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Water Research
Ressourcensicherung:
Die Basis legt „CC-WaterS“
CC-WaterS Lays
the Foundation for
Safe Water Supply
Climate change naturally also affects
the water utilities. The Vienna Waterworks are now investigating the extent of this impact and what types of
adjustment measures are needed
von GERHARD KUSCHNIG
Dass die WVU vom Klimawandel besonders
betroffen sind, ist klar. Wie sehr und welche
Anpassungen nötig sind, wird nun unter Federführung der Wiener Wasserwerke erforscht.
Grafik 1:
Temperaturänderungen
in den letzten 140
Jahren und
im letzten
Jahrtausend
(IPCC, 2001)
Wasser-Forschung
Diagram 1:
Temperature
changes over
the last 140
years and during the past
millennium
(IPCC, 2001)
C
limate change is one of the biggest
challenges of the 21st century. Changes
in temperature and precipitation, an increase in extreme weather events, shifts in
seasonal climate patterns, and mostly likely a
further rise in sea levels will all take their toll
on our human society (Diagram 1). Attempts
to limit the effects of climate change are being
made at global level. The goal of the EU climate policy, for instance, is to prevent global
temperature from climbing more than 2° C by
2050. But even if we were to achieve this goal,
we still need to take action and get the right
adjustment measures on track now.
Man-made climate change is caused by an
increase in greenhouse gas emissions such as
carbon dioxide, methane, and others. These
gases are emitted into the atmosphere by fossil
fuel burning and certain farming practices,
where they build up and prevent heat energy
from radiating back into space. This principle is
very old and throughout Earth history has spared the globe from being completely covered
in snow and ice. Today, however, this interplay
between the sun’s rays and thermal radiation
is increasingly getting out of balance.
To safeguard our social and economic development and ensure the safety of individuals,
the United Nation’s Intergovernmental Panel
for Climate Change (IPCC) and the European
Union demand and support concrete steps
aimed at investigating the impact of climate
change on the respective sectors and developing countermeasures at a regional level. In
its climate and energy package 2020, the EU itself has formulated clear targets (20 % reduction of greenhouse gas emissions, 20 % increase in renewable energies and 20 % increase in
energy efficiency) and set up funding programmes to accomplish these targets.
It is quite obvious that climate change will
also affect our drinking water supply. To what
extent and how resources can be safeguarded
for future generations, however, remains unclear. In 2009, the Vienna Waterworks therefore
initiated the research project “Climate Change
and Impacts on Water Supply” (CC-WaterS) in
conjunction with eighteen partners from Bulgaria, Greece, Italy, Croatia, Austria, Romania,
Slovenia, Serbia, and Hungary (Diagram 2).
„CC-WaterS“ in Zahlen & Fakten:
Projektlaufzeit: Mai 2009 – Mai 2012
Projektbudget: € 4.224.503,–
Förderung durch den Europäischen
Fonds für Regionale Entwicklung:
€ 3.317.748,– (= 85 %)
Anzahl der Projektpartner: 18
Beteiligte Länder: Bulgarien, Griechenland, Italien, Kroatien, Österreich,
Rumänien, Serbien, Slowenien, Ungarn
Leadpartner: Stadt Wien, Wasserwerke
Weitere Information: www.ccwaters.eu
D
er Klimawandel zählt zu
den größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts! Veränderungen bei Temperatur und Niederschlag, die Zunahme von Extremereignissen, sich
verschiebende jahreszeitliche Klimamuster und ein wahrscheinlich
weiter ansteigender Meeresspiegel
werden allesamt Auswirkungen auf
die Gesellschaft haben (Grafik 1).
Weltweit wird daher versucht, den
Klimawandel zu begrenzen. So ist es
etwa Ziel der EU-Klimapolitik, die
weltweite Temperaturzunahme bis
2050 bei 2 °C zu stabilisieren. Aber
selbst wenn dies gelingen sollte,
ist es dennoch erforderlich, schon
jetzt geeignete Anpassungsmaßnahmen auf Schiene zu bringen.
