Einflüsse von Klima- und Landnutzungsänderungen auf unsere Wasserressourcen

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1 Einflüsse von Klima- und Landnutzungsänderungen auf unsere Wasserressourcen H.P. Nachtnebel Inst. f. Wasserwirtchaft, Hydrologie und konstr. Wasserbau Universität für Bodenkultur Muthg. 18, A-1190 Wien Der Wasserkreislauf wird sowohl direkt durch menschliche Eingriffe als auch langsam durch Klimaänderungen beeinflusst. Insbesondere im Alpenraum erfolgte durch die Errichtung von großen Speichern und Überleitungen eine saisonale als auch tägliche Veränderung im Abflussgeschehen. Auf globaler Ebene ist der Aral-See zu nennen, dessen Fläche und Volumen durch großflächige Bewässerungen dramatisch verändert wurde, sodass heute nur mehr kleine getrennte Wasserkörper mit hohen Salzkonzentrationen vorhanden sind. Zusätzlich ist auch noch der Klimaeinfluss zu berücksichtigen. Im Alpenraum ist über die letzten hundert Jahre eine mittlere Erwärmung von etwa 1,6 C zu beobachten, während die mittlere globale Erwärmung deutlich niedriger bei etwa 0,8 C liegt. Mit der steigenden Temperatur ist auch eine Änderung des Niederschlages zu erwarten, die im Alpenraum unterschiedlich ausgeprägt sein kann. Tendenzielle ist südlich der Alpen ein Rückgang des Jahresniederschlages zu erwarten, während im Norden eher ein Anstieg zu erwarten ist. Somit sind deutliche Auswirkungen auf den Wasserhaushalt zu erwarten. Die Schneedeckendauer ist insbesondere in den mittleren Lagen rückläufig, die Gletscher schmelzen deutlich ab, die Winterabflüsse nehmen im alpinen Raum eher zu, während in den Voralpengebieten die Sommerniederwässer länger und ausgeprägter auftreten werden. Der Bewässerungsbedarf wird in vielen Gebieten zunehmen, sodass eine verstärkte Nutzung der Grundwasserressourcen erfolgen wird. Der Einfluss auf die hydroelektrische Energieerzeugung ist regional unterschiedlich. Der Kühlwasserbedarf kann in südlicheren Gebieten an die Wasserverfügbarkeit heran reichen, sodass kritische Situationen entstehen können. Im Vortrag werden Beispiele über anthropogene und klimabedingte Veränderungen von nationalen und internationalen Projekten herangezogen und daraus Folgerungen für die nächsten Jahrzehnte abgeleitet.

2 Bozen Einflüsse von Klima- und Landnutzungsänderungen auf unsere Wasserressourcen H.P. Nachtnebel IWHW-BOKU

3 Zielsetzung Der Wasserkreislauf wird vielfältig ltig verändert: durch direkte Maßnahmen (Landnutzung, Flussbau, Energiewirtschaft, ) und durch Klimaänderungen. Ziel ist die Analyse, Quantifizierung der beobachteten und zu erwartenden Veränderungen im Wasserhaushalt und in der Nutzung

4 Gliederung des Vortrages Wo greifen wir in den Wasserhaushalt ein? Einige Beispiele zu beobachteten Veränderungen und deren Folgen Methodik zur Beurteilung zukünftiger Veränderungen Einige Aussagen zur Zukunft Wasserhaushalt, Trinkwasserressourcen, Hochwässer, Niederwässer

5 Klimaeffekte: Treibhausgase Niederschlag Energieflüsse In der Folge ändert sich die Vegetation, Landnutzung: Feuchtgebiete Speicher Erosion Grundwasserentnahme Begradigung der Gewässer Feststoffhaushalt Bozen H.P. Nachtnebel

6 Beispiele für f r Veränderungen im Wasserkreislauf Grossräumige Veränderungen Aral See trocknet aus Tschad See ebenso Regionale Veränderungen (mittlere räumliche r Skala) Fließzeiten von Hochwasserwellen in der Donau

7 Austrocknen des Aral Sees

8 Veränderungen durch grossflächige Bewässerung Wasserspiegel bis 1960 auf ca. 53 m a.s.l. Fläch ca. 69, km 2 Maximale Tiefe 69 m Ca Inseln mit einer Ca Inseln mit einer Fläche von km 2

