Globale Aspekte des Klimawandels
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Globale Aspekte des Klimawandels Mojib Latif Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR), Kiel Nach heutigem wissenschaftlichen Kenntnisstand ist der Großteil des Temperaturanstiegs an der Erdoberfläche seit 1860 von etwa 0.8°C mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auf menschliche Aktivitäten, vor allem den Ausstoß klimarelevanter Spurengase wie z. B. Kohlendioxid (CO2), zurückzuführen. Diese Aussage basiert auf dem jüngsten Bericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), ein vom Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) und der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) eingesetztes Gremium, an dem über 500 der weltweit führenden Klimawissenschaftler mitgearbeitet haben. Insbesondere stellt das IPCC fest, dass zwar ein Einfluss der Sonne auf das Klima existiert, die rapide Erwärmung der letzten Jahrzehnte von etwa 0.1°C/Dekade aber nur durch den Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre erklärt werden kann. Diese Aussage basiert vor allem auf dem Vergleich zwischen Beobachtungen und Simulationen mit komplexen Klimamodellen. Diese Modelle berücksichtigen sowohl natürliche (veränderte Vulkanaktivität und Sonneneinstrahlung) als auch anthropogene Einflüsse (Treibhausgase und Aerosole). Demnach wird die Temperaturentwicklung der Erde seit 1860 nur realistisch simuliert, wenn man natürliche wie auch anthropogene Faktoren in die Rechnungen mit einbezieht. So spielen die natürlichen Veränderungen vor allem in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts eine wichtige Rolle, während danach der Einfluss des Menschen der entscheidende Faktor für die globale Erwärmung ist. Die Klimamodelle sagen für die nächsten 100 Jahre eine beschleunigte globale Erwärmung vorher, falls der weltweite Ausstoß von Treibhausgasen nicht deutlich reduziert wird. Das IPCC geht je nach angenommenen Szenarium (bzgl. Bevölkerung, wirtschaftlicher Entwicklung, Klimaschutz) von einer mittleren globalen Temperaturerhöhung von 1.4 - 5.8°C bis zum Jahr 2100 aus. Eine derartig rapide globale Erwärmung wäre für die Menschheit einmalig und würde zu einer starken Zunahme von Wetterextremen führen. Zukünftige Klimaänderungen in Deutschland – ein Anlass zur Sorge? Petra Mahrenholz Umweltbundesamt, Dessau Die Ergebnisse regionaler Klimamodelle zeigen sehr eindeutige Trends: Das Klima in Deutschland wird sich bis zum Ende unseres Jahrhunderts spürbar ändern. Eine rasche Erwärmung ist sehr wahrscheinlich. Abhängig von der Höhe des künftigen globalen Treibhausgas-Ausstoßes, ist eine Erhöhung der Jahresmitteltemperatur bis zum Jahr 2100, im Vergleich zum Zeitraum 1961 bis 1990, um 1,5 bis 3,7 °C zu erwarten. Sehr wahrscheinlich ist dabei eine Erwärmung um 2 bis 3 °C. Diese Erwärmung würde sich saisonal unterschiedlich stark ausprägen. Der größte Temperaturanstieg in einigen Regionen um mehr als 4 °C - wäre im Winter zu erwarten. Tage mit Frost – und auch Schnee – nähmen deutlich ab und Tage mit einer Maximumtemperatur über 30°C deutlich zu. Neben größerer Hitze am Tag gäbe es zudem häufiger „Tropennächte“, in denen die Temperatur nicht unter 20°C sänke. Für die Bevölkerung könnte dies klimatisch bedingte Stresssituationen zur Folge haben: Für viele Regionen etwa könnte sich die Zahl der heißen Tage sowie Tropennächte bis 2100 gegenüber dem Vergleichszeitraum 1961-90 deutlich erhöhen. Bei den Niederschlägen ist ein Trend für den Gesamtjahresniederschlag weniger gut sichtbar. Hier zeichnet sich eher eine Umverteilung innerhalb der Jahreszeiten ab. Die sommerlichen Niederschläge in Deutschland könnten sich durchschnittlich um 30 Prozent verringern. Dieser Niederschlagsrückgang ist beispielsweise im Nordosten stark ausgeprägt. Hier könnten gegen Ende dieses Jahrhunderts etwa nur noch zwei Drittel oder regional sogar noch weniger Niederschläge fallen, als bisher gewohnt. Hohe sommerliche Temperaturen sorgten neben dieser ungewohnt niedrigen Regenmengen dafür, dass sich – falls Wasser zur Verdunstung verfügbar ist – diese Verdunstung deutlich erhöhte. Diese Entwicklung könnte in Regionen, die schon heute Trockenheiten erleben – wie der Nordosten Deutschlands – ohne geeignete Anpassung zu Problemen führen: Beispielsweise müssten Land- und Forstwirtschaft mit weniger Wasser auskommen. Die Untersuchungen lassen darüber hinaus im Sommer erwarten, dass die Flüsse weniger Wasser führen. Dies könnte die Wasserqualität und die Kühlleistung der Kraftwerke beeinträchtigen. Wie diese Beispiele zeigen, könnten die Veränderungen des Klimas in Deutschland erhebliche Folgen für Mensch und Umwelt haben. KLIWA – Regionale Untersuchungen für die Wasserwirtschaft Bernd Katzenberger LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg), Karlsruhe Die aus globalen Klimamodellen abgeleiteten Aussagen zur künftigen Klimaveränderung beziehen sich im Wesentlichen auf großräumige Gebiete wie z.B. Europa. Nähere Angaben über die Auswirkungen auf das Klima und den Wasserhaushalt im regionalen Maßstab, insb. in den einzelnen unterschiedlich strukturierten Flusseinzugsgebieten und Grundwasserlandschaften Süddeutschlands, lagen bisher nicht vor. Beispielsweise wird die Kenntnis über Auswirkungen eines sich verändernden Klimas auf eine möglicherweise zunehmende Hochwassergefährdung dringend benötigt; sie liegt im originären Interesse der Bundesländer, das diese für den Hochwasserschutz zuständig sind. Die Länder Baden-Württemberg und Bayern haben deshalb gemeinsam mit dem Deutschen Wetterdienst 1999 das Kooperationsvorhaben KLIWA (Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasserwirtschaft), mit fachlicher Begleitung durch die Bundesanstalt für Gewässerkunde, begonnen. Das Projekt ist längerfristig angelegt. Zielrichtung von KLIWA ist es, die möglichen Folgen der Klimaveränderung auf den Wasserhaushalt in den einzelnen Flussgebieten beider Länder abzuschätzen, die Konsequenzen aufzuzeigen und Handlungsempfehlungen im Sinne einer vorsorgenden Wasserwirtschaftspolitik zu entwickeln. Das Vorgehenskonzept umfasst die folgenden Projektbereiche: Ermittlung der bisherigen Veränderungen des Klimas und des Wasserhaushalts durch Untersuchung langer Messreihen meteorologischer u. hydrologischer Größen (ist weitgehend abgeschlossen) Abschätzung der künftigen Veränderung des Klimas und des Wasserhaushalts und ihrer Auswirkungen in den einzelnen Flussgebieten auf der Basis von regionalen Klimaszenarien und Wasserhaushaltsmodellierungen (regionale Klimaszenarien bis 2050 wurden ermittelt, Wasserhaushaltsmodelle in großem Umfang erstellt, Berechnungen durchgeführt; neue Klimaszenarien sind zu bewerten und WHM-Berechnungen fortzuführen) Einrichtung eines integrierten Messprogramms für ein Klimamonitoring zur zeitnahen Erfassung und Bewertung der möglichen Veränderung des regionalen Klimas und Wasserhaushalts (Konzept erstellt, Messstellen aus bestehenden Messnetzen ausgewählt; Daueraufgabe) Auswirkungen auf das wasserwirtschaftliche Handeln durch Feststellung der Auswirkungen des Klimawandels auf vorhandene infrastrukturelle und ökologische Systeme und Entwicklung von wasserwirtschaftlichen Vorsorgekonzepten und angepassten Handlungsempfehlungen (für Bereich Hochwasserschutz Klimaänderungsfaktor/Lastfall Klimaänderung eingeführt) Die Ergebnisse aus diesen Projektbereichen, die jeweils eine Reihe von Einzeluntersuchungen umfassen, werden durch eine gezielte Öffentlichkeitsarbeit für die Fachwelt, aber auch für die interessierte Öffentlichkeit bereitgestellt. Das gemeinsame Vorgehenskonzept wird anlassbezogen entsprechend den aktuellen Erfordernissen und Bearbeitungsmöglichkeiten überprüft und fortgeschrieben. Kenntnissen, Die Untersuchungen konzentrierten sich zunächst auf die bisherigen Veränderungen und auf die künftigen klimatischen Veränderungen. Daran knüpften die wasserwirtschaftlichen Fragestellungen an. Dabei stand die Untersuchung einer möglichen Hochwasserverschärfung im Vordergrund. Die Untersuchungen zu den Auswirkungen des Klimawandels wurden mittlerweile auf die Bereiche Niedrigwasser, Grundwasser, Seen sowie Siedlungswasserwirtschaft ausgedehnt. Den KLIWA-Partnern ist bewusst, dass die bislang gewonnenen Erkenntnisse auf Grund der zu treffenden Annahmen z.B. zur künftigen Emissionsentwicklung der Treibhausgase Unsicherheiten