Nationales Expertensektormodell - Impetus - Universität zu Köln

IMPETUS
Westafrika
Integratives Management-Projekt
für einen Effizienten und Tragfähigen Umgang mit Süßwasser in
Westafrika:
Fallstudien für ausgewählte Flusseinzugsgebiete
in unterschiedlichen Klimazonen
2. Fortsetzungsantrag Band I
Zeitraum: 1.5.2006 - 30.4.2009
Ein interdisziplinäres Projekt der Universität zu Köln und der Universität Bonn
31. Oktober 2005

Universität zu Köln
Institut für Geophysik und Meteorologie
Prof. Dr. P. Speth (Sprecher)
Kerpener Str. 13
D-50923 Köln
Tel.: 0221-470 3679 / Fax: 0221-470 5161
E-Mail: speth@meteo.uni-koeln.de
Koordinierende Institutionen
Kontaktadresse:
Az:
IMPETUS_Antrag_2005.doc
Universität Bonn
Geographisches Institut
Prof. Dr. B. Diekkrüger (Stellv. Sprecher)
Meckenheimer Allee 166
D-53115 Bonn
Universität zu Köln
Institut für Geophysik und Meteorologie
Dr. M. Christoph (Geschäftsführer)
Kerpener Straße 13
D – 50923 Köln
Telephon: (0221) 470 3690
Fax: (0221) 470 5161
E-Mail: christoph@meteo.uni-koeln.de
Tel.: 0228-73 2107 / Fax: 0228-73 5393
E-Mail: b.diekkrueger@uni-bonn.de

IMPETUS
Inhaltsverzeichnis
Band 1
Seite
Zusammenfassung 1
I. Einleitung
I.1 Motivation
I.2 Wahl der Flusseinzugsgebiete
I.3 Vergangene und gegenwärtige Situation
I.4 Datenlage und logistische Voraussetzungen
I.5 Einbindung in nationale und internationale Forschungsnetze
I.6 Erfolgsaussichten
II. Methodik der Szenarienentwicklung
II.1 Meteorologische Modellkette
II.2 Szenarienentwicklung
II.2.1 Hintergrund: Relevanz von Szenarien für IMPETUS
II.2.2 Szenarienentwicklung in IMPETUS
II.2.3 Skalen der Szenarien
II.2.4 Einbeziehung der „Stakeholder“ in die Entwicklung der Szenarien
II.2.5 Weitere Arbeitsschritte
II.3 Prinzip der Problemkomplexe
II.4 Capacity Building
III. Decision Support Systeme 71
IV. Darstellung der Problemkomplexe
IV.1 Benin und seine Themenbereiche
IV.1.1 Ernährungssicherung
IV.1.2 Hydrologie
IV.1.3 Landnutzung
IV.1.4 Gesellschaft und Gesundheit
IV.2 Marokko und seine Themenbereiche
IV.2.1 Existenzsicherung
IV.2.2 Hydrologie
IV.2.3 Landnutzung
IV.2.4 Gesellschaft
V. Darstellung der Teilprojekte 331
Projektbereich A:
Der hydrologische Kreislauf des Ouémé-Einzugsgebietes und sozioökonomische
Implikationen
AB1: Externe Klima-Antriebsszenarien auf der globalen und kontinentalen
Skala
A1: Szenarien der raum-zeitlichen Variabilität von Niederschlag und Verdunstung
auf der regionalen und lokalen Skala
A2: Bodenwasserdynamik, Oberflächenabfluss, Grundwasserneubildung und Bodendegradation
auf der lokalen und regionalen Skala
A3: Funktionale Beziehungen zwischen raum-zeitlicher Vegetationsdynamik und
Wasserkreislauf
3
3
4
6
8
26
36
39
40
44
44
46
49
50
51
53
58
83
86
86
136
159
196
226
226
252
293
316
333
335
357
379
401

IMPETUS
A4: Modellierung von Landbewirtschaftungssystemen aus agrarökologischer und
ökonomischer Sicht
A5: Verfügbarkeit, Qualität und Management von natürlichen Ressourcen: Sozialwissenschaftliche
und medizinische Perspektiven
Projektbereich B:
481
Die Wasserbilanz des Drâa-Einzugsgebietes und sozioökonomische
Implikationen
AB1: Externe Klima-Antriebsszenarien auf der globalen und kontinentalen 483
Skala
B1: Regionale und lokale Szenarien der raum-zeitlichen Variabilität von Nieder- 487
schlag und Verdunstung in Marokko
B2: Wasserverfügbarkeit und Bodendegradation 507
B3: Steuerfunktionen der Vegetation für den Gebietswasserhaushalt des Drâa-
Einzugsgebietes
B4: Ökonomische Aspekte der Wassernutzung in Landwirtschaft, Haushalten und
Gewerbe
B5: Soziokultureller Wandel und Wassernutzung im Einzugsgebiet des Drâa 569
Projektbereich C:
Integration, Organisation und Datenmanagement
C1: Koordination und Organisation
Geschäftsstelle
Comité de Pilotage
C2: Integration und Datenmanagement 599
VI. Planungshilfen 619
VI.1 Zusammenstellung der Problemkomplexe 619
VI.2 Zuordnung der beantragten Stellen nach Teilprojekten und Problemkomplexen
622
Anhang
Allgemeine Szenarien (Charakteristika und Storylines)
Benin
Marokko
Klimaszenarien (Charakteristika und Storylines)
Benin
Marokko
VII. Beantragte Mittel
Band 2
431
449
533
561
589
591
591
596
622
624
624
636
651
651
654