9 Ausbau der Donau: Kette von Laufstauen und Hochwasserdeichen Bozen H.P. Nachtnebel

10 Geschwindigkeit von Hochwasserwellen an der Donau Vienna Bratislawa Hungarian Border Komarom Fließzeit der Wellen von Ybbs bis Slo-Hun-Grenze (Mikhlanek et al.,2000)

11 Ursachen: Seit den 1950-iger Jahren Bau von Laufkraftwerken Begleitdämme schneiden große e Auwaldgebiete ab Reduktion des Retentionsraumes Wellenablauf wird beschleunigt Mittlere Hochwässer nehmen zu

12 Wie kann man Klimaeinflüsse auf die Hydrologie beurteilen?

13 Wie kann man Klimaeinflüsse auf die Hydrologie beurteilen? Trendanalysen von Beobachtungen Vernagt Ferner (Bayerische Akademie der Wissenschaften)

14 Wie kann man Klimaeinflüsse auf die Hydrologie beurteilen? Trendanalysen von Beobachtungen Szenarien ±2,5 oder ±5 ±10% Niederschlagsänderung Liefert Informationen über die Sensitivität von Flussgebieten, von wasserwirtschaftlichen Systemen Sagt nichts aus über zu erwartende Veränderungen

15 Wie kann man Klimaeinflüsse auf die Hydrologie beurteilen? Trendanalysen von Beobachtungen Szenarien ±2,5 oder ±5 ±10% Niederschlagsänderung Klimamodelle betreiben hydrologische Modelle

16 Wie kann man Klimaeinflüsse auf die Hydrologie beurteilen? Trendanalysen von Beobachtungen Szenarien ±2,5 oder ±5 ±10% Niederschlagsänderung Klimamodelle betreiben hydrologische Modelle Downscaling CP-Type und regionale Niederschlagsverteilung Man vergleicht historische grossräumige Phänomene mit lokalem Geschehen. Man nimmt man, dass dieser Zusammenhang auch in Zukunft bestehen wird.

17 Was bisher geschah! Änderung der Temperatur und des Niederschlages (ZAMG) Änderung der mittleren globalen Lufttemperatur Änderung der mittleren Temperatur im Alpenraum

18 Was bisher geschah! Änderung des Niederschlages ( ) (Moser, 2002) Bozen H.P. Nachtnebel

19 Klimaeffekte im Alpenraum und Wirkung auf die Hydrosphäre re Schnee Gletscher Fließgew gewässer Limnische Systeme Boden- und Grundwasser Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasser- wirtschaft Was haben wir zu erwarten?

20 Änderungen im Jahresniederschlag Differenz bis zur Mitte des Jahrhunderts

21 Zusammenfassung der Klimaänderungen Alpen bilden eine Grenze: Nördlich davon Zunahme des Jahresniederschlages Südlich davon eher eine Abnahme Sommerniederschläge nehmen eher ab, Winterniederschläge eher zu Im Alpenraum ist der Temperaturanstieg ausgeprägter gter als global und in Meeresnähe Keine klare Aussage bezüglich Starkregen möglich m (Physikalisch gesehen können k diese eher zunehmen) Temperaturanstieg bis Mitte Jhdt 1,5-2,5 C

22 Wasserbedarf heute Gesamtbedarf Trinkwasserbedarf

23 Nutzungsgrad: Vergleich von lokalem Bedarf und Verfügbarkeit (Quantitativ)

24 Einige Ergebnisse für f Österreich

25 Schnee: Was wurde beobachtet? Die Schneefallgrenze ist in Österreich seit 1980 gestiegen, deutlich (signifikant) gestiegen im Sommer, unwesentlich gestiegen (nicht signifikant) im Winter.

26 Schnee: Was ist zu erwarten? Am stärksten wird sich die Verkürzung rzung der winterlichen Schneedeckendauer in Höhenlagen H zwischen m auswirken, d.h. späterer Beginn und früheres Abschmelzen des Schnees. Abnahme der Tage mit Scheedecke: in mittleren Höhenstufen H ( m) ca. 30 Tage in den Tallagen (< 1000 m) und Hochregionen (> 2000 m) ca. 15 Tage im Süden S und Südosten S im Mittel ca. 70 Tage.

