I. Einschätzung der Chloridbelastung der Werra durch diffuse Einträge nach Einstellung der Versenkung und ohne Einleitungen

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1 I. Einschätzung der Chloridbelastung der Werra durch diffuse Einträge nach Einstellung der Versenkung und ohne Einleitungen II. Mögliche Auswirkungen durch den Klimawandel Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie Runder Tisch Gewässerschutz Werra/Weser und Kaliproduktion Kassel

2 Hydrologischer Ansatz zur Abschätzung zukünftiger diffuser Einträge: Gesamteinzugsgebiet Q = Abfluss [m³/s] Cl = Cl - [mg/l] Pegel Gerstungen/Werra Q = Qu + Qb unbelastet belastet jeweilige Abflussanteile: Q gesamt = Q direkt + Q indirekt(gw) mit: Cl direkt, Cl indirekt Cl = Cl*Qu + Cl*Qb Qu + Qb Cl histor. = x Cl zukunft =?

3 Abflusskomponenten: Q direkt Q indirekt(gw) verändert nach Disse (2005)

4 Grundwasserbürtiger Abflussanteil 13,8 m³/s Ermittlung des grundwasserbürtigen Abflussanteils am Pegel Gerstungen nach der MoMNQ-Methode nach Kille: ca. 45 %

5 Abschätzung zukünftiger diffuser Einträge: I. Abschätzung der vorindustriellen Chloridkonzentrationen in der Werra und Ableitung der unterschiedlichen Abflussanteile und der diffus zuströmenden Chloridkonzentration über Mischungsgleichungen II. Abschätzung der zukünftigen Chloridkonzentration des der Werra diffus zuströmenden Wasseranteils III. Ermittlung der zukünftigen Chloridkonzentrationen in Abhängigkeit der Wasserführung

6 Literaturauswertung: Mittelwert untere Werra für 1883 ca. 120 mg/l Chlorid (mit erheblicher Abwasserbelastung) Vorindustrielle Abschätzung für die untere Werra: 73 mg/l Übertragung auf Pegel Gerstungen: 114 mg/l

7 Historische Chloridkonzentrationen ( , n. Hübner, 2007) Meiningen 12 mg/l Immelborn 49 mg/l [ mg/l ] n = 4 Salzungen 28 mg/l [ mg/l ] n = 2 (oberhalb Saline) Werra-Oberlauf 25 mg/l vor Tiefenort = mg/l [ mg/l ] n (unterhalb Saline) vor Tiefenort n = 3 70 mg/l [ mg/l ] (unterhalb Saline) Pegel Gerstungen 114 mg/l

8 Abflusskomponenten am Pegel Gerstungen als Dauerlinie

9 Ableitung der historischen Chloridkonzentrationen am Pegel Gerstungen 114 mg/l

10 Chlorid-Abflussbeziehung (historischer Zustand)

11 Abschätzung der Chloridkonzentration in der Werraaue für den historischen Zustand: Pegel Gerstungen 3039 km² belasteter Bereich Werraaue ca. 69 km² (Werraue zw. Heimboldshausen und Gerstungen ohne Nebengewässer) Mischungsverhältnis 1: 44 (Qgesamt GW 13,8 m³/s) bei Niedrigwasser beitragender grundwasserbürtiger Abflussanteil von 300 l/s (und 13,5 m³/s aus dem Gesamtgebiet, unbelastet ca. 10 mg/l) Über Mischungsgleichung der beteiligten Wasseranteile ergibt sich somit eine Chloridkonzentration von mg/l, die aus der Werraaue diffus der Werra zuströmt (historischer Zustand)

12 Versenkmengen und diffuser Chlorideintrag

13 Chlorid-Konzentrationen im Kiessee und Versenkmengen der hessischen Werke

14 Abschätzung der Chloridkonzentration in der Werraaue für den Planzustand mg/l

15 Konstruktion der Chlorid-Konzentrations-Abfluss- Verhältnisse im Planzustand am Pegel Gerstungen Randbedingungen: Wasserflüsse und anteilige Chloridkonzentrationen wie im historischen Zustand (auch ohne Versenkdruck) außer: - Chloridkonzentration des aus dem Bereich der belasteten Werraaue zuströmenden Wasseranteils: von 7000 mg/l auf mg/l erhöht