beinhalten. Mit den Fortschritten der weltweiten Klimaforschung und der Verbesserung der Modellierungsinstrumente werden sich die Erkenntnisse zum Klimawandel fortentwickeln. Letztlich bleibt es aber eine große Herausforderung für die wasserwirtschaftliche Praxis, aus Vorsorgegründen angepasste Strategien und Handlungsempfehlungen für den Umgang mit den Ergebnissen in den verschiedenen wasserwirtschaftlichen Handlungsfeldern zu entwickeln und mit Augenmaß anzuwenden. KLIWA soll hierzu die Grundlagen liefern. Starkniederschläge und Schneeschmelze in Süddeutschland Gabriele Malitz Deutscher Wetterdienst (DWD), Abteilung Hydrometeorologie Mit den großen Hochwassern der jüngsten Vergangenheit wurde wieder verstärkt die Frage gestellt, inwieweit Starkniederschlagsereignisse zugenommen haben. Im Rahmen des Kooperationsvorhabens KLIWA („Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasserwirtschaft“) wurde deshalb von der Abteilung Hydrometeorologie im Deutschen Wetterdienst (DWD) in Zusammenarbeit mit der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg und dem Bayerischen Landesamt für Umwelt das Langzeitverhalten der Starkniederschläge untersucht. Es lagen dabei für den Zeitraum 19312000 Messwerte von 415 Niederschlagsstationen und von 92 dieser Stationen Messungen für den längeren Zeitraum 1901-2000 vor. Als Starkniederschläge wurden die jeweiligen Höchstwerte der drei Zeitspannen hydrologisches Jahr (November bis Oktober), hydrologisches Sommerhalbjahr (Mai bis Oktober) und hydrologisches Winterhalbjahr (November bis April) betrachtet. Es werden nun Ergebnisse dieser Untersuchung vorgestellt: Im hydrologischen Winterhalbjahr zeigen die Starkniederschlagshöhen fast überall eine Zunahme. Regionale Schwerpunkte sind in Bayern die fränkischen Landesteile sowie Teile des Bayerischen Waldes, in Baden-Württemberg der Schwarzwald sowie der Nordosten des Landes. Im hydrologischen Sommerhalbjahr stehen Regionen mit einer Zunahme (z. B. Ostrand des Schwarzwaldes, Donautal, Teile Mittelfrankens) großen Gebieten mit einer Abnahme (z. B. Unterfranken, Südost-Bayern und Teile des Alpenvorlandes) bei insgesamt geringer Signifikanz gegenüber. Die Anzahl der Tage mit Starkniederschlagshöhen oberhalb festgelegter Schwellenwerte (z. B. ≥ 20 mm/d) nimmt in Süddeutschland im hydrologischen Winterhalbjahr deutlich zu. Das Gesamtergebnis war der Anlass für eine Überarbeitung der Publikation „Starkniederschlagshöhen für Deutschland (KOSTRA-Atlas)“, um die geänderten Klimaverhältnisse bspw. für die Hochwasserschutzplanung zu berücksichtigen. Mit KOSTRADWD-2000 (Basiszeitraum 1951 2000) werden die extremwertstatistisch ermittelten Starkniederschlagshöhen aus dem KOSTRA-Atlas (1997) ersetzt. Die Ergebnisse schreiben in Abhängigkeit von Niederschlagsdauer (5 min bis 72 h) und Jährlichkeit (0,5 a bis 100 a) konsequent die Aussagen zu KOSTRA-DWD (Basiszeitraum 1951 1980) fort. Die bisherige Methodik wurde in ihren Grundzügen beibehalten. Notwendige Änderungen in der Datenbasis sowie neue Erkenntnisse und methodische Verbesserungen sind einbezogen. Veränderungen ergaben sich insbesondere bei Dauerstufen von D ≥ 24 h. Dafür werden Beispiele gezeigt. Die im Winter fallenden Niederschläge können in einer Schneedecke gespeichert und somit nicht unmittelbar abflusswirksam sein. Um - insbesondere in mittleren und höheren Lagen die Extremwerte des Niederschlagsdargebots aus Regen und Schneeschmelze berücksichtigen zu können, wurde vor einigen Jahren der REWANUS-Atlas (Basiszeitraum 1961 1990) in Anlehnung an den KOSTRA-Atlas erarbeitet. Die regionalisierten REWANUSWerte liegen in Abhängigkeit von der Dauerstufe (12 h bis 240 h) für drei Wiederkehrzeiten (1 a, 10 a, 100 a) im hydrologischen Winterhalbjahr vor. Anhand von Beispielen wird die Bedeutung der Schneeschmelze demonstriert. Simulation von Hochwasserereignissen in Baden-Württemberg Manfred Bremicker LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg), Karlsruhe Um die Auswirkungen von Klimaänderungen auf den Wasserhaushalt und das Hochwassergeschehen zu berechnen, sind detaillierte hydrologische Modelle erforderlich. In BadenWürttemberg wird hierfür das Wasserhaushaltsmodell LARSIM (Large Area Runoff Simulation Model) verwendet, das eine prozess- und flächendetaillierte Simulation des terrestrischen Wasserkreislaufs in hoher zeitlicher Auflösung ermöglicht. Für alle baden-württembergischen Flussgebiete wurden LARSIM-Modelle erstellt, die eine rasterbasierte Flächenauflösung von 1x1 km2 aufweisen und somit das natürliche Flussnetz sowie die topographischen Gebietseigenschaften detailliert nachbilden. Innerhalb jeder einzelnen Rasterfläche berücksichtigt das Modell bis zu 16 unterschiedliche Landnutzungsklassen mit ihren spezifischen Verdunstungs- und Abflusseigenschaften. In den Wasserhaushaltsmodellen (WHM) werden folgende hydrologische Prozesse berechnet: Akkumulation, Metamorphose und Schmelze von Schnee Pflanzenverdunstung sowie Verdunstung von Boden- und Wasserflächen Bodenwasserhaushalt Wassertransport in der Fläche (Oberflächenabfluss, Interflow und Grundwasserabfluss) Translation und Retention im Gerinne Meteorologische Eingangsdaten für die Modelle sind Zeitreihen für Niederschlag, Lufttemperatur, Luftfeuchte, Globalstrahlung, Windgeschwindigkeit und Luftdruck. Berechnungsergebnisse der WHM sind Abflussganglinien für die rund 36.000 im Modell erfassten Gewässerteilstrecken bzw. Berechnungsknoten in Baden-Württemberg sowie Zeitreihen für die flächen- und landnutzungsbezogenen hydrologischen Prozesse. Alle Wasserhaushaltsmodelle wurden anhand von hydrometeorologischen Messwerten kalibriert und im Hinblick auf ihre Modellqualität verifiziert. Die wichtigsten Einsatzgebiete der Wasserhaushaltsmodelle in Baden-Württemberg werden nachfolgend kurz aufgeführt. Einsatz der Wasserhaushaltsmodelle im Rahmen des KLIWA-Vorhabens Um die Auswirkungen von Klimaänderungen auf den Wasserhaushalt zu untersuchen, wurden jeweils 30 Jahre umfassende WHM-Berechnungsläufe für den Ist-Zustand des Klimas (Jahre 1971 bis 2000) sowie für Klimaszenarien (Jahre 2021 bis 2050) auf Tageswertbasis durchgeführt. Als maßgebliches Klimaszenario für die Wasserhaushaltsuntersuchungen wurde nach umfangreichen Voruntersuchungen das Klimaszenario von MeteoResearch verwendet. Die Berechnungsergebnisse der WHM zeigen für das Zukunftsszenario insbesondere in den Regionen obere Donau, Neckar und Südschwarzwald markante Erhöhungen der mittleren Winterhochwasser gegenüber dem Ist-Zustand. Bei zunehmend größeren (und damit seltener auftretenden) Hochwasserereignissen sind die Erhöhungen gegenüber dem Ist-Zustand dagegen relativ geringer (weitere Informationen unter: www. kliwa.de). Einsatz der Wasserhaushaltsmodelle für die operationelle Vorhersage Die Hochwasser-Vorhersage-Zentrale der LUBW setzt die Wasserhaushaltsmodelle ein zur täglichen Wasserstands- und Abflussvorhersage für rund 90 Pegel in Baden-Württemberg (weitere Informationen unter: www.hvz.baden-wuerttemberg.de). Eingangsdaten für die Berechnungen sind hydrometeorologische Messdaten aus den online-abrufbaren Messnetzen von LUBW, DWD und Meteomedia. Als meteorologische Daten nach dem Vorhersagezeitpunkt werden die numerischen Wettervorhersagen von DWD und Meteomedia verwendet. Während eines Hochwassers werden die Vorhersagen mit dem Wasserhaushaltsmodell stündlich aktualisiert, damit die jeweils aktuellen Messdaten und Wettervorhersagen in die Berechnungen eingehen. Die dabei erstellten Hochwasservorhersagen geben den wasserwirtschaftlichen Behörden, dem Katastrophenschutz sowie den betroffenen Bürgern und der Industrie eine Entscheidungsbasis für das Einleiten geeigneter Schutzmaßnahmen und leisten damit einen wesentlichen Beitrag zur Gefahrenvorbeugung und Schadensminderung. Bei Niedrigwasser geben die Vorhersagen Entscheidungshilfen für das Niedrigwassermanagement von Behörden, Industrie, Energieversorgung sowie Landwirtschaft. Das Wasserhaushaltsmodell für den Neckar wird darüber hinaus zur operationellen Vorhersage der Wassertemperaturen eingesetzt. Hierfür werden im WHM zusätzlich die aktuellen Wassertemperaturen im Neckar und seinen Zuflüssen sowie Angaben über die Abwärmeeinleitungen aus thermischen Kraftwerken am Neckar berücksichtigt. Weiterhin sind die operationellen WHM ein wesentlicher Baustein für das momentan in Entwicklung befindliche