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, 28.06.2012 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 1
KLIWAS Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserstraßen und Schifffahrt - Entwicklung von Anpassungsoptionen 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 2
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, 28.06.2012, Dresden Seite 3
Modellkette Klimafolgen Messdaten & Analysen 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 4
Stromgebiete Mitteleuropas 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 5
Regionalstudien Havel/Spree Lahn Inn/Alz 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 6
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, 28.06.2012, Dresden Seite 7
Erreicht Erreichbar Offen Erstellung hoch aufgelöster Rasterdatensätze Parameter Niederschlag Temperatur Globalstrahlung Rel. Feuchte Wind Adaption Routine Projektion Klimatologie Biaskorrektur 1.02 Hy. Modell. 4.01 Methoden REGNIE Universal Kriging Publikation Niederschlag 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 8
Modellketten Klimafolgenanalysen (KLIWAS) 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 9
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, 28.06.2012, Dresden Seite 10
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, 28.06.2012, Dresden Seite 11
Wasserhaushaltsmodelle LARSIM-Elbe 6809 Elemente Kalibrierung mit Hyras (1990-2006) an Abflussmessdaten Mit Berücksichtigung von Talsperren und Überleitungen 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 12
Wasserhaushaltsmodelle HBV-D-Elbe 190 Teileinzugsgebiete Kalibrierung mit Hyras Ohne separate Berücksichtigung von Talsperren oder Überleitungen Flood Routing mit WTM 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 13
Wasserhaushaltsmodelle ArcEGMO-Havel-Spree Havel/Spree ~ 24 000 km² Brandenburg Modell 38000 km² 1. 1.82 Mio. Elementarflächen (EFL) 2. 6 620 oberirdische TEZG 3. 34 198 Hydrotope als 4. 26 715 Fließgewässerabschnitte 5. 341 meteorologischen Stationen und ca.100 Pegel 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 14
Wasserhaushaltsmodelle ArcEGMO-Havel-Spree 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 15
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, 28.06.2012, Dresden Seite 16
Abflussprojektionen Havel-Spree Niederschlagshöhe Winter 1971-2000 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 17
Abflussprojektionen Havel-Spree Änderung Niederschlagshöhe Winter 2021-2050 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 18
Abflussprojektionen Havel-Spree Niederschlagshöhe Sommer 1971-2000 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 19
Abflussprojektionen Havel-Spree Änderung Niederschlagshöhe Sommer 2021-2050/1971-2000 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 20
Abflussprojektionen Havel-Spree Änderung Gesamtabflusshöhe im Wasserhaushaltsjahr (2021-2050) 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 21
Abflussprojektionen Havel-Spree 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 22
Abflussprojektionen Havel-Spree Jährliche NM30Q, Pegel Spremberg 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 23
Unsicherheitsanalyse Regionales Klimamodell & Biaskorrektur Experiment ERA40-REMO-ENSEMBLES-ArcEGMO 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 24
Unsicherheitsanalyse Regionales Klimamodell & Biaskorrektur 40 Experiment ERA40-REMO_Ensembles-ArcEGMO Pegel Spremberg MQJahr 1962-2000 30 [m³/s] 20 10 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 HYRAS RCMH RCML RCMW RCMQM MESS 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 25
Unsicherheitsanalyse Regionales Klimamodell & Biaskorrektur 5 Experiment Era40-REMO_Ensembles-ArcEGMO Pegel Spremberg Kleinster Mittelwert über 31 Tage im HySo (1962-2000) 4 standardisierte Größe [-] 3 2 1 0-1 -2-3 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 HYRAS RCML RCMQM Linear (HYRAS) Linear (RCMQM) Linear (RCML ) 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 26
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 4 8 6 N AT U R E 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 27
Fazit und Ausblick 29./30. Nov. 2012 in Dresden Kolloquium Zukunft des Wasserhaushaltes im Elbegebiet 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 28
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, 56068 Koblenz Tel.: ++49 (0)261/1306-5234 Fax: ++49 (0)261/1306-5080 E-Mail: krahe@bafg.de Web: www.bafg.de 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 29
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 168 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 30
Wasserhaushaltsmodelle ArcEGMO-Havel-Spree 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 31
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Globale atmosphärische Reanalysedaten ERA-ECMWF Reanalysedaten Globaler atmosphärischer Datensatz für Klimamonitoring und Forschung ERA-40: 6-Stundenwerte vom September 1957 to August 2002 125 km global Auflösung, up to 64 km Höhe www.ecmwf.int/research/era 2. KLIWES-Workshop, 28.06.2012, Dresden Seite 33