Zusammenfassung IMPETUS 1
Zusammenfassung
Bei dem vorliegenden Projekt handelt es sich um die dritte Phase eines interdisziplinären und
anwendungsbezogenen Forschungsvorhabens, in dem die Entwicklung von „Decision Support
Systems“ (DSS) für ein nachhaltiges Management der knappen Ressource „Wasser“ im Vordergrund
steht. Die Arbeiten werden auf der Basis eines Kompetenznetzwerkes in zwei Flusseinzugsgebieten
Westafrikas durchgeführt. Diese Wahl ist motiviert durch die Wechselwirkungen,
die zwischen den Klimaten Westafrikas und Europas über atmosphärische Telekonnektionsprozesse
bestehen, sowie durch einen wahrscheinlichen Zusammenhang zwischen den seit den 70er
Jahren anhaltenden Dürreperioden sowohl südlich als auch nördlich der Sahara. Aus diesem
Grund werden im vorliegenden Projekt in einem gemeinsamen Ansatz sowohl Gebiete nördlich
als auch südlich der Sahara untersucht. Dies erfolgt durch Betrachtungen im Sinne eines Transektes
zwischen dem Hohen Atlas und dem Golf von Guinea, der zwei Flusseinzugsgebiete enthält.
Es handelt sich dabei um den Ouémé in Benin sowie um den Drâa im Südosten Marokkos.
Es wird davon ausgegangen, dass die ausgewählten Flusseinzugsgebiete typisch für die jeweiligen
Klimazonen sind und die dort erzielten Ergebnisse auf andere ähnliche Flusseinzugsgebiete
übertragen werden können.
Ausgangspunkt der Untersuchungen ist das Süßwasserdargebot, das durch den hydrologischen
Kreislauf bestimmt ist. Eine effektive und anwendungsorientierte Betrachtung des hydrologischen
Zyklus bedeutet nicht nur, dass unterschiedliche Disziplinen der Naturwissenschaften sehr
eng zusammenarbeiten müssen, sondern heißt auch, dass sozio-ökonomische und medizinische
Fragestellungen zu berücksichtigen sind. Die übergeordnete Zielsetzung des auf insgesamt neun
Jahre angelegten Projektes besteht in dem Aufzeigen konkreter Wege zur Umsetzung wissenschaftlicher
Resultate in wissenschaftlich fundierte und belastbare, zugleich aber auch umsetzbare
Lösungsstrategien vor dem Hintergrund einer sich ändernden natürlichen Umgebung.
Hierdurch soll eine verlässliche Basis für politische Maßnahmen und internationale Vereinbarungen,
aber auch für Entscheidungsträger aus Wirtschaft und Verwaltung, bereitgestellt werden.
Während sich in der ersten dreijährigen Phase des Projektes überwiegend auf die Erfassung
und Diagnose wesentlicher Aspekte des Wasserhaushaltes und des Verhaltens der Menschen
konzentriert wurde, stand in der zweiten Phase die Analyse der zukünftigen Entwicklung
im Vordergrund der Betrachtungen. Aufgrund der mit der Modellierung verbundenen großen
Unsicherheiten kann die zukünftige Entwicklung dabei aber nicht direkt prognostiziert werden.
Vielmehr muss mittels Szenarienanalysen versucht werden, mögliche Entwicklungen gegeneinander
abzuwägen und zu bewerten, damit die Akteure Handlungsoptionen aus den Ergebnissen
ableiten können.