Hochwasser-Frühwarnsystem für kleine Einzugsgebiete in BadenWürttemberg. Weitere Einsatzgebiete der Wasserhaushaltsmodelle Wasserhaushaltsmodelle sind ein universell einsetzbares Instrument für die Planung und Optimierung wasserwirtschaftlicher Maßnahmen. So ermöglichen die in LARSIM vorhandenen Module zur Simulation von Hochwasserrückhaltebecken und zur Simulation von Talsperrensteuerungen die Bemessung dieser Systeme sowie die Erarbeitung geeigneter Steuerungsvorschriften. Ein weiterer Anwendungsbereich der WHM liegt in der Bereitstellung von hydrologischen Berechnungsergebnissen für benachbarte Fachbereiche. Dieses ist beispielsweise die Bereitstellung von Abflussdaten (untergliedert nach den Herkunftsräumen „Oberflächenabfluss“, „Interflow“ und „grundwasserbürtiger Abfluss“) für Stoffemissionsbetrachtungen und Gewässergütesimulationen flächen- und zeitdetaillierte Angaben zur Evapotranspiration und zur Grundwasserneubildung als Randbedingung für Grundwassermodelle Scheitelabflusslängsschnitte für abgelaufene Hochwasser als Eingangsdaten für Wasserspiegellagenberechnungen Darüber hinaus werden die Wasserhaushaltsmodelle genutzt, um die Auswirkungen von geänderten Gebietszuständen (beispielsweise Landnutzungsänderungen; Reaktivierung von Überschwemmungsgebieten u.a.) auf den Wasserhaushalt und den Hochwasserabfluss zu ermitteln. Auswirkungen des Klimawandels auf das Hochwassergeschehen im bayerischen Maingebiet Alexander Kleinhans Bayerisches Landesamt für Umwelt, Hof Die im Auftrag der Kooperationspartner des Vorhabens KLIWA erstellten regionalen Klimaszenarien für Süddeutschland stellen eine wichtige Grundlage für die Abschätzung zukünftiger Klimaänderungen in Bayern dar. Vor dem Hintergrund der Häufung von Hochwasserereignissen in der jüngsten Vergangenheit ist die Frage der zukünftigen Entwicklung von mittleren und extremen Hochwassern für wasserwirtschaftliche Fragestellungen besonders bedeutsam. Voraussetzung für die Abschätzung der zukünftigen Hochwasserentwicklung auf Grundlage von Klimaszenarien ist jedoch das Vorhandensein eines hochaufgelösten, möglichst prozessorientierten Wasserhaushaltsmodells (z.B. LARSIM oder WASIM-ETH). Im Maingebiet hat man sich für die Verwendung des Modellsystem ASGi (Modellkern WaSiMETH) entschieden, das unter Verwendung von Tageswerten anhand von 60 Pegeln für eine Periode von zehn Jahren kalibriert und über den Zeitraum 1961-2003 validiert wurde. Die Modellanpassung ist insgesamt zufrieden stellend. Für die vorliegende Untersuchung ging die Klimaprojektion der Fa. MeteoResarch (Modell WETTREG-B2) als Eingangsdatensatz in die Wasserhaushaltsmodellierung ein. Das statistisch-dynamische Klimaszenario umfasst einen Kontrolllauf der Periode 1971-2000 und 10 Realisationen für die Zukunftsperiode 2021-2050. Insgesamt wurden Abflusssimulationen für 60 Pegeleinzugsgebiete für Kontroll- und Zukunftszustand weitergehend statistisch ausgewertet. Die Ergebnisse der Szenariensimulationen für das Maingebiet stellen sich hinsichtlich der Hochwasserabflüsse wie folgt dar: Die Jahresmittelwerte der monatlichen Hochwasserabflüsse des B2 Szenarios nehmen an der Mehrzahl der Pegel deutlich zu. Die Erhöhungen sind insbesondere auf Zunahmen im Winterhalbjahr zurückzuführen. Im Sommerhalbjahr sind die Veränderungen geringer und vereinzelt werden sogar Abnahmen ermittelt. Insgesamt lassen die Simulationsrechnungen eine Verschärfung der zukünftigen mittleren Hochwassersituation im Maingebiet erwarten, wobei sich ein West-Ost Gradient mit geringeren Veränderungen im Osten des Maineinzugsgebiets (Oberer Main, Regnitz) ergibt. Die Auswertung der Jahresserien der Hochwasserabflüsse des Zukunftsszenarios zeigen für viele Pegel eine Erhöhung der Hochwasserquantile (0,25, 0,5 und 0,75) im Vergleich zum Kontrollszenario. Die höchsten Abflüsse (z.B. HHQ) treten jedoch nicht unbedingt im Zukunftsszenario auf. Zusätzlich wurden die Quantile der Hochwasserjahrsserien für jeden Pegel und die Szenariozustände ermittelt und der Quotient aus Szenario-Zustand und Kontrollzustand für die einzelnen Quantile berechnet. Die höchsten Quantil-Quotienten werden im Westen des Main-Einzugsgebiets ermittelt, wobei in größeren Flussgebieten (Einzugsgebietsgröße > 400 km²) Quantil-Quotienten von 1,18 für Hochwasser der Jährlichkeit HQ100 nicht überschritten wurden. Die globalen Klimamodelle als auch die Verfahren zur Erstellung von regionalen Klimaszenarien wurden in den letzten Jahren bereits deutlich weiterentwickelt, siehe z.B. die kürzlich bereitgestellten regionalen Klimaszenarien des Umweltbundesamts. Diese Weiterentwicklungen sollten evaluiert werden und machen gegebenenfalls eine Fortschreibung der Auswertungen auf Grundlage neuer Wasserhaushaltssimulationen notwendig. Handlungsempfehlungen bei der Festlegung des Bemessungshochwassers in Baden-Württemberg Wolfgang Hennegriff LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg), Karlsruhe Klimawandel und Hochwasserabflüsse Um Aussagen über die Auswirkungen der Klimaänderung auf den Wasserhaushalt (z.B. Abflüsse in den Gewässern) treffen zu können, wurden die Daten der regionalen Klimaszenarien als Eingangsgrößen für die Wasserhaushaltsmodelle (WHM) verwendet. WHM auf der Basis von LARSIM liegen flächendeckend im 1-km-Raster für BadenWürttemberg vor. Die Wasserhaushaltsmodellierungen konzentrierten sich zunächst auf die mögliche Veränderung des Abflussgeschehens in der Zukunft, wobei zuerst die Auswirkungen bei den Hochwasserabflüssen im Blickfeld waren. Die ermittelten Abflüsse aus der Wasserhaushaltsmodellierung wurden dafür mit Methoden der Extremwertstatistik analysiert. Die Ergebnisse lassen eine deutliche Zunahme der mittleren Hochwasser (MHQ), aber auch der Hochwasser mit höheren Wiederkehrintervallen, erwarten. Auch wenn die Ergebnisse aus der Modellkette (Globalmodell – regionales Klimamodell – Wasserhaushaltsmodelle) und den Modellannahmen noch mit Unsicherheiten behaftet sind, zeigen sie alle in dieselbe Richtung, so dass von einer Hochwasserverschärfung durch die Klimaveränderung für den betrachteten Zeitraum bis zum Zieljahr 2050 in Baden-Württemberg auszugehen ist. Anpassung der Hochwasserschutzplanungen Vor diesem Hintergrund galt es aus Vorsorgegründen, für den Bereich des Hochwasserschutzes eine Anpassungsstrategie zu entwickeln, die zwar die mögliche Entwicklung der nächsten Jahrzehnte berücksichtigt, aber auch den bestehenden Unsicherheiten Rechnung trägt. Festlegungen sollten daher als Kernpunkt enthalten, dass sie einerseits langfristig unschädlich und gleichzeitig bei Bedarf (z.B. bei neuen Erkenntnissen der Klimaforschung) anpassbar sind („flexible and no regret“-Strategie). Die Auswertungen gaben Anlass, den bisherigen Weg bei der Festlegung von Bemessungsabflüssen zu modifizieren und auf Grund des Klimawandels einen „Lastfall Klimaänderung“ zu berücksichtigen. Anhand von Fallbeispielen aus der Praxis wurde dazu nachgewiesen, dass eine Berücksichtigung der Auswirkungen der Klimaänderung bei technischen Hochwasserschutzmaßnahmen in den meisten Fällen zu relativ moderaten Kostensteigerungen geführt hätte, wenn dieser Lastfall bereits bei der Planung berücksichtigt und beim Bau zumindest entsprechende Vorkehrungen für eine spätere Anpassung getroffen worden wären. Nachträgliche Anpassungen sind hingegen meist mit sehr hohen Kosten verbunden. Der Lastfall Klimaänderung soll deshalb künftig bei Planungen von neuen Hochwasserschutzmaßnahmen mit untersucht werden. Dabei ist aufzuzeigen, welche Konsequenzen sich durch den Lastfall auf die Auslegung der Maßnahmen ergeben und welche Mehrkosten dadurch zu erwarten sind. Auf Grund der dann vorliegenden Erkenntnisse soll dann entschieden werden, inwieweit die notwendige Anpassung an den künftigen Klimawandel bereits jetzt bei der Ausführung berücksichtigt werden soll. Dabei sind auch Möglichkeiten für eine spätere Nachrüstung in Betracht zu ziehen. Die Anwendung des Lastfalls Klimaänderung ist für Hochwasserschutzkonzeptionen, mit deren Umsetzung bereits begonnen wurde bzw. deren Umsetzung bereits abgeschlossen ist, derzeit nicht vorgesehen. Erhöhung der Bemessungsabflüsse Dem Lastfall Klimaänderung müssen erhöhte Bemessungsabflüsse zugrunde gelegt werden. Dies erfolgt durch einen Zuschlag („Klimaänderungsfaktor“) zum derzeit gültigen Bemessungswert (z.B. HQ100). In Baden-Württemberg ergeben sich je nach