Möglicher Arbeits-Themenschwerpunkt
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Fallstudie Thur – Perspektiven einer Flusslandschaft Nutzraum und Lebenswelt zwischen Hochwasserschutz und Revitalisierung Arbeitsgruppe Klima und Hydrologie Titel · Hydrologische Konsequenzen von Klima- und Landnutzungsänderungen im Thurgebiet Tutoren und involvierte Experten · · Jan Kleinn, Dr. Joachim Gurtz, Experten: Dr. Christoph Frei, Mark Verbunt, Prof. Dr. Christoph Schär Einleitung Die hydrologischen Prozesse eines Fluss-Einzugsgebietes werden durch das Klima angetrieben und sind beeinflusst durch die lokale Topographie, die Landnutzung, die Bodeneigenschaften und durch wasserbauliche Massnahmen. Bei der Beurteilung von Hoch- und Niedrigwasser wird dabei die Landnutzung und das Klima of als Konstante vorausgesetzt. Aufgrund der langen Lebensdauer von wasserwirtschaftlichen Anlagen und damit verbundene Bewirtschaftungsmassnahmen und aufgrund der sich abzeichnenden Klimaveränderung sind diese Annahmen jedoch fragwürdig. Gemäss dem neuesten IPCC Bericht wird sich der Klimawandel in den nächsten hundert Jahren beschleunigen. Klimamodelle zeigen dabei nicht nur eine Erwärmung, sondern auch eine Intensivierung des globalen Wasserkreislaufes. Deutliche Anzeichen einer solchen Intensivierung manifestieren sich bereits in den Beobachtungen der letzten 100 Jahre. So haben die winterlichen Niederschlagsmengen auf der Alpennordseite um bis zu 30% zugenommen, und auch die Häufigkeit intensiver Niederschlagsereignisse ist markant angestiegen. Des weiteren wird ein Ansteigen der Schneefallgrenze beobachtet, mit weitreichenden Konsequenzen für die Abflussbildung. Die erwartete Veränderung der klimatischen Randbedingungen erschwert die Planung von wasserwirtschaftlichen Anlagen, und führt möglicherweise zu einem Konflikt zwischen ökologischen Anliegen und dem Sicherheitsbedürfnis unserer Zivilisation. Angesichts der massiven Überschwemmungen vom Mai 1999 ist dies Problematik auch für das Thurgebiet aktuell. Für die Berechnung der grossräumigen klimatologischen Prozesse unter gegenwärtigen und zukünftigen Bedingungen (z.B. Verdopplung des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre) werden heutzutage Globale Klimamodelle (GCM) eingesetzt, die mit Regionalen Klimamodellen (RCM) auf die konkreten Bedingungen eines grösseren Flussgebietes verfeinert werden können. Mit einem hydrologischen Fluss- oder Einzugsgebietsmodell können die wichtigsten in einem Gebiet ablaufenden hydrologischen Prozesse räumlich differenziert nachgebildet und die verschiedenen hydrologischen Grössen wie z.B. der Abfluss in ausgewählten Flussprofilen, die Schneeschmelze, der Schneewasservorrat, die Verdunstung, die Grundwasserneubildung und die Bodenfeuchte simuliert werden, wobei der meteorologische Antrieb durch Beobachtungen oder Klimaszenarien erfolgen kann. Über den Vergleich z.B. mit beobachteten Abflüssen können die Simulationsergebnisse validiert werden. Für das Einzugsgebiet der Thur bis zum Pegel Andelfingen mit der Grösse von 1700 km2 stehen zu diesem Zwecke folgende Grundlagen zur Verfügung: Fallstudie Thur – Perspektiven einer Flusslandschaft Nutzraum und Lebenswelt zwischen Hochwasserschutz und Revitalisierung Arbeitsgruppe Klima und Hydrologie · · · · · die beobachteten klimatologischen Daten von den wichtigsten meteorologischen Stationen für den Zeitraum 1981-2000, für den gleichen Zeitraum die hydrologischen Daten (Abflüsse) von 12 Pegeln wie auch längere historische Zeitreihen von ausgewählten Pegeln, von GCM-Rechnungen für das Thurgebiet abgeleitete Klimaszenarien, von RCM für einen ausgewählten Zeitabschnitt für das Thurgebiet berechnete meteorologische Daten, das für das Thur-Einzugsgebiet parametrisierte hydrologische Einzugsgebietsmodell WaSiMETH (Water Flow and Balance Simulation Model) in einer räumlichen Auflösung von 1x1 km bzw. 500x500 m und einer zeitlicher Auflösung von 1 Stunde. Mögliche Themenschwerpunkte/Fragestellungen 1. Fokus: Klimatologisch/hydrologische Analyse für das