Methodische Aufbereitung der Diskussion über die Auswirkungen des Klimawandels im Elbe-Einzugsgebietes in Form eines Dialogs

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1 Methodische Aufbereitung der Diskussion über die Auswirkungen des Klimawandels im Elbe-Einzugsgebietes in Form eines Dialogs Dialogpartner fiktive Schülerin - Julia Dialogpartner Klimaforscher Dr. Donner Dialogpartner Hallo, ich bin Julia und besuche die 10. Klasse. Ich habe neulich im Fernsehen einen Bericht über den globalen Klimawandel gesehen, auch im Unterricht haben wir die Problematik schon mehrfach diskutiert. Leider haben wir aber bisher kaum Erkenntnisse gewinnen können, welche Auswirkungen der globale Klimawandel auf unsere Region, speziell das Elbeeinzugsgebiet hat. Vielen Dank, dass Sie sich für das Interview zum Klimawandel und deren regionalen Auswirkungen Zeit nehmen. Dialogpartner Hallo Julia, das tu ich gern. Ich untersuche mit meinen Kollegen zurzeit die Auswirkungen des Globalen Wandels auf die Umwelt und die Gesellschaft im Elbeeinzugsgebiet. Wie sieht diese Arbeit aus? Wir arbeiten in einem Forschungsprojekt zusammen, das am Potsdam- Institut für Klimafolgenforschung, kurz PIK, angesiedelt ist und GLOWA- Elbe heißt. GLOWA steht für Globaler Wasserhaushalt. Es gibt weltweit noch weitere GLOWA-Projekte, die ähnlich wie wir andere große Flüsse und deren Einzugsgebiete untersuchen und mit denen wir uns darüber auch austauschen. Sichtbare Zeichen des Klimawandels im Elbeeinzugsgebiet Gibt es bereits sichtbare Zeichen für den Klimawandel im Elbeeinzugsgebiet, hat sich das Elbeeinzugsgebiet schon verändert? In den letzten einhundert Jahren hat sich das Klima in Deutschland bereits erheblich verändert. Die Temperaturen stiegen im Durchschnitt um 0,6 C. Das lässt sich auf die Steigerung des globalen Treibhauseffektes zurückführen. Im Elbeeinzugsgebiet verringerte sich in den letzten 20 Jahren die starke Luftverschmutzung der Industrie, dadurch nahm die Temperatur deutlich zu. Wie kann das sein? Durch den Rückgang der Luftschadstoffe klarte der Himmel auf, wodurch die Anzahl der Sonnenstunden und die Strahlungsintensität stiegen. Dies führt zu einer erhöhten Verdunstung und Wassermangel. Die Schneehäufigkeit ging zurück. In der Elbe und ihren Nebenflüssen häuften sich Niedrigwasserwasserphasen. Stand:

2 Zusammenhang von globalen und lokalen Klimaveränderungen Kann man davon ausgehen, dass es einen Zusammenhang zwischen den lokalen und den globalen Klimaveränderungen gibt? Bei einer weiteren Anreicherung der Erdatmosphäre mit Treibhausgasen, insbesondere mit Kohlendioxid, wird sich der Erwärmungstrend global und regional fortsetzen. Parallel zur Erwärmung verändern sich auch die Niederschläge, jedoch sind diese regional sehr unterschiedlich. Durch den Temperaturanstieg wird der Wasserkreislauf verstärkt, denn die Atmosphäre kann mehr Wasserdampf aufnehmen, wobei Verdunstung und Niederschläge steigen. In Deutschland stiegen vor allem die Winterniederschläge an, im Osten Deutschlands nehmen jedoch die Sommerniederschläge so stark ab, dass dies die gestiegenen Winterniederschläge ausgleicht. Wie wird sich das Klima im Elbeeinzugsgebiet in Zukunft verändern? Man kann von einem Temperaturanstieg um 1,4 C und der Niederschlagsrückgang von bis zu 200 mm