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.
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.
Literaturrecherche und Analyse der Bewirtschaftungspläne von 18 deutschen und europäischen Flussgebietseinheiten. Der Bericht untersucht inwieweit die zu erwartenden Auswirkungen des Klimawandels in die ökonomischen Analysen gemäß Wasserrahmenrichtlinie integriert wurden.
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.
Inhalt:
Regionale Aktivitäten:
Klimabündnis Kieler Bucht erhält BMU-Förderung;
Norddeutsche Regionalkonferenz;
Neue Webseite informiert über Küstenschutzbedarf;
RADOST-GIS präsentiert Indikatoren zur Gewässerqualität;
Küstenforschung, Küstennutzung und Küstenschutz;
Überregionale Aktivitäten:
KLIMZUG-Abschlusskonferenz;
Internationale Aktivitäten:
HELCOM-Workshop in Warnemünde;
RADOST auf dem Dupont Summit 2012;
Publikationen:
Ergebnisse der RADOST-Tour 2012;
Integration des Klimawandels in die ökonomischen Analysen nach WRRL
Content:
Regional Activities:
The Bay of Kiel Climate Alliance Receives BMU Support;
Northern German Regional Conference;
New Website Provides Information about the Need for Coastal Protection;
RADOST GIS Presents Water Quality Indicators;
Coastal Research, Use, and Protection;
National Activities:
KLIMZUG Final Conference;
International Activities:
HELCOM Workshop in Warnemünde;
RADOST at the Dupont Summit 2012;
Publications:
Results of the 2012 RADOST Tour;
Integrating Climate Change into Economic Analyses under the EU Water Framework Directive
Seit Januar 2002 betreibt die bremenports GmbH & Co. KG die bremischen Zwillingshäfen im Auftrag der Freien Hansestadt Bremen. Als 100-prozentige Tochtergesellschaft ging sie zu diesem Zeitpunkt aus der Privatisierung der Bremischen Hafenverwaltung hervor. Somit ist sie mit dem Management der bremischen Hafeninfrastruktur, das heißt Hafenzufahrten und Liegewannen für Schiffe, Kajen, Schleusen, Uferbauwerke, Straßen, Brücken, Gleisanlagen und einem großen Anteil von hafengebundenen Grün- beziehungsweise Naturflächen, in Bremen und Bremerhaven beauftragt. 390 Mitarbeiter/-innen verteilen sich zu diesem Zweck auf den Hauptsitz in Bremerhaven sowie auf die Zweigniederlassung in Bremen. Als Hafenbetreiber, dessen Standort von Auswirkungen des Klimawandels beeinflusst werden kann und der das Image eines umweltfreundlichen Hafens weiter ausbauen möchte, ist bremenports an Klima- und Umweltthemen interessiert und engagiert sich in verschiedenen Feldern. So praktiziert sie seit z.B. seit dem Frühjahr 2011 ein zertifiziertes Umweltmanagement (PERS). Des Weiteren arbeitet das Unternehmen an der Erstellung einer CO2-Bilanz, um ökologische Entwicklungen an der Kaje besser erfassen zu können.
Für die Bereitstellung von Niederschlagszeitreihen des Regionalen Klimamodells CLM für die meisten wasserwirtschaftlichen Modellanwendungen ist eine realitätsnahe Abbildung des Parameters Niederschlag hinsichtlich wesentlicher Kenngrößen, wie Jahresniederschlagssummen, Starkregen und Trockenzeiten erforderlich. Zudem benötigen Modelle, die schnelle und kleinräumige Niederschlag- Abfluss-Prozesse beschreiben, zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Niederschlagseingangsdaten. Beide Voraussetzungen, die realitätsnahe sowie die hoch aufgelöste Abbildung des Parameters Niederschlag, sind zunächst in den CLM-Modelldaten nicht ohne weiteres erfüllt. Es wurden zwei Methoden entwickelt, die zum einen eine sinnvolle Korrektur der Tagesniederschlagssummen (Bias-Korrektur) und zum anderen eine feinere zeitliche und räumliche Auflösung (Downscaling) der CLM-Modelldaten ermöglichen.