Als Ursache des vom Menschen
losgetretenen Klimawandels gilt
die Zunahme von sogenannten
Treibhausgasen wie Kohlendioxid,
Methan und anderen. Diese werden
durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern, aber auch aus
der Landwirtschaft in die Atmosaqua press
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phäre freigesetzt, wo sie zunehmend die Abstrahlung von Wärme
in den Weltraum verhindern. Das
Prinzip ist uralt und hat im Laufe
der Erdgeschichte dafür gesorgt,
dass der gesamte Globus nicht von
Eis und Schnee bedeckt ist. Heute
gerät dieses Wechselspiel aus Sonnenein- und Wärmeabstrahlung jedoch zunehmend aus dem Gleichgewicht.
Um die gesellschaftliche und
wirtschaftliche Entwicklung sowie
die Sicherheit des Einzelnen auch
weiterhin zu gewährleisten, fordern sowohl das „Intergovernmental Panel for Climate Change“/
IPCC der Vereinten Nationen als
auch die EU, die Folgen des Klimawandels auf die verschiedenen Sektoren abzuklären und Gegenmaßnahmen zu entwickeln, wofür auch
Förderungen bereitgestellt werden.
Dies insbesondere auf regionaler
Ebene. „Brüssel“ selbst hat im Klima- und Energiepaket „2020“ klare
Ziele (20 % weniger Treibhausgase,
20 % mehr erneuerbare Energien
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Water Research
As a potential water shortage would without doubt also aggravate the conflicts of water
use, CC-WaterS is involving the competing
sectors of agriculture and forestry, transport
and tourism in its investigation efforts.
The first step to reconcile any conflicting
interests is to find out how much the climate
changes, describe uncertainties, or at least
identify the processes and trends of climate
change. The information obtained from such
an assessment allows to draw up water balance
models for the forthcoming decades and to
determine the available water resources.
Climate change not only affects our water
supply; it also modifies the demand for water
by consumers. Important driving forces include
the demographic development and the new
patterns of living.
Grafik 2:
Programmraum und
„CC-WaterS“Partner
Wasser-Forschung
Diagram 2:
Programme
room and
CC-WaterS
partners
und 20 % mehr Energieeffizienz)
formuliert und zu dessen Umsetzung Förderprogramme eingerichtet.
Dass auch die Trinkwasserversorgung vom Klimawandel betroffen ist, liegt auf der Hand. Die Frage ist nur, in welchem Ausmaß
und wie die Ressourcen auch für
künftige Generationen gesichert
werden können. Zu diesem Zweck
haben die Wiener Wasserwerke im
Jahr 2009 das Forschungsprojekt
„Climate Change and Impacts on
Water Supply“/CC-WaterS initiiert.
Es wird zusammen mit achtzehn
Partnern aus Bulgarien, Griechenland, Italien, Kroatien, Österreich,
Rumänien, Slowenien, Serbien und
Ungarn durchgeführt (Grafik 2).
Eine mögliche Verknappung der
Ressource Wasser würde ohne
Zweifel auch zu einer Verschärfung
von Nutzungskonflikten führen.
CC-WaterS bezieht deshalb auch
die „Konkurrenten“ Land- und
Forstwirtschaft, Verkehr und Tourismus in die Untersuchungen ein.
Für den Ausgleich der Interessen
ist es zunächst notwendig, die
Größenordnung des Klimawandels
abzuschätzen, die Unsicherheiten
zu beschreiben oder zumindest die
Prozesse und Trends der Klimaänderung festzustellen. Auf dieser
Basis werden Wasserbilanzmodelle
für zukünftige Jahrzehnte berechnet und so die verfügbaren Wasserressourcen bestimmt.
Der Klimawandel hat aber nicht
nur Auswirkungen auf das Wasserdargebot. Auch die Wasser-Nachfrage durch den Konsumenten
wird sich aufgrund dieses Phänoaqua press
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CC-WaterS combines
RCMs with statistical methods
mens ändern. Als unmittelbar treibende Käfte können z. B. die Bevölkerungsentwicklung und neue
Lebensgewohnheiten gelten.
