Klimawandel in Bayern: Messbare und zukünftige Veränderungen in der Oberpfalz H. Komischke / Referat 81

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1 Klimawandel in Bayern: Messbare und zukünftige Veränderungen in der Oberpfalz H. Komischke / Referat 81 KLIWA Warum beschäftigt sich die Wasserwirtschaft mit dem Klimawandel? normaler März/ April normaler März/ April nach 2000 WWA München WWA München KLIWA 2 KLIWA

2 Die Wasserwirtschaft passt sich seit jeher beständig an Warum muss sie sich mit dem KW gesondert beschäftigen? Natürliche bedingungen (z.b. Abflussregime, Fließgewässerdynamik, Hoch- und Niedrigwasser, aquatische Lebewelt, ) Sozio-Ökonomische Bedingungen (z.b. Wasserbedarf, Wirtschaftlichkeit, Bevölkerungsschutz, ) Rechtliche Vorgaben (z.b. WRRL, WHG + nachfolgende Gesetze/Verordnungen, wasserrechtliche Bescheide, ) Grenzen der natürlichen Systeme? Aussagekraft der Bescheidsgrundlagen? Optionen der Anpassung? 3 Klimaänderung Auswirkung auf: Trockenheit/ Niedrigwasser Starkregen Gewässerökologie Wassertemperatur Klimawandel Kooperation von Baden- Württemberg, Bayern, Rheinland- Pfalz, DWD Hochwasser/ Sturzfluten Grundwasser Ausmaß, Auswirkungen, Anpassung? Handlungsauftrag: Bearbeitung und Kommunikation Fokussierung Aussagen auf BY: Ergebnisse von Projekten, Länderabstimmungen, Zuarbeit WRRL/HWMRL, BayKLAS/Indikatoren 4

3 Klimawandel in Bayern - Welche Veränderungen messen wir bereits? - Temperatur, Niederschlag - Wassertemperatur - Abflüsse Palzer / Nationalpark Berchtesgaden 5 Was hat sich geändert? Temperatur in Bayern Seit 1951: +8 Hitzetage (5) +20 Sommertage (32) -28 Frosttage (111) -14 Eistage (35) -22 Schneetage (63) Ergebnisse aufbereitet nach Monitoring-Bericht 6

4 Was hat sich geändert? Niederschlag in Bayern Aber nach 2000 eher trockene Winter, Trend bereits reduziert Ergebnisse aufbereitet in Bericht: Niedrigwasser in Bayern 7 Was hat sich geändert? Niederschlag in Bayern Ergebnisse aufbereitet in Bericht: Niedrigwasser in Bayern 8

5 Niederschlag 2018 in Bayern (Oberpfalz i.v.) 9 Was hat sich geändert? Dauerregen (24h) in Bayern Ergebnisse aufbereitet in Bericht: Sturzfluten und Hochwasserereignisse Mai/Juni

6 Was hat sich im Wasserhaushalt getan? KLIWA KLIWA KLIWA KLIWA KLIWA 11 Abflüsse in der Vergangenheit Hochwasser Beispiel: Trend des HQ im hydrologischen Jahr Tendenzielle Zunahme der Hochwasserabflüsse 12

7 Abfluss in der Vergangenheit Niedrigwasser Beispiel: Trend des NM7Q im hydrologischen SHJ Messbeginn Überwiegend Zunahme von NM7Q -> WaWi- Beeinflussung 13 Abfluss in der Vergangenheit lokal / Niedrigwassertrend Pegel Heitzenhofen/Naab (Nr ) Jährlicher Niedrigwasserabfluss NQ(J) Wasserhaushaltsjahr April bis März bis 2015 Signifikant zunehmend: ~ +0,46 m³/s pro Dekade 14 Achtung: Wasserwirtschaftliche Beeinflussung!