27 Gletscher: Was wurde beobachtet? (Pfeffer et al. 2014)

28 Gletscher: Was ist zu erwarten? Im optimistischen Fall verbleiben gegen Ende des 21. Jahrhunderts etwa 20% des Eisvolumens Im pessimistischen Fall praktisch gänzliches g Abschmelzen der Gletscher Hinsichtlich des Gletscherabflusses dürfte der maximale jährliche Abfluss schon erreicht, wenn nicht gar überschritten sein (Marzeion, 2013)

29 Fliessgewässer: sser: Was wurde beobachtet? Trend in Jahresabflussreihen ( Fürst et al., 2008)

30 Fliessgewässer: sser: Was ist zu erwarten? Vergleich mit Vergleich mit

31 Wasserbilanz Österreichs Nmittel 1170 mm/a EVAPmittel 516 mm/a Industrie: 20 mm/a Haushalte: 8mm/a Lw. Beregnung 2mm/a Zeitraum: HZB (2005)

32 Wasserversorgung: Was wurde beobachtet? Zeitreihe des Wasserverbrauches, MA 31.

33 Wassernutzungsgrad in Österreich Auf Verbandesebene (heute) Auf Verbandesebene (Mitte Jhdt)

34 Wasserbelastung (aus Landnutzung, von Deponien und Erosion)

35 Trinkwasser bei Klimaänderung und Bevölkerungsentwicklung Heute und nahe Zukunft Um die Mitte des Jhdts.

36 Wasserversorgung: Was ist zu erwarten? In oberflächennahen Grundwasserkörpern rpern ist mit einer Temperatur-erh erhöhung hung von 0,5 C C bis maximal 1 C C zu rechnen, Schöner et al. (2011) Qualitätsver tsveränderungen sind in einigen Gebieten zu erwarten. Die GW-Neubildungsrate wird in einigen Regionen abnehmen (Süden, Südosten) S Bedarf ist durch Verbundsysteme in einigen Regionen abzudecken

37 Hochwässer und Niederwässer Aussagen sehr unsicher. In den letzten 30 Jahren haben in etwa 20 % der Einzugsgebiete in Österreich die Hochwässer zugenommen, besonders in kleinen Gebieten nördlich n des Alpenhauptkammes (Blöschl et al., 2013). Keine Aussage für f r die Zukunft möglichm Winterniederwässer werden im Alpenraum höhere h here Abflüsse aufweisen In Flachlandgebieten und im Süd-Osten S ist eine Verschärfung rfung der Niederwassersituation zu erwarten Bozen H.P. Nachtnebel

38 Wasserkraft: Was beobachtet wurde? Jahreserzeugungs-koeffizienten der Wasserkraft in Österreich für den Zeitraum Pirker, 2007 Bozen H.P. Nachtnebel

39 Wasserkraft: Was ist zu erwarten? GWh A1B SOMMER- Gleitendes Mittel 10 Jahre A2 SOMMER- Gleitendes Mittel 10 Jahre B1 SOMMER- Gleitendes Mittel 10 Jahre A1B WINTER- Gleitendes Mittel 10 Jahre A2 WINTER - Gleitendes Mittel 10 Jahre B1 WINTER - Gleitendes Mittel 10 Jahre Sommer Winter Mittel der hydroelektrischen Energieerzeugung für Österreich im Zeitraum (Stanzel und Nachtnebel, 2010b) 0

40 Wasserkraft: Was ist zu erwarten? Unsichere Ergebnisse: von +/-5% bis (ZAMG-TU Wien; 2013) bis Abnahme von 6 % bis15 % bis 2025 und 2075 (ÖWAV,( 2008) Im Winter jedenfalls eine Zunahme der Erzeugung

41 Zusammenfassung Veränderungen des Wasserhaushaltes erfolgen laufend Durch direkte Eingriffe (Speicher, Um- und Überleitungen, Flussbau und Nutzungen) Durch das Klima Im Alpenraum bis Mitte des 21. Jahrhunderts geringe quantitative Veränderungen im Wasserhaushalt Langfristige Tendenz für f r Abflussreduktion im SüdenS Tendenzielle Abnahme der Wasserkrafterzeugung Wenig Aussagen dzt. zu Änderungen von Hochwässern Gewässer werden wärmerw

42 Aus folgenden Projekten wurden Ergebnisse, Bilder entnommen: INTAS Project 0511 REBASOWS (2006): The rehabilitation of the ecosystem and bioproductivity of the Aral Sea under conditions of water scarcity. https://iwhw.boku.ac.at/rebasows/webbase.htm ERDF Project CC-Ware (2015): Mitigating Vulnerability of Water Resources under Climate Change in SEE. Austrian Climate Research Program APCC (2014): Österreichischer Sachstandsbericht Klimawandel %20Report.html

43 Danke für f r die Aufmerksamkeit

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