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Projekt 4.01: Klimabedingt veränderte Hydrologie und Handlungsoptionen für Wirtschaft und Binnenschifffahrt

Peter Krahé, BfG, 0261/1306-5234, krahe@bafg.de

Dr. Enno Nilson, BfG, 0261/1306-5325, nilson@bafg.de


Ziele

Wie wird sich der Wasserhaushalt im Binnenbereich unter Annahme des für die Zukunft projizierten Klimawandels ändern? Wie groß war die Variabilität in historischer Zeit? Wie haben sich Änderungen auf die transportierenden Wirtschaftsbranchen entlang der Wasserstraßen ausgewirkt? Welche Effekte sind in Zukunft zu erwarten?

Zur Beantwortung dieser zentralen Fragen wurde das Projekt KLIWAS„Wasserhaushalt, Wasserstand und Transportkapazität“ (4.01) bereits im Juni 2007 gestartet. Es lieferte folgende wichtige Grundlagen für das Gesamtforschungsprogramm:

  • Ausgehend von verfügbaren regionalen Klimaprojektionen und hydrologischen Modellen wurde eine Modellkette aufgebaut, mit der die Auswirkungen von globalen Änderungen der Zusammensetzung der Erdatmosphäre auf das spezifische Abflussgeschehen an wichtigen Pegeln von Rhein, Elbe und Donau sowie deren wichtigsten schiffbaren Nebenflüssen simuliert werden können.
  • Es wurde eine Vielzahl von Abflussprojektionen bis zum Ende des 21. Jahrhunderts erstellt (sog. Multi-Modell-Ensemble), die den Kenntnisstand der Klimamodellierung im Jahr 2012 wiedergibt und als Grundlage für die Ableitung von Abflussszenarien dient.
  • Die Abflussszenarien sind in Form so genannte Szenarienkorridore für ausgewählte Kennwerte (mittlerer, niedriger und hoher Abfluss) und Pegel dargestellt. Diese beinhalten Informationen über Richtung und Grad der simulierten Änderungen, sowie die damit verbundenen Ungewissheiten und Unsicherheiten.
  • Es wurde ein Bewertungsschema erarbeitet, um die ermittelten Änderungen des Abflussgeschehens in ihrer Bedeutung für die verschiedenen Handlungsfelder in transparenter Weise einzuordnen und regional und zeitlich zu priorisieren.
  • Für den Rhein als die wichtigste Wasserstraße Europas wurden für verschiedene Abflussszenarien die Transportkosten für einzelne Schiffstypen und die Verwundbarkeit der verladenden Industrie ermittelt.


Ausgewählte Ergebnisse

  • Hinsichtlich einer Verminderung des mittleren jährlichen Wasserdargebotes lassen die Auswertungen bis zur Mittes des 21. Jahrhunderts in keinem der untersuchten Einzugsgebiete zeitnahen Handlungsbedarf erkennen. Diese Thematik ist jedoch weiter zu beobachten und kann bei fortschreitender klimawandelbedingter Veränderung des Wasserhaushalts (gemäß SRES A1B) in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts vor allem für Elbe und Donau, weniger für den Rhein relevant werden.
  • Zeitnahen Handlungsbedarf rufen die projizierten Änderungen in der jahreszeitlichen Wasserverteilung im Elbeeinzugsgebiet und im Donaueinzugsgebiet oberhalb der Innmündung hervor. Hier ist den für die nahe Zukunft projizierten abnehmenden Sommerabflüssen besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Für das Rheingebiet und die gegenwärtig schneedominierten Abflussregime der Donau zeichnet sich in dieser Hinsicht Handlungsbedarf in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts ab.
  • Für die nächsten Jahrzehnte wird eine Zunahme der mittleren jährlichen Hochwasserabflüsse für das Rheineinzugsgebiet außerhalb des unmittelbaren Einflussbereichs der Alpen (unterhalb Maxau) sowie für das Elbeeinzugsgebiet projiziert. In diesen Gebieten müssen demnach Betroffenheiten gegenüber Hochwasser genauer betrachtet werden. Dazu gehört auch die Bewertung von besonders seltenen bzw. extremen Hochwasserereignissen (HQ50 und größer) unter veränderten Randbedingungen, die weitere methodische Schritte erfordert.


Hinweise zur Interpretation der Ergebnisse

  • Es wurden langfristige Änderungen des Abflussgeschehens gemittelt über mehrere Jahrzehnte in der Vergangenheit und der Zukunft betrachtet. Diesen langfristigen Änderungen ist eine hohe natürliche Variabilität von Jahrzehnt zu Jahrzehnt, von Jahr zu Jahr und innerhalb der Jahre überlagert. Deshalb können mehrjährige Phasen von den langfristigen durchschnittlichen Änderungen abweichen. Ebenso ist das Auftreten von sehr seltenen extremen Hoch- und Niedrigwasserereignissen unabhängig von den mittleren Entwicklungen weiterhin jederzeit möglich.
  • Die Szenarienkorridore können, müssen aber nicht die "wahre" Zukunft beinhalten. Um die spezifischen Wirkungen des anthropogenen Klimawandels transparent zu machen, wurden neben den Szenarien zur Entwicklung der Treibhausgasemissionen (hier: meist SRES A1B) keine weiteren Szenarienannahmen getroffen. So bleiben weitere Einflüsse möglicher, aber ebenfalls ungewisser Entwicklungen z. B. der regionalen Demographie, der Landnutzung, der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen oder der Wasserbewirtschaftung auf das Abflussgeschehen bewusst unberücksichtigt und gegenüber heute unverändert. Ob die tatsächlich eintretende Zukunft innerhalb der Szenarienkorridore liegen wird, hängt somit von den Entwicklungspfaden ab, für die sich die Gesellschaft entscheidet.
  • Der dargelegte "Handlungsbedarf" wurde unter der Prämisse abgeleitet, dass sich die Ziele des Verwaltungshandelns in Zukunft nicht ändern und die heutige Situation erhalten oder verbessert werden soll. "Handlungsbedarf" bedeutet dabei, dass einer bestimmten Kombination aus Handlungsfeld, Flussgebiet und Zeithorizont - motiviert durch die projizierten Auswirkungen des Klimawandels - seitens der verantwortlichen Verwaltungseinheiten erhöhte Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte. Hierzu gehört auch die vertiefte Sichtung und Bewertung von möglichen Betroffenheiten des jeweiligen Handlungsfeldes. Ob sich aus dem so definierten "Handlungsbedarf" dann tatsächlich auch ein "Anpassungsbedarf" ableiten wird, muss dann ggf. in weiteren Analyseschritten ermittelt werden.


Weitere Informationen und Ergebnisse zu hydrologischen Auswirkungen und Handlungsbedarf finden Sie im Schlussbericht des KLIWAS-Projektes 4.01:

NILSON, E., KRAHE, P., LINGEMANN, I., HORSTEN, T., KLEIN, B., CARAMBIA, M., LARINA, M. (2014): Auswirkungen des Klimawandels auf das Abflussgeschehen und die Binnenschifffahrt in Deutschland. Schlussbericht KLIWAS-Projekt 4.01. KLIWAS-43/2014. BfG, Koblenz. DOI: 10.5675/Kliwas_43/2014_4.01

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