TY - CHAP A1 - Gädeke, Anne A1 - Pohle, Ina A1 - Hölzel, Herwig A1 - Koch, Hagen A1 - Grünewald, Uwe ED - Grünewald, Uwe ED - Bens, Oliver ED - Fischer, Holger ED - Hüttl, Reinhard F. ED - Kaiser, Knut ED - Knierim, Andrea T1 - Analyse zum Einfluss des Landschafts- und Klimawandels auf den Wasserhaushalt in einem Teileinzugsgebiet der Spree T2 - Wasserbezogene Anpassungsmaßnahmen an den Landschafts- und Klimawandel N2 - In dieser Studie wird der Einfluss von Klima- und Landnutzungsänderungen mit zwei hydrologischen Modellen auf den Wasserhaushalt in einem Teileinzugsgebiet der Spree untersucht. Der Einfluss des Klimawandels auf den Wasserhaushalt wurde mit dem Wasserhaushalts-Simulations-Modell (WaSiM-ETH) analysiert. Um eine große Bandbreite an möglichen Entwicklungen abzubilden, wurden die meteorologischen Größen von 100 Realisierungen des regionalen Klimamodells STAR zum Antrieb von WaSiM-ETH verwendet. Die Ergebnisse zeigen im langjährigen Mittel einen Niederschlagsrückgang um 7,1 % sowie eine Zunahme der potentiellen und tatsächlichen Verdunstung um 17,6 % bzw. 4 %. Infolgedessen nehmen der Abfluss um 37,2 % und die Grundwasserneubildung um 22 % ab. Außerdem sinkt die Bodenfeuchte in der Wurzelzone in den Monaten Juli bis September von 69 % nutzbare Feldkapazität (nFK) auf 52 % nFK, was zu leichtem Trockenstress bei Ackerkulturen mit hohem Wasserbedarf in dieser Periode führen kann. Um den Einfluss von Landnutzungsänderungen, wie bspw. einen verstärkten Anbau von Energiepflanzen (Raps, Mais, Sorghum), auf den Wasserhaushalt abzuschätzen, wurde das ökohydrologische Modell SWIM (Soil and Water Integrated Model) verwendet. Bei den Energiepflanzen verringert sich die jährlich simulierte tatsächliche Verdunstung im Mittel um 10,3 %, wohingegen sich der jährliche Abfluss um 31,2 % und die Grundwasserneubildung um 33 % erhöhen. Insbesondere die Energiepflanzen Mais und Sorghum besitzen im Hochsommer einen hohen Wasserbedarf, was eine zusätzliche Bewässerung erforderlich machen kann. Die Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt können diese Entwicklung weiter verschärfen. Da es sich bei den Ergebnissen um Modellierungen handelt, dürfen diese nicht als sicher, sondern unter den getroffenen Annahmen als repräsentativ für die wahrscheinliche zukünftige Entwicklung des Wasserhaushalts unter dem zu erwartenden Klima- und Landschaftswandels verstanden werden. N2 - This study presents scenarios calculated with two different hydrological models analysing the water balance under changing climate and land use conditions for a sub catchment of the river Spree. The impact of climate change on the water balance was estimated using the Water balance Simulation Model (WaSiM-ETH). In order to depict a large range of possible future development, the meteorological parameters of 100 realisations of the regional climate model STAR were used to drive WaSiM-ETH. The results show in the long term average a decrease in precipitation by 7.1 % as well as an increase in the potential and actual evapotranspiration by 17.6 % and 4 %, respectively. Consequently, the discharge is reduced by 37.2 % and the groundwater recharge by 22 %. Moreover, the soil moisture in the root zone decreases in the month of July to September from 69 % effective field capacity to 52 % effective field capacity, which may lead to drought stress for crops with a high water demand during that period. In order to assess the influence of land use change, such as increasing cultivation of energy crops (e.g. canola, corn, sorghum), on the water balance, the ecohydrological Soil and Water Integrated Model (SWIM) was used. For the energy crops, the average yearly simulated evapotranspiration decreases by 10.3 %, whereas yearly discharge and groundwater recharge increase by 31.2 % and 33 %, respectively. Especially the energy crops corn and sorghum are characterized by a high water demand during midsummer which can make additional irrigation necessary. The impacts of climate change on the water balance can exacerbate this development. Since these findings represent modelling results, they cannot be regarded as certain but must be interpreted under the assumption taken as representative for the probable future development. KW - Wasserhaushalt KW - Energiepflanzen KW - Waldumbau KW - hydrologisches Modell Y1 - 2012 SN - 978-3-510-65274-7 SP - 81 EP - 94 PB - Schweizerbart CY - Stuttgart ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Grünewald, Uwe T1 - Using catchment similarity for model parameter regionalization in highly anthropogenically impacted catchments in Lusatia T2 - EGU General Assembly 2013, Vienna, Austria, 07 – 12 April 2013 Y1 - 2013 UR - http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2013/EGU2013-3822.pdf N1 - EGU2013-3822 SP - 3822 ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Gädeke, Anne A1 - Koch, Hagen A1 - Grünewald, Uwe ED - Weingärtner, Rolf ED - Schädler, Bruno T1 - Abschätzung möglicher Folgen des Klimawandels auf die regionalen Wasserressourcen der Lausitz T2 - Wasserressourcen im globalen Wandel, Hydrologische Grundlagen – von der Messung zur Anwendung, Beiträge zum Tag der Hydrologie am 4.