Kooperationsvorhaben “Klimaveränderung und ... - KLIWA

32KLIWA-Symposium 2000Kooperationsvorhaben“Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasserwirtschaft” (KLIWA)Markus MoserMinisterium für Umwelt und Verkehr Baden-Württemberg, StuttgartDie Einführung soll das Ziel und die Struktur des Kooperationsvorhabens KLIWA im Überblickvorstellen. KLIWA wird von unterschiedlichen Partnern betrieben und besteht aus einerVielzahl miteinander im Zusammenhang stehender, unterschiedlicher Projekte.Unser Ziel ist die Abschätzung der Auswirkung möglicher Klimaveränderungen auf den Wasserhaushaltin unseren Regionen mit Blick auf unsere konkreten Lebensbedingungen. Nursolche regionalbezogenen Aussagen können die Basis zukunftorientierten wasserwirtschaftlichenHandelns für die Bürger, insbesondere in den Bereichen Hochwasserschutz, Wasserversorgungund Gewässerentwicklung- und –bewirtschaftung, sein. Vorausschauende, verantwortungsvolleWasserwirtschaftspolitik ist ein wichtiger Teil der Existenzsicherung unsererGesellschaft.Die Partner - der Deutsche Wetterdienst (DWD), das Land Baden-Württemberg und dasLand Bayern - haben im Jahr 1998 eine Rahmenvereinbarung abgeschlossen und ein Aktionsprogrammüber die Zusammenarbeit zum Thema “Klimaveränderung und Konsequenzenfür die Wasserwirtschaft” vereinbart.Rahmenvereinbarung aus dem Jahr 1998Zur effizienten Erledigung von Fachaufgaben wurde in Fortführung der bisherigen gutenfachlichen Zusammenarbeit eine Rahmenvereinbarung abgeschlossen. Die Staatsgebieteder Länder Bayern und Baden-Württemberg sind eine sinnvoll zu untersuchende Region mitähnlichen hydrologischen und meteorologischen Rahmenbedingungen.Vereinbart wurde die Zusammenarbeit bei: der Abschätzung der Auswirkungen möglicher Klimaveränderungen auf den Wasserhaushalt.Zur Abschätzung der Auswirkungen möglicher Veränderungen sollen insbesondere Simulationsrechnungenmit Wasserhaushaltsmodellen durchgeführt werden. Die Simulationsrechnungenwerden auf der Basis von Klimaszenarien durchgeführt. Als erster Schrittwerden Wasserhaushaltsmodelle in Bayern und Baden-Württemberg realisiert. einem Messprogramm zur Erfassung künftiger Veränderungen des Klimas und des Wasserhaushaltes.Um künftige Trends des regionalen Klimas und des Wasserhaushaltes frühzeitig erfassenund bewerten zu können, ist ein längerfristiges Monitoring von wesentlicher Bedeutung. der Öffentlichkeitsarbeit.Die gemeinsam gewonnenen fachlichen Erkenntnisse müssen auf vielfältige Weise derFachwelt und der Öffentlichkeit vorgestellt werden.Zur Konzeption, Planung und Durchführung der geplanten Untersuchungen sind eine Steuerungsgruppe"Klima und Wasserwirtschaft" unter Beteiligung der Ministerien und desDWD sowie ein Arbeitskreis "Klima und Wasserwirtschaft" mit Vertretern der Landesämterund des DWD eingesetzt worden. Bei Bedarf besteht die Möglichkeit, weitere Experten einzuschalten.Im Sinne eines zielgerichteten, an den Belangen des tatsächlichen Bedarfes orientiertenVorgehens wurde ein detailliertes Aktionsprogramm erarbeitet, welches die aufeinander auf