2
IMPETUS Zusammenfassung
Es hat sich bei den bisherigen Untersuchungen als sinnvoll erwiesen, die vielfältigen Probleme
zum Thema Wasser in den Untersuchungsregionen mit Hilfe so genannter „Problemkomplexe“
zu charakterisieren und zu strukturieren. Jeder Problemkomplex setzt sich dabei aus einzelnen
Themenkomplexen (Prozesse) zusammen, in denen sich die disziplinären Ansätze widerspiegeln.
Die Lösungen von Problemkomplexen können deshalb nur multidisziplinär erfolgen. Dies soll in
der beantragten dritten Phase umgesetzt werden. Die Problemkomplexe sind so angelegt, dass
am Ende ihrer Bearbeitung unterschiedliche Lösungen in Form von Handlungsoptionen stehen,
die Grundlagen für die Bereitstellung von „Decision Support Systems“ (DSS) im Laufe der drit-
ten Phase darstellen.
Ein Kernstück der dritten Phase ist zwar die Bearbeitung der Problemkomplexe, jedoch weisen
wir darauf hin, dass aus Gründen der Praktikabilität die in den ersten beiden Phasen bewährte
Struktur der Teilprojekte weiterhin erhalten bleibt. Die Teilprojekte dienen dabei gewissermaßen
als reale Kompetenzknoten für verwandte Disziplinen und deren Mitarbeiter innerhalb eines virtuellen
Netzwerkes.
Die Forschungsinitiative IMPETUS ist eingebettet in die lokale Forschungslandschaft der Staaten,
in denen die Forschungsaktivitäten konzentriert werden, also überwiegend in Benin und
Marokko. Es wird Wert darauf gelegt, die dortigen staatlichen, traditionellen und privaten Institutionen
durch eine intensive Zusammenarbeit zu stärken und den Aufbau wissenschaftlichen
„Know-hows“ durch verstärkte „Capacity Building“-Maßnahmen zu fördern. Hinsichtlich der
Schnittstellen zwischen den erwarteten Ergebnissen des Projektes und den künftigen Konsequenzen
für Ressourcenmanagement und praktischer Technologieentwicklung wird mit Partnern aus
der Praxis bzw. Industrie kooperiert.

Einleitung IMPETUS 3
I Einleitung
Die Verknappung der Süßwasserreserven wird das bedeutendste wasserwirtschaftliche Problem
des 21. Jahrhunderts sein, das in Zusammenhang mit Problemen der Wasserqualität alle Anstrengungen
zur Sicherung einer nachhaltigen Entwicklung gefährden kann. In einigen Regionen
sind soziale und politische Konflikte um die Ressource Wasser zu erwarten. Bereits jetzt hat die
Wasserverknappung in vielen Regionen kritische Ausmaße angenommen. Für Afrika gehen einige
Schätzungen davon aus, dass heute die zur Verfügung stehende Menge an Süßwasser pro Person
nur noch ein Viertel derjenigen von 1950 beträgt (Obasi 1999). Für Nordwest- und Westafrika
kommt erschwerend hinzu, dass diese Regionen von einer seit mehr als 30 Jahren anhaltenden
Trockenperiode betroffen sind. Die steuernden Mechanismen für die Veränderlichkeit der
Klimate in diesen Regionen sind bisher nur unzureichend verstanden. Die Möglichkeit eines
vom Menschen verursachten globalen Klimawandels fügt der bereits jetzt in vielen Teilen der
Erde bestehenden Herausforderung an die Sicherstellung der zukünftigen Wasserverfügbarkeit
einen weiteren Risikofaktor hinzu.
I.1 Motivation
Die Lösung derzeitiger und zukünftiger Probleme im Hinblick auf die Wasserversorgung ist nur
mit einem interdisziplinären holistischen Ansatz Erfolg versprechend, der in dem vorliegenden
Vorhaben von den Universitäten Köln und Bonn gemeinsam getragen wird. Die natürliche Verfügbarkeit
von Süßwasser wird vom hydrologischen Zyklus kontrolliert. Für den hydrologischen
Zyklus spielen die Atmosphäre, die kontinentale Hydrosphäre und die Biosphäre eine wesentliche
Rolle. Hinzu kommen die Wechselwirkungen mit der Anthroposphäre durch den agierenden
Menschen. Eine effektive und anwendungsorientierte Betrachtung des hydrologischen Zyklus
bedeutet nicht nur, dass unterschiedliche Disziplinen der Naturwissenschaften (z.B. Hydrologie,
Meteorologie, Botanik, Landwirtschaft, Geologie, Fernerkundung) sehr eng zusammenarbeiten
müssen, sondern heißt auch, dass sozio-ökonomische und medizinische Fragestellungen zu berücksichtigen
sind, wobei eine der wesentlichen Herausforderungen in der Koordination der
komplexen Wechselbeziehungen der beteiligten Disziplinen liegt. Ein solcher Ansatz wird im
vorliegenden Projekt für Westafrika verfolgt. Die übergeordnete Zielsetzung des auf insgesamt
neun Jahre angelegten Projektes besteht in dem Aufzeigen konkreter Wege zur Umsetzung wissenschaftlicher
Resultate in wissenschaftlich fundierte und belastbare, zugleich aber auch umsetzbare
Lösungsstrategien vor dem Hintergrund einer sich ändernden natürlichen Umgebung.