Wiederkehrzeit (Jährlichkeit Tn) regional unterschiedliche Klimaänderungsfaktoren des Abflusses. Um die Größe des Klimaänderungsfaktors abschätzen zu können, wurden die Ergebnisse der im Rahmen von KLIWA erstellten regionalen Klimaszenarien als Eingangsgrößen für Wasserhaushaltsmodelle genutzt und die ermittelten Abflüsse aus der Wasserhaushaltsmodellierung extremwertstatistisch ausgewertet. Die Ergebnisse des Zukunftsszenarios wurden mit denen des Ist-Zustandes verglichen. Daraus wurden für verschiedene Jährlichkeiten regionale Klimaänderungsfaktoren des Abflusses festgelegt. Zusammenfassend ergeben sich damit für Baden-Württemberg die in Abbildung 1 dargestellten fünf Bereiche mit jeweils unterschiedlichen Klimaänderungsfaktoren. Durch räumliche Zuordnung zu einem der 5 Bereiche stehen damit Klimaänderungsfaktoren für beliebige Untersuchungsgebiete im Land und unterschiedliche Jährlichkeiten zur Verfügung. Für die Abflüsse beim Lastfall Klimaänderung (HQTn,k) können die aus der Hochwasserregionalisierung oder hydrologischen Modellberechnung vorliegenden Abflüsse HQTn direkt mit dem Klimaänderungsfaktor fT,K erhöht werden: HQTn, K = fT,K • HQTn Das EU-Projekt ESPACE: Hochwasserschutzplanung für die Fränkische Saale unter Berücksichtigung des Klimawandels Leonhard Rosentritt Wasserwirtschaftsamt Bad Kissingen Projektgebiet: Die Fränkische Saale ist ein rechter Nebenfluss des Maines. Sie liegt mit Ausnahme einer knapp 20 km langen Strecke oberhalb der Mündung in der Region Main-Rhön. Neben dem Main ist sie das dominierende Gewässer in dieser Region. Sie entspringt östlich von Bad Königshofen nahe der Landesgrenze zu Thüringen und mündet nach ca. 140 km bei Gemünden in den Main. Bei einem Höhenunterschied zwischen Quelle und Mündung von rd. 160 m hat sie ein mittleres Fließgefälle von 1,26 ‰. Das Einzugsgebiet mit einer Gesamtgröße von 2765 km² hat eine gedrungene Form. Der Wasserhaushalt der Fränkischen Saale ist unausgeglichen. Sehr kleinen Niedrigwasserabflussspenden im Sommer stehen somit große Hochwasserabflussspenden gegenüber, die zu häufigen Überschwemmungen in den Siedlungen führen. Planungen: In den 60er, 70er und 80er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde der Schutz von zahlreichen Siedlungen durch den Bau von Hochwasserschutzanlagen verbessert. Für zahlreiche ebenfalls von Hochwasser bedrohte Ortschaften lagen Studien und Planungen zum Hochwasserschutz vor, die jedoch nicht umgesetzt werden konnten. Vor allem die Hochwasser an Donau, Elbe und Rhein wurden dann zum Anlass genommen für die Fränkische Saale und ihr Einzugsgebiet umfangreiche Grundlagenermittlungen und Planungen durchzuführen. Dies waren im Wesentlichen: Gewässerentwicklungsplan, mit den Zielen den naturnahen Zustand der Gewässer zu erhalten bzw. zu entwickeln und den natürlichen Hochwasserrückhalt in der Landschaft zu fördern Hydraulische Untersuchung mittels 2-D Modellen der Fränkische Saale und ihrer größeren Nebengewässer zur Ermittlung der Überschwemmungsgebiete für unterschiedliche Hochwasserjährlichkeiten Niederschlags-Abfluss-Modell zur Schaffung zuverlässiger Planungs- und hydrologischer Grundlagen Online-Hochwasservorhersage-Modul (NASIM-HWV) mit dem Ziel die Hochwasservorhersage qualitativ zu verbessern und die Vorwarnzeiten zu verkürzen Im Januar 2003 lief an der Fränkischen Saale nach 1909 wieder ein 100-jährliches Hochwasser ab und hat gezeigt, dass noch erhebliche Gefährdungspotentiale an der Fränkischen Saale und ihren Zuflüssen vorhanden sind. Neben der Planung örtlicher Hochwasserschutzmaßnahmen wie Bad Kissingen wurden im Rahmen einer Studie aufbauend auf dem N/A-Modell 62 Standorte für Hochwasserrückhaltebecken und Kombinationen untersucht, um fachlich fundierte Aussagen und Argumente zu gewinnen, ob und wie der lokale Hochwasserschutz durch überörtliche Maßnahmen verbessert werden kann. Das EU-Projekt ESPACE behandelt nun die Fragestellung, wie der Klimawandel in der raumbezogenen Planung berücksichtigt werden kann. Die Fränkische Saale wurde als Fallstudie in das Projekt aufgenommen, um hier modellhaft die Auswirkungen des Klimawandels und die daraus zu ziehenden Konsequenzen zu beschreiben. Es wurden verschiedene Szenarien der Klimaänderung in das N/A-Modell eingearbeitet. Hieraus wurden die damit verbundene Veränderung des Abflussregimes, der Bemessungsabflüsse, der Überschwem- mungsgebiete und der Schadenspotenziale ermittelt. Darauf aufbauend wurde eine umfangreiche Kosten-Nutzen-Analyse erstellt. Fazit: Mit den Ergebnissen dieser Untersuchungen liegen nun ausreichend Grundlagen zur Entwicklung eines Hochwasserschutzkonzeptes für das Einzugsgebiet der Fränkischen Saale, in dem der Klimawandel berücksichtigt wird, vor. Historische Hochwasserinformationen und deren Nutzung Helmut Straub Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW), Karlsruhe Lange Zeit waren Hochwassermarken die einzige Möglichkeit, abgelaufene Hochwasserereignisse und deren Auswirkungen auf besiedelte Flussauen zu dokumentieren und diese Kenntnisse an die folgenden Generationen weiterzugeben. Diese historischen Informationen können heute von Bedeutung sein, um das Extremhochwasser festzulegen und die daraus sich ergebenden Überschwemmungsgebiete in Hochwassergefahrenkarten darzustellen, das Bemessungshochwasser für Anlagen des technischen Hochwasserschutzes festzulegen (siehe Leitfaden des Landes Baden-Württemberg vom Juli 2005: „Festlegung des Bemessungshochwassers für Anlagen des technischen Hochwasserschutzes“), „Die Wasserstandsinformationen der Hochwassermarken sind grundsätzlich bei der Festlegung von Bemessungsabflüssen zu berücksichtigen, da die Hochwassermarken sich zum Teil auf extreme Hochwasserereignisse beziehen (z.B. Hochwasser vom Oktober 1824, Dezember 1882), deren höchste Wasserstände wesentlich höher waren als die Höchst-Wasserstände an den Pegeln seit Beginn der regelmäßigen Beobachtung.“ hydrologische und hydraulische Modelle zu eichen. Seit Februar 2006 sind die bisher nur in Archiven der Landesverwaltung vorliegenden Unterlagen über Hochwassermarken in Baden-Württemberg auf CD für die wasserwirtschaftliche Praxis in EDV-gerechter Art verfügbar. In den Archiven liegen „Die Hochwassermarken im Grossherzogtum Baden“ (für den ehemals selbständigen Landesteil Baden) und „Hochwassermarken an württembergischen Gewässern“ (für den ehemals selbständigen Landesteil Württemberg) vor. Die in diesen Veröffentlichungen enthaltenen historischen (nach den damaligen Höhensystemen) Wasserstände (m+NN) der Marken beider Landesteile wurden auf Datenträger erfasst und danach nach Vorgaben des Landesvermessungsamtes auf das aktuelle Höhensystem umgerechnet. Außerdem sind die Stellen, an denen sich die jeweiligen historischen Hochwassermarken befanden, georeferenziert worden, d.h. die Stellen (mit Hoch- und Rechtswerten) sind jetzt auf das heutige Gewässernetz bezogen (mit Angabe der derzeitigen Kilometrierung). Die ca. 6200 erfassten Hochwassermarken verteilen sich auf alle größeren Gewässer des Landes. Sie enthalten Höchst-Wasserstände der Zeitspanne zwischen 1511 bis ca. 1920; Marken nach ca. 1920 bis 1951 sind nur im württembergischen Teil vorhanden. Es bleibt daher einer weiteren Bearbeitung vorbehalten, für die neuere Zeit (ungefähr ab 1920) eine repräsentative Anzahl von Hochwassermarken für das ganze Land in das System aufzunehmen. Neben den Daten enthält die CD Programm-Module zur Visualisierung der erfassten Daten. Damit können z.B. die Lage der vorhandenen Marken in topografischen Karten und die Höhe der Wasserspiegel längs eines Gewässers dargestellt werden. Ferner sind die Marken nach unterschiedlichen Kriterien (z.B. nach Flüssen, nach verschiedenen Zeitspannen) auswählbar. Der Abruf der auf der CD vorliegenden Daten ist in einer Benutzeranleitung beschrieben. Untersuchungen zum Langzeitverhalten der Hochwasserabflüsse in Süddeutschland Hans Weber Bayerisches Landesamt für Umwelt, Hof/Saale In den vergangenen zwei Jahrzehnten traten in verschiedenen Flussgebieten Mitteleuropas außergewöhnliche Hochwasserereignisse auf, die erhebliche Schäden verursacht haben. Daher wurden und werden in der Öffentlichkeit immer wieder Diskussionen geführt, ob solche Naturereignisse das Ergebnis einer bereits eingetretenen Klimaveränderung sind. Bei solchen Diskussionen fehlen jedoch häufig fundierte Zahlen und Fakten für eine objektive