-6. April 2013 an der Universität Bern N2 - Das ökohydrologische Modell SWIM wurde für die Gesamteinzugsgebiete der Dahme, der Schwarzen Elster und die Einzugsgebiete der Spree bis zum Pegel Große Tränke und der Lausitzer Neiße bis zum Pegel Steinbach aufgebaut und parametrisiert. Aufgrund starker anthropogener Beeinflussung durch Braunkohleförderung und Wasserbewirtschaftung ist der klassische Ansatz der Kalibrierung hydrologischer Modelle an den Endpegeln der Einzugsgebiete nicht möglich. Der in dieser Studie genutzte Ansatz ist daher, SWIM für Teileinzugsgebiete zu kalibrieren und zu validieren und die sensitivsten Modellparameter zu regionalisieren. Zur Verifizierung der Kalibrierung wurden für unbeeinflusste Teileinzugsgebiete Modellergebnisse von SWIM mit denen von WaSim-ETH und HBV light verglichen. Der Regionalisierungsansatz wurde durch Vergleich mit diesen Modellen in einem anthropogen stärker beeinflussten Teileinzugsgebiet und unter Berücksichtigung langjähriger natürlicher und naturalisierter Abflüsse verifiziert. Zwischen den Simulationsergebnissen von SWIM, HBV light und WaSim-ETH zeigen sich unter Antrieb der Szenarien WettReg A1B und STAR 2K nur geringe Unterschiede. Hingegen wirkt sich die Wahl des Regionalen Klimamodells deutlich auf die Simulationsergebnisse aus. Simulationen für die Gesamteinzugsgebiete im Untersuchungsgebiet zeigen einen deutlichen Rückgang von Abfluss und Grundwasserneubildung für WettReg A1B. Das Szenario STAR 0K führt zu sehr geringen Änderungen dieser Wasserhaushaltskomponenten in den Einzugsgebieten der Dahme, der Schwarzen Elster und der Spree, während die Szenarien STAR 2K und STAR 3K zu deutlichen Rückgängen beider Größen führen. Im Einzugsgebiet der Lausitzer Neiße wird für die STARSzenarien ein Anstieg des Abflusses bei Verringerung der Grundwasserneubildung simuliert. Y1 - 2013 SN - 978-3-942964-89-0 SP - 113 EP - 122 PB - Fachgemeinschaft Hydrologische Wissenschaften in der DWA CY - Hennef ER - TY - CHAP A1 - Gädeke, Anne A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Grünewald, Uwe T1 - Assessment of potential climate and land use change impacts on the regional water resources of Lusatia (Germany) T2 - EGU General Assembly 2013, Vienna, Austria, 07 – 12 April 2013 Y1 - 2013 UR - http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2013/EGU2013-3450-1.pdf N1 - EGU2013-3450-1 SP - 3450-1 ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Grünewald, Uwe ED - Casper, Markus ED - Gronz, Oliver T1 - Simulation von Auswirkungen potenzieller Klimaänderungen auf den Wasserhaushalt unter Berücksichtigung unterschiedlicher Datengrundlagen T2 - Simulation hydrologischer Systeme - Wie nah kommen wir der Realität?, Beiträge zum 3. Trierer N-A-Workshop zur Niederschlag-Abfluss-Modellierung am 17. und 18. September 2012 in Trier Y1 - 2013 SN - 978-3-944328-02-7 SP - 157 EP - 166 PB - DWA CY - Hennef ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Grünewald, Uwe T1 - Assessment of potential climate change impacts on the regional water resources of Lusatia T2 - CCRR, Dresden, 2013 N2 - Lusatia is one of the driest regions in Germany: already under current climate conditions the climatic water balance is negative. Due to excessive open-cast lignite mining activities the water balance of the catchments of the rivers Spree, Schwarze Elster, and Lusatian Neisse is profoundly disturbed. Potential changes of future climate and land use conditions will certainly impact the natural hydrologic conditions and consequently water management measures have to be adjusted in order to alleviate the water tense situation. Simulations of the Soil and Water Integrated Model (SWIM) for subcatchments without influence of lignite mining and water management driven by scenarios of the Statistical Analogue Resampling scheme (STAR) assuming a further temperature increase of 0 K, 2 K and 3 K, respectively, showed an aggravation of the situation: Due to higher potential evaporation natural discharge is decreased especially in the vegetation period. The objective of this study is to assess potential climate change impact for the catchments of the rivers Spree, Schwarze Elster, and Lusation Neisse. Due to the strong anthropogenic impact on the discharge, the traditional approach of calibrating hydrological models based on time series of observed discharges is constrained. In order to estimate potential climate and land use change impacts for the named river catchments SWIM was first calibrated for subcatchments without influence of mining activities and water management. In a second step, the model was set up for the all catchments using model parameter regionalization. Climate change impacts were estimated using climate scenarios STAR (3 scenarios, 100 realisations each) and WettReg (3 scenarios, 10 realisations each). Land use change was considered for several scenarios focusing on the reduction of the groundwater depression cone caused by lignite mining and on a potentially increased cultivation of agricultural energy crops. Both, changes in quasi-natural river discharges at certain gauge stations and temporally and spatially distributed changes of water balance components, were analyzed in order to estimate whether climate or land use changes will be the dominant reason for potential changes of water resources. The simulated discharges will later be used as input data for the long term water management model WBalMo in order to assess potential climate and land use change impacts on water users and managed discharges as a prerequisite for climate and land use change adaptation strategies. Y1 - 2013 UR - http://www.regklam.de/fileadmin/ccrr-2013/abstracts/3c_CCRR2013_abstract_Pohle.pdf ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Grünewald, Uwe T1 - Assessment of the combined effects of climate and land use change in Lusatia, Central Europe T2 - 2013 International SWAT Conference, Toulouse, 2013 KW - Biofuels KW - SWIM KW - Climate