4
IMPETUS Einleitung
Hierdurch soll eine verlässliche Basis für politische Maßnahmen und internationale Vereinba-
rungen, aber auch für Entscheidungsträger aus Wirtschaft und Verwaltung, bereitgestellt werden.
In der ersten dreijährigen Projektphase standen überwiegend Diagnosen verschiedener Aspekte
des Wasserhaushaltes und deren Wechselbeziehung im Vordergrund der Untersuchungen. Darauf
aufbauend wurden in der zweiten dreijährigen Phase Szenarienanalysen durchgeführt, um
mögliche Veränderungen in den kommenden Jahrzehnten abschätzen zu können. Die im Laufe
des Projektes gesammelten Erkenntnisse werden in der hier beantragten abschließenden dreijährigen
Phase Eingang finden in die Entwicklung und Bereitstellung von operationellen Werkzeugen
für Entscheidungsträger, denen damit eine umfassende Abschätzung von Risiken und Auswirkungen
auf lokaler und regionaler Ebene ermöglicht werden soll.
I.2 Auswahl der Flusseinzugsgebiete
Das vorliegende Projekt befasst sich mit dem in der ersten Hälfte des 21. Jahrhunderts zur Verfügung
stehenden Süßwasser in zwei Regionen südlich und nördlich der Sahara. Westafrika wurde
als Region ausgewählt, weil dort (1) weltweit die stärkste interdekadische Klimavariabilität
des 20. Jh. verzeichnet wurde, (2) Wechselwirkungen mit dem Klima Europas über komplexe
Wechselwirkungen zwischen ozeanischen und atmosphärischen Prozessen im gesamten Bereich
des tropischen/subtropischen Nordatlantiks vermutet werden und (3) Hinweise für einen Zusammenhang
hinsichtlich der beobachteten Trends zu unternormalen Niederschlägen nördlich
und südlich der Sahara seit den 70er Jahren existieren. Erste Ergebnisse zeigen deutliche Hinweise
für die Existenz eines solchen Zusammenhangs mittels atmosphärischer Feuchtetransporte
aus dem Bereich der ITCZ über dem westlichen Sahel nach Norden über die Sahara bis an die
Atlaskette.
Seit den 70er Jahren beobachtet man für das subtropische Nordwest-Afrika und das tropische
Westafrika einen allgemeinen Rückgang des Niederschlags, der in Zusammenhang zu stehen
scheint. Aus diesem Grund werden im vorliegenden Projekt in einem gemeinsamen Ansatz sowohl
Gebiete nördlich als auch südlich der Sahara untersucht. Die beiden transektartig zwischen
dem Atlas Gebirge und dem Golf von Guinea angeordneten Einzugsgebiete (Abb. I.2-1) wurden
nach folgenden Kriterien ausgewählt: Handhabbarkeit (< 100.000 km 2 ), bereits existierende Datengrundlage,
politische Stabilität, Bedeutsamkeit sowie Repräsentativität im folgenden Sinn:
Das Einzugsgebiet des Drâa in Marokko ist ein typisches Beispiel für ein Flusssystem im Gebirgsvorland
humider bis arider Subtropen (vgl. Kap. V: Projektbereich B). Bei den südlichen

Einleitung IMPETUS 5
Flusseinzugsgebieten handelt es sich um das CATCH 1 -Gebiet, welches sich zwischen 1°W und
5°E und von 6°N bis 15°N erstreckt. Es deckt das gesamte Spektrum westafrikanischer Tropenklimate
(Sahel-, Sudan-, und Guineaküstenklima) ab und schließt das Staatsgebiet von Benin
sowie Teile von Niger, Nigeria, Togo und Burkina Faso ein.
Abb. I.2-1: Die zwei betrachteten Flusseinzugsgebiete. Das Flusseinzugsgebiet des DRÂA in Marokko und das
Flusseinzugsgebiet des OUÉMÉ in Benin sind durch rote Linien kenntlich gemacht. Im Ursprungsgebiet
des OUÉMÉ mit einer Größe von ca. 100 x 100 km westlich von Parakou (oberes Ouémé-
Einzugsgebiet: „Haute Vallée de l’Ouémé“) erfolgen konzentrierte Untersuchungen.
1 Das Projekt CATCH (“Couplage de l’Atmosphère Tropicale et du Cycle Hydrologique“) wurde von unseren französischen
Kooperationspartnern von IRD („Institut de Recherche pour le Développement“) ins Leben gerufen.