8 WASSERTEMPERATUR Was haben wir bisher schon gemessen? KLIWA 15 Was hat sich geändert? Wassertemperaturen in Bayern Beispiel: Mittlere jährliche Wassertemperatur Die Gewässer sind wärmer geworden Ursachen: menschl. Nutzung und Klimawandel Auswirkungen auf Gewässerökologie!? 16

9 Zusammenfassung Trends in der Vergangenheit / Oberpfalz Es ist bereits wärmer geworden, deutlich weniger Frosttage, mehr Hitzetage Winter niederschlagsreicher; Sommer nicht eindeutig Gewässer sind auch wärmer geworden (Nutzung & Klimawandel) Mittlerer Abfluss nur gering verändert Hochwasserabflüsse keine klaren Veränderungen Niedrigwasserabflüsse, klare Zunahmen oder keine Veränderung (Nutzung & Klimawandel) 17 Beispiel: Niedrigwasser Pilotstudien in Bayern KLIWA 18

10 Wieso Fallstudien? Materialsammlung zu Auswirkungen des Klimawandels in BY vorhanden, doch Fallstudien bieten: - Beantwortung lokaler Fragestellungen - Auswirkungen Klimawandel auf ausgewählte Nutzungen - Sensitivität - Grundlage für Handlungsoptionen - Methodentest Ergebnisse für BY lokale Aussagen/Ergebnisse 19 Pilotstudie Niedrigwasser Sächsische Saale und Naab Welche Auswirkungen hat zukünftiges/ extremes Niedrigwasser auf: - Abflussgeschehen, - Speicherbewirtschaftung, - Gewässerökologie/ Flussperlmuschel, - Teichwirtschaft, - Wasserkraft, - Abwassereinleitung? Zusammenarbeit mit WWA HO und WEN Ausgewählte Niedrigwasserszenarien und Stresstest Workshops und Handlungsoptionen 20

11 Beispielergebnis: Konfliktpotenzial in der Teichwirtschaft Auswirkung ausgewählter Niedrigwasserszenarien auf Wasserbilanz Szenario der Änderung Änderung Wirkung Verdunstung + Niederschlag Konfliktpotenzial? Moderate Verschärfung mehr Verdunstung im Sommerhalbjahr mehr Niederschlag im Sommer und Winterhalbjahr Ausgleich Verdunstungsverlust? Konfliktpotenzial unklar (abhängig von Speichermöglichkeiten?) Extreme Verschärfung Viel mehr Verdunstung im Sommerhalbjahr weniger Niederschlag im Sommer und keine Änderung im Winterhalbjahr Kein Ausgleich Verdunstungsverlust! Konfliktpotenzial steigt! 21 Klima und Wasser Wie wird die Zukunft? - Temperatur, Niederschlag - Wassertemperatur - Abflüsse 22

12 Wie wird die Zukunft? - Lufttemperatur Es wird wärmer Beide Halbjahre ähnliche Bandbreite Entwicklung der Lufttemperatur im hydrologischen Sommer- und Winterhalbjahr ( vs ), für 2 Generationen von Klimaprojektionen 23 KLIWA-Internet: LfU / KLIWA Lufttemperatur / in der Zukunft Wie wird die Zukunft? - Niederschlag Im Winter eher feuchter Im Sommer keine eindeutige Änderung aber: im Worst Case ganzjährig trockener Entwicklung der Gebietsniederschläge im hydrologischen Sommer- und Winterhalbjahr ( vs ), für 2 Generationen von Klimaprojektionen 24 KLIWA-Internet: Niederschlag in der Zukunft

13 Was bedeutet dies für die Verdunstung? Beispiel für Oberpfalz: Veränderung der Jahresverdunstung gegenüber Min. +1 % +9 % Median +6 % +16 % Max. +11 % + 22% 9RCP8.5 Klare Zunahme der Verdunstungssummen 25 Vom Klima zum Abfluss Hochwasser oder Trockenheit? Aussagen zu: - Abflusskennwerten - Verdunstung - Schnee - 26

14 Abfluss in der Zukunft - BY Klimaprojektionen -> 18 Wasserhaushaltsmodelle (WaSiM; 1d/1x1km) Rot: 60 Auswertepegel (LfU-Spezial) Grau: ca. 400 Pegel (modelliert) Auswertezeiträume vs vs vs vs Abfluss in der Zukunft BY / Niedrigwasserabflüsse unklar 28

15 Abfluss in der Zukunft BY / Hochwasserabflüsse eher Zunahmen 29 Zukünftige Klimaentwicklung BY bis Winter niederschlagsreicher Sommer trockener (gleichbleibender Niederschlag bei höherer Temperatur) deutlich weniger Frosttage mehr Hitzetage längere Trockenperioden Verlängerung frostfreier Vegetationsperiode vermehrt heftige Gewitter, Platzregen, Dürren und Stürme Fortsetzung / Verstärkung bis Ende des Jahrhunderts Auswirkung auf Wasserhaushalt? Ergebnisse siehe auch Bericht: Niedrigwasser in Bayern 30