Change KW - Land Use Change Y1 - 2013 UR - http://swat.tamu.edu/media/81472/Book-of-Abstracts-Post-Conference.pdf ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Kaltofen, Michael A1 - Schramm, Michael A1 - Redetzky, Michael A1 - Müller, F. A1 - Grünewald, Uwe ED - Brebbia, Carlos A. T1 - Potential impacts of climate change on natural and managed discharges of the Rivers Spree, Schwarze Elster and Lusatian Neisse, Central Europe T2 - Water and Society II N2 - The water balance of the Rivers Spree, Schwarze Elster and Lusatian Neisse is profoundly disturbed due to large-scale open-cast lignite mining activities and water management. Together with continental climate conditions this affects water resources and water users in the region. Driven by scenarios of the regional climate model STAR which assume increasing temperature and decreasing precipitation, two hydrological models, the Soil and Water Integrated Model SWIM and the catchment model EGMO simulate declining natural discharges in the region. Thus, decreasing managed discharges are simulated with the long term water management model WBalMo. The refinement of the simulation time step of WBalMo from months to weeks improves the consideration of climate variability and is also associated with higher simulated managed discharges in early summer. Management scenarios in terms of a reduced outlet capacity of a mining lake reservoir result in higher releases from other reservoirs and slightly reduced summer discharges in downstream river sections. KW - water management modelling KW - hydrological modelling KW - climate change KW - mining Y1 - 2013 SN - 978-1-84564-742-1 SN - 978-1-84564-743-8 SP - 3 EP - 16 PB - WIT Press CY - Ashurst, Southampton, UK ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Grünewald, Uwe A1 - Kaltofen, Michael A1 - Redetzky, Michael T1 - Potential climate change impacts on water availability and cooling water demand in the Lusatian Lignite Mining Region, Central Europe T2 - European Geosciences Union (EGU), 11th General Assembly, Vienna, Austria, 27 April – 02 May 2014 Y1 - 2014 UR - http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2014/EGU2014-4283.pdf N1 - EGU2014-4283 ER - TY - CHAP A1 - Gädeke, Anne A1 - Koch, Hagen A1 - Pohle, Ina A1 - Grünewald, Uwe ED - Cyffka, Bernd T1 - Möglichkeiten zur Berücksichtigung von Unsicherheiten in Klimawandelimpaktstudien T2 - Wasser - Landschaft – Mensch in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft, Beiträge zum Tag der Hydrologie am 20./21. März 2014 an der Katholischen Universität Eichstätt-Ingolstadt N2 - Klimawandelimpaktstudien, welche durch eine Vielzahl von Unsicherheiten gekennzeichnet sind, stellen die Voraussetzung für die Entwicklung von praxistauglichen Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel dar. Dieser Beitrag zeigt Möglichkeiten zur Berücksichtigung von Unsicherheiten in Klimawandelimpaktstudien auf, welche einen modellgestützten Ensembleansatz sowie Trenduntersuchungen an Messwerten beinhalten. Aufgrund der zum Teil gegensätzlichen Entwicklung in der Abflussbildung, welche insbesondere auf Basis der unterschiedlichen regionalen Klimamodelle simuliert wird, kann die Analyse der Veränderungen der Vergangenheit Aufschluss über gesicherte und weniger gesicherte zukünftige Veränderungen geben. Darüber hinaus ermöglicht die integrierte Betrachtung von vergangenen und zukünftigen Veränderungen den Erwerb eines erweiterten Prozessverständnisses, welches insbesondere bei der Entwicklung von Anpassungsmaßnahmen erforderlich ist. Y1 - 2014 SN - 978-3-944328-61-4 SP - 49 EP - 56 PB - DWA CY - Hennef ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Kaltofen, Michael A1 - Schramm, Michael A1 - Redetzky, Michael A1 - Müller, F. A1 - Grünewald, Uwe ED - Cyffka, Bernd T1 - Auswirkungen von Unsicherheiten in Klimaszenarien auf die regionale Wassermengenbewirtschaftung T2 - Wasser - Landschaft – Mensch in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft, Beiträge zum Tag der Hydrologie am 20./21. März 2014 an der Katholischen Universität Eichstätt-Ingolstadt N2 - In den Lausitzer Flusseinzugsgebieten von Schwarzer Elster, Dahme, Spree und Lausitzer Neiße zeigen sich durch Braunkohlebergbau und vielfältige Bewirtschaftungseinflüsse deutliche Unterschiede zwischen natürlichem Abflussgeschehen und bewirtschafteten Abflüssen. Die möglichen Auswirkungen klimatischer Änderungen werden durch eine Klimawandelimpaktstudie mit dem statistischen Regionalen Klimamodell STAR (3 Klimaszenarien), den hydrologischen Modellen SWIM und EGMO sowie dem Langfristbewirtschaftungsmodell WBalMo untersucht. Durch niedrigere natürliche Abflüsse und den angenommenen Rückgang der Sümpfungswassermengen aus dem Braunkohlebergbau werden mit WBalMo abnehmende bewirtschaftete Abflüsse simuliert. Unsicherheiten bestehen dabei auf Grund der genutzten Klimaszenarien und hydrologischen Modelle, sowie hinsichtlich der Annahmen zur zukünftigen wirtschaftlichen Entwicklung (u.a. Braunkohleförderung und –verstromung). Y1 - 2014 SN - 978-3-944328-61-4 SP - 129 EP - 136 PB - DWA CY - Hennef ER - TY - CHAP A1 - Gädeke, Anne A1 - Koch, Hagen A1 - Pohle, Ina A1 - Grünewald, Uwe T1 - Can the combined use of an ensemble based modelling approach and the analysis of measured meteorological trends lead to increased confidence in climate change impact assessments? T2 - European Geosciences Union (EGU), 11th General Assembly, Vienna, Austria, 27 April – 02 May 2014 Y1 - 2014 UR - http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2014/EGU2014-675-1.pdf