Teileinzugsgebiete einschliesslich Hoch- und Niedrigwasser · · Wodurch ist das Thur-Einzugsgebiet klimatologisch charakterisiert? Wie gestaltet sich der Wasserhaushalt und das Abflussregime (einschliesslich Schneeschmelze, Hoch- und Niedrigwasser) im Thurgebiet und seinen voralpinen und alpinen Teileinzugsgebieten? Welchen Einfluss hätte eine Ausweitung des Abflussprofiles der unteren Thur auf die Form der Hochwasser-Abflussganglinien am Pegel Andelfingen? Wie wirken sich Veränderungen in der Landnutzung auf die Grundwasserneubildung und die Hoch- und Niedrigwasser aus? · · Thurgebiet und seine 2. Fokus: Klimaveränderung und hydrologische Auswirkungen · · · · Welche klimatischen Veränderungen sind im Thur-Einzugsgebiet unter welchen Bedingungen zu erwarten? Wie wirken sich die mögliche Klimaänderungen auf den Wasserhaushalt, die Schneschmelze, die Bodenfeuchte und das Abflussregime des Thurgebietes und seiner voralpinen und alpinen Teileinzugsgebiete aus? Wie beeinflussen die möglichen Veränderungen des Klimas die Ausbildung von Hochwasser- und Niedrigwasserereignissen? Sollte die Klimaveränderung bei der Planung von wasserbaulichen Massnahmen berücksichtigt werden, oder sind die Auswirkungen vergleichbar mit anderen Unsicherheiten bei der Bemessung? Welche Konsequenzen können sich aus den möglichen hydrologischen Auswirkungen von Klimaänderungen im Thur-Einzugsgebiet für die Wasserwirtschaft, den Hochwasserschutz die Bemessung von wasserwirtschaftlichen Anlagen, den Tourismus und die Landwirtschaft ergeben, und wie sollte darauf reagiert werden? Fallstudie Thur – Perspektiven einer Flusslandschaft Nutzraum und Lebenswelt zwischen Hochwasserschutz und Revitalisierung Arbeitsgruppe Klima und Hydrologie Erwartete Produkte · · · · Qualitative Bewertung möglicher Klimaänderungen im Einzugsgebiet der Thur. Quantifizierung der Unterschiede und Trends im Wasserhaushalt, im Abflussregime, in der Schneeschmelze, in der Bodenfeuchte, in der Grundwasserneubildung und in der Ausbildung von Hochwasserereignissen und Niedrigwassersituationen im Thur-Einzugsgebiet und seinen voralpinen und alpinen Teilgebieten unter Einbeziehung saisonaler Aspekte, wie sie sich im Vergleich zu den gegenwärtigen Klimabedingungen bei möglichen Klimaänderungen ergeben. Ableitung von Konsequenzen und Handlungsempfehlungen für die verschiedenen Gebiete und für ausgewählte Wirtschaftszweige . Beschreibung und Gewichtung von Massnahmen zur Dämpfung von Extremereignissen Vernetzung mit anderen Arbeitsgruppen AG Gewässerbelastung · Erstellen einer Massenbilanz für (organische…N, P) Frachten anhand von ausgewählten Zeitabschnitten wie auch für Niedrigwasser- und Hochwasserereignisse für typische Teileinzugsgebiete der Thur: Mögliche Massnahmen zur Eindämmung einer potentiellen Gewässerbelastung. AG Biodiversität · Welche flusslandschaftlichen Voraussetzungen sind wünschenswert, dass die Hochwassersicherheit, der Erholungswert der Flusslandschaft, die Dynamik und die Ökologie für Fauna und Flora sowohl bei Normalsituationen als auch bei Extremereignissen (Hochund Niedrigwassersituationen) garantiert sind? (beispielsweise Abflachung und Ausweitung des Vorlandes…) · Welches sind die gewünschten hydrologischen Bedingungen für eine revitalisierte, ökologisch integere Flusslandschaft? Beurteilung der verschiedenen Szenarien auch im Hinblick auf wasserbauliche Aspekte wie auch Aspekte der Beeinträchtigung der landwirtschaftlichen Produktion. AG Leitbilder · Wie werden Niedrigwasser- und Hochwassersituationen in der Bevölkerung unmittelbar und rückblickend wahrgenommen? Hegen die verschiedenen Stakeholders unterschiedliche Assoziationen? Wie wird die Klimaveränderung wahrgenommen? Bemerkungen Die Arbeit dieser Arbeitsgruppe wird folgende Aspekte umfassen: - Literaturstudium - Diskussion mit WissenschaftlerInnen und ExtpertInnen - Definition von Szenarien für Klima- und Landschaftsveränderungen - Durchführung hydrologischer Simulationen für gegenwärtige und zukünftige Bedingungen - Visualisierung und Analyse der Resultate - Synthese