16 Chlorid-Konzentrations-Abfluss-Verhältnisse im Planzustand am Pegel Gerstungen

17 Konzentrations-Abflussbeziehung für Chlorid am Pegel Gerstungen im Planzustand

18 Veränderung der Konzentrations-Abflussverhältnisse durch konstanten Chlorideintrag um zusätzlich 2 kg/s

19 Zusammenfassung I Es gibt eindeutige Zusammenhänge zwischen der Versenkung und den so genannten diffusen Einträgen in die Werra. Die Reaktionszeit des Systems beträgt circa 10 bis 15 Jahre. Nach Einstellung der Versenkung wird die Belastung der Werra durch die diffusen Einträge deutlich abnehmen. Ob das innerhalb der oben genannten 10 bis 15 Jahre tatsächlich sein wird, muss beobachtet werden. Wegen der unsicheren Randbedingungen beim bisherigen Untersuchungsansatz besteht Bedarf an weiterführenden Untersuchungen (z.b. GW-Modell der K+S Kali GmbH und Konzeption neuer Grundwassermessstellen) Langfristig wird auch nach dem Ende der Versenkung eine höhere Belastung als vor der Versenklung erhalten bleiben. Diese Belastung liegt für die Hälfte der jährlich auftretenden Abflüsse bei etwa 350 (optimistisch) bis 650 mg/l Cl. In Trockenwetterperioden können Konzentrationen von bis zu 1000 mg/l erreicht werden. Auch für Kalium und Magnesium ist ein Rückgang der diffusen Einträge zu erwarten, hinsichtlich des anteiligen Ausmaßes besteht weiterer Untersuchungsbedarf.

20 II. Mögliche Auswirkungen durch den Klimawandel Globale Klimamodelle - diverse - unterschiedliche Entwicklungsstände Klimaprojektionen - mit diversen (Emissions-)Szenarien Regionalisierung von globalen Daten (200 km Auflösung) - dynamische Modelle (eingebettet) - statistische Verfahren Jede Kombination führt zu unterschiedlichen Ergebnissen Ergebnisse sind keine Prognosen, sondern spezifische Projektionen unter bestimmten Annahmen (Szenarien)

21 Untersuchung von Veränderungen auf Basis folgender Annahmen: ECHAM5 (MPI-Hamburg) Szenarien A1B, A2, B1 wetterlagenorientierte Regionalisierung nach Enke WETTREG (erstellt im Auftrag UBA 2006) Wasserhaushaltssimulation mit dem Modell LARSIM

22 Annahmen über Emissionsentwicklung

23 Auswirkungen auf Basis folgender Szenarien bzw. Projektionen : Lufttemperatur

24 Veränderung der Niederschlagsverhältnisse ist deutlich komplexer als Veränderung der Temperatur! Temperaturerhöhung generell: Zunahme des Wasserdampfgehalts in der Atmosphäre Intensivierung des Wasserkreislaufs aber regionales Niederschlagsgeschehen hängt ab von: - niederschlagsbringenden Wetterlagen - deren Andauer und Häufigkeit - lokalen topographischen Verhältnissen ist mit größeren Unsicherheiten verbunden als z.b. Temperatur

25 Veränderungen der monatlichen Niederschläge:

26 Niederschlag Lufttemperatur Luftfeuchte Windgeschwindigkeit Luftdruck Sonnenscheindauer Wasserhaushaltsmodell LARSIM a) Messdaten b) RKM c) RKM-Projektionen bis Unterschied c) b) im langjährigen Mittel = Klimaänderungssignal

27 Auswirkungen auf die Abflussverhältnisse Diemel Marburg- Lahn Eder Fulda Werra Heldra/ Werra Wasserhaushaltsmodellierung für Einzugsgebiete Kalkofen- Lahn Leun-Lahn Nidda Kinzig Gersprenz Pegel Frankfurt Main Rhein Neckar

28 Veränderung am Pegel Heldra/Werra im Vergleich zu 1961/1990 ( ) ( ) ( ) ( )

29 Veränderung von MoMQ vs

30 Veränderung von MoMNQ vs

31 Unterschreitungsdauern von Abflüssen ( _A1B vs )

32 32

33 Zusammenfassung II Regionale Klimaprojektionen und daraus abgeleitete Auswirkungen sind unsicher und abhängig von verwendeten Szenarien relativ robust: Rückgang sommerlicher/herbstlicher Abflüsse und der Niedrigwasserabflussverhältnisse an der Werra (-15 %) - mit längerer Andauer geringer Abflüsse (+20 Tage) entsprechende Zunahme der Chloridkonzentrationen in der Werra Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie