Die Kausalanalyse von Gewässerbelastungen. Möglichkeiten und Grenzen

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Jasper Morgenstern
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1 Die Kausalanalyse von Gewässerbelastungen Möglichkeiten und Grenzen Dr. Andreas Schattmann Projektleiter Gewässerentwicklung Ingenieurbüro Lange, Moers

2 Gliederung 1. Gründe für die Kausalanalyse 2. Kausalanalyse im 1. Bewirtschaftungsplan 3. Relevante Einflussfaktoren 4. Offene Fragen 5. Methodenbeispiel 6. Schlussfolgerungen

3 Gründe für die Kausalanalyse Ergebnisse Monitoring NRW chemischer Zustand ökologischer Zustand 8,3% Saprobie 20% 33% 80% 91,7% 67% gut nicht gut sehr gut / gut schlechter sehr gut / gut schlechter Ursachen? Hoher Maßnahmenbedarf

4 Gründe für die Kausalanalyse Aufdecken von Ursache-Wirkungs-Beziehungen Identifizieren von signifikanten Belastungen, die zur Abweichung vom Zielzustand beitragen Ermittlung der Belastungsursachen Ableitung von kosteneffizienten Maßnahmen zur Verringerung der Belastungen

5 Gründe für die Kausalanalyse Komplexe Ursache-Wirkungs-Beziehungen ( Wirkungsgeflecht ) Nutzung Belastung 1 Belastung 2 Belastung 3 Belastung 4 Wirkung Wirkung Wirkung Wirkung Kausalanalyse problematisch bei multiplen Belastungen und deren Zusammenwirken Erschwerte Identifikation des Hauptbelastungsfaktors

6 Gründe für die Kausalanalyse Unklare ökologische Wirkungen (z.b. synergistisch) Unklare Kausalbezüge zwischen Belastungen und ökologischen Wirkungen Ergebnisse 2. Monitoringzyklus zeigen kaum Veränderungen an stringentere Ausrichtung der Maßnahmen auf Zielerreichung Geringe Wirkungen von Renaturierungen auf die Biologischen Qualitätskomponenten (BQK)

7 Kausalanalyse in der Bewirtschaftungsplanung Vorgehen 1. Bewirtschaftungsplan Daten Bestandsaufnahme/ Monitoring, Expertenwissen Defizite zurückführen auf eine / mehrere signifikante Belastungen Identifizierung von signifikanten Belastungen (LAWA-Katalog) Ableitung wirksamer Maßnahmen zu den Hauptbelastungsfaktoren Zuordnung zu Defiziten in den Wasserkörpern (PLE-Steckbriefe) Aber: Unsicherheiten

8 Kausalanalyse in der Bewirtschaftungsplanung Belastungsursachen NRW (Makrozoobenthos)

9 Kausalanalyse in der Bewirtschaftungsplanung Ermittelte Maßnahmen (Deutschland; Kail, Wolter 2011)

10 Kausalanalyse in der Bewirtschaftungsplanung Fazit Erstmals umfassende Analyse der Belastungssituation Ermittlung der Belastungsursachen Überführen in Programmmaßnahmen (dann u.a. UFP) Konzeptionelle Maßnahmen Verbessern Wissensstand Umsetzungsprozess Hydrom. Maß. unabhängig von Belastungssituation umgesetzt und vom Potenzial zur Zielerreichung Flächenverfügbarkeit im Vordergrund

Bewirtschaftung der Gewässer Landnutzung EZG, Uferbereich Gewässerstruktur Verschleppung von (un)günstigen

11 Positive Einflussfaktoren Relevante Einflussfaktoren Ökologisches Potenzial? Eindeichung Temperaturänderungen Schlüsselhabitate Besiedlungsquellen Strahlwirkung Länge der Renaturierung Bewirtschaftung der Gewässer Landnutzung EZG, Uferbereich Gewässerstruktur Verschleppung von (un)günstigen Umweltbedingungen Querbauwerke und Rückstau Einschränkung der Dynamik Sedimenteintrag/Kolmation stoffliche Belastungen Einleitungen Gewässerunterhaltung Stögrößen

12 Relevante Einflussfaktoren EZG-A Bildquelle: Dr. Brunke

13 Relevante Einflussfaktoren Neuere Erkenntnisse Studie Rolauffs et al. (2010): hierarchische Wirkung von Einflussfaktoren auf die BQK: Landnutzung > Gewässerchemie > Gewässermorphologie Hierarchie der Umsetzung von Maßnahmen (Palmer et al. 2010): 1. hochwertigen Habitate /Strecken im Einzugsgebiet sichern 2. Wasserqualität verbessern 3. Wiederherstellung von Prozessen auf Ebene der Einzugsgebiete 4. Verbesserungen der Habitatqualität im Gewässer

14 Offene Fragen Wissens- (Daten-) defizite Wirkungen von Stoffen /Stoffkombinationen auf Organismen Eintragspfade Einfluss chemische Belastung auf Zielerreichung Sedimenteintrag, -frachten Art, Ausmaß Kolmation Wirkung von verändertem Abfluss-, Feststoff-, Temperaturregime auf BQK Keine systematischen Erfolgskontrollen

15 Offene Fragen Welchen Einfluss haben die Gewässer mit EZG < 10km²? - durch evtl. vorhandene Besiedlungsquellen

16 Offene Fragen Welchen Einfluss haben die Gewässer mit EZG < 10km²? - auf die Belastungssituation (Nährstoffe, Feinsediment, PBSM)

17 Methodenbeispiel Stressor Identification Document (EPA 2000) - Diagnosis Decision Information System (CADDIS)

18 Methodenbeispiel Stressor Identification Document (EPA 2000) - Diagnosis Decision Information System (CADDIS) Formaler Prozess zur schrittweisen Identifizierung maßgeblicher Stressoren, Ermittlung wahrscheinlichste Belastungsursache Unterstützung bei Datenbewertung Anwendung bei einzelnen und multiplen Stressoren Anwendung auf Gewässerstrecken /Einzugsgebiete

19 Methodenbeispiel MMI Fische, Makrozoobenthos z.b. Sediment, Habitate, Uferstreifen, ACP, Stoffe Monitoring, zusätzliche Daten Konzeptionelle Modelle Kriterien für Verdacht : Räumlich-zeitlich paralleles Auftreten Stressor+Defizit, Kausale Wirkungsketten Statistische Methoden

20 Methodenbeispiel Kausale Wirkungskette Zunahme Feinsediment

21 Methodenbeispiel Ausschluss von Wirkpfaden

22 Methodenbeispiel Instruktionen für Nutzung von Worksheets mit Fragen Ergebnis u.u. Hinweis auf Wiederholung nach Erhebung zusätzlicher Daten (iterativer Prozess) Statistische Verfahren: u.a. deskriptiv (Mittelwerte, Varianzen, Diagramme, Boxplots), multivariate Korrelationen, Regressionen, Modelle Interpretationshilfen für die Auswertung von Daten/ Herstellen von Zusammenhängen Literaturquellen

23 Methodenbeispiel CADDIS / SI als interaktive Webseite

Methodenbeispiel Visualisierung von Belastungen

Piorisierung Ebene Planungseinheiten/EZG

24 Methodenbeispiel Visualisierung von Belastungen (GIS-Verschneidungen) als Werkzeug zur räumlichen Belastungsanalyse Zur Ermittlung belastungsarmer Räume/Teileinzugsgebiete Piorisierung Ebene Planungseinheiten/EZG Teileinzugsgebiete Gewässer - Abschnitte Bildquelle: Baumgartner et al. 2013

25 Schlussfolgerungen Datenlücken schließen (Erfassung, Studien sichten, Operationalisieren) Hierarchische Abfolge von Belastungen und Maßnahmen (?) K. durch Arbeitsschritte zur Erhöhung der Aussagesicherheit ergänzen (Arbeitshilfe) Blick ins EZG verstärken Balance zwischen Aufwand, Erkenntnisgewinn u. zu erwartenden Maßnahmenkosten (Potenzial der Zielerreichung)

26 Schlussfolgerungen Parallel: Priorisieren von EZG / Maßnahmen (Bsp. Nds., SH) Datenauswertungen zu TEZG (z.b. belastungsarme Räume, Bedingungen für Strahlwirkung erfüllt?) Kenntnisse zu Maßnahmenwirkungen verdichten Wir wissen viel, sind auf einem guten Weg aber noch nicht am Ziel

27 Vielen Dank!

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