N1 - EGU2014-675-1 ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Gädeke, Anne A1 - Koch, Hagen A1 - Grünewald, Uwe A1 - Schramm, Martina A1 - Redetzky, Michael A1 - Müller, Fabian A1 - Kaltofen, Michael ED - Kaden, Stephan ED - Dietrich, O. ED - Theobald, S. T1 - Auswirkungen potenzieller Änderungen des Klimas und der Braunkohleförderung und –verstromung auf natürliche und bewirtschaftete Abflüsse in den Lausitzer Flusseinzugsgebieten T2 - Wassermanagement im Klimawandel : Möglichkeiten und Grenzen von Anpassungsmaßnahmen N2 - In den Flusseinzugsgebieten von Schwarzer Elster, Dahme, Spree und Lausitzer Neiße wurden die Auswirkungen von klimatischen Änderungen auf natürliche und bewirtschaftete Abflüsse mittels eines Modellensembles aus regionalen Klimamodellen, hydrologischen Modellen und einem Langfristbewirtschaftungsmodell untersucht. Für Teileinzugsgebiete wurden unter Nutzung von Klimavariablen der Regionalen Klimamodelle STAR und WettReg mit den hydrologischen Modellen SWIM, EGMO, WaSiM-ETH und HBV-light abnehmende natürliche Abflüsse simuliert. Die mit dem Klimaszenario verbundenen Unsicherheiten sind dabei größer als jene aufgrund der Wahl des hydrologischen Modells. Die Auswirkungen möglicher Entwicklungen der Braunkohleförderung und -verstromung wurden im Sinne eines Szenarios der Entwicklung der Grundwasserabsenkungstrichter mit SWIM simuliert. Diese Auswirkungen sind denen der klimatischen Änderungen untergeordnet. Die hydrologischen Modelle SWIM und EGMO wurden für die Gesamteinzugsgebiete aufgebaut und parametrisiert. Die mit diesen Modellen unter STAR-Szenarien simulierten natürlichen Abflüsse dienten als Eingangsdaten für die Wasserbewirtschaftungsmodellierung mit WBalMo. Aufgrund von abnehmenden natürlichen Abflüssen und unter der Annahme eines Szenarios zur Entwicklung der Braunkohleförderung und -verstromung, bei dem die Fläche der Grundwasserabsenkungstrichter, aber auch die Sümpfungswassermengen zurückgehen, wurden abnehmende bewirtschaftete Abflüsse simuliert. Auch bei diesen überwiegen im Gesamtjahr die mit den Klimaszenarien verbundenen Unsicherheiten, wobei insbesondere im Jahresverlauf die Ergebnisse mit den hydrologischen Modellen deutlich unterschiedlich sind. Die Studie liefert im Ergebnis eine Bandbreite denkbarer Entwicklungsszenarien, welche als Grundlage für Klimawandelanpassungsmaßnahmen der regionalen Wasserbewirtschaftung dienen können. Y1 - 2014 SN - 978-3-86581-480-7 SP - 121 EP - 140 PB - oekom verlag CY - München ER - TY - GEN A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Grünewald, Uwe A1 - Kaltofen, Michael A1 - Schramm, Martina A1 - Redetzky, Michael A1 - Müller, Fabian T1 - Auswirkungen von Unsicherheiten in Klimaszenarien auf die regionale Wassermengenbewirtschaftung T2 - KW Korrespondenz Wasserwirtschaft N2 - In den Lausitzer Flusseinzugsgebieten von Schwarzer Elster, Dahme, Spree und Lausitzer Neiße zeigen sich durch Braunkohlebergbau und vielfältige Bewirtschaftungseinflüsse deutliche Unterschiede zwischen natürlichem Abflussgeschehen und bewirtschafteten Abflüssen. Die möglichen Auswirkungen klimatischer Änderungen werden durch eine Klimawandelimpaktstudie mit dem statistischen Regionalen Klimamodell STAR (3 Klimaszenarien), den hydrologischen Modellen SWIM und EGMO sowie dem Lang-fristbewirtschaftungsmodell WBalMo untersucht. Durch niedrigere natürliche Abflüsse und den angenommenen Rückgang der Sümpfungswassermengen aus dem Braunkohlebergbau werden mit WBalMo abnehmende bewirtschaftete Abflüsse simuliert. Unsicherheiten bestehen dabei aufgrund der genutzten Klimaszenarien und hydrologischen Modelle, sowie hinsichtlich der Annahmen zur zukünftigen wirtschaftlichen Entwicklung (u. a. Braunkohleförderung und -verstromung). KW - Klimaänderung KW - Wassermengenbewirtschaftung KW - Flusseinzugsgebiete KW - Hydrologische Modelle KW - Sümpfungswasser Y1 - 2014 SN - 1865-9926 VL - 7 IS - 6 SP - 350 EP - 354 ER - TY - GEN A1 - Gädeke, Anne A1 - Hölzel, Herwig A1 - Koch, Hagen A1 - Pohle, Ina A1 - Grünewald, Uwe T1 - Analysis of uncertainties in the hydrological response of a model-based climate change impact assessment in a subcatchment of the Spree River, Germany T2 - Hydrological Processes N2 - Climate change impact assessments form the basis for the development of suitable climate change adaptation strategies. For this purpose, ensembles consisting of stepwise coupled models are generally used [emission scenario global circulation model downscaling approach (DA) bias correction impact model (hydrological model)], in which every item is affected by considerable uncertainty. The aim of the current study is (1) to analyse the uncertainty related to the choice of the DA as well as the hydrological model and its parameterization and (2) to evaluate the vulnerabil-ity of the studied catchment, a subcatchment of the highly anthropogenically impacted Spree River catchment, to hydrological change. Four different DAs are used to drive four different model configurations of two conceptually different hydrological models (Water Balance Simulation Model developed at ETH Zürich and HBV-light). In total, 452 simulations are carried out. The results show that all simulations compute an increase in air temperature and potential evapotranspiration. For precipitation, runoff and actual evapotranspiration, opposing trends are computed depending on the DA used to drive the hydrological models. Overall, the largest source of uncertainty can be attributed to the choice of the DA, especially regarding whether it is statistical or dynamical. The