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Keywords
- Braunkohlebergbau (1)
- Flusseinzugsgebiete (1)
- Hydrologische Modelle (1)
- Klimawandel (1)
- Klimaänderung (1)
- Modellkaskade (1)
- Sümpfungswasser (1)
- Wasserbewirtschaftung (1)
- Wassermengenbewirtschaftung (1)
- Wasserqualität (1)
Institute
- FG Hydrologie (4)
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.
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.
Auswirkungen von Unsicherheiten in Klimaszenarien auf die regionale Wassermengenbewirtschaftung
(2014)
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).