6
IMPETUS Einleitung
Innerhalb dieses regionalen CATCH-Fensters wurde der Fluss Ouémé in Benin als typisches
Flusseinzugsgebiet wechselfeuchter subhumider Randtropen (‚Guinea-Sudanklima’), das in einem
Transekt zwischen dem semi-ariden Sahel- und dem humiden Guineaküstenklima eingebettet
ist, ausgewählt (vgl. Kap. V: Projektbereich A). Für das Flusseinzugsgebiet des Ouémé findet
in Nordbenin das ca. 100x100 km große Ursprungsgebiet westlich von Parakou besondere Beachtung,
in dem Untersuchungen konzentriert erfolgen. Es wird davon ausgegangen, dass die
ausgewählten Flusseinzugsgebiete typisch für die jeweiligen Klimazonen sind und die dort erzielten
Ergebnisse auf andere ähnliche Flusseinzugsgebiete übertragen werden können.
I.3 Vergangene und gegenwärtige Situation
Seit den frühen 70er Jahren leidet Westafrika unter lang anhaltenden Dürreperioden, die ihren
ersten Höhepunkt in der ersten Hälfte der 80er Jahre erreichten (s. Abb. I.3-1). Das mittlere Niederschlagsdefizit
im Zeitraum 1971 - 1990 beträgt im Vergleich zu 1951 - 1970 ungefähr
180 mm/Jahr. Davon betroffen waren alle Klimazonen zwischen der semi-ariden Sahel- und der
subhumiden Sudan-Zone bis herunter zur humiden Guineaküsten-Zone. Die lang anhaltende
westafrikanische Dürre hat bereits jetzt zu tief greifenden Verschlechterungen in der ökonomischen
und sozialen Entwicklung vieler westafrikanischer Länder geführt. So hat sich zum Beispiel
die Wasserführung der Flüsse in den jüngeren Dekaden um 40 - 60% vermindert, was zu
einer Knappheit des für die Haushalte und die Landwirtschaft benötigten Wassers geführt hat.
Als Konsequenz davon konnten in der Vergangenheit umfangreiche Migrationsbewegungen der
Bevölkerung beobachtet werden. Während der regenreichen 50er Jahre wurden im Bereich der
Guineaküste Wasserkraftwerke erbaut, die einen maßgeblichen Beitrag zur Energieversorgung
der Westafrikanischen Staaten leisten. Geringe Wasserführung der betreffenden Flüsse ist die
Hauptursache für die vermehrt aufgetretene Energieknappheit der jüngeren Vergangenheit. Der
Niederschlag in Marokko in der Region südlich des Hohen Atlas wird im Winterhalbjahr stark
durch die groß-skalige atmosphärische Zirkulation über dem subtropischen und außertropischen
Nordatlantik beeinflusst. Die Existenz von Höhentrögen vor der nordwestafrikanischen Küste
erscheint hierbei von besonderer Wichtigkeit. Im Sommerhalbjahr ist die sog. „tropischextratropische
Wechselwirkung“ hauptverantwortlich für die Niederschläge in der Untersuchungsregion,
deren Feuchtequellen jenseits der Sahara im tropischen Westafrika zu finden sind
(Knippertz et al. 2003). Seit den 60er Jahren findet man in Südostmarokko ein vermehrtes Auftreten
von sehr trockenen Jahren (s. Abb. I.3-2), nur durchbrochen von einer Periode feuchterer
Jahre von Mitte der 80er bis etwa Mitte der 90er Jahre. Die Gründe hierfür sind bisher weitge-

Einleitung IMPETUS 7
hend unverstanden. Vor diesem Hintergrund stellt die Entwicklung eines nachhaltigen Wassermanagements
eine besondere Notwendigkeit dar.
Standardized Deviations
2
1,5
1
0,5
0
-0,5
- 1
-1,5
1950
1960
1970
Central Sahel
West Sahel
1980
1990
2000
Standardized Deviations
2
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
1950
1960
1970
1980
Guinea Coast
Abb. I.3-1: Niederschlagsvariabilität in Westafrika im Zeitraum Juni – September 1950-2001.
Das im Projekt betrachtete Wadi Drâa wird von zwei Nebenflüssen gespeist, die den südöstlichen
und südwestlichen Teil des Hohen Atlas entwässern und die nahe der Stadt Ouarzazate zusammenfließen.
An dieser Stelle wurde der im Jahre 1968 fertig gestellte Mansour Eddahbi
Staudamm errichtet. Infolge starker Sedimentierung beträgt die Kapazität des Stausees heute nur
noch 440 Mio. m 3 von ursprünglich 560 Mio. m 3 . Über ein System aus fünf stromabwärts gelegenen
kleinen Dämmen und einem komplexen Netzwerk von Kanälen werden in normalen Jahren
etwa 250 Mio. m 3 auf eine zu bewässernde Gesamtfläche von 26.500 ha geleitet. Da die
Schneeschmelze im Frühjahr zu einem erheblichen Teil zur Auffüllung des Stausees beiträgt, ist
auch eine Diagnose der räumlichen Schneeverteilung in den höher gelegenen Teilen des Flusseinzugsgebietes
von besonderer Bedeutung und wird im Projekt durchgeführt. Ein effektives und
nachhaltiges Wassermanagement im Tal des Drâa ist insbesondere deshalb sehr wichtig, um den
konkurrierenden Verbrauchern (Energieerzeugung durch Wasserkraft, Bewässerung, Verbrauch
durch Haushalte) angemessene Ressourcen zur Verfügung stellen zu können.
1990
2000