choice of the hydrological model and its parameterization is of less importance when long-term mean annual changes are compared. The large bandwidth at the end of the modelling chain may exacerbate the formulation of suitable climate change adaption strategies on the regional scale. KW - climate change impact assessment KW - regional climate models KW - HBV-light KW - WaSiM-ETH KW - hydrological modelling KW - uncertainty Y1 - 2014 UR - http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/hyp.9933/abstract U6 - https://doi.org/10.1002/hyp.9933 SN - 1099-1085 VL - 28 IS - 12 SP - 3978 EP - 3998 ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Zimmermann, Kai A1 - Claus, Thomas A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Uhlmann, Wilfried A1 - Kaltofen, Michael A1 - Müller, Fabian A1 - Redetzky, Michael A1 - Schramm, Martina A1 - Schoenheinz, Dagmar A1 - Grünewald, Uwe T1 - Long-term integrated river basin planning and management of water quantity and water quality in mining impacted catchments T2 - European Geosciences Union, General Assembly 2015, Vienna, Austria, 13 April - 17 May 2015 Y1 - 2015 UR - http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2015/EGU2015-480.pdf N1 - EGU2015-480 PB - European Geophysical Society CY - Katlenburg-Lindau ER - TY - GEN A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Conradt, Tobias A1 - Gädeke, Anne A1 - Grünewald, Uwe T1 - Potential impacts of climate change and regional anthropogenic activities in Central European mesoscale catchments T2 - Hydrological Sciences Journal – Journal des Sciences Hydrologiques N2 - The Soil and Water Integrated Model (SWIM) was used to assess potential climate and land-use change impacts in the Central European catchments of Schwarze Elster, Spree and Lusatian Neisse which are heavily influenced by opencast lignite mining. To account for potential climate change, scenarios of two statistical regional climate models, STAR and WettReg, were used. Regional anthropogenic change was considered in terms of increasing cultivation of energy crops (oilseed rape, silage maize, sunflower and sorghum) and decreasing mining activities (decreasing groundwater depression cone). In the climate scenarios, decreased natural discharge, by up to 60% in the long-term average, was simulated. In simulations with climate scenarios and oilseed rape, this effect is halved; the other energy crops have a small additional impact on discharge. The decreasing groundwater depression cone slightly compensates for climate change impacts. Overall, potential impacts of regional anthropogenic activities are secondary to those of climate change. N2 - Le modèle intégré sol et eau (SWIM) a été utilisé pour évaluer les impacts potentiels des changements climatiques et d’utilisation du sol dans les bassins versants de l’Elster Noire, de la Spree et de la Neis-se de Lusace, qui sont fortement influencés par l’exploitation minière à ciel ouvert de lignite. Pour tenir compte des changements climatiques potentiels, on a utilisé les scénarios de deux modèles climatiques statistiques régionaux, STAR et WettReg. Les changements anthropiques régionaux ont été pris en compte en considérant une augmentation des cultures énergétiques (colza, tournesol, maïs ensilage et sorgho) et une diminution des activités minières (diminution du cône de dépression de la nappe). Dans les scénarios climatiques, une diminution du débit moyen naturel allant jusqu’à 60% a été simulée sur le long terme. Dans les simulations avec des scénarios climatiques et le colza, cet effet est réduit de moitié, les autres cultures énergétiques ayant peu d’impact supplémentaire sur les débits. La diminution du cône de dépression des eaux souterraines compense légèrement les impacts du changement climatique. Globalement, les impacts potentiels des activités anthropiques régionales sont secondaires par rapport à ceux des changements climatiques. KW - climate change KW - hydrology KW - SWIM KW - land-use change KW - bioenergy KW - mining KW - changement climatique KW - changement d’utilisation du sol KW - bioénergie KW - exploitation minière Y1 - 2015 UR - http://dx.doi.org/10.1080/02626667.2014.968571 U6 - https://doi.org/10.1080/02626667.2014.968571 SN - 0262-6667 SN - 2150-3435 N1 - Special issue: Evaluation of Water Resources with SWAT VL - 60 IS - 5 SP - 912 EP - 928 ER - TY - GEN A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Gädeke, Anne A1 - Hinz, Christoph A1 - Grünewald, Uwe T1 - Does water management reduce the uncertainty of projected climate change impacts on river discharge? Y1 - 2015 N1 - AGU Fall meeting abstracts, San Francisco 14 - 18 december PB - AGU Fall Meeting CY - San Francisco ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Zimmermann, K. A1 - Claus, Thomas A1 - Koch, H. A1 - Gädeke, Anne A1 - Uhlmann, W. A1 - Kaltofen, Michael A1 - Müller, F. A1 - Redetzky, Michael A1 - Schramm, M. A1 - Schoenheinz, Dagmar A1 - Grünewald, Uwe ED - Evers, Mariele ED - Diekkrüger, Bernd T1 - Integrierte Betrachtung von Wassermengen- und Wassergütebewirtschaftung im bergbaubeeinflussten Spreeeinzugsgebiet unter Berücksichtigung des Klimawandels T2 - Aktuelle Herausforderungen im Flussgebiets- und Hochwassermanagement : Prozesse, Methoden, Konzepte : Beiträge zum Tag der Hydrologie am 19./ 20. März 2015 an der Universität Bonn Y1 - 2015 SN - 978-3-88721-229-2 PB - DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. CY - Hennef ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Conradt, Tobias A1 - Gädeke, Anne A1 - Grünewald, Uwe T1 - Coping with challenges in the application of SWIM in a heavily managed lowland region in Central Europe T2 - 2014 International SWAT Conference, Porto de Galinhas, 30.7.