Kooperationsvorhaben KLIWA 33bauenden Projekte der einzelnen Fachgebiete in ihrer Gesamtheit beschreibt. Es enthält dieBeschreibung der einzelnen Projekte sowie einen Arbeits- und Finanzierungsplan. DiesesAktionsprogramm soll alle zwei Jahre fortgeschrieben werden.Die Länder sind für die Bereitstellung und Pflege der jeweiligen hydrologischen Daten undder DWD für die Bereitstellung und Pflege der hydrometeorologischen Daten zuständig. DieBereitstellung der genannten Daten zur Nutzung in KLIWA-Projekten ist kostenfrei. Die Ergebnissekönnen von den Partnern im Rahmen der Dienstaufgaben genutzt werden.Die Rahmenvereinbarung trat im November 1998 in Kraft und gilt unbefristet. Sie kann frühestensnach 5 Jahren gekündigt werden. KLIWA ist jedoch als unbefristetes Programm angelegt.Projektrahmen und AktionsprogrammDer Projektrahmen (Abb. 1) umfasst alle 4 Bereiche des Aktionsprogramms.Das Symposium ist ein Teil der Öffentlichkeitsarbeit (Bereich Ö); die Internet-Homepage undgemeinsame Broschüren sind weitere Teile der Öffentlichkeitsarbeit. Die Ergebnisse müsseneinerseits in der Fachwelt, aber natürlich auch in der Öffentlichkeit präsentiert und diskutiertwerden. Aussagen, welche regionale Auswirkungen beschreiben, sei es zur erwarteten Entwicklungdes Hochwassergeschehens oder zur Versorgungssicherheit mit Trinkwasser, rütteltdie Menschen wesentlich mehr auf als die globale Aussage “Irgendwo über der Nordhalbkugelsteigt das Thermometer”.Im Bereich A “Ermittlung bisheriger Veränderungen des Klimas und des Wassers” wird aufder Basis der vorliegenden Daten eine Ist-Analyse erstellt. Im Bereich B “Abschätzung möglicherKlimaveränderungen auf den Wasserhaushalt” werden auf der Basis möglicher ZukunftsszenariosAuswertungen durchgeführt und im Bereich C “Messnetz” wird die erforderlicheMesstätigkeit dargestellt.Der Bereich A (Abb. 2) enthält die Projekte der Teile “Klima / Meteorologie” sowie “Wasser”.Der erste Schwerpunkt des Teils “Klima / Meteorologie” betrifft die hydrometeorologischeKenngröße Niederschlag. Er umfasst folgende Projekte: Ermittlung der Gebietsniederschläge,Langzeitverhalten langer Niederschlagsreihen, Langzeitverhalten extremer Niederschlagsereignisseund Langzeitverhalten der Schneedeckenparameter sowie Langzeitverhaltender potentiellen Verdunstung und der tatsächlichen Verdunstung. Erste Ergebnissezeigen, dass die Schneedecke bei den weiteren Untersuchungen und Entwicklungen einesehr große Rolle spielen wird: Fließt der Niederschlag unverzüglich ab oder wird er zwischengespeichertund wie fließt das Schmelzwasser ab?Im Teil “Wasser” laufen Projekte zur Untersuchung des Langzeitverhalten der Niedrigwasserabflüsse,der mittleren Abflüsse sowie der Hochwasserabflüsse der Fließgewässer. Umdie Datensicherheit zu erhöhen, ist vorgesehen, die vorhandenen Zeitreihen extremer Hochwasserabflüsseum Werte der älteren Zeit zu verlängern. Diese Rückverlängerung ist sicherlichsehr wichtig für die Diskussion, ob die aktuellen Ereignisse bereits eine Auswirkung derKlimaveränderung beinhalten. Wir gehen mit diesem Projekt über die menschliche Erinnerunghinaus, indem wir die Daten der Hochwassermarken aus der Zeit vor 1900 einbeziehenwollen. Teilweise sind diese alte Daten als steinerne Zeugen an alten Brücken, an Mühlenund sonstigen Gebäuden in jeder Stadt, die an einem Gewässer liegt, vorhanden. Es liegenbeispielsweise historische Hochwassermarken aus dem Einzugsgebiet des Neckars ausdem Jahr 1824 vor, deren Wasserstände zwischen 1 und 3 m höher sind als die des “Jahrhundert-Hochwassers“vom Dezember 1993.Weitere Projekte befassen sich mit vielfältigen wissenschaftlichen Untersuchungen zu statistischenVerfahren.

