3__Zimmermann_Timm_Auswirkungen des Klimawandels auf das ...

11.06.2011
Auswirkungen des Klimawandels auf
das Gewässerökosystem Elbe
Heike Zimmermann-Timm

Eine Herausforderung für die Forschung
Biodiversität ist wenig untersucht
Wechselwirkungen und Schlüsselprozesse sind wenig verstanden
Ökologisches Potential ist vielfach nicht bekannt
Faktor Mensch bringt sich komplex ein
Wir wissen aus konkreten Fallbeispielen:
Süßwasserökosysteme reagieren sehr viel empfindlicher als terrestrische Systeme.
11.06.2011
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Elbe
Lage: Czech Republic und Germany
Länge: 1091.47 km
Quelle: Riesengebirge (Czech Republic)
Mündung: Cuxhaven (North Sea,
Germany)
Höhendifferenz: 1386 m
Einzugsgebiet: 148 268 km²

Klimawandel
Jahressumme 1951-2003 Trend
11.06.2011
Beobachtungen:
•Ungleichverteilung
verstärkt sich
•Weniger Dauer-, mehr
Starkregen
•Weniger Niederschläge
im Sommer, mehr im
Winter
Mittel [mm]
Trend [mm]
Datenbasis: 1693 DWD-Stationen; Modellierung und Rechnung: Gerstengarbe & Werner 2005
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Daraus resultierende Folgen …
Erhöhte Wahrscheinlichkeit von Niedrigwasser in den Sommermonaten
Erhöhte Wahrscheinlichkeit von lang anhaltenden Starkniederschlägen im
Einzugsgebiet und daraus resultierenden Hochwassersituationen
Absinken der Grundwasserbestände
Nichtheimische (invasive) Arten wandern ein und breiten sich aus
Krankheiten
11.06.2011
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Elbe
.
River Continuum
Concept
Vannote et al. 1980

Niedrigwasser
11.06.2011
Wechsung et al. 2006, UBA
6

Niedrigwasser
11.06.2011
P. Herzog, Elbe bei Dresden im Juni 2005
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Jahr
Temperatur
Bunthaus
Warme Tage > 20 o C
Seemannshöft
Blankenese
Jahr
11.06.2011
19
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06
Beobachtungen
69 53 48 91 44 49 62 47 92 65 106 70 68 93 94 57 79 87
•Wassertemperaturen von über 20 o C werden von Mai bis September registriert.
47 43 47 90 12 51 65 48 84 53 98 62 69 85 92 40 63 67
47 46 45 90 8 51 65 49 82 45 97 62 68 81 93 44 69 65
•Es gibt einen schwachen Trend zu mehr warmen Tagen.
Sehr warme Tage > 24 o C
•Das mit der Flut einströmende Wasser bringt dann keine Abkühlung mehr.
Bunthaus
Seemannshöft
Blankenese
•Temperaturen über 24 o C werden nur an wenigen Tagen erreicht.
•Bei 19 den kalten Tagen mit Temperaturen gleich und kleiner als 205
oC zeichnet sich
kein Trend ab.
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06
1 5 8 6 0 24 30 0 20 0 18 4 17 2 35 15 5 36
0 0 0 0 0 21 21 0 16 0 0 0 5 0 23 8 0 32
0 0 0 0 0 20 20 0 17 0 0 0 2 0 24 12 0 34
20
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Verweilzeit des Wasserkörpers – Gezeiteneinfluss
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BERGMANN et. al. (1996)
Wassertransport von Prag nach Geesthacht (~ 600 km) ~ 5 Tage.
Längere Verweilzeit im ästuarinen Lebensraum.
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Niedrigwasser
11.06.2011
Beobachtungen
•„Sauerstofflöcher“ gab es v.a. zwischen 1970-1985
•Verbesserung seit 1990
•seit etwa 2000 treten wieder „Sauerstofflöcher“ auf
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Hochwasser
11.06.2011
Plankton
]
-1
Abundance [ind. l
400
300
200
100
0
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
crustacea
Nauplii
Copepodid
s Copepoda
Daphniidae
Bosminidae
Chydoridae.
Macrothricidae
others
rotifera
573 569 550 545 541 484 484 423 422 407 127
(ESK) (ELK)
Synchaeta oblonga
Filinia longiseta
Polyarthra spp.
Brachionus calyciflorus
Trichocerca pusilla
Keratella cochlearis
Km
others
Synchaeta spp.
Keratella quadrata
Pompholyx sulcata
Anuraeopsis fissa
Brachionus angularis
97
11

Strukturelle Vielfalt
Box-Plot of
variation
in Havelberg
11.06.2011
Abundance [ind. l -1]
Abundance [ind. l -1]
Abundance [ind. l -1 ]
5000
4500
4000
3500
3000
2500
10
8
6
4
2
0
5
4
3
2
1
0
total rotifers
L M R
total crustacea
L M R
chydoridae
L M R
Abundance [ind. l -1]
Abundance [ind. l -1]
4000
3500
3000
2500
2000
3
2
1
0
Trichocerca
pusilla
L M R
bosminidae
L M R
Zimmermann-Timm et al. 2007,
Hydrobiologia and unpublished data
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Grundwasser
11.06.2011
Zunahme negativer Effekte
• Absinken der Grundwasserstände und Verlust der Fließgewässerdynamik
• Ausbleiben der Verjüngung und Zusammenbruch des Silberweidenwaldes
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Daraus resultierende Folgen …
Erhöhte Wahrscheinlichkeit von Niedrigwasser in den Sommermonaten
• Beeinträchtigung wasserabhängiger Lebensräume
• Abnahme der Vielfalt
• Kritische Temperaturerhöhung bei Niedrigwasser
• Hohe Nährstoffkonzentration
• Erhöhte Nutzungskonkurrenz
Erhöhte Wahrscheinlichkeit von lang anhaltenden Starkniederschlägen im
Einzugsgebiet
• Hochwassergefahren
• Nutzungseinschränkungen
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Gesetzeslage
-> 5-Punkte-Programm der Bundesregierung zum Hochwasserschutz
-> Hochwasserschutzgesetz (BMU 2002)
Kleinräumige Maßnahmen
• Restrukturierung von Uferzonen
• Dynamisierung von Uferzonen durch die Öffnung von Ufersicherungen
Großflächige Maßnahmen
• Weitung des Flussbettes (z.B. Deichrückverlegung Lenzen)
• Neueinrichtung von Flussbögen in begradigten Flussstrecken
• Gewässerverträgliche Landbewirtschaftung (2013!)
• Deaktiverung von Drainagen oder Öffnung beziehungsweise Rückversetzung von
Hochwasserdämmen
Stabilisierung der Aquatischen Systeme
• Verbesserung der Gewässerqualität
Persönliche Maßnahmen
• Selbstschutz
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Deichrückverlegung an der Lenzener Elbtalaue
11.06.2011
Grösste Deichrückverlegung
~ 420 ha Überflutungsaue
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Was wir brauchen…
• Bewußtsein für die Abhängigkeit des Menschen von gesunden Gewässern
• Effektives Monitoring
• Verständnis für die komplexe Funktionsweise und Verletzlichkeit von Systemen und
deren Vielfalt.
• Fähigkeit und Bereitschaft, verantwortungsvolle Entscheidungen unter Unsicherheit zu
fällen
• Angepasste Nutzung
• Integrierte Kenntnisse
• Informiertes Management
• Engagierte – nicht belehrende Wissensvermittlung
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1. Danke!
F.-W. Gerstengarbe, F. Wechsung & P.C.Werner
U. Risse-Buhl, H. Holst, M. Lunau & U. Wörner
M. Kerner