-1.8.2014 Y1 - 2014 UR - swat.tamu.edu/media/99108/a1-3-pohle.pdf ER - TY - CHAP A1 - Gädeke, Anne A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Grünewald, Uwe T1 - Comparing the eco-hydrological model SWIM to conceptually different hydrological models for climate change impact assessments on low flows T2 - 2014 International SWAT Conference, Porto de Galinhas, 30.7.-1.8.2014 Y1 - 2014 UR - swat.tamu.edu/media/99174/i2-3-gadeke.pdf ER - TY - GEN A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Zimmermann, Kai A1 - Gädeke, Anne A1 - Claus, Thomas A1 - Uhlmann, Wilfried A1 - Kaltofen, Michael A1 - Redetzky, Michael A1 - Schramm, Martina A1 - Müller, Fabian A1 - Schoenheinz, Dagmar A1 - Grünewald, Uwe T1 - Analyse von Wassermenge und Wasserbeschaffenheit für Klima- und Bewirtschaftungsszenarien: Aufbau und Nutzung einer Modellkaskade für das Spreeeinzugsgebiet T2 - Hydrologie und Wasserbewirtschaftung N2 - Klimaänderungen und sozioökonomische Entwicklungen können Konsequenzen für die Wassermengenbewirtschaftung und die Wasserbeschaffenheit nach sich ziehen. Zur Abschätzung der Auswirkungen regionaler Entwicklungen wurde in dieser Studie eine Modellkaskade aus (i) den hydrologischen Modellen SWIM und EGMO, (ii) dem Langfristbewirtschaftungsmodell WBalMo und (iii) dem Wassergütemodell GGM entwickelt, implementiert und angewandt. Die Modellkaskade bietet zudem die Möglichkeit,Anpassungsoptionen der Wassermengen– und –gütebewirtschaftung einzubeziehen. Als Untersuchungsgebiet dient das Einzugsgebiet der Spree, in dem in Folge des jahrzehntelangen Braunkohlebergbaus und dessen Rückgangs seit den 1990er Jahren vielfältige Herausforderungen hinsichtlich Wassermenge und –beschaffenheit bestehen (z. B. niedrige pH-Werte in den Tagebauseen, hohe Sulfatkonzentrationen in den Tagebauseen und Vorflutern). Die grundlegende Fragestellung ist, ob sich die bestehenden Wassermengen– und beschaffenheitsprobleme unter zukünftig potenziell trockeneren Bedingungen verschärfen bzw. wie sie durch Anpassungsmaßnahmen gelindert werden können. Als klimatischer Antrieb der Modellkaskade werden stochastisch generierte Zeitreihen (Realisierungen) des Regionalen Klimamodells STAR genutzt. Die Realisierungen des Szenarios STAR 0K werden im Sinne einer Referenzvariante der rezenten klimatischen Bedingungen verwendet, um die Konsequenzen des Rückgangs von Bergbauaktivitäten separat zu betrachten. Zur Ermittlung der Sensitivität der Wasserressourcen gegenüber einer potenziell trockeneren Zukunft dient das Szenario STAR 2K, bei dem eine weitere Erhöhung der Jahresmitteltemperatur um 2 K sowie im Mittel eine Abnahme des Jahresniederschlages projiziert wird. Die Betrachtung der sozioökonomischen Entwicklung der Region wird anhand eines Bewirtschaftungsszenarios betrachtet, welches von einem weiteren Rückgang der Bergbauaktivitäten in der Region ausgeht. Im Verlauf des Zeitraums 2018 2052 zeigen sich im Szenario STAR 0K nur geringe Auswirkungen auf das natürliche Wasserdargebot, die bewirtschafteten Abflüsse gehen durch sinkende Sümpfungswassereinleitungen leicht zurück. Im Szenario STAR 2K geht das natürliche Wasserdargebot zurück und die wasserwirtschaftlichen Speicher werden stärker in Anspruch genommen. Die bewirtschafteten Abflüsse in der Region sinken, was negative Konsequenzen für die Erfüllung von Nutzeransprüchen nach sich zieht. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Tagebauseen wiederversauern und die Sulfatkonzentrationen ansteigen, nimmt im Szenario STAR 2K im Vergleich zu STAR 0K zu. Wasserwirtschaftliche Anpassungsoptionen wurden hinsichtlich ihrer Konsequenzen für Wassermenge und beschaffenheit analysiert. Durch die Überleitung von Wasser aus der Elbe können die Wassermengen und beschaffenheitsprobleme gelindert werden. Die In Lake Neutralisation von Tagebauseen kann lokale Probleme der Wasserbeschaffenheit mindern. KW - Wasserbewirtschaftung KW - Wasserqualität KW - Klimawandel KW - Modellkaskade KW - Braunkohlebergbau Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.5675/HyWa_2016,3_2 VL - 60 IS - 3 SP - 176 EP - 195 ER - TY - GEN A1 - Gädeke, Anne A1 - Pohle, Ina A1 - Koch, Hagen A1 - Grünewald, Uwe T1 - Trend analysis for integrated regional climate change impact assessments in the Lusatian river catchments (north-eastern Germany) T2 - Regional Environmental Change N2 - Trend analysis on observations and model-based climate change simulations are two commonly used methods for climate change detection and impact analysis. Here we propose an integrated assessment and interpretation of climate change impacts as a prerequisite for stakeholder outreach and planning of suitable climate change adaptation measures. The assessment includes (i) identifying trends in mete-orological and hydrological observations and their nature, (ii) analysing the relation between the mete-orological drivers and generated run-off as an integrated catchment response and (iii) analysing how hitherto changes agree with the simulations by regional climate models (RCMs). The Lusatian river catchments of Spree and Schwarze Elster, characterised by high anthropogenic impact (e.g. mining activities) and low natural water yield, serve as study areas. The results of this study suggest that in-creases in observed temperature and potential evapotranspiration are robust while observed precipitation remained nearly unchanged (1963–2006). The