ausgehen. Dadurch gehen der ober- und unterirdische Abfluss, die Grundwasserneubildungund damit insgesamt die Wasserverfügbarkeit im Elbeeinzugsgebiet dramatisch zurück. Diese Klimaänderungen wurden im Rahmen des Projektes GLOWA-Elbe für das Elbe-Einzugsgebiet für die nächsten 50 Jahre simuliert. Was sind Klimamodelle & -szenarien? Ist es nicht schwierig solche Prognosen zu erstellen? Viele Vorgänge im Klimasystem basieren auf bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten. So lassen sich komplexe Berechnungen für die Klimaverhältnisse erstellen, die aber nur für einzelne Orte und Zeitpunkte möglich sind. Diesen Berechnungen liegen konkrete Messungen zugrunde, die aber auch begrenzt sind. Somit bleiben diese sogenannten Klimamodelle insofern immer ungenau. Denn es ist unmöglich, die Welt als Modell eins zu eins nachzubauen und an einem solchen Modell in der realen Zeit die klimatischen Verhältnisse zu untersuchen. Klimamodelle erlauben es hingegen, die Verhältnisse durch Berechnungen zu simulieren. Daraus ergeben sich verschiedene Klimaszenarien, die nicht wahr oder unwahr, sondern nur wahrscheinlicher oder unwahrscheinlicher sein können. Deshalb sollten wir auch nicht von Prognosen sprechen, sondern besser von Projektionen. Stand: Seite 2 von 7

3 Klimaparameter Dies scheint sehr kompliziert zu sein. Anhand welcher Kriterien ist denn der Einfluss des Klimawandels auf den regionalen Wasserhaushalt messbar? Solche Kriterien - oder wie wir sagen Parameter - sind beispielsweise Verdunstung, Niederschlagsmenge und -verteilung und Sonneneinstrahlung. Bisher lag das Forschungsinteresse besonders auf den Veränderungen des Niederschlags, da hier direkte Rückschlüsse auf den Wasserhaushalt der Landschaft möglich sind. Aussagen über die künftigen Niederschlagsverhältnisse sind aber sehr schwierig zu treffen. Neben dem Wandel der Niederschlagsverhältnisse sind auch Veränderungen im Bereich der Verdunstung wichtige Einflussfaktoren, die den Landschaftswasserhaushalt beeinflussen. Die Veränderungen sind besonders über die Temperatur und die Sonnenstrahlung messbar. Klimamodelle, die Trends in der zukünftigen Temperaturentwicklung hervorsagen, sind relativ verlässlich und können somit auch für Aussagen zum zukünftigen Wasserhaushalt verwendet werden. Welches sind wichtige Parameter in Bezug auf den Klimawandel im Elbeeinzugsgebiet? Die wichtigsten Parameter sind sehr vielfältig, dazu gehören Temperatur, atmosphärische Kohlendioxidkonzentration, Verdunstung, Niederschlagsmengen, Grundwasservorräte, Abfluss- und Zuflussmengen, Pegelstände, Wasserverfügbarkeit, Nährstoffkonzentration und -einträge, Wasserverbrauch von Industrie und Haushalten, Transportaufkommen der Schifffahrt, Erträge in der Landwirtschaft, Wassergüte. Wie verändern sich die einzelnen Parameter beim Klimawandel im Elbeeinzugsgebiet? Die Temperatur steigt weiter an. Die Niederschläge gehen weiter zurück. Die Verdunstung nimmt zu. Das Abflussmaximum der Elbe und ihrer Nebenflüsse verlagert sich weiter vom Frühjahr in den Winter. Niedrigwasserphasen treten früher ein, dauern länger an und unterschreiten das gewohnte Niveau noch deutlicher. Einige Flussbetten fallen sogar zeitweise trocken. Die Grundwasservorräte werden nicht mehr genügend aufgefüllt. Die Zuflüsse im Sommer