16 Zukünftige Entwicklung der Abflüsse in BY bis MQ, MHQ Überwiegend Zunahmen im hydrologischen Jahr und Winterhalbjahr MNQ Tendenziell Zunahmen im Wasserhaushaltsjahr und Winterhalbjahr Nördlich der Donau überwiegend Zunahmen, südlich der Donau tendenziell Abnahmen im hydrologischen Sommerhalbjahr Abnahmen südlich und entlang der Donau im Sommerhalbjahr des Wasserhaushaltsjahres, sonst tendenziell Zunahmen Oberpfalz ebenfalls Zunahmen im Winter und auch im Sommer! Oberpfalz auch Zunahmen im Winter, im Sommer unklar Ausblick bis 2100: Tendenzen schwächen sich ab, besonders Abnahmen im Sommer bei MQ / MNQ! Aber: worst case -> generell Abnahmen! 31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! KLIWA Weitere Informationen / Abbildungen / Auswertungen und Publikationen unter: -> Wasser -> Wasserhaushalt und Klimawandel 32

17 33 Hintergrund Klimawandel Anstieg Emissionen Treibhausgase CO 2 deutlich über 400ppm 34 IPCC, 5. AR, 2013 LfU / KLIWA /

18 Wo finde ich die Ergebnisse? Überblick KLIWA- Internetseite > Publikationen > Monitoring Berichte Auswertungen pro Region 35 Wo finde ich die Ergebnisse? Wassertemperatur-Trends: Aktualisierung Infoblatt in Vorbereitung - 52 bayerische Messstellen (Fließgewässer) - Messbeginn (frühestens ab 1951) bis 2015 Einzelergebnisse auf Anfrage erhältlich Auswertungen bis 2006 zu finden: hier Wassertemperatur-Regionalisierung: Ergebnisse auf Anfrage erhältlich 36

19 Wo finde ich die Ergebnisse? Abfluss allgemein Trendaussagen für: KLIWA- Internetseite > Publikationen > Monitoring Berichte Überblick Auswertungen pro Pegel 60 bayerische Messstellen (MQ, MHQ); 10 Messstellen (MNQ) 1931 bis 2015 Gesamtjahr, Halbjahre Gesamte Zeitreihe und Teilzeitreihen 37 Wo finde ich die Ergebnisse? - Niedrigwasser Niedrigwasser in Bayern Infoblatt NW-Abflüsse in Bayern Aktualisierung Infoblatt in Vorbereitung Einzelergebnisse auf Anfrage erhältlich Niedrigwasser-Trends (Aktuellste Ergebnisse) für: - 71 bayerische Messstellen (Fließgewässer) - Messbeginn (frühestens ab 1900) bis u.a. MQ, NQ, NM7Q - Jahre und Halbjahre 38

20 KLIWA-Heft 23 Niedrigwasser in Süddeutschland - Pilotstudien in BW, BY und RLP - Zusammenfassung der Methoden und Erkenntnisse Wichtiges Ergebnis: Veröffentlichung der Tabelle Handlungsoptionen ( Version 1.0 ) 39 40

21 Was hat sich geändert? Wassertemperaturen lokal Beispiel: Windischeschenbach / Waldnaab Temperaturzunahme ~+ 0,4 C/ Dekade Weitere exemplarische Trends: Jahresmaximaltemperatur: Unterschreitungshäufigkeit von 3 C: Überschreitungshäufigkeit von 21,5 C: ~ +0,6 / Dekade kein signifikanter Trend ~ +4 Tage/ Dekade Auswirkungen auf Gewässerökologie!? 41 Gewässerökologie 42

22 Gewässerökologisches Klimafolgenmonitoring Fließgewässer Gemeinsame Monitoringstrategie im süddeutschen Raum ca. 60 Messstellen an Fließgewässern Ausgangslage: kein einheitliches Monitoring Datenreihen noch zu kurz In Bayern Referenzmessstellen-Netz Daten im GKD-Portal Kommunikation, Argumentation, Öffentlichkeitsarbeit 43 Was passiert noch in der Gewässerökologie Einfluss des Klimawandels auf die Fließgewässerqualität: Literaturauswertung und erste Vulnerabilitätseinschätzung sowie Erstellung von Wirkungszusammenhängen Auswertung und Interpretation von Biologie-Daten zum Einfluss der Wassertemperatur -> KLIWA-Index Makrozoobenthos Gewässerökologisches Klimafolgenmonitoring Seen Literaturstudie, wie sind Seen betroffen Jochen Fischer Mehr unter 44