Beurteilung. Um diesen Mangel zu beheben, wurde im Rahmen des Kooperationsvorhabens KLIWA für den Bereich der Länder Baden-Württemberg und Bayern insbesondere auch das Langzeitverhalten der Hochwasserabflüsse umfassend untersucht und in Hinblick auf mögliche Klimaänderungssignale in den Abflussmessreihen hin bewertet. Die Analyse des Langzeitverhaltens der Hochwasserabflüsse erstreckte sich primär auf die Ermittlung eventuell vorhandener Trends; als Basis dienten die monatlichen Höchstwerte des Abflusses, die dann für jährliche und halbjährliche Reihen sowie den Jahresgang betrachtet wurden. Grundlage für die Auswertung waren die Daten von 90 Pegeln Baden-Württembergs und Bayerns, die über lange Messreihen verfügen; die Beobachtung musste 1931 oder früher begonnen haben. Ein weiterer Teil der Analyse bezog sich auf Veränderungen im Jahresgang der monatlichen Höchstabflüsse Die Untersuchungen mit den konventionellen Methoden wurden auf Datenkollektive mit unterschiedlicher Zeitdauer ausgerichtet, nämlich die gesamte Zeitreihenlänge (mit unterschiedlichem Beginn bis 2004/2005) sowie die Zeitreihen mit einheitlichem Beginn ab 1932, 1951 und 1974. Sie beinhalten eine lineare Trendschätzung (nach der Methode der Minimierung der Fehlerquadratsumme) und die Ermittlung des wahrscheinlichen Zeitpunktes einer möglichen Trendänderung ("Bruchpunktanalyse" nach MANN-WHITNEY). Die Signifikanz der Trends wurde nach dem Test nach MANN-KENDALL bewertet. Die erweiterte Analyse des Langzeitverhaltens der Hochwasserabflüsse bestätigte und aktualisierte folgende, z.T. bereits in früheren Untersuchungen erzielten Ergebnisse: Die überwiegende Zahl der untersuchten Pegel weist bei der Betrachtung der gesamten Zeitreihen einen Anstieg auf; jedoch ist nur Teil der Anstiege ein signifikanter Trend. Die Hochwasserabflüsse der Mehrzahl der Pegel zeigen bei der Betrachtung nur der letzten 30 bis 40 Jahre jedoch z.T. deutliche Zunahmen. Der Jahresgang der monatlichen Höchstabflüsse hat sich bei den meisten Pegeln geändert. Die mittleren monatlichen Hochwasserabflüsse haben in den letzten 30 -40 Jahre gegenüber früher deutlich zugenommen. Als allgemeine Schlussfolgerung muss festgestellt werden, dass sich die Häufigkeit der Hochwasser deutlich verändert hat. Insbesondere hat die Häufigkeit der Winterhochwasser seit den 70er Jahren zugenommen; hauptsächlich sind dies jedoch kleinere Hochwasser. Die Veränderungen im Sommerhalbjahr, das für die meisten der untersuchten Flussgebiete nicht die hochwasserrelevante Jahreszeit ist, sind weniger deutlich ausgeprägt. Die Zunahmen bzw. Trend in den Zeitreihen zeigen die Tendenzen auf, die auch in den regionalen Klimaszenarien für die nähere Zukunft erkennbar sind. Entwicklung der Niedrigwasserverhältnisse in Süddeutschland Winfried Willems IAWG (Institute for Applied Water Resources Management and Geoinformatics), Ottobrunn Die Darstellung der Entwicklung der Niedrigwasserverhältnisse in Süddeutschland basiert auf Untersuchungen zum Langzeitverhalten gemessener Niedrigwasserabflüsse in Bayern sowie auf Niedrigwasserauswertungen von Wasserhaushaltssimulationen für zukünftig zu erwartende Klimaverhältnisse in Baden-Württemberg und Bayern. Die Arbeiten für Baden-Württemberg, beauftragt durch das LUBW, wurden vom Ingenieurbüro Dr. Ludwig, Karlsruhe und vom Institut für Wasser und Gewässerentwicklung (IWG) der Universität Karlsruhe, durchgeführt, diejenigen für Bayern vom LfU beauftragt und vom IAWG, Ottobrunn, bearbeitet. Bei den Langzeituntersuchungen werden anthropogen möglichst unbeeinflusste Abflusszeitreihen von insgesamt 37 bayerischen Pegeln mit Einzugsgebietsgrößen zwischen 54 und 2121 km2 und mit Beobachtungszeiträumen ab 1901 und bis 2005 (überdeckend ab 1951 bis 2001) betrachtet. Es werden NM7Q-Serien gebildet und hinsichtlich des Trendverhaltens untersucht. Dazu wird neben klassischen Verfahren (Mann-Kendall-Test, t-Test des Steigungskoeffizienten der Regressionsgeraden) auch die sogenannte instationäre Wahrscheinlichkeitsanalyse eingesetzt und mittels Devianztests geprüft, ob die Parameter der angepassten, verallgemeinerten Extremwertverteilung (GEV) signifikant trendbehaftet sind. Als Ergebnis der Untersuchung lässt sich zusammenfassend feststellen, dass in der überwiegenden Zahl der Pegel-Einzugsgebiete signifikant ansteigende Niedrigwasserabflüsse auftreten, häufig einhergehend mit einer signifikanten Abnahme der Streuung (abgeleitet anhand des Skalenparameters der GEV). Bei den Wasserhaushaltsuntersuchungen werden die von der Fa. Meteo Research statistisch disaggregierten Ergebnisse eines ECHAM4-Klimalaufs für den Zeitraum 1971 - 2000 (Kontrolllauf), sowie für den Zeitraum 2021 - 2050 (IPCC-Emmissionsszenario B2, Szenariolauf) zugrunde gelegt und mittels der Wasserhaushaltsmodelle LARSIM (BadenWürttemberg) sowie WaSiM-ETH (Bayern) in Zeitreihen mittlerer täglicher Abflüsse transferiert. Aus diesen Abflusszeitreihen werden dann Niedrigwasserkenngrößen für den Kontroll- und den Szenariolauf abgeleitet und auf Unterschiede hin untersucht. Während die Untersuchungen in Baden-Württemberg die gesamte Landesfläche umfassen, beschränken sie sich hier betrachteten Untersuchungen in Bayern auf Einzugsgebiete des bayerischen Main. Folgende Ergebnisse lassen sich zusammenfassend konstatieren: In Baden-Württemberg sind abnehmende Tendenzen vor allem in den südlichen Einzugsgebieten zwischen Donau und Bodensee, dem Hochrhein-Gebiet und dem südlichen Oberrhein-Gebiet bis zur Murg zu erwarten. Im nördlichen Oberrhein-Gebiet ab der Murg ergeben sich dagegen Zunahmen bei den T-jährlichen Niedrigwasserabflüssen. Bei der Betrachtung der mittleren monatlichen Niedrigwasserabflüsse zeigen sich zum Teil deutliche Unterschiede zwischen den Sommer- und den Wintermonaten: demnach konzentrieren sich die zu erwartenden Abnahmen des Niedrigwassers auf die Sommermonate, während in den Wintermonaten zum Teil deutliche Zunahmen auftreten. Ähnliche innerjährliche Differenzierungen im Änderungsverhalten der mittleren monatlichen Niedrigwasserabflüsse, also Abnahmen im Sommer und Zunahmen im Winter, lassen sich auch für viele der untersuchten Einzugsgebiete des bayerischen Mains feststellen und auf der Grundlage statistischer Tests als signifikant absichern. Bei Betrachtung der T-jährlichen Niedrigwasserabflüsse ergeben sich für die Gebiete der Tauber, der Regnitz und entlang des Unteren Main zu erwartende prozentuale Abschläge, die in der Regel mit zunehmender Jährlichkeit ansteigen (z.B. für das Gebiet der Tauber 7% Abschlag für das 10-jährliche NM1Q, 18% für das 50-jährliche). Für das Gebiet der Fränkischen Saale resultieren demgegenüber leichte Zuschläge. Zur Absicherung der Aussagen zu den T-jährlichen Niedrigwasserabflüssen erfolgt ein methodischer Übergang von der lokalen zur regionalen Wahrscheinlichkeitsanalyse. Auswirkung der Klimaänderung auf die Grundwasserneubildung in Süddeutschland Thomas Gudera LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg), Karlsruhe Jörg Neumann Bayerisches Landesamt für Umwelt (BLfU), Hof Die Grundwasserneubildung ist als residuale Komponente der Wasserbilanz ein wichtiges Maß für die „Regenerationsfähigkeit“ der Grundwasserressourcen und definiert das für die Trinkwassergewinnung durchschnittlich zur Verfügung stehende Grundwasserdargebot. Dieser Aspekt ist von besonderer Bedeutung, da in Süddeutschland immerhin mehr als 80% des Trinkwassers aus dem Grundwasser entnommen werden (BW: 73%, BY: 95%). In diesem Zusammenhang sind Fragen nach der zukünftigen Sicherstellung der regionalen Wasserversorgung besonders nach Extremjahren wie 2003 von großem öffentlichem Interesse. Im Rahmen von KLIWA erfolgen deshalb quantitative Abschätzungen, wie sich der Klimawandel in Süddeutschland voraussichtlich auf die Grundwasserneubildung auswirken wird. Die großräumige Abschätzung der Grundwasserneubildung erfolgt in Bayern und BadenWürttemberg methodisch auf vergleichbare Weise. In beiden Bundesländern werden rasterbasierte Gesamtabflusshöhen mit Hilfe von zeitlich hoch auflösenden (Boden-) Wasserhaushaltsmodellen simuliert. Während in Bayern dazu das einzugsgebietsbezogene Modell ASGi mit dem Modellkern WASIM-ETH verwendet wird, wird in Baden-Württemberg das Bodenwasserhaushaltsmodell GWN-BW verwendet. Ausgehend von den so ermittelten Gesamtabflüssen erfolgt dann eine weitere Differenzierung auf