Clearly, all results will involve some degree
of uncertainty. The causes are manifold and
may range from insufficient data material to
uncertainty in climate models. A case in point
are the Global Circulation Models (GCMs),
which represent the primary tool for simulating
global climate systems and future changes. The
GCMs are based on physical laws and bear a
great deal of complexity. To calculate future
changes in the rather sluggish climate system,
very powerful computers are needed and this
means that spatial resolution has to be compromised. Today, climate points are usually collected at intervals of 300 km.
Regional Climate Models (RCMs) and statistical methods may provide a solution to this
problem. The CC-WaterS project has tried both
pathways. RCMs collect the relevant data at intervals of 10 to 25 km and therefore provide a
much finer resolution; at the edges they are
supported by GCMs. RCMs were developed by
different European research institutions and can
be used for free under certain conditions. The
first step to assess their individual quality is to
check whether they are able to depict past
climate trends in a satisfactory way. Even if
this requirement is fulfilled, real-life conditions
CC-WaterS kombiniert RCMs
mit statistischen Methoden
Dass alle Ergebnisse mit einer
mehr oder weniger großen Unsicherheit behaftet sein werden, ist
offensichtlich. Die Ursachen dafür
sind mannigfaltig. Es beginnt bereits mit der Datenlage, die häufig
unzureichend ist. Doch auch die
Klimamodelle weisen große Unsicherheiten auf. Dazu nur folgendes
Beispiel zu den „Global Circulations Models“ (GCMs). Sie stellen
das vorrangige Werkzeug zur Simulation globaler Klimasysteme und
zukünftiger Änderungen dar. Die
GCMs basieren auf physikalischen
Gesetzen und sind überaus komplex. Um weit in die Zukunft reichende Änderungen im „trägen“
Klimasystem berechnen zu können,
sind sehr leistungsstarke Computer
erforderlich, weshalb bei der räumlichen Auflösung Abstriche gemacht werden müssen. Üblich ist
heute die Erfassung von „Klimapunkten“ im Abstand von 300 km.
Abhilfe können hier die Anwendung von „Regional Climate Models“/RCMs und statistische Methoden schaffen. Im Projekt CCWaterS wurden beide Wege beschritten. RCMs bieten mit 10 bis
25 km eine deutlich höhere Auflösung und werden an den Rändern
von globalen Modellen „angetrieben“. RCMs wurden von verschie-
CC-WaterS: Facts & Figures
Project duration: May 2009 – May 2012
Project budget: € 4,224,503
Funding from the European Regional
Development Fund: € 3,317,748 (= 85 %)
Number of project partners: 18
Participating countries: Austria, Bulgaria,
Croatia, Greece, Hungary, Italy, Romania,
Serbia, Slovenia
Lead partner: Vienna Waterworks
(City of Vienna)
Additional information: www.ccwaters.eu
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Water Research
Grafiken
3 und 4:
Abweichungen zu den
beobachteten Verhältnissen
und korrigierte
Modelle
Wasser-Forschung
Diagrams 3
and 4: Deviations from observed conditions and cor- GRAFIKEN: FORMAYER, NACHTNEBEL; 2010
rected models
denen europäischen Forschungseinrichtungen entwickelt. Sie stehen, unter bestimmten Bedingungen, kostenfrei zur Verfügung. Ihre
jeweilige Qualität wird zunächst
daran geprüft, ob sie imstande
sind, Klimatrends der Vergangenheit zufriedenstellend abzubilden.
Ist dies gegeben, sind aber noch
immer beträchtliche Abweichungen zwischen den beobachteten
Verhältnissen (Grafik 3) und den
verschiedenen Modellen festzustellen. Letztere müssen folglich korrigiert werden (Grafik 4). Die Korrekturen erfolgen nach anerkannten wissenschaftlichen Methoden.
