Entwicklung der landwirtschaftlichen Flächennutzung für die nächsten Jahrzehnte lässt sich auf Grund der vielfältigen Einflussfaktoren und ihrer komplexen Wechselwirkungen nicht belastbar prognostizieren. Die Untersuchungsergebnisse haben jedoch gezeigt, dass durch den Einsatz eines DV-Systems wie CANDY zur Modellierung des Stoff- und Wasserhaushaltes eines Bodens - nach entsprechender Anpassung der Modellparameter an das Untersuchungsgebiet - bei sich abzeichnenden Änderungen der Bewirtschaftung deren Konsequenzen für den Stoffaustrag bzw. den Bodenwasserhaushalt modelliert werden. Durch Variierung der Bewirtschaftungsmaßnahmen kann der Modelleinsatz in der Folge die Entwicklung grundwasserschonende Flächennutzungsverfahren unterstützen.
Am Beispiel des Wassergewinnungsgebiets Üfter Mark werden die Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt in der Projektregion „Emscher-Lippe“ untersucht. Langfristige Trends in der Quantität und Qualität von Wasserressourcen werden modellbasiert erfasst und hinsichtlich ihres Gefährdungspotenzials bewertet. Hierbei zeigt sich v.a. ein in der Zukunft steigender Beregnungsbedarf landwirtschaftlicher Nutzflächen als wesentlicher Schlüsselfaktor. Das für die Beregnung genutzte Grundwasser stellt neben der Düngung und der atmosphärischen Deposition eine zusätzliche Eintragsquelle u.a. für Nitrat, Sulfat und Chlorid dar. Insbesondere die Nutzung oberflächennaher Grundwässer für die Beregnung führt somit zu einem schrittweisen Anstieg der Stoffbelastung im Grund- und Rohwasser. So kann für landwirtschaftlich relevante Parameter wie Nitrat diese zusätzliche Belastungsquelle reduziert werden, wenn die mit dem Beregnungswasser ausgebrachten N-Frachten bei der N-Düngung berücksichtigt werden. Anhand von Prognoseszenarien wird für die Förderbrunnen differenziert untersucht, welchen Effekt ein infolge des Klimawandels veränderter Stofffluss auf die Entwicklung der Rohwasserbeschaffenheit hat. So zeigt sich v.a. in den westlich gelegenen Förderbrunnen eine hohe Sensibilität gegenüber Veränderungen im Stoffaustrag aus der Bodenzone. Eine Beeinflussung der Rohwasserqualität in den östlichen Förderbrunnen ist dahingegen stark zeitlich verzögert.
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.
Der Bericht "Multikriterielles Optimierungsverfahren zur Bewirtschaftungsplanung von Stauräumen" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.2.1d. Im Fokus der vorliegenden Arbeit steht das Talsperrensystem der Talsperren Klingenberg, Lehnmühle und Rauschenbach im sächsischen Osterzgebirge. Das Talsperrensystem wird auf vielfältige Arten genutzt. So werden unter anderem Brauchwasser zur Gewinnung von Trinkwasser für die Städte Dresden und Freital zu Verfügung gestellt. Ziel war es die Robustheit des Talsperrensystems gegen projizierte klimatische Veränderungen abzuschätzen. Dafür bedarf es optimal an die hydrologischen Rahmenbedingungen abgepasste Bewirtschaftungsstrategien, die die bestmögliche Performance des Talsperrensystems garantieren. Diese Bewirtschaftungsstrategien bedeuten gleichzeitig wirksame Adaptionsstrategien für das Talsperrensystems gegen den Klimawandel und stellten das zweite Ziel dieser Arbeit dar.
Der Bericht "Politikempfehlungen für die Landeshauptstadt Dresden - Konzeption" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 2.3c. Die wesentlichen Aspekte sind die Entwicklung eines integrativen und durch Intermediäre begleiteten Szenarioprozesses, die Nutzung der Akteure des Ökoprofit Projektes Dresden als Intermediäre, die Integration des entwickelten Szenarioprozesses in das Ökoprofit Projekt Dresden und andere bestehende Programme , die Empfehlung der dauerhaften Integration und Förderung des bestehenden Konzeptes in das Ökoprofit Projekt Dresden durch die Entscheidungsträger der Landeshauptstadt Dresden, ein Konzept für eine Nutzung des integrativen und durch Intermediäre begleiteten Szenarioprozesses unabhängig von einer Beteiligung der Unternehmen an Ökoprofit, Entwicklung branchenbezogener Faktenblätter für die gewerbliche Wirtschaft der Modellregion Dresden als Grundlage für wirtschaftspolitische Anpassungsstrategien, Sensibilisierung der gewerblichen Wirtschaft für die Auswirkungen des Klimawandels im Allgemeinen und auf ihre Branche bzw. ihr Unternehmen im Speziellen sowie der Notwendigkeit der Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels, Einrichtung einer Informations- und Beratungsstelle für die gewerbliche Wirtschaft in der Modellregion Dresden durch die Verwaltung.