8
IMPETUS Einleitung
Abgesehen von einem stetig abnehmenden Dargebot an Frischwasser pro Kopf in Benin und
Marokko ist die gegenwärtige Situation nördlich und südlich der Sahara gekennzeichnet durch
ein hohes Bevölkerungswachstum (mehr als 3% im Jahr), eine zunehmende Degradation der na-
türlichen Vegetation durch Überweidung (in Marokko), Bedarf an Brennholz und durch Wander-
feldbau (in Benin). Als Folge davon werden z.B. eine starke Erosion der Böden in Marokko (in
geringerem Maße in Benin) und ein Anstieg der Salzkonzentration durch intensive Bewässerung
beobachtet. Die Kombination der zuvor genannten Faktoren leistet einem beschleunigten Degra-
dationsprozess und der Ausdehnung von Wüsten in den kommenden Jahren weiter Vorschub.
Precipitation Index
2,5
2
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
-2
-2,5
Region südl. des Atlas
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Abb. I.3-2: Zeitreihe der jährlichen (Sep. - Aug.) Niederschlagsindexanomalien südlichen des Hohen Atlas.
I.4 Datenlage und logistische Voraussetzungen
Datenlage
Zum methodischen Konzept von IMPETUS gehört, dass eigene Messungen nur dann durchgeführt
werden, wenn sie zur Realisierung der einzelnen Vorhaben innerhalb des Projektes benötigt
werden und keine anderen Daten zur Verfügung stehen. Während der ersten dreijährigen Projektphase
wurden von den Mitarbeitern der einzelnen Teilprojekte umfangreiche Mengen von
Daten der verschiedenen, im IMPETUS-Projekt vertretenden Disziplinen erhoben und ausgewertet.
Zum einen stammen die Daten aus sich zum Teil über Monate erstreckenden Feldmesskampagnen
und zum anderen von fest installierten Messstationen. So wurden u.a. 16 komplette Klimastationen
in Benin und Marokko aufgebaut. Jede dieser Messstationen liefert bis zu 15 verschiedene
Parameter mit einer zeitlichen Auflösung von 10 Minuten. Die Erhebung der für die
Bearbeitung der Problemkomplexe notwendigen Daten ist weitestgehend abgeschlossen. Welche
Daten auch während der zu beantragenden 3. Phase erhoben werden, nicht zuletzt zum Zwecke

Einleitung IMPETUS 9
der Übergabe der aufgebauten Messnetze an lokale Kooperationspartner und für die zukünftige
Modellvalidierung, wird in diesem Kapitel beschrieben werden.
Benin
Für das Flusseinzugsgebiet des Ouémé findet in Zentral-Benin das ca. 15.000 km 2 große Ursprungsgebiet
westlich von Parakou besondere Beachtung, in dem Untersuchungen konzentriert
erfolgen (Abb. I.4-1: „Haute Vallée de l'Ouémé“, HVO). Innerhalb des HVO lenken wir besonderes
Augenmerk auf das am südlichen Rand gelegene Teileinzugsgebiet des Térou, innerhalb
dessen wiederum im ca. 30 km 2 Einzugsgebiet des Aguima, die sogenannte „Aguima-Super-
Testsite“, errichtet wurde (siehe Abb. I.4-2). Dort unterhält IMPETUS ein hochaufgelöstes hydrologisches
Messnetz zur Untersuchung des Bodenwasserhaushaltes. Neben drei Klimastationen
sind dort zusätzlich 5 Abflusspegel und 2 Bodenwasserstationen installiert. Am westlichen Rand,
jedoch außerhalb der eigentlichen Super-Testsite, befindet sich seit Juli 2004 eine MBR-Flux-
Station. Eine Zusammenstellung aller in Benin installierten Messstationen und der erhobenen
Messgrößen findet sich in Tab. I.4.1.
Abb. I.4-1: Hydro-meteorologisches Beobachtungs-Netzwerk im oberen Ouémé-Tal (Zentral-Benin).