Damit ist klar, dass zur Bearbeitung
solch komplexer Fragestellungen
bzw. Projekte auf die Mitarbeit von
externen Forschungseinrichtungen
nicht verzichtet werden kann.
Von der multisektoralen Zusammenarbeit im Forschungsprojekt
CC-WaterS sollen in erster Linie
Wasserversorgungsunternehmen
(WVU) wie die Wiener Wasserwerke profitieren. Daneben aber auch
Regierungsstellen, die für die gesetzlichen Grundlagen in der Wasserwirtschaft verantwortlich sind.
Obgleich sich CC-WaterS auf das
Grund- und Karstwasser konzentriert, sind auch für die Wasserversorgung relevante Oberflächengewässer von Interesse. Wie schon
die Herkunft der Projektpartner
zeigt, werden alle für Südosteuropa
wesentlichen Klima- und Landschaftstypen analysiert.
Zum Abschluss noch einige Ergebnisse für die Region Wildalpen
(Steiermark), in der wesentliche Ressourcen der Wiener Wasserversorgung liegen: Was die Temperaturentaqua press
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wicklung im Zeitraum 2021–2050
betrifft, sagen die Modelle eine Zunahme von 1,1–2,2 °C voraus; für
2071–2100 eine zwischen 3,2 °C
und 3,3 °C (vergl. Grafik 5). Die
Prognosen zu den Niederschlagsmengen zeigen keine klaren
Trends. Generell werden aber nur
geringe Änderungen mit einer
wahrscheinlichen Abnahme des
Niederschlags im Sommer erwartet.
(Diagram 3) and the different models still tend
to vary greatly, and the latter therefore need to
be corrected (Diagram 4). As corrections are
based on acknowledged scientific methods,
assistance from external research institutions is
crucial in tackling such complex challenges and
projects.
Water utilities like the Vienna Waterworks
will draw the greatest benefit from the multisectoral collaboration of the CC-WaterS research project; but also governmental agencies,
which are in charge of creating the legal framework for water management, will find it useful.
Although CC-WaterS is mainly focused on
groundwater and karst water, also surface waters serving for water supply may be of interest.
As the project partners’ countries of origin
demonstrate, all climate and landscape types
relevant to South East Europe are analysed.
Here are some exemplary results for the
Wildalpen region in Styria, which hosts the majority of Vienna’s water resources. For this region,
the models predict a temperature increase of
1.1 – 2.2 °C in the years from 2021 until 2050,
and an increase of 3.2 – 3.3 °C for the period between 2071 and 2100 (compare Diagram 5).
Precipitation forecasts show no clear trends;
yet only modest changes with a likely increase in
summer precipitation are to be expected.
These results will be used for future water
balance modelling. The respective models are
processed and analysed in a further work package scheduled for completion in February or
March 2011. The same applies to the expected
socio-economic impacts of the modified water
resources resulting from climate change. The
results of the CC-WaterS project will be summarised in a catalogue which contains recommended adjustment measures to cope with imminent changes in water supply.
Grafik 5: Vergleich verschiedener
Klimamodelle für die Region Wildalpen (bislang unveröffentlicht)
Diagram 5: Comparison of different climate
models for the Wildalpen region
(yet unpublished)
Die Ergebnisse fließen nun in
künftige Wasserbilanzen ein. Die
Bearbeitung und Auswertung der
erstellten Modelle erfolgt in einem
weiteren Arbeitspaket, das im Februar oder März 2011 abgeschlossen sein soll. Gleiches gilt für
die erwarteten sozio-ökonomischen
Auswirkungen der durch den Klimawandel verursachten Veränderungen der Wasserressourcen. Am
Ende von CC-WaterS wird ein Katalog vorliegen, der Empfehlungen
für Anpassungsmaßnahmen an das
Phänomen enthält.
For more information contact:
Vienna Waterworks,
Dr. Gerhard Kuschnig,
Email: [email protected]
Weitere Infos: Wiener Wasserwerke,
Dr. Gerhard Kuschnig,
E-Mail: [email protected]
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