die neubildungsrelevanten Abflusskomponenten. Dabei erfolgte flächendeckend in beiden Bundesländern eine auf multiplen linearen Regressionsanalysen beruhende Ermittlung des sog. Baseflow-Index (BFI). Unter der Annahme, dass im langjährigen Mittel die Höhe des Basisabflusses der mittleren Grundwasserneubildung entspricht, beschreibt der BFI den Anteil der Grundwasserneubildung an der gesamten Abflusshöhe. Die GIS-gestützte, multiplikative Verknüpfung von BFI und Gesamtabflusshöhe liefert dann für beide Bundesländer die mittlere rasterbezogene Grundwasserneubildungshöhe. In vergleichbarer Weise wie oben erläutert, wurden die Ergebnisse der durchgeführten Szenariosimulationen des Wasserhaushalts zur Berechnung der zukünftigen Grundwasserneubildung verwendet. Als regionale Klimaszenarien wurde dabei auf die Ergebnisse des statistischen Downscalingverfahrens nach ENKE für den Zeitraum 2021-50 zurückgegriffen. Die im Rahmen von KLIWA bisher durchgeführten Auswertungen beziehen sich auf unterschiedliche Simulationsläufe einzelner Dekaden sowie auf den Vergleich des dreißigjährigen Mittels mit dem „Ist-Zustand“ 1971-2000. Während für Baden-Württemberg bereits Ergebnisse für die gesamte Landesfläche vorliegen, wurde in Bayern bisher exemplarisch das Maingebiet untersucht. Die aktuell vorliegenden Ergebnisse werden im Rahmen des 3. KLIWASymposiums in Form eines gemeinsamen Beitrags vorgestellt. Sie zeigen erste mögliche Entwicklungstendenzen der Grundwasserneubildung in Süddeutschland mit den damit verbundenen Konsequenzen für die Wasserwirtschaft auf. Weitergehende Untersuchungen zur Grundwasserneubildung und zu den Grundwasserverhältnissen insgesamt werden ein wichtiger Bestandteil des zukünftigen KLIWA-Arbeitsprogramms sein. Entwicklung einer Methodik zur Berücksichtigung des Klimawandels bei der Bemessung von siedlungswasserwirtschaftlichen Entwässerungssystemen Dr.-Ing. Joachim Ruf LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg), Karlsruhe Die Bemessung von siedlungswasserwirtschaftlichen Entwässerungssystemen erfolgt hauptsächlich für Regenereignisse mit Dauern von unter einer Stunde und mit Wiederkehrintervallen von unter 10 Jahren. Siedlungswasserwirtschaftliche Entwässerungssysteme sind hochkomplexe und vernetzte Strukturen. Folge dieser komplexen Strukturen ist, dass alle Bemessungsverfahren mehr oder weniger deutlich erkennbar auf der Methode der Langzeitsimulation beruhen. Langzeitsimulation bedeutet, dass alle Abflüsse in einem Entwässerungssystem über einen längeren Zeitraum mit einem Computermodell nachgebildet werden. Aus der Häufigkeit des (Nicht-) Versagens innerhalb des simulierten Zeitraums kann dann auf die Sicherheit, meist ausgedrückt als Versagens-Wiederkehrintervall von n-Jahren, geschlossen werden. Zur Generierung von stochastischen Niederschlagsreihen für die Langzeitsimulation wird in Baden-Württemberg das Programmsystem NiedSim (Niederschlags-Simulation) eingesetzt. Dieses Programmsystem soll erweitert werden. Das erweiterte System wird in der Lage sein, für beliebige Punkte in Baden-Württemberg Niederschlagszeitreihen unter den künftig zu erwartenden klimatischen Randbedingungen zu generieren. Der Klimawandel kann damit bei der Auslegung von siedlungswasserwirtschaftlichen Anlagen und Systemen berücksichtigt werden. Dabei können die derzeit eingeführten siedlungswasserwirtschaftlichen Modelle zur Schmutzfracht- und Kanalnetzberechnung unverändert eingesetzt werden. Folgen des Klimawandels für die Gewässerbeschaffenheit in Süddeutschland Dr. Uwe Matthias Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW), Karlsruhe Der Klimawandel hat Einfluss auf die chemisch-physikalischen Verhältnisse im Gewässer und auf die Zusammensetzung der aquatischen Lebensgemeinschaft. Höhere Temperaturen beschleunigen in der Regel die chemischen Reaktionsprozesse, insbesondere dann wenn diese auf mikrobiellen Stoffumsetzungen beruhen. Gerade im Bereich der Selbstreinigungsprozesse ist ein verstärkter Abbau gelöster organischer Substanzen und ein schnellerer Ablauf der Nitrifikation (Umwandlung von Ammonium über Nitrit zu Nitrat) zu verzeichnen. Die beschleunigten Abbauprozesse haben aber einen erhöhten Sauerstoffbedarf zur Folge, so dass es bei Hitzeperioden öfters auch zu Sauerstoffmangelerscheinungen kommt. Um dem entgegenzuwirken, wurde am Neckar eine öffentlich-rechtliche Vereinbarung über einen Sauerstoffmanagementplan getroffen. Dieser sieht vor, bei entsprechenden wasserwirtschaftlichen Extremsituationen durch Sauerstoffanreicherungen bei Wehrhaltungen oder durch Belüftungsmaßnahmen bei Kühl- bzw. Abwassereinleitungen ökologische Beeinträchtigungen zu minimieren. In den Sommermonaten der vergangenen Jahre ist dieses Sauerstoffmanagement regelmäßig zum Einsatz gekommen. Die Intensität der zu veranlassenden Maßnahmen ist dabei jeweils von der entsprechenden Witterung abhängig. In den Flüssen und Seen Baden-Württembergs hat sich in den vergangenen Jahrzehnten ein bedeutender Wechsel in der biologischen Besiedlung ergeben. Einige Arten sind auf natürlichem Wege aus Südeuropa zu uns gelangt und konnten sich auf Grund der geänderten klimatischen Bedingungen hier ansiedeln. Bei der überwiegenden Zahl von Neubesiedlern (Neozoen) ist jedoch unklar, ob ihr Auftreten nicht allein durch neue Ausbreitungsmöglichkeiten bedingt ist. So wird vermutet, dass beispielsweise Wasserpest, Brasilianisches Tausendblatt oder Sonnenbarsch über Aquarien oder Gartenteiche in unsere Gewässer gelangten. Andere Arten haben den stark zunehmenden Schiffsverkehr genutzt und sind beispielsweise im Ballastwasser aus fernen Regionen zugewandert. Ein Beispiel hierfür ist die Körbchenmuschel, die in China und Korea beheimatet ist. Der Erstnachweis für diese Art erfolgte Ende der 80er Jahre im Rheindelta. Mittlerweile ist die Muschel auch in Nebengewässern, wie dem Neckar, und dem Bodensee stellenweise mit mehr als 1.000 Tiere pro m2 zu finden. Einen weiteren Zuwandererschub brachte die Öffnung des Rhein-Main-Donau-Kanals. Dadurch breiten sich beispielsweise Höckerflohkrebse, Schlickkrebse und Donauassel aus dem pontokaspischen Raum bei uns aus. Mittlerweile sind sowohl am Rhein wie auch am Neckar mehr als 30 Neozoenarten bekannt. Diese haben die heimische Fauna sehr stark verdrängt und machen z.B. im Rhein bei Basel mehr als 90% der Biomasse aus. Auch der Bodensee und zahlreiche kleinere Stehgewässer werden derzeit von Neozoen bedrängt. So sind z.B. in den oberrheinischen Baggerseen vermehrt Schwebgarnelen aus dem Donauraum und Süßwasserquallen aus dem tropischen Südamerika anzutreffen. Gerade bei letzteren ist zu vermuten, dass zunehmende Wassertemperaturen ihre Verbreitung begünstigen. In Baden-Württemberg wurden in den Hitze- und Niedrigwasserjahren 2003 und 2006 auch einige biologische Sonderuntersuchungen im Zusammenhang mit wasserrechtlichen Ausnahmegenehmigungen bzw. Duldungen für Kühlwassereinleiter durchgeführt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass sich beim Makrozoobenthos im Nahbereich der Einleitungsstellen ökologische Beeinträchtigungen zeigten. So wurde beispielsweise bei einigen Krebsarten eine erhöhte Mortalität und eine Faunenverschiebung zu weniger empfindlichen Zuckmückenlarven nachgewiesen. Weiterhin wurden in Hitzejahren öfters größere Muschel- sterben in Rhein und Neckar beobachtet, die sich auf größeren Streckenabschnitten ereigneten und nicht in direkten Zusammenhang mit einzelnen Wärmeeinleitern gesetzt werden können. Hier wird ein Zusammenwirken von hohen Temperaturen, niedrigem Sauerstoffgehalt, ungünstigen Abflussverhältnissen in Verbindung mit einer schlechten Ernährungslage vermutet. Bei zunehmender Häufung von Hitze- und Niedrigwasserperioden ist mit einer Verschärfung dieser Situation zu rechnen. Auswirkungen der Klimaveränderung auf Binnenseen am Beispiel des Bodensees Bernd Wahl Institut für Seenforschung (ISF/LUBW), Langenargen Das komplexe Ökosystem Bodensee wird seit mehreren Jahrzehnten intensiv untersucht, wodurch langjährige kontinuierliche Messungen zur Biologie, Chemie und Hydrophysik des Sees vorliegen. Dieser Datenbestand stellt auch für Untersuchungen zu Auswirkungen geänderter klimatischer Verhältnisse eine wertvolle Grundlage dar. Im Rahmen des KLIWA-Teilprojekts A2.2.1 wurden diese Zeitreihen zusammen mit Messwerten der Zuflüsse und der Meteorologie aufbereitet und statistisch