10
IMPETUS Einleitung
Neben den direkt von IMPETUS betriebenen Messstationen werden noch zahlreiche weitere
Messdaten anderer Organisationen regelmäßig ausgewertet. So umfasst z.B. das gesamte dem
Projekt zur Verfügung stehende hydro-meteorologische Netzwerk des oberen Ouémé-Tals in
Zentral-Benin nahezu 100 Messstationen (Abb. I.4-1). Die Messungen werden von der Direction
« Météorologique Nationale » (DMN, Bénin), « Direction Générale de l´Hydraulique » (DGH,
Bénin) und dem « Institut de Recherche pour le Développement » (IRD, France) betrieben.
Abb. I.4-2: Installierte Messinstrumente im Einzugsgebiet des Aguima

Einleitung IMPETUS 11
Tab. I.4.1: Zusammenstellung der installierten Messstationen des Projektbereiches A in Benin.
Betreiber
Dogué
1.92339
9.09278
15.01.02
Adjimon
2.02944
9.13092
16.01.02
Kpawa
2.05497
9.15517
16.01.02
Bassila
1.67142
9.00778
17.01.02
9 Regenmesser Regenintensität, Regenmenge
Wari-Maro
2.16389
9.16658
10.02.04
Ouberou
2.05242
9.02903
08.02.04
Manigri
1.71925
8.97581
13.02.04
Igbère
1.96167
8.99258
08.02.04 A. Fink
Igbomakoro-Appi
1.82190
9.04869
06.03.05
3-D Wind (USA), Temperatur, Feuchtthermometer (2 Höhen), Nettostrahlung,
MBR Flux station
Dogué, Feld de Gaulle 1.94379 9.10447 25.07.04
Bodenwärmefluss, Bodenmatrixpotential, Regen
kurzwellige Globalstrahlung, reflektierte kurzwellige Strahlung, langwellige Parakou
2.61228
9.35672
03.10.01
Strahlung
Strahlung
Cotonou
2.383
6.35
28.06.01
Gaya (Niger)
11.8833
3.45
19.01.02
2 Windmesser Windgeschwindigkeit, Windrichtung
Parakou
2.61
9.35
24.07.02
Aguima-Einzugsgebiet
Klimastation 1
Lufttemperatur, Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Niederschlag,
1.91017 9.12783 19.06 01 S. Giertz
Luftdruck (nur Station 1), kurzwellige Globalstrahlung, Strahlungsbilanz, Boden-
Savanne
Klimastation 2
temperaturen, Bodenwärmestrom
Aguima-Einzugsgebiet
1.90397 9.13178 19.06.01 S. Giertz
Mont de Gaulle
1.92807
9.09622
1.94402
9.10534
01.04.02-
4 Erosions-Messparzellen Bodenerosion Umgebung von Dogué
B.Junge
1.94052
9.10268
18.10.02
1.97177
9.10431
21 TDR-Rohrsonden Bodenfeuchte Aguima-Einzugsgebiet Verschiedene Standorte 20.04.01 T.Faß)
15 TDR-Rohrsonden Bodenfeuchte Aguima-Einzugsgebiet Verschiedene Standorte
T.Faß
01.10.01
Bodenwasserstation 1: TDR-
S. Giertz
Sonden,
Aguima-Einzugsgebiet
Bodenfeuchte, Bodensaugspannung
1.90740 9.12534 21.06.01 S. Giertz
Tensiometer,
Savanne
T.Faß
Saugkerzen
Bodenwasserstation 2: TDR-
Sonden,
Aguima-Einzugsgebiet
Bodenfeuchte, Bodensaugspannung
1.94321 9.10380
Tensiometer,
Dogué, Feld de Gaulle
Saugkerzen
16.06.01-
S. Giertz
S. Giertz
15.11.03
T.Faß
Aguima-Oberlauf
1.91240
9.13090
Aguima-Mittellauf
1.92480
9.13482
18.06.01 S. Giertz
4 Abflusspegel Wasserstand, Abflussmenge
Aguima-Unterlauf
1.95962
9.12775
Niaou-Oberlauf
1.94816
9.10600
Niaou-Unterlauf 1.96201 9.12781
1 Abflusspegel Wasserstand, Abflussmenge
09.04.02-
S.Giertz
31.03.04
Tchatchou
2.55391
9.14370
Beterou
2.28960
9.20165
Fo-Boure
2.44072
10.09604
Tamarou (Warigbe)
2.69107
9.72589
Komiguea
2.62854
9.45969
Bori
2.43209
9.75020
Belefungo
1.72566
9.81556
12 Piezometer Grundwasserstand
Barienou
1.77448
9.71532
01.05.04 T. El-Fahem
Djougou
1.64043
9.70096
Tchetou
1.58975
9.14571
Kolokonde
1.79812
9.90277
Dogué, Feld de Gaulle 1.94320
9.10391
Parakou
2.63445
9.36689
Djougou
1.72844
9.73561
Dogué, Dorf
1.93613
9.10327
Aguima-Unterlauf
1.95962
9.12775
Donga-Pont
1.94358
9.71075
3 Multiparameter-sonden Trübung (Schwebstoffgehalt), elektrische Leitfähigkeit
01.06.04 C.Hiepe
Térou-Igbomakoro
1.90014
9.06789
Aguima-Einzugsgebiet
Klimastation 3 Wie Klimastation 1 und 2, zusätzlich langwellige Ein-und Ausstrahlung, PAR
1.94336 9.10381 13.04.01 C.Stadler
Dogué, Feld de Gaulle
Aguima-Einzugsgebiet
Saftflussmessgerät Wasserverbrauch einer Pflanze oder von Teilen einer Pflanze
1.94336 9.10381
Dogué, Feld de Gaulle
20.04.01-
J. Burkhardt
30.09.02
Messung
seit - bis
Geogr. Breite
°N
Messgrößen Standort Geogr. Länge
°E
Messgerät / Art der
Messung
Teilprojekt
A1
A2
A3

