Hydrologische Modellierung als Grundlage für ein wasserwirtschaftliches Risikomanagement
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- Jobst Mann
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1 Hydrologische Modellierung als Grundlage für ein wasserwirtschaftliches Risikomanagement Helge Lehrstuhl Wasserwirtschaft Universität ität Siegen
2 Hintergrund: Hydrologischer Wandel Änderungen Extremereignisse, Saisonalität Ursachen Klimawandel, Wandel von Flächennutzung und Demographie Herausforderungen für die Bewirtschaftung von Flussgebieten - Hochwasserschutz, Wasserversorgung, Niedrigwassermanagement - Steuerung Flächennutzung Risikomanagement: Notwendigkeit für vorausschauendes Handeln Systemverständnis Valide hydrologische Modelle Robuste Projektionen über zukünftiges Systemverhalten
3 Hydrologische Extreme et al., Journal of Hydrology (2011)
4 Hydrologischer Wandel: Abflussregime Pardé coefficient (Q) 1,8 1,6 1,4 1,2 10 1,0 0,8 0,6 Inn Passau ,4 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec, Erdkunde (2010)
5 Risikomanagement? LAWA
6 Management, Anpassung des Verhaltens Projektionen zukünftiger Veränderungen Vorhersagen Prozessorientierte Modelle, Modelketten Dyck & Peschke (1995)
7 Regionale Impaktstudien Klimawandel Wesermarsch Aktuelle Wasserbewirtschaftung Notwendigkeit der Anpassung? Wesermarsch
8 Regionale Impaktstudien Klimaprojektionen WETTREG, ; 200 Jahre pro Jahrzehnt A1B Jahresmittel-T Sommer-N Winter-N Spekat et al., UBA (2007)
9 Regionale Impaktstudien 1-D Physikalisches Standortmodell: SIMULAT WETTREG Abflusshöhe [cm/m Monat] A1B Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez et al., KW (2009)
10 Regionale Impaktstudien: Klimawandel Hydrologischer Wandel Wesermarsch (WETTREG, A1B): Wasserbilanz Abflusshöh he [cm/mona at] Zunehmender Wasserüberschuss A1B Zunehmendes Wasserdefizit Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez et al., KW (2009)
11 Regionale Impaktstudien: Klimawandel Hydrologischer Wandel Wesermarsch (WETTREG, A1B): Niedrigwasser A1B A1B Längste jährliche Trockenperiode [d] Max. jährliche Wasserdefizit [cm WS] et al., DDS (2012)
12 Klimaanpassung: Wasserwirtschaft Wesermarsch Akteursbasierter Anpassungsprozess et al., KW (2009)
13 Klimaprojektionen: Unsicherheiten hinsichtlich der Wirkung des Klimawandels (Sensitivität) IPCC (2007) A1B, 21 Modelle
14 Vergleichende Modellanwendung Einfluss der Projektions-Instrumente Modellabhängigkeit der Sensitivität? LUCHEM-Initiative ( Assessing the effect of Land Use Change on Hydrology by Ensemble Modelling ) SFB Wasserhaushaltsmodelle Plausibilität und Vergleichbarkeit der Modellsensitivität in Szenarioanalysen der Landnutzung
15 Modellspezifische Sensitivität flusses [m mm/a] ng des Ab Änderu ha 1.5 ha 5 ha Landnutzungsszenarien Welches Modell ist das Richtige? Konfidenzintervall? Q Szenario minus Q Q Ist-Zustand Breuer et al., Viney et al., Huisman et al., et al., AWR (2009)
16 Güte der Einzelmodelle im Vergleich zu Ensembles Validation period Median Mittelwert r² Median Models Mean-5 Mean-3 Ensembles Mean HBV LASCAM PRSM DHSVM IHACRES WASIM MIKE-SHE SWAT SLURP TOPLATS et al., IHP Tech. Doc. Hydr. (2007) RMSD [mm/d]
17 Güte von Multi-Modell-Ensembles Arithm. Mittelwert; alle möglichen Ensemble-Kombinationen et al., IHP Tech. Doc. Hydr. (2007)
18 Schlussfolgerungen Hydrologischer Wandel findet statt Hydrologische Risiken werden größer Stationäre Bemessungsverfahren funktionieren nicht mehr Rückhalt, Flächenvorsorge, Vorhersage: - Wichtige Bestandteile des Risikomanagements! ik Beitrag hydrologischer Modelle - Regionale Folgenabschätzung - Modell-spezifische Sensitivität - Quantifizierung der Unsicherheit: Bandbreiten - Robustes Verhalten von Multi-Modell-Ensembles Grundlage für Entscheidungsprozesse Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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