nehmen ab. Neben der Zunahme der Niedrigwasser hat unser Lehrer auch erzählt, dass die Hochwasser von Flüssen häufen werden. Stimmt das? Ja, durch die wärmeren Temperaturen kommt es früher im Jahr zur Schneeschmelze. Je nach Größe des Flusseinzugsgebietes und der Oberflächenbeschaffenheit können die Abflüsse der Bäche und Flüsse im zeitigen Frühjahr durch eine frühere Schneeschmelze aufgrund der höheren Temperaturen ansteigen. Damit steigt auch die Häufigkeit kleiner bis mittlerer Hochwasser. Ist der Schnee abgeschmolzen geht das Hochwasser relativ schnell wieder zurück. Gleichzeitig führen die höheren Temperaturen zu einer höheren Verdunstung. Weiterhin beginnt das Vegetationswachstum aufgrund der höheren Temperaturen früher, und damit steigen der Wasserbedarf der Vegetation und somit auch die Verdunstung. Stand: Seite 3 von 7

4 Der Trend zu Niederschlagsrückgängen im Sommer und Zunahmen im Winter setzt sich unter den Modellbedingungen ebenfalls fort. Es ist darum zu erwarten, dass sich die Unterschiede zwischen Hoch- und Niedrigwasser in Deutschland weiter verstärken. Verfügbarkeit von Wasser Gibt es aufgrund des Klimawandels in Deutschland Probleme mit der Wasserverfügbarkeit? Die Folgen der Temperaturerhöhungen der Rückgang der sommerlichen Grundwasserneubildung und der Abflüsse sind besonders deutlich im Osten Deutschlands zu beobachten. Auch für den Niederschlag setzen sich, bedingt durch zunehmende Westwinde, die schon vorhandenen Trends fort: Im Osten nehmen die Niederschläge weiter ab, während sie in weiten Teilen Westdeutschlands zunehmen. In den Regionen, in denen die Niederschläge insgesamt weiter steigen, kann der sommerliche Rückgang der Niederschläge, der Grundwasserneubildung und der Abflüsse durch höhere Niederschläge im Winter kompensiert werden. Trotzdem kann es auch hier regional zu Wassermengenproblemen kommen. In Regionen, in denen sich der Niederschlag insgesamt verringert im Windschatten des Harzes, also im Thüringischen Becken und in der Magdeburger Börde verschärfen sich die Wassermangelprobleme jedoch. Kann sich aufgrund der veränderten Wasserverfügbarkeit auch die Wassergüte verändern? Bei abnehmendem Wasserangebot erhöhen sich auch die Nährstoffkonzentrationen in den Elbegewässern. Wenn die Wassergüte verbessert werden soll, müssen daher die Nährstoffeinträge in die Elbegewässer abnehmen. Die Nährstoffeinträge in die Nordsee sinken jedoch, weil die Sommerabflüsse abnehmen. Gibt es in den verschiedenen Regionen Unterschiede? Das Elbeeinzugsgebiet liegt im Übergangsbereich zwischen maritimem und kontinentalem Klima. Das heißt, im Nordwesten sind die Niederschläge höher und die Temperaturen niedriger als im Südosten mit Ausnahme der Mittelgebirge. Dort sind die Temperaturen niedriger und die Niederschläge höher. Die klimatischen Veränderungen treffen auf regional unterschiedliche Wasserbilanzen. Westlich von Dessau ist die Wasserbilanz beispielsweise besonders niedrig. Doch auch für große Feuchtgebiete, wie der Spreewald erhöht sich durch den Klimawandel der Bedarf an Zuflüssen, wenn sie erhalten werden sollen. Nun greift der Mensch in das Elbeeinzugsgebiet als Wirtschafts- und Lebensraum ein. Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Wasserverfügbarkeit und Wassernutzungskonflikten im Elbeeinzugsgebiet? Der Zusammenhang zwischen der Wasserverfügbarkeit und dem Eingriff des Menschen in eine Landschaft kann sehr groß sein. Dafür möchte ich ein Beispiel kurz erläutern, der Braunkohlentagebau im Lausitzer Revier südlich von Berlin. Seit Ende des 19. Jahrhunderts wird das Grundwasser durch das Tagebauverfahren stark abgesenkt. Gleichzeitig wurde das abgepumpte Grubenwasser von 1950 bis 1990 in die Spree geleitet Stand: Seite 4 von 7