analysiert. Eine Vielzahl an Einflüssen hat in den vergangenen Jahrzehnten zu Veränderungen im Bodensee geführt, welche in den hydrologischen und limnologischen Zeitreihen erkennbar werden, wie etwa die Siedlungs- und landwirtschaftliche Entwicklung im Einzugsgebiet, der Ausbau der Abwasserreinigung, bauliche Eingriffe bei den Zuflüssen und am See oder die Wasserspeicherung in den Alpen. Auswirkungen klimatischer Veränderungen sind oftmals von diesen Entwicklungen überlagert und mitunter nur schwer davon abzugrenzen. Die beobachtete Klimaerwärmung beeinflusst die thermischen und hydrodynamischen Verhältnisse des Sees und wirkt in komplexer Weise auf die biochemischen Prozesse im See ein. Die Untersuchungsergebnisse weisen auf eine früher einsetzende thermische Schichtung im Frühjahr hin, wodurch auch die Plankton-Entwicklung beeinflusst wird. Die winterliche vertikale Durchmischung war in jüngerer Zeit vermehrt unzureichend und damit auch die Sauerstofferneuerung des Tiefenwassers. Aufgrund der niedrigen Nährstoffkonzentrationen führte dies jedoch nicht zu einem Sauerstoffmangel, im Gegensatz zu den 1960-1980iger Jahren bei hoher Trophie. Damals führten Sauerstoffdefizite zur Rücklösung von Nährstoffen aus dem Sediment und schädigten beispielsweise auf dem Seegrund abgelegte Fischeier. Der Wasserstand des Bodensees weist einen leicht abfallenden langjährigen Trend wie auch Veränderungen in der Saisonalität auf. Zahlreiche Einflussfaktoren kommen als Erklärung für diese Entwicklung in Betracht. Die erkennbaren Veränderungen im saisonalen Verlauf erscheinen zumindest teilweise klimabedingt zu sein: Verminderte sommerliche Wasserstände und erhöhte Werte von November bis Januar gehen mit Änderungen im Niederschlagsverlauf einher, und hängen möglicherweise auch mit einer Verschiebung des saisonalen Verlaufs der Schneefallgrenze in den Alpen zusammen. Der Wasserstandsverlauf des Bodensees ist für Flora und Fauna des Uferbereichs wie auch der angrenzenden Feuchtgebiete von hoher Bedeutung. Die beobachteten Veränderungen sollten daher mit einem Wasserhaushaltsmodell verfeinert untersucht werden. Im laufenden KLIWA-Teilprojekt A2.2.2 werden regionalisierte Klimaszenarien und hydrodynamische Modellen angewandt, um mögliche zukünftige Entwicklungen der Strömungs- und Vermischungsprozesse im Bodensee wie auch der Wasserqualität abzuschätzen. -2- Das EU-Projekt RIVERTWIN-Neckar: Ein Beitrag zum integrierten Flussgebietsmanagement Thomas Gaiser und Karl Stahr Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre Frank-Michael Lange Terra Fusca, Ingenieurbüro und Consulting Andreas Printz Universität Stuttgart, Institut für Landschaftsplanung und Ökologie Das Forschungsprojekt "RIVERTWIN" soll durch die Entwicklung eines integrierten Modells für die strategische Planung der Gewässerbewirtschaftung auf Einzugsgebietsebene sowohl die Ziele der globalen Wasserinitiative der EU unterstützen als auch zur wissenschaftlich gesicherten Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) in Baden-Württemberg beitragen (http://www.rivertwin.org). Das Modell für nachhaltiges WasserressourcenManagement MOSDEW (MOdel for Sustainable DEvelopment of Water resources) wird den Entscheidungsträgern helfen, den Einfluss von ökonomischen und technologischen Entwicklungen sowie die Auswirkungen von Landnutzungsänderungen und des globalen Klimawandels auf die langfristige Verfügbarkeit und die Qualität der Gewässer abzuschätzen. Das Projekt versucht erstmalig für das Neckareinzugsgebiet, auf wissenschaftlicher Grundlage durch die Verknüpfung von verschiedenen Computersimulationsmodellen flussgebiets- und bearbeitungsgebietsspezifische Aussagen zu treffen und Trends abzuschätzen. RIVERTWIN liefert einen wesentlichen Beitrag für die Identifikation von Basisentwicklungen, auf deren Grundlage dann durch die Flussgebietsbehörde Maßnahmen auf regionaler und lokaler Ebene identifiziert und im Bewirtschaftungsplan und dem darin enthaltenen Maßnahmenprogramm festgeschrieben werden können. Ein wesentliches Werkzeug für die Abschätzung von Maßnahmeneffekten sind Szenarien. Mit Hilfe von Szenarien sollen zukünftige Entwicklungen sowie mögliche Interventionen in ihren komplexen Auswirkungen besser abgeschätzt werden. Im Neckar-Modellgebiet des RIVERTWIN-Projektes wurden für den Zeitraum 2005 bis 2030 vier Ebenen für die Szenarienbildung definiert: 1. Annahmen zur Klimaentwicklung 2. Annahmen zu den sozio-kulturellen und ökonomischen Entwicklungen 3. Interventionen 4. Intensität der Interventionen Die Ergebnisse der Szenarienrechnungen mit dem integrierten Modell bzw. der einzelnen Teilmodelle reichen von Aussagen zum Wasserbedarf, über die Abflußsituation und die chemische Wasserqualität in den Teilbearbeitungsgebieten bzw. den Wasserkörpern, bis zu Abschätzungen der Wirtschaftlichkeit der landwirtschaftlichen Produktion in den einzelnen Landkreisen (http://mapserver.ilpoe.uni-stuttgart.de/rivertwin/index.php). Damit tragen die Projektergebnisse dazu bei, in den gefährdeten Teileinzugsgebieten geeignete Maßnahmen zu ergreifen, die auch unter zukünftigen möglichen Rahmenbedingungen einen guten Zustand der Gewässer garantieren sichern. Klimawandel und seine Konsequenzen für die Wasserwirtschaft in Hessen Gerhard Brahmer Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Wiesbaden Klimaänderung in Hessen Basierend auf den Ergebnissen von Rechenläufen des Max-Planck-Instituts für Meteorologie mit dem gekoppelten globalen Klimamodell ECHAM4/-OPYC3 unter Zugrundelegung des sogenannten „B2“-Szenarios erzeugt das angewandte statistische Regionalisierungsverfahren nach [1] stationsweise Zeitreihen der klimatischen Parameter. Als Mittel der in Hessen liegenden Klimastationen ergibt sich im Vergleich zum Bezugszeitraum 1981-2000 eine Zunahme der Jahresmitteltemperatur für den Szenariozeitraum 2011-2050 zwischen +1,2 und +1,8 °C je nach Dekade. Bei der Temperaturerhöhung treten insbesondere die Monate Dezember, Januar und Februar mit Zunahmen zwischen +2 bis +3 °C gegenüber Zunahmen um etwa +1 °C bei den übrigen Monaten hervor. Beim Niederschlag zeigt sich insbesondere eine Umverteilung der monatlichen Niederschläge vom Sommer- ins Winterhalbjahr, während der Jahresniederschlag nur moderat zunimmt. Auswirkungen auf die Abflussverhältnisse Mit dem Wasserhaushaltsmodell LARSIM [2,3] wurden die Auswirkungen der zukünftigen möglichen Klimaänderung auf die Abflussverhältnisse hessischer Oberflächengewässer untersucht. Aus den vorliegenden Ergebnissen lässt sich eine deutliche Veränderung im Abflussverhalten hessischer Gewässer ableiten. Insbesondere eine Umverteilung hin zu Mehrabflüssen im Winterhalbjahr und verminderten Abflüssen im Sommerhalbjahr mit korrespondierender Abnahme der Niedrigwasserkenngröße MNQ ist anzunehmen. Eine Verschärfung der Hochwassersituation aufgrund einer zukünftigen Klimaveränderung scheint nach den Ergebnissen wahrscheinlich. Für die Einzugsgebiete im Eder- und Diemelgebiet ergibt sich im Gegensatz zu den übrigen untersuchten Gebieten eine Abnahme der mittleren Gebietsabflüsse und eine damit einhergehende deutlich höhere Abnahme in den Sommer- und Niedrigwasserabflüssen. Die Ergebnisse der Pegel aus Süd- und Mittelhessen stimmen qualitativ mit Untersuchungen aus anderen Flussgebieten Süddeutschlands überein, wenngleich das Ausmaß der Veränderung an den hessischen Pegeln hinter diesen zurückbleibt. Auswirkung auf die Grundwasserneubildung Die für Hessen prognostizierte Klimaänderung dürfte auch einen wesentlichen Einfluss auf die Grundwasserneubildung ausüben. Für die Modellierung der Grundwasserneubildung kam im HLUG ein zweistufiges, GIS-gestütztes Verfahren zum Einsatz [4]. Im Landesmittel zeigen die Simulationen eine deutliche Erhöhung der Grundwasserneubildung im Mittel um ca. 25 % gegenüber der Referenzperiode (Ausnahmen stellen auch hier Bereiche im oberen Eder- und im Diemelgebiet dar). Die zukünftigen mittleren Grundwasserneubildungsraten entsprechen etwa denen aus ausgesprochenen Nassperioden in der Vergangenheit (1980iger Jahre). Als mögliche Konsequenzen lassen sich ein höheres nutzbares Grundwasserdargebot und höhere Grundwasserstände ggf. verbunden mit Vernässungserscheinungen ableiten. [1] Enke,W.: Anwendung eines statistischen Regionalisierungsmodells auf das Szenario B2 des ECHAM4 OPYC3 Klima-Simulationslaufes bis 2050 zur Abschätzung regionaler Klimaänderungen für das Bundesland Hessen.