RCMs agree on simulating a temperature increase but simulate opposing trends for precipitation for both past (1963–2006) and future (2018–2060) periods, the latter inducing differences in the hydrological response (actual evapotranspiration and run-off). For stakeholder outreach, we communicated a range of potential future climates and identified the statistical RCMs (STAR, WettReg) as warm and dry scenarios, and the dynamical RCMs (REMO, CCLM) as wet scenarios. Ultimately, the combined analysis of trends in observations and simulation models can be beneficial for stakeholder outreach and may increase their willingness to plan and implement suitable climate change adaptation strategies which are urgently needed within the Lusatian river catchments. KW - Trends analysis KW - Change points KW - Regional climate models KW - Water management KW - Stakeholder outreach KW - Global dimming Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1007/s10113-017-1138-0 SN - 1436-3798 SN - 1436-378X VL - 17 IS - 6 SP - 1751 EP - 1762 ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Gädeke, Anne A1 - Koch, Hagen A1 - Schümberg, Sabine A1 - Hinz, Christoph T1 - Can water resources management alleviate the uncertainty of projected climate change impacts on river discharge? - A comparative study in two hydrologically similar catchments with different level of management T2 - International Soil and Water Assessment Tool Conference. SWAT 2017, June 28 – 30, Warsaw, Poland, Book of Abstracts N2 - Climate change impact studies are associated with error propagation and amplification of uncertainties through model chains from global climate models down to impact (e.g. hydrological) models. The effect of water management, which reduces discharge variability, is often not considered in climate change impact studies. Here, we investigated how water resources management influences discharge variability and uncertainty propagation of climate change scenarios by combining the analyses of observed flow records and model-based climate change impact simulations. Two neighbouring catchments, the Schwarze Elster River (Germany) and the Spree River (Germany and Czech Republic) which are similar in climate, topography and land use, but different in terms of water resources management were chosen as study area. The intense water resources management in the Spree River catchment includes a high reservoir capacity, water use in terms of mining discharges and water withdrawals by power plants as well as water transfers. The analysis of historical flow records focusses on variability indices (Parde index, Richards-Baker-Flashiness Index, Interquartile Ratio and Baseflow Index). The climate change impact simulations were carried out using a model cascade of (i) the statistical regional model STAR (100 stochastically generated realizations each for 3 scenarios with different prescribed temperature trend), (ii) the hydrological models SWIM and EGMO, and (iii) the water resources management model WBalMo. The analysis of the observed discharges reveals that the annual discharge variability in the Spree catchment is dominated by mining activities rather than natural rainfall-runoff processes. Due to the high reservoir capacity in the Spree catchment its discharge is characterised by less seasonality and short-term variability compared to the Schwarze Elster. Simulations with climate change scenarios assuming increasing temperature and decreasing precipitation result in pronounced reductions of discharge in both catchments. The differences in potential natural discharges between the Schwarze Elster and the Spree catchments as projected by the hydrological models SWIM and EGMO are marginal. The uncertainties related to the climate projection are propagated through the hydrological models. In the Schwarze Elster catchment, the managed discharges simulated by WBalMo are comparable to the potential natural discharges. In the Spree River however, the short-term variability is moderated by water resources management and managed discharge under climate change is less affected by amplification of uncertainties through model chains. The results of the study, which combines the analyses of observed flow records and model-based climate change impact simulations, imply that generally, effective water resources management reducing discharge variability hence also reduces uncertainty related to climate change impacts on river discharge. Catchments with a high storage ratio are thus less vulnerable to changing climate conditions. This underlines the role of water resources management in coping with climate change impacts. Yet, due to decreasing reservoir volumes in drought periods, reservoir management alone cannot compensate strong changes in climate conditions over long time periods. KW - SWIM KW - climate change KW - uncertainty KW - water resources management KW - model comparison Y1 - 2017 UR - http://swat.tamu.edu/media/115571/book-of-abstracts-2017-06-25.pdf SP - 10 EP - 11 ER - TY - CHAP A1 - Pohle, Ina A1 - Gädeke, Anne A1 - Koch, Hagen A1 - Schümberg, Sabine A1 - Hinz, Christoph ED - Schütze, Niels ED - Müller, Uwe ED - Schwarze, Robert ED - Wöhling, Thomas ED - Grundmann, Jens T1 - Kann Wasserressourcenbewirtschaftung die Unsicherheiten projizierter Klimafolgen auf den Abfluss vermindern? - Ein Vergleich in zwei hydrologisch ähnlichen Einzugsgebieten mit unterschiedlichem Ausmaß des Bewirtschaftungseinflusses T2 - M³ - Messen, Modellieren, Managen in Hydrologie und Wasserressourcenbewirtschaftung. Beiträge zum Tag der