5 und erhöhte die Wasserführung der Spree um das Vierfache. Seit der Wiedervereinigung ist die jährliche Braunkohleförderung stark zurückgegangen. Dadurch gelangt zum einen weniger Grubenwasser in die Spree, zum anderen wird Oberflächenwasser zur Flutung der Tagebaurestlöcher und zum Auffüllen des entstandenen Grundwasserdefizits benötigt. Dies ist notwendig, weil die Tagebau-Restsubstrate des Lausitzer Reviers zu einer Versauerung des Grundwassers geführt hat. Das schnelle Fluten der Tagebaurestlöcher führt zur Neutralisierung des Grundwassers. Damit wird eine Beeinträchtigung der Oberflächengewässer vermieden. Hierdurch wird eine großflächige Zerstörung benachbarter Ökosysteme verhindert. Durch die Flutung der Tagebaurestlöcher ist die Schaffung eines ha (Wasseroberfläche) großen Seengebietes geplant. Dieses Projekt wird auf Sicht von 40 Jahren den Artenreichtum sowie den Freizeit- und Erlebniswert der Region erhöhen. Gleichzeitig setzt der enorme Wasserbedarf des Flutungsplans die Menge des für andere Nutzer verfügbaren Spree-Wassers deutlich herab. Welche Auswirkungen ergeben sich durch eine eventuelle Wasserknappheit auf die Bereiche Landwirtschaft, Umwelt/Natur, Gesellschaft/Haushalte, Energiewirtschaft, Wirtschaft/Industrie? Eine Abnahme der Wasserverfügbarkeit begrenzt die Ertragssteigerungen der Landwirtschaft, auch wenn sie zunächst noch steigen, weil die atmosphärische Kohlenstoffdioxid-Konzentration weiter zunimmt und diese das Pflanzenwachstum stimuliert. Die Bedingungen für die Schifffahrt und damit die Steigerung des Transportaufkommens werden schwieriger. Bei einem weiteren Rückgang der Sommerniederschläge sind ökonomische Einbußen vor allem bei der kühlwasserabhängigen Stromerzeugung in Ostdeutschland und der Wasserkraftnutzung in Tschechien und Deutschland zu erwarten. Der Wasserverbrauch von Industrie und Haushalten wird hingegen voraussichtlich weiter zurückgehen. Stand: Seite 5 von 7

6 Lösungsmöglichkeiten Wie werden die Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt der Elbe durch gesellschaftliche Veränderungen beeinflusst? Mit der Wiedervereinigung haben sich teils dramatische gesellschaftliche Veränderungen in der Elberegion vollzogen. Der Verlust von 3,1 Millionen Arbeitsplätzen, die besonders hohe Abwanderung junger Frauen sowie der Einbruch der Geburtenraten haben demographische und ökonomische Schrumpfungsprozesse ausgelöst. Aufgrund der Überalterung wächst mittlerweile das Durchschnittsalter der Bevölkerung in vielen Teilen Ostdeutschlands im Vergleich zum übrigen Bundesgebiet deutlich schneller. Das lässt die Wassernachfrage der Haushalte insgesamt sinken, was sich positiv auf die Wasserverfügbarkeit auswirkt. Hinzu kommt ein sinkender Pro-Kopf-Wasserverbrauch. Seit 1990 ist der Wert von 142 l pro Tag auf 93 l pro Tag im Jahr 2000 zurückgegangen (der westdeutsche