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Abschätzung möglicher Folgen des Klimawandels auf die regionalen Wasserressourcen der Lausitz
(2013)
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.
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.
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.