KLIWAS Abschätzung der Auswirkungen möglicher Klimaänderungen auf den Wasserhaushalt großer Flussgebiete

Transkript

1 KLIWAS Abschätzung der Auswirkungen möglicher Klimaänderungen auf den Wasserhaushalt großer Flussgebiete Peter Krahe, Bernd Pfützner*, Imke Lingemann, Enno Nilson, Maria Carambia und Bastian Klein *Büro für Angewandte Hydrologie (BAH), Berlin BUNDESANSTALT FÜR GEWÄSSERKUNDE (BfG) Dresden, KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 1

2 KLIWAS Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserstraßen und Schifffahrt - Entwicklung von Anpassungsoptionen 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 2

3 Klimaprojektionen System Binnenschifffahrt Abflussregime Ökologischer Status Ufer+Aue Gewässer nutzbare Wassertiefen Gewässerhygiene/-güte Antriebs-, Steuerssysteme Transportkapazitäten Abwassereinleitungen Ausbau- / Unterhaltungs- Konzeptionen Brauch-, Kühlwasserentnahmen Fahrrinnenanpassungen Wasserbaumaterialien 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 3

4 Modellkette Klimafolgen Messdaten & Analysen 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 4

5 Stromgebiete Mitteleuropas 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 5

6 Regionalstudien Havel/Spree Lahn Inn/Alz 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 6

7 Erreicht Erreichbar Offen Erstellung hoch aufgelöster Rasterdatensätze Parameter Einzugsgebiete Niederschlag Globalstrahlung Niederschlag Rhein Temperatur Donau Globalstrahlung Elbe Rel. Feuchte Oder Wind Weser Ems Temperatur Rel. Feuchte 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 7

8 Erreicht Erreichbar Offen Erstellung hoch aufgelöster Rasterdatensätze Parameter Niederschlag Temperatur Globalstrahlung Rel. Feuchte Wind Adaption Routine Projektion Klimatologie Biaskorrektur 1.02 Hy. Modell Methoden REGNIE Universal Kriging Publikation Niederschlag 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 8

9 Modellketten Klimafolgenanalysen (KLIWAS) 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 9

10 Biaskorrekturverfahren BfG: Aggregation RCM auf 50 km x 50 km Raster oder TEZG Biaskorrektur (4 Verfahren) Disaggregation & Interpolation auf 5km x 5km Raster DWD: Interpolation auf 5km x 5km Raster Biaskorrektur (3 Verfahren) 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 10

11 Wasserhaushaltsmodelle LARSIM-Mitteleuropa LARSIM-ME Mitteleuropa 5 km x 5km Raster Validierung für TEZG mit ~1500 km 2 Priorität: Elbe, Danube Status: Modell mit regionalisierten Parametern 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 11

12 Wasserhaushaltsmodelle LARSIM-Elbe 6809 Elemente Kalibrierung mit Hyras ( ) an Abflussmessdaten Mit Berücksichtigung von Talsperren und Überleitungen 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 12

13 Wasserhaushaltsmodelle HBV-D-Elbe 190 Teileinzugsgebiete Kalibrierung mit Hyras Ohne separate Berücksichtigung von Talsperren oder Überleitungen Flood Routing mit WTM 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 13

14 Wasserhaushaltsmodelle ArcEGMO-Havel-Spree Havel/Spree ~ km² Brandenburg Modell km² Mio. Elementarflächen (EFL) oberirdische TEZG Hydrotope als Fließgewässerabschnitte meteorologischen Stationen und ca.100 Pegel 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 14

15 Wasserhaushaltsmodelle ArcEGMO-Havel-Spree 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 15

16 Wasserhaushaltsmodelle ArcEGMO-Havel-Spree Simulationslauf mit met. Beobachtungsdaten Ohne Berücksichtigung von Talsperren oder Überleitungen MQ Bautzen MQ Spremberg AEo=276 km² AEo=2092 km² 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 16

17 Abflussprojektionen Havel-Spree Niederschlagshöhe Winter KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 17

18 Abflussprojektionen Havel-Spree Änderung Niederschlagshöhe Winter KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 18

19 Abflussprojektionen Havel-Spree Niederschlagshöhe Sommer KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 19

20 Abflussprojektionen Havel-Spree Änderung Niederschlagshöhe Sommer / KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 20

21 Abflussprojektionen Havel-Spree Änderung Gesamtabflusshöhe im Wasserhaushaltsjahr ( ) 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 21

22 Abflussprojektionen Havel-Spree 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 22

23 Abflussprojektionen Havel-Spree Jährliche NM30Q, Pegel Spremberg 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 23

24 Unsicherheitsanalyse Regionales Klimamodell & Biaskorrektur Experiment ERA40-REMO-ENSEMBLES-ArcEGMO 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 24

25 Unsicherheitsanalyse Regionales Klimamodell & Biaskorrektur 40 Experiment ERA40-REMO_Ensembles-ArcEGMO Pegel Spremberg MQJahr [m³/s] HYRAS RCMH RCML RCMW RCMQM MESS 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 25

26 Unsicherheitsanalyse Regionales Klimamodell & Biaskorrektur 5 Experiment Era40-REMO_Ensembles-ArcEGMO Pegel Spremberg Kleinster Mittelwert über 31 Tage im HySo ( ) 4 standardisierte Größe [-] HYRAS RCML RCMQM Linear (HYRAS) Linear (RCMQM) Linear (RCML ) 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 26

27 Fazit und Ausblick Why do models have a limited capability to predict the future? First of all, they are not reality. This is perhaps an obvious point, but it is regularly ignored. Mark Maslin and Patrick Austin (2012): Climate models at their limit? VO L N AT U R E 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 27

28 Fazit und Ausblick 29./30. Nov in Dresden Kolloquium Zukunft des Wasserhaushaltes im Elbegebiet 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 28

29 Vielen Dank Thank you for your attention Peter Krahe Department M2 Water Balance, Forecasting and Predictions Federal Institute of Hydrology, Germany Am Mainzer Tor 1, Koblenz Tel.: ++49 (0)261/ Fax: ++49 (0)261/ Web: 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 29

30 Wasserhaushaltsmodelle ArcEGMO-Havel-Spree Pegel Bautzen-Weite Bleiche A Eo =276 km² (DGJ, 1926/1996) [m³/s] NQ 0.1 MNQ 0.84 MQ 2.61 MHQ 35.4 HQ 130 Pegel Spremberg A Eo =2092 km² (DGJ, 1971/1996) [m³/s] NQ 6.41 MNQ 9.54 MQ 18.2 MHQ 62.6 HQ KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 30

31 Wasserhaushaltsmodelle ArcEGMO-Havel-Spree 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 31

32 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 32

33 Globale atmosphärische Reanalysedaten ERA-ECMWF Reanalysedaten Globaler atmosphärischer Datensatz für Klimamonitoring und Forschung ERA-40: 6-Stundenwerte vom September 1957 to August km global Auflösung, up to 64 km Höhe 2. KLIWES-Workshop, , Dresden Seite 33