34KLIWA-Symposium 2000Die Untersuchungen zu den stehenden Gewässern werden derzeit konzipiert und im Bereichdes Grundwassers sind Untersuchungen zur langfristigen Veränderung der Grundwasserneubildunggeplant.Im Bereich B (Abb. 3) geht es um die Abschätzung der möglichen zukünftigen Entwicklungdes Wasserhaushalts. Die Projekte sind in ebenfalls in die Teile “Metrologie / Klima” und“Wasser” aufgeteilt. Das erste Projekt beinhaltet die Bereitstellung von hydrometrologischenGrößen als Eingangsdaten für Wasserhaushaltsmodelle. Das zweite Projekt, die regionaleKlimamodellierung, hat die Suche nach einem regional sinnvollen Ansatz zum Ziel. Ein einfachesEinnesten von einem regionalen Modell in ein globales Modell ist zumindest bei regionalenAussagen sehr fragwürdig. Es ist jedoch noch viel wissenschaftlicher Schweiß zuvergießen bis die regionalen Klimamodelle verlässlich und einsatzbereit sind. Es ist ein großesZiel, verlässliche Aussagen mit Hilfe regionaler Klimamodelle zu erhalten. Für den Einsatzeines regionalen Klimamodells ist daher vorsichtshalber noch keine feste Terminplanungvorgesehen.Im Teil “Wasser” werden zur Abschätzung der Auswirkung möglicher Klimaveränderungenauf den Wasserhaushalt entsprechende Modelle benötigt. In Baden-Württemberg wird dasWasserhaushaltsmodell LARSIM flächendeckend eingesetzt werden. Das Modell für denBereich des Neckars ist bereits fertig; für die Donau und die Tauber stehen die Arbeiten kurzvor dem Abschluss. Die Erstellung eines für das ganze Land einsetzbaren Wasserhaushaltsmodellsist ein sehr ehrgeiziges Vorhaben.Für den Bereich des Landes Bayern sind ebenfalls Wasserhaushaltsmodelle in Arbeit. Dortwird derzeit das Wasserhaushaltsmodell ASGi für die Einzugsgebiete Vils, Naab und Regenerstellt. Auch in Bayern sollen Wasserhaushaltsmodelle für die ganze Landesfläche erstelltwerden. Die unterschiedlichen Typen der Wasserhaushaltsmodelle sind in den jeweiligenVerwaltungen bisher separat angewandt worden. Es ist vorgesehen, die Modelle zu vergleichenund mögliche Schnittstellen zu untersuchen. Es muss im Rahmen von KLIWA nichtzwangsläufig nur ein einziger Modelltyp zur Anwendung kommen, die erforderlichen Schnittstellenmüssen jedoch für Gesamtbetrachtungen geschaffen werden. Bei einem weiterenProjekt ist vorgesehen, in Zusammenarbeit mit einer Universität zu untersuchen, wie Fernerkundungsdatenin Wasserhaushaltsmodellen genutzt werden können.Der Bereich C (Abb.4): “Messprogramm zur Erfassung künftiger Veränderungen des Wasserhaushaltsund des Klimas” beinhaltet einen weiteren Bestandteil der Rahmenvereinbarung:das “Integrierte Messnetz Hydrometeorologie und Wasserwirtschaft” zur Erfassungkünftiger Veränderungen des Klimas und des Wasserhaushalts. Aus den vorhandenenMessnetzen wurden dafür Stationen, die für die einzelnen Untersuchungsgebiete repräsentativsind, ausgewählt. Sie werden von den jeweiligen Betreibern in eigener Verantwortung,aber in enger Abstimmung, d. h. im gleichen Qualitätsstandard betrieben. Die einzelnenSchritte bei der Realisierung des integrierten Messnetzes sind: Konzeption des integriertenMessnetzes, Erstellung der Konzeption sowohl für die Datenhaltung als auch für die Auswertung,Dokumentation und Berichterstattung im Rahmen des integrierten Messnetzes.Es ist ersichtlich, dass KLIWA auf einem sehr gut durchstrukturiertes Programm aufbaut, dassowohl die Schnittstellen zwischen den Fachdisziplinen als auch die Schnittstellen zwischenden Länder sehr gut berücksichtigt.

Kooperationsvorhaben KLIWA 35Klimaveränderung und Konsequenzen für die WasserwirtschaftBereich Ö: ÖffentlichkeitsarbeitBereich A: Ermittlung bisherigerVeränderungen des Klimasund des WasserhaushaltsBereich B: Abschätzung der AuswirkungenmöglicherKlimaveränderungen aufden WasserhaushaltBereich C: Messprogramm zur Erfassungkünftiger Veränderungendes Klimas unddes WasserhaushaltsA 1Teil Klima/MeteorologieA 2Teil WasserB 1Teil Klima/MeteorologieB 2Teil WasserTeil Klima/Meteorologie Teil WasserA 1.1HydrometeorologischeKenngrößeNiederschlagA 2.1Fließgewässer(quantitativ/qualitativ)B 1.1RegionaleKlimaszenarienB 2.1WasserhaushaltsmodellBWCIntegriertes MessnetzHydrometeorologie undWasserwirtschaftA 1.2Weitere hydrometeorologischeKenngrößenA 2.2StehendeGewässer(quantitativ/qualitativ)B 2.2WasserhaushaltsmodellBYA 2.3Grundwasser(quantitativ/qualitativ)evtl. Wasserhaushaltsmodelleanderer LänderStand 16.12.1998ProjektrahmenAbb.1: Projektrahmen

