Klimawandel Wasser Landwirtschaft: Künftige Risiken und Handlungsoptionen

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1 Eidgenössisches Departement für Wirtschaft, Bildung und Forschung WBF Agroscope Klimawandel Wasser Landwirtschaft: Künftige Risiken und Handlungsoptionen Jürg Fuhrer 23. Januar 2014

2 Klimawandel und Wasserkreislauf Klimawandel Wasserkreislauf Wasserdargebot o Niederschlag o Bodenvorrat o Flüsse/Seen o Grundwasser Wasserbedarf o Verdunstung o Tränke o Kühlung o Frostschutz Auswirkungen auf die Landwirtschaft: Änderung im Verhältnis von Dargebot und Bedarf 2

3 Verstärkung des Wasserkreislaufs Die Bedeutung der Verdunstung* Die Speicherkapazität der Luft für Wasserdampf wird durch einen Temperaturanstieg nach der Clausius-Clapeyron-Beziehung erhöht. *Evapotranspiration Mehr Wasser verdunstet hauptsächlich über den Meeren und es regnet mehr, wovon ein Grossteil über Land fällt. Sättigungsmenge von Wasserdampf in der Luft Die Frage ist: wo, wann und welche Veränderung? 3

4 Veränderung im Niederschlag Winter [%] + - Sommer + - CH2011 4

5 Aufeinanderfolgende Trockentage (Änderung in %) Projektionen für die Länge von Trockenperioden NE-Schweiz CH2011 5

6 Niederschlag, P (04-09) (mm) Trend der saisonalen Wasserbilanz: Bern (Vegetationszeit) Bern Evapotranspiration, ETo (04-09) (mm) Bern Bern Wasserbilanz, P-ETo (04-09) (mm) Daten: meteoschweiz.ch 6

7 P-ET 0 (mm) Trend und Szenarien der Wasserbilanz: Wallis (Vegetationszeit) Mittel von 4 Klimaszenarien: MPI_REMO_ECHAM-r3 ICTP_RegCM_ECHAM5-r3 ETHZ_CLM_HADCM3Q0 SMHI_RCA_HadCM3Q3 Montana Aigle Sion Daten: A. Gobiet et al., Univ. Graz 7

8 Änderung im mittleren Niederschlag (P, mm) Abnahme Zunahme Szenarien für Verdunstung und Niederschlag Absolute Veränderung gegenüber (Vegetationszeit) Aigle Sion Visp Montana Ulrichen Abnahme Zunahme Änderung in der mittleren Verdunstung (ET 0, mm) Daten: A. Gobiet et al., Univ. Graz 8

9 Verdunstung und Bewässerungsbedarf ET a = aktuelle Evapotranspiration (Verdunstung) ET p = potentielle Evapotranspiration ET a /ET p : Mass für Wasserstress n F K Kulturspezifischer Schwellenwert für Bewässerung 1 ET a /ET p 0.8 D W 0 q W P Pot. Bewässerungsmenge (B) pro Zeitschritt D q q F K q s a t Bodenwassergehalt Bewässerungsmenge = f (B, Entwicklungszeit) 9

10 Bodenbedeckung (%) Änderung der Pflanzenentwicklung Simulationen mit CropSyst ( vs ) Mais Kartoffel Winterweizen Payerne Tänikon Wanner C., Masterarbeit ART/UniZH,

11 Zu- und Abnahme der Bewässerungsmenge ETHZ_CLM_HadCM3Q0 Änderung 2021/2049 relativ zu 1981/2010 Smith, P. et al. in prep.,

12 Erosionsgefährdung - Szenarien Berechnet mit CropSyst-RUSL ( vs ) V.Prasuhn ART Neigung = 10% Hanglänge = 100 m Bodentyp = Sandiger Lehm Wanner C., Masterarbeit ART/UniZH,