23 Gewässerökologisches Klimafolgenmonitoring Seen Ziel: den Klimawandel in Seen dokumentieren und bewerten Gemeinsames Monitoringprogramm in BW, BY, RP, Umsetzung begonnen Messnetz: 12 Seen aller Größen und geografischen Lagen (u.a. WRRL-Seen) Messprogramm Basis weitestgehend automatisiert (WT, O2, Chl.a, Trübung, Eis ) Messprogramm intensiv (Biologie, Chemie) Nutzung der Fernerkundung soll über ein KLIWA-Projekt getestet werden 45 Einfluss des Klimawandels auf die Fließgewässerqualität Literaturauswertung und erste Vulnerabilitätseinschätzung Auf eine Folie! Ursachen Effekte Effektstärke Effektrichtung 46

24 Einfluss des Klimawandels auf die Fließgewässerqualität Wirkungszusammenhänge, Beispiel Mittellauf ( Flüsse ) Auf eine Folie Kommunikation, Argumentation, Öffentlichkeitsarbeit Wirkungszusammenhänge Einschätzung zur Vulnerabilität 47 Wie sind Seen vom Klimawandel betroffen? Literaturstudie (Nov. 2015) Überblick über Wirkungszusammenhänge in Seen und deren Beeinflussung durch den Auf eine Klimawandel Folie - Physikalische, stoffliche + biologische Veränderungen - Aussagen zu Vergangenheit und Zukunft 48

25 KLIWA-Index Makrozoobenthos Auswertung und Interpretation von Biologie-Daten zum Einfluss der Wassertemperatur Zusammenhang zwischen Wassertemperatur, Strömung und Saprobie Atemhabitatbedingungen Auf eine Folie 49 Abfluss in der Vergangenheit Mittlerer Abfluss MQ 50

26 Abfluss in der Vergangenheit lokal / Hochwassertrend Pegel Marienthal/Regen (Nr ) Jährliche Höchstabflüsse HQ(J) hydrologisches Jahr (1931 bis 2015) Jährliche Höchstabflüsse HQ(J) hydr. SHJ Jährliche Höchstabflüsse HQ(J) hydr. WHJ + ~18 m³/s in 85 a Pro Pegel: Aussagen zu Trendverhalten (Richtung, Signifikanz, Steigung Gesamtjahr, Halbjahre 51 Abfluss in der Zukunft BY - MQ überwiegend Zunahmen 52

27 Beispielergebnis Auswirkung ausgewählter Niedrigwasserszenarien auf Wasserkraftpotential (gebietsbezogene Abschätzung): Szenario der Abflussänderung Moderate Verschärfung: kaum Änderung der mittleren Abflüsse Extreme Verschärfung: starke Abnahme der mittleren Abflüsse Wirkung Überwiegend keine oder geringe Reduktion des Wk- Potentials Überwiegend starke bis extreme Reduktion des Wk- Potentials Betroffen vor allem Wk-Anlagen mit Ausbaugrad >1 53 WASSERTEMPERATUR Was erwartet uns zukünftig? KLIWA 54

28 Wassertemperaturprojektionen (Zukunft) Regionalisierte Zeitreihen und Mittelwerte der Wassertemperatur für: - Tagesminimal- und Tagesmaximaltemperatur für 1951 bis Räumliche Auflösung und statistische Auswertung analog Messdaten Es wird wärmer! Und zwar über die gesamte Bandbreite Auswertungen bisher nur exemplarisch, Veröffentlichung in Vorbereitung Einzelergebnisse auf Anfrage erhältlich 55 Was bedeutet dies für die Verdunstung? Nahe Zukunft Änderung ETR im hydrologischen Jahr vs [%] Jahr Heitzenhofen Wertebereich Ensemble Median natürlicher Schwankungsbereich CCLM-Member Klare Zunahme der Verdunstungssummen LfU/81/2018_10/11SRESA1B_BC1 56