36KLIWA-Symposium 2000A 1Teil Klima/MeteorologieA 1.1HydrometeorologischeKenngrößeNiederschlagA 1.2Weitere hydrometeorologischeKenngrößenA 1.1.1Ermittlung der GebeitsniederschlägeA 1.2.1Langzeitverhaltender potentiellenVerdunstungA 1.1.2Langzeitverhaltenlanger NiederschlagsreihenA 1.2.2Langzeitverhaltender tatsächlichenVerdunstungA 1.1.3LangzeitverhaltenextremerNiederschlagsereignisseA 1.1.4Langzeitverhalten derSchneedeckenparameterStand 16.12.1998Aktionsprogramm: Bereich AA 2.1Fließgewässer(quantitativ/qualitativ)A 2.1.1Langzeitverhalten derNW-AbflüsseA 2.1.7Varianzspektrenlanger AbflusszeitreihenA 2.1.2Langzeitverhalten dermittleren AbflüsseA 2.1.3Langzeitverhalten derHW-AbflüsseA 2.1.8StatistischeKennwerte zur ErmittlungzeitlicherVeränderungen inAbflusszeitreihenA 2.1.4Rückverlängerung derZeitreihen extremerHW-AbflüsseA 2.1.5HW-Extremwertstatisitkunter Berücksichtigungvon TrendsA 2.1.9Zerlegung von AbflusszeitreiheninTrendkomponentenA 2.1.10Grundsatzstudie überdie Zuordnung vonTrends zu Chaos- undZufallsprozessenA 2.1.6Analyse der EntstehungextemerHochwasserA 2Teil WasserA 2.2Stehende Gewässer(quantitativ/qualitativ)A 2.3Grundwasser(quantitativ/qualitativ)A 2.3.1LangfristigeVeränderung derGrundwasser-NeubildungAbb.2: Projekte Bereich A

Kooperationsvorhaben KLIWA 37Stand 16.12.1998B 1Teil Klima/MeteorologieB 1.1Regionale KlimaszenarienB 1.1.1Bereitstellung hydrometeorologischerGrößen aus Klimaszenarienfür WasserhaushaltsmodelleB 1.1.2Grundsatzstudie über Einsatzmöglichkeitenund Umsetzung einesregionalen KlimamodellsB 1.1.3Workshops„Klimaszenarien“B 1.1.4Einsatz eines regionalenKlimamodellsAktionsprogramm: Bereich BB 2Teil WasserB 2.1WasserhaushaltsmodellBWB 2.2WasserhaushaltsmodellBYB 2.1.1Implementierung und Test desWasserhaushaltsmodellsLARSIM für das Einzugsgebietdes NeckarsB 2.2.1Einsatz des WasserhaushaltsmodellsASGi in denEinzugsgebietenVils/Oberpfalz,Naab und RegenB 2.1.2Erstellung eines für ganz BWeinsetzbaren WasserhaushaltsmodellsB 2.2.2Einsatz des WasserhaushaltsmodellsASGi in weiterenEinzugsgebieten in BY(Ziel: flächendeckend)B 2.3Vergleichender Einsatz der Wasserhaushaltsmodelle ASGi undLARSIM in einem gemeinsamen ProjektgebietB 2.4Szenarienrechnungen mit klimatischen Vorgaben des DWDB 2.5Erstellen und Testen eines Modellbausteins „Hydraulik“für das WasserhaushaltsmodellB 2.6Machbarkeitsstudie über die Anwendung vonFernerkundungsdaten im Wasserhaushaltsmodellevtl. WasserhaushaltsmodelleandererLänderAbb.3: Projekte Bereich B

38KLIWA-Symposium 2000Aktionsprogramm: Projekte Bereich CTeil Klima/Meteorologie Teil WasserCIntegriertes Messnetz Hydrometeorologie undWasserwirtschaftC 1Integriertes Messnetz„Klima und Wasserwirtschaft“C 2Konzeption für die Datenhaltung im Rahmen desintegrierten Messnetzes „Klima und Wasserwirtschaft“C 3Konzeption für die Auswertung, Dokumentation und Berichterstattungim Rahmen des integriertenMessnetzes „Klima und Wasserwirtschaft“Stand 16.12.1998Aktionsprogramm: Projekte Bereich ÖTeil Klima/Meteorologie Teil WasserÖÖffentlichkeitsarbeitÖ 1Internet-InformationenÖ 2Symposium „Klima und Wasserwirtschaft“im November 2000Abb.4: Projekte Bereich C und Bereich Ö