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 -