Änderungen des natürlichen Wasserdargebotes in der Elbe unter Klimawandel

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1 Nationale GLOWA Konferenz in Potsdam Änderungen des natürlichen Wasserdargebotes in der Elbe unter Klimawandel Fred F. Hattermann Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

2 Gliederung Einführung Das Modell SWIM Parametrisierung / Validierung Natürliche Abflüsse? Ergebnisse

3 Klima STAR Wasserdargebot Landnutzung LUS 4 Landnutzungsszenarien 3 Klimaszenarien mit je 100 Realisationen SWIM Wasserverfügbarkeit ~975 Bilanzprofile als Übergabepunkte an die Wasserwirtschaft WBalMo Nährstofffrachten MONERIS Algenfrachten QSim Ökonomische Verluste durch Wasserknappheit Kosten-Effektivität von Handlungsoptionen Klimatologie/Hydrologie Gewässergüte Sozioökonomie

4 Landschaften im Einzugsgebiet der Elbe

5 Gliederung Einführung Das Modell SWIM Parametrisierung / Validierung Natürliche Abflüsse? Ergebnisse

6 Das Modell SWIM: (Soil and Water Integrated Model)

7 Das Modell SWIM: (Soil and Water Integrated Model) Ústí n. L. OF-Abfluss Perkolation GW-Neubildung Interflow Pflanzenaufnahme Basi sabfluss 2278 Teilgebiete ~46000 Elemente

8 Daten, Daten Digitales Geländemodell 100 m Auflösung BUEK1000 mit 72 Bodenleitprofilen CORINE Landnutzung aggregiert zu 15 Landnutzungsklassen ~975 Bilanzprofile als Übergabepunkte an die Wasserwirtschaft

9 Gliederung Einführung Das Modell SWIM Parametrisierung / Validierung Natürliche Abflüsse? Ergebnisse

10 Modellparametrisierung ( ) Modellvalidierung ( ) Elbe bei Decin Elbe bei Neu Darchau Saale bei Calbe Durchschnittlicher Tag Durchschnittlicher Tag Durchschnittlicher Tag

11 Natürliche Abflüsse? Die für die 80er Jahre des 20. Jahrhunderts kalibrierten Ergebnisse zeigen für die wichtigsten Zuflüsse der Elbe und den Elbestrom selbst eine statistische Effizienz von über 0.8 für die Parametrisierung und die Validierung. Dieser Zeitraum wurde gewählt, da er klimatisch relativ konstant ist, und z.b. der Speicherausbau in Tschechien im Wesentlichen in den früher 60er Jahren abgeschlossen war. Trotzdem ist die Modelliergüte nicht ausreichend für die wasserwirtschaftlich / sozio-ökonomische Auswertung im Sinne einer Bilanzierung der Versorgungssicherheit und der eventuell anfallenden Kosten.

12 Natürliche Abflüsse? Lösungsansatz: Für die Jahre , in denen das Wassermanagement für die interessierenden Teilräume in der Elbe sehr genau dokumentiert ist, wurde eine gezielte Parametrisierung an insgesamt 130 Pegeln in Tschechien und Deutschland durchgeführt, wobei jeweils der menschliche Einfluss herausgerechnet wurde. Verglichen wurde außerdem noch einmal mit unbeeinflussten Abflüssen von vor Zielführende Modellverbesserungen waren dabei: Verbesserung der Abbildung der Feuchtgebiete und des Basisabflusses Gezielte Aquirierung weiterer Klimastationen insbesondere für Tschechien Verbesserung der Interpolation von Klimadaten für wichtige Teileinzugsgebiete, in denen keine Klimastationen vorhanden sind Korrektur der Verdunstung zur Schließung der Wasserbilanz in Tschechien

13 Natürliche Abflüsse? Saale (Calbe) N30Q[m³/s] N30Q Beobachtungen N30Q Beobachtungen - Einleitungen Schneetage [n] Schneetage

14 Modellparametrisierung für unbeeinflusste Abflüsse Q nat Q [m 3 /s] SWIM SWIM 2003 Q nat Monat

15 Modellparametrisierung für unbeeinflusste Abflüsse P [%] Durchfluss Pegel Decin / Elbe Messwerte 11/ /1953 (MQ= 313 m 3 /s) SWIM 01/ /2003 (MQ= 280 m 3 /s) SWIM 2010 (MQ= 244 m 3 /s) SWIM 2050 (MQ= 171 m 3 /s) Hydrologie Management Q[m 3 /s]

16 Modellparametrisierung für unbeeinflusste Abflüsse P [%] Durchfluss Pegel Decin / Elbe Messwerte 11/ /1953 (MQ= 313 m 3 /s) SWIM 01/ /2003 (MQ= 280 m 3 /s) SWIM 2010 (MQ= 244 m 3 /s) SWIM 2050 (MQ= 171 m 3 /s) Hydrologie Management Q[m 3 /s]

17 Gliederung Einführung Das Modell SWIM Parametrisierung / Validierung Natürliche Abflüsse? Ergebnisse (A1B, S2)

18 Entwicklung der Abflussbildung unter Klimawandel Mittlere Abflussbildung 1. Szenariendekade Differenz minus

19 Szenarienergebnisse für Decin obere Elbe

20 Szenarienergebnisse für Neu Darchau untere Elbe

21 Szenarienergebnisse für Havelberg Havel

22 Szenarienergebnisse für Calbe Saale

23 Saaleabflüsse Einfluss der Klimaszenarien Abfluss Szenario A1B, S2 Abfluss Szenario T3.0

24 Entwicklung der mittleren täglichen Abflüsse in der Elbe unter Klimawandel (Mittel zu Mittel ) A1B, S2

25 Entwicklung der Niedrigwasserabflüsse (unbewirtschaftet) GLW Pegel, A1B, s2 GWL Pegel, T3.0

26 Ein Anstieg der globalen Temperatur hat als Ergebnis: eine Änderung der Niederschlagsmuster: der Jahresniederschlagssummen; der saisonalen Verteilung (+Winter, -Sommer); der Wahrscheinlichkeit für Starkniederschläge; eine Änderung der Abflussregime: Geringerer Schneespeicher; Früherer Rückgang der Pegelstände im zeitigen Frühjahr; Stärkere Verdunstung im Sommer, dadurch Rückgang der Abflüsse, häufigere Niedrigwasserereignisse.

27 Schnittstelle Hydrologie - Wasserwirtschaft Wasserdargebot SWIM Wasserverfügbarkeit WBalMo ~975 Bilanzprofile als Übergabepunkte an die Wasserwirtschaft

28 Ausblick: Abflussbildung im Saaleeinzugsgebiet (WettReg Szenarien) A1b A2 B

29 Herzlichen Dank! Mitautoren: Tobias Conradt, Hagen Koch, Frank Wechsung Siehe auch Poster

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