13 Saisonale pot. Bewässerungsmenge (mm) Trend im potentiellen Bewässerungsbedarf zur Ertragssicherung Sion - Wiesen Sion - Mais Montana - Wiesen Aigle - Wiesen Aigle - Mais Sion - Reben Trendlinien für 4 Klimaszenarien: MPI_REMO_ECHAM-r3 ICTP_RegCM_ECHAM5-r3 ETHZ_CLM_HADCM3Q0 SMHI_RCA_HadCM3Q3 Fuhrer, J. et al. STOTEN

14 Bedarf (Mio m 3 ) Abfluss (Mio m 3 ) Abfluss Discharge (Mio (Mio m3) m Mai-September 3 ) May-September Irrigation water requirement (Mio m 3 ) May-September Dargebot und Bedarf: Vispa (Mai-September) Vispa Mittel ± 1sd Vispa Mittelwert ± 1 SD Mittel ± 1sd J. 0 Fuhrer Vergletscherung: 29.5% RegCM3, 60 stochastische Simulationen -Mittelwert ±SD, Trendlinie (Daten: S. Fatichi ETHZ) 7 Klimaszenarien: CNRM_ALADIN_ARPEGE5.1 ETHZ_CLM_HadCM3Q0 HC_HadRM3Q16_HadCM3Q16 ICTP_RegCM3_ECHAM5 METNO_HIRHAM_BCM MPI_REMO_ECHAM5 SMHI_RCA_HadCM3Q3 14

15 Defizitanalyse Berücksichtigung einer Mindestrestwassermenge (Q347) und 70% Bewässerungseffizienz Fuhrer, J., 2014, unveröffentl. 15

16 Defizitanalyse Szenarien 2050 Anzahl Jahre <0%: Ref SMHI ETHZ Fuhrer, J., 2014, unveröffentl. 16

17 Erhöhung des Dargebots Trägerschaft: Bewässerungsgesellschaft Duc/Liniger/Messer (Kt FR), Amt für Landwirtschaft Kt. FR, BLW Quelle: Bundesamt für Landwirtschaft, Abt. Strukturverbesserungen (ASV) 17

18 Artenreichtum im Einzugsgebiet Entnahmen aus kleineren Gewässern: Auswirkungen auf die aquatische Biota Gebiet der Broye, Mai R 2 = 0.93 N points: Mittlerer Abfluss (m 3 /s) Datenquellen: Schweizer Zentrum für die Kartografie der Fauna und BAFU D. Tendall, Diss. ETHZ,

19 Tagesmittelwert der Wassertemperatur ( o C) Wasserentnahme und Wassertemperatur Broye (Mündung) Petite Glâne +1.5 o C +4.5 o C Jahrestag D. Tendall, Diss. ETHZ,

20 Bewässerung und Umweltwirkungen Broye Greifensee Produktivität Erosion N-Auswaschung Wasserbedarf Änderung (%) relativ zur Referenz ETHZ SMHI ETHZ SMHI ETHZ Broye SMHI ETHZ SMHI -40 ETHZ SMHI ETHZ SMHI ETHZ SMHI Greifensee ETHZ SMHI Fuhrer, J. et al., ART Schriftenreihe 19,

21 Handlungsoptionen Anpassung der Praxis Bodenbearbeitung: Verbesserung Wasserrückhaltevermögen/ Erosionsschutz Verschiebung des Zeitplans für den Anbau von Sommerkulturen Optimierung der Bewässerungssysteme und bedarfsgerechte Steuerung; Ausbildung Anpassung der Produktionssysteme Umstellung auf weniger wasserbedürftige Kulturen und -sorten Mehr Winter- und weniger Sommerkulturen Wasserquotas Zusätzliche Versicherung Anpassung der Raumorganisation (Transformation) Verschiebung von Anbaustandorten 21

22 Nutzen der Anpassung für eine unsichere Zukunft Anpassung der Raumorganisation (Transformation) Anpassung der Produktionssysteme Anpassung der Praxis Ausmass der Klimaänderung/Klimarisiken Nach: Rickards L & Howden M, Crop & Pasture Sci 63,

23 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Beiträge: A. Holzkämper, P. Smith, D. Tendall, T. Klein, N. Lehmann, C. Wanner, V. Prasuhn, P. Calanca, K. Jasper, 23