Hydrologie am 22./23. März 2018 an der Technischen Universität Dresden N2 - Studien zum Einfluss des zukünftigen Klimawandels auf das Abflussgeschehen fokussieren oft auf die Fortpflanzung von Unsicherheiten in Modellkaskaden, berücksichtigen meist jedoch die Wasserressourcenbewirtschaftung nur ungenügend. Wir untersuchten den Einfluss der Wasserressourcenbewirtschaftung auf die Abflussvariabilität und die Fortpflanzung von Unsicherheiten von Klimaprojektionen auf Abflusssimulationen in den Einzugsgebieten von Spree (bis Pegel Große Tränke: 6200 km²) und Schwarzer Elster (5700 km²). Die Einzugsgebiete ähneln sich hinsichtlich Klima, Topographie, Boden und Landnutzung, jedoch ist das Spreeeinzugsgebiet stärker durch den Braunkohletagebau und die damit verbundenen Bewirtschaftung geprägt und durch einen höheren Speicherausbaugrad gekennzeichnet. Um zwischen Bewirtschaftungseinflüssen und meteorologischen Einflüssen zu separieren, wurden für den Zeitraum 1961-2005 beobachtete Abflüsse mit durch das Modell SWIM rekonstruierten natürlichen (d.h. ohne Bewirtschaftungseinfluss) Abflüssen der Vergangenheit verglichen. Mögliche Einflüsse des Klimawandels wurden für den Zeitraum 2018-2052 auf Grundlage von 3 Szenarien des statistischen Regionalmodells STAR (je 100 Realisierungen) mit SWIM (natürliche Abflüsse) und dem Langfristbewirtschaftungsmodell WBalMo (bewirtschaftete Abflüsse) modelliert. Die Analyse erfolgte mit Fokus auf Saisonalität, Oszillation, Verteilung und räumliche Variabilität der Abflüsse. Der Vergleich zwischen beobachteten und natürlichen Abflüssen der vergangenen Jahrzehnte zeigt, dass die zwischenjährliche Abflussvariabilität im Spreeeinzugsgebiet stärker durch Grubenwassereinleitungen als durch natürliche hydrologische Prozesse bestimmt wurde. Zusätzlich führt der höhere Speicherausbaugrad dazu, dass die kurzzeitliche und saisonale Variabilität im Spreeeinzugsgebiet geringer als im Einzugsgebiet der Schwarzen Elster ist. Simulationen mit Klimaszenarien, welche steigende Jahresmitteltemperaturen und einen Rückgang der Niederschlagsjahressummen enthalten, führen zu deutlichen Abflussrückgängen. Die Unterschiede der natürlichen Abflüsse beider Einzugsgebiete sind gering, die Unsicherheiten der Klimaprojektionen werden durch die hydrologische Modellierung verstärkt. Die natürlichen und bewirtschafteten Abflüsse der Schwarzen Elster unter Klimawandel unterscheiden sich kaum. Im Spreeeinzugsgebiet zeigt sich eine deutliche Verringerung der Variabilität und Unsicherheiten unter Klimawandel von den natürlichen zu den bewirtschafteten Abflüssen. Die Analysen zeigen, dass effektive Wasserressourcenbewirtschaftung die Abflussvariabilität verringern kann und damit auch dazu beitragen kann, die sich aus Klimawandelprojektionen ergebenden Unsicherheiten zu vermindern. Einzugsgebiete mit einem hohen Ausbaugrad weisen weniger Vulnerabilität bezüglich klimatischer Änderungen auf. Dies unterstreicht die Bedeutung von Wasserresourcenbewirt-schaftungfür die Anpassung an den Klimawandel. Y1 - 2018 UR - https://tu-dresden.de/bu/umwelt/hydro/ihm/hydrologie/ressourcen/dateien/tdh2018/TdH_2018_Abstractband.pdf SP - S. 30 PB - Technische Universität CY - Dresden ER - TY - GEN A1 - Pohle, Ina A1 - Gädeke, Anne A1 - Schümberg, Sabine A1 - Hinz, Christoph A1 - Koch, Hagen T1 - Management Influences on Stream-Flow Variability in the Past and Under Potential Climate Change in a Central European Mining Region T2 - Water Resource Management N2 - Robust assessments of stream-flow volume and variability under current and potential future conditions are essential for sustainable water resources planning and management. Nonlinear and overlapping responses to climate, land use, and water resources management (WRM) make it difficult to link observed stream-flow variability to individual drivers and to project potential future changes in stream-flow volume and variability. Here, we investigate WRM influences on stream-flow variability for two rivers with similar natural catchment characteristics, the Schwarze Elster and the Spree. The Schwarze Elster is characterized by less intensive WRM compared to the Spree. Management influences on stream-flow variability in the past were analysed by comparing observed managed stream-flow with simulated natural flow (model SWIM). Simulation results of natural flow and managed stream-flow (model WBalMo) forced by different climate scenarios were investigated to assess management influences on potential future stream-flow. The Schwarze Elster shows little management influences on stream-flow both in the past and under future scenarios. WRM related to lignite mining activities rather than natural processes dominated seasonal and annual stream-flow variability of the Spree in the past, while reservoir management mainly impacted short-term variability. Long-term and short-term stream-flow variability of the Spree are expected to be further reduced in future by reservoir management and water transfers to ensure minimum flow requirements. Strong impacts ofWRM in reducing stream-flow variability in future scenarios underline the role of reservoir management as an effective and flexible adaptation option to uncertain climate change impacts on hydrology. KW - Water resources management KW - Reservoir management KW - Mining KW - Hydrological modelling KW - SWIM KW - WBalMo Y1 - 2019 UR - https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11269-019-02432-3 U6 - https://doi.org/10.1007/s11269-019-02432-3 SN - 1573-1650 SN - 0920-4741 VL - 33 IS - 15 SP - 5191 EP - 5206 ER -