- Abschlussbericht: 47 S.; Stahnsdorf 2003. [2] Bremicker M.: Das Wasserhaushaltsmodell LARSIM, Modellgrundlagen und Anwendungsbeispiele.- Freiburger Schriften zur Hydrologie 11: 119 S.; Freiburg 2000. [3] Richter, K-G. u. R. Czesniak: Untersuchungen zum Einfluss der Klimavariabilität und anthropogen verursachten Klimaschwankungen auf Abflüsse für verschiedene Einzugsgebiete in Hessen.- Erläuterungsbericht im Auftrag des HLUG: 26 S.; Karlsruhe 2004. [4] Hergesell, M., Berthold, G. (2005): Entwicklung eines Regressionsmodells zur Ermittlung flächendifferenzierter Abflusskomponenten in Hessen durch die Regionalisierung des Baseflow Index (BFI). Jahresbericht des Hessischen Landesamtes für Umwelt und Geologie, Wiesbaden. Klimaveränderung und Einzugsgebiet der Themse Tim Reeder, Regional Climate Change Programme Manager Environment Agency Thames Region Klimaveränderungen sind möglicherweise die größte Bedrohung, denen sich die Umwelt gegenübersieht. Im Einzugsbereich der Themse sehen wir uns insbesondere folgenden Herausforderungen gegenüber; wir erwarten: Wärmere, nässere Winter (bis zu 2°C und einen Anstieg der Niederschläge von 1020% 1 ); Heißere, trocknere Sommer (bis zu 3°C und eine Abnahme der Niederschläge von 2030%1); Extreme Regenfälle können bis zu den 2080er Jahren zweimal so häufig auftreten; sowie einen Anstieg der Meeresspiegel. Dadurch ergeben sich Herausforderungen für viele Bereiche im Management des Einzugsgebietes, einschließlich der Wasserressourcen und der Wasserqualität. Dieses Papier befasst sich schwerpunktmäßig mit den Auswirkungen der Hochwasserrisikobekämpfung. Der Einzugsbereich der Themse kann in Sachen Hochwassergefahr weitestgehend in zwei Bereiche eingeteilt werden: den Trinkwassereinzugsbereich und die flussabwärts gelegenen gezeitenabhängigen Flussgebiete im Bereich London und der Themsemündung. Im Trinkwasserbereich wurden Klimaveränderungen mit in das derzeitige Planungsverfahren zur Hochwasserrisikobekämpfung eingebaut. Darin werden zukünftige Hochwasserszenarien in weitestgehender Form untersucht. In der Präsentation wird beschrieben, wie die Auswirkungen von Klimaveränderungen auf breiter Basis mit der Effektivität verschiedenster Resonanzen verglichen wurden. In den gezeitenabhängigen Flussgebieten im Bereich London und an der Themsemündung sind Klimaveränderungen wahrscheinlich die Hauptantriebskraft für Änderungen des Hochwasserrisikos. Das Thames Barrier ist eine allseits bekannte Schutzkonstruktion zum Verweis auf die gut entwickelten Hochwasserschutzeinrichtungen für London. Das Projekt 2100 der Themsemündung wurde damit beauftragt, eine Strategie zur Hochwasserbekämpfung für das 21. Jahrhundert auszuarbeiten. Die Präsentation beschreibt, inwiefern sich Klimaveränderungen auf die zukünftige Effektivität verschiedener Hochwasserbekämpfungsmaßnahmen auswirken. Das Projekt arbeitet mit mehreren Partnern wie dem LfU zusammen, um Techniken zu diesem Zweck durch die EUProgramminitiative Interreg 3b ESPACE (European Spatial Planning Adapting to Climate Events Project) Klimawandel und Flussgebietsplanung zu entwickeln. 1 Basierend auf mittel-hohen Emissionen nach UKCIP02 Szenarien in 2050. Climate Change and the River Thames Catchment Tim Reeder, Regional Climate Change Programme Manager Environment Agency Thames Region Climate change is probably the greatest threat facing the environment. Catchment we are faced with particular challenges; we can expect to see: In the Thames Warmer, wetter winters (up to 2°C and increase of 10-20% in precipitation 2 ); Hotter, drier summers (up to 3°C and decrease of 20-30% in precipitation²); Extreme rainfall events may happen twice as often by the 2080s; Rising sea levels; This will pose challenges to many aspects of catchment management including water resources and water quality. This paper concentrates on the effects on flood risk management. The Thames catchment can be divided into two broad areas from a flood risk viewpoint :- the freshwater catchment, and the downstream tidal floodplain through London and the Thames estuary. In the freshwater catchment climate change has been integrated into the current catchment flood risk management planning process. This is looking at broad future scenarios for flood risk. The presentation will describe how the effects of climate change have been compared at a broad scale with the effectiveness of different types of responses. In the tidal floodplain through London and the Thames estuary climate change is perhaps the main driver of changes in flood risk. The Thames Barrier is a well known structure which highlights the well developed system of flood defences that protect London. The Thames Estuary 2100 project has been commissioned to develop a strategy for flood risk management for the 21st century. The presentation will describe how climate change will affect the future effectiveness of different flood risk management measures. The project is working with partners including the LfU to develop techniques to achieve this through the EC Interreg 3b ESPACE (European Spatial Planning Adapting to Climate Events Project). The presentation will highlight how decision making has been informed by the outcomes of this project. 2 Based on medium-high emissions UKCIP02 scenarios in 2050. Die Schweiz im Jahre 2050: Auswirkungen der Klimaänderung auf die Wasserwirtschaft und andere wichtige Bereiche Dr. Bruno Schädler Bundesamt für Umwelt, Bern In der Schweiz hat die Regierung bereits1996 das „Beratende Organ für Fragen der Klimaänderung (OcCC)“ eingesetzt. Es hat den Auftrag, Empfehlungen zu Fragen des Klimas und der Klimaänderungen zu Handen von Politik und Verwaltung zu formulieren. Das OcCC hat in Zusammenarbeit mit mehreren Expertengruppen nun eine Studie „Auswirkungen der Klimaänderung bis 2050 in der Schweiz auf ausgewählte Bereiche“ erarbeitet, welche anfangs 2007 publiziert wird. Ausgehend von einem für alle Expertengruppen gegebenen Klimaszenario für das Jahr 2050 wurden die Auswirkungen und der allfällige Anpassungs- und Handlungsbedarf nicht zuletzt auch aus politischer Sicht identifiziert. Die ausgewählten Bereiche sind: Landökosysteme, Landwirtschaft, Wasserwirtschaft, Gesundheit, Energiesektor, Tourismus, Versicherungs- und Finanzsektor, Infrastrukturen und Bauten sowie Urbanes System Schweiz Das probabilistische Klimaszenario für das Jahre 2050 wurde basierend auf den Ergebnissen des EU-Projektes PRUDENCE erarbeitet. Für die Schweiz bedeutet dies einen – im Vergleich zum ausgehenden 20. Jahrhundert - weiteren Temperaturanstieg von 2 Grad im Winter und 3 Grad im Sommer. Und eine Abnahme der Jahresniederschläge um etwa 5 – 7 Prozent (entsprechend im Norden um 75 mm und im Süden um 140 mm), wobei im Winter mit einer Zunahme von etwa 10 Prozent und im Sommer mit einer Abnahme von etwa 18 Prozent zu rechnen ist. Zusammen mit der Veränderung der zeitlichen und örtlichen Verteilung der Schneefälle und der Schneeschmelze bedeutet dies eine erhebliche Veränderung der Abflussregimes und eine Verminderung des Abflusses insgesamt. Dies hat Auswirkungen auf die Wasserführung während sommerlicher Trockenperioden, insbesondere im Mittelland, aber noch viel mehr auf die unten liegenden Abschnitte der grossen Alpenflüsse. Und damit auch auf die Grundwasserstände. Interessenkonflikte zwischen verschiedenen Nutzergruppen während Niedrigwasserzeiten wurden identifiziert: Bewässerung für die Landwirtschaft, Wasserentnahme für die Kühlung thermischer Kraftwerke, Ansprüche der natürlichen (Gewässer-) Oekosysteme, Entnahme für Trinkwassernutzung. Es gilt Vorsorge- und Anpassungsmassnahmen zu planen, welche einerseits die Ressource Wasser schonen und welche anderseits nicht der KlimaMitigations-Politik widersprechen. In Bezug auf die Naturgefahren können im alpinen Raum insbesondere Rutschungen, Murgänge und Bergstütze zu neuen Problemen führen. Durch das weitere Abschmelzen der Gletscher und den Rückgang der Permafrost Gebiete werden grosse zusätzliche Feststoffpotentiale geschaffen, welche durch in grössere Höhen reichende Starkregenfälle erodiert und im Tal deponiert werden. Zudem können durch die wärmeren und Niederschlagsreicheren Winter auch steilere Hänge im Voralpengebiet mit Wasser gesättigt werden und vermehrt durch Starkregen ins Rutschen gebracht werden.