Vergleichswert liegt bei 136 l pro Tag). Auslöser des Rückgangs sind der zunehmende Einsatz Wasser sparender Technologien sowie ein drastischer Anstieg der Wasser- und Abwasserpreise, der aus den erheblichen Investitionen in die wasserwirtschaftliche Infrastruktur seit 1990 resultiert. Insgesamt sind dem Rückgang des Wasserverbrauchs durch die Haushalte jedoch Grenzen gesetzt. Durch sinkendes Abwasseraufkommen können in den teils überdimensionierten Kanälen die Feststoffe nicht mehr zu den Kläranlagen transportieren werden. Deshalb muss Klarwasser in die Kanäle eingespeist werden, was den beschriebenen Wasserverfügbarkeitsvorteil zum Teil wieder aufhebt. Inwieweit besteht eine Notwendigkeit bei der Anpassung an den globalen Wandel? In den betroffenen Regionen, also insbesondere in Ostdeutschland, kommt es durch die zunehmende Trockenheit im Sommer verstärkt zu Wasserstresssituationen für die Vegetation. Für die Landwirtschaft bedeutet dies, dass im Falle von Grenzertragsstandorten also Flächen, auf denen sich der Aufwand für die Bewirtschaftung und die erwarteten Erträge die Waage halten über eine veränderte Nutzung nachgedacht werden muss. Welche Möglichkeiten bestehen, um die negativen Veränderungen im Elbeeinzugsgebiet zu verringern? Bewässerung ist eine Option, allerdings muss vorher sorgfältig der Eingriff in die ohnehin schon zurückgehenden Wasserressourcen abgewogen werden. Durch eine angepasste Wasserbewirtschaftung und Landnutzung kann Wasser im Winter zurückgehalten werden, um so die ausgeprägten Trockenheiten im Sommer zu mildern. Dabei spielt die Art der Bodenbearbeitung eine große Rolle, um das so genannte Grüne Wasser - das Wasser, das über Niederschläge in den Boden gelangt besser nutzbar zu machen. Viele Landwirte wissen sehr genau, wie sie den Boden bearbeiten müssen, damit möglichst viel Wasser in den Boden infiltriert und möglichst wenig an der Bodenoberfläche verdunstet. Dazu gehört das Pflügen, um den Boden zu lockern und die Infiltration zu erhöhen, aber auch das Mulchen, also das Abdecken des Bodens mit Stroh oder Planen, um die Verdunstung aus dem Boden zu minimieren. Diese Maßnahmen können in Trockenzeiten die Erträge gebietsweise mehr als verdoppeln. Man sollte also nicht nur an Bewässerung denken, denn das Wasser, das man dafür entnimmt, fehlt woanders. Das Grüne Wasser hingegen steht in keiner Konkurrenz mit irgendeiner anderen Nutzung. Zunehmende Sommertrockenheiten sollten auch in die forstliche Planung einbezogen werden. Wird beispielsweise der Anteil Stand: Seite 6 von 7

7 von Laubbäumen erhöht, steigt die winterliche Grundwasserneubildung, was den Landschaftswasserhaushalt entlastet. Wer sollte die Anpassung an den Klimawandel in den Flusseinzugsgebieten planen? Das Thema betrifft mehrere Fachgebiete: Wassernutzung, Landwirtschaft und Flächennutzung sind jeweils in eigenen Behörden angesiedelt. In der Vergangenheit wurde eher der eigene Sektor betrachtet und weniger fachübergreifend gedacht. Heute ist es wichtig, stärker zu kooperieren. Insbesondere auf der Forschungsebene aber auch auf Grundlage einer gemeinsamen europäischen Umweltpolitik wird inzwischen interdisziplinär gedacht, und das überträgt sich auch in die anderen Bereiche. Herzlichen Dank für das Interview, diese Informationen Stand: Seite 7 von 7