12
Marokko
IMPETUS Einleitung
Die Abb. I.4-3 gibt einen Überblick über die Ausrichtung des Groß-Transekts und die Lage der
13 Testsites im Drâa-Einzugsgebiet. Das ausgewählte Transekt umfasst einen repräsentativen
Höhengradienten (3.900 m – 445 m), den Übergang der mediterranen Waldgesellschaften zu den
saharischen Halbwüstenlandschaften sowie die wichtigsten naturräumlichen Einheiten (Hoher
Atlas, Beckenlandschaften des Atlasvorlands, präkambrisches Grundgebirge des Jebel Sarho,
paläozoische Gebirgszüge südlich der Antiatlasschwelle, randsaharische Beckenlandschaften).
Jede Testsite ist mit einer Klimastation ausgestattet, mit der Temperatur, Wind, Strahlung, Niederschlag
etc. zeitlich hochaufgelöst erfasst werden. Drei der hochgelegenen Klimastationen
sind im Gegensatz zu den anderen voll ausgestattete Energiebilanzstationen, d.h. die Messungen
werden in zwei verschiedenen Niveaus vorgenommen und der Bodenwärmestrom wird zusätzlich
erfasst. Eine Zusammenstellung aller in Marokko installierten Messstationen und der erhobenen
Messgrößen findet sich in Tab. I.4.2.
Abb. I.4-3: Positionen der einzelnen IMPETUS-Testsites im oberen und mittleren Drâa-Einzugsgebiet.

Einleitung IMPETUS 13
Tab. I.4.2: Zusammenstellung der installierten Messstationen des Projektbereiches B in Marokko.
Messung
seit Betreiber
April 02
Nov. 03
Okt. 02 C. de Jong
11.01.01
11.01.01
18.10.01
09.04.01
16.11.00
09.04.01
23.10.01
09.04.01 O.Schulz
21.10.01
04.04.01
03.04.01
08.10.01
18.10.01
18.09.01
10.04.05
A. Roth
Höhe
ü. NN
2752
2428
2195
1420
792
445
725
792
1020
1420
1383
1900
2245
3165
3900
2960
732
2310
Geogr.
Breite °N
31.51440
31.51335
31.50667
30.95167
30.36367
29.97308
29.93670
30.36367
30.65000
30.95167
31.17100
31.38994
31.50145
31.53744
31.50225
31.56927
30.35706
31.51335
Geogr.
Länge °E
-6.36805
-6.31640
-6.29009
-6.33983
-5.62900
-6.34903
-5.62867
-5.62900
-6.31670
-6.33983
-6.57850
-6.32203
-6.24755
-6.30287
-6.45102
-6.29695
-5.83622
-6.31640
Messgerät / Art der
Messung Messgrößen Standort
Taria / Ameskartal
Tichki / Ameskartal
Pegelmesser Wasserstand, Abflussmenge
Cascade / Ameskartal
Bou Skour
El Miyit
Klimastation 1 Lufttemperatur, Luftfeuchte, Taupunkt, Lac Iriki
Klimastation 2 Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Jebel Hssain
Klimastation 3 Niederschlag, Luftdruck (Stationen 3, 9), El Miyit
Klimastation 4 kurzwellige Globalstrahlung, reflektierte Arguioûn
Klimastation 5 Strahlung (1, 3-7, 10), Strahlungsbilanz, Bou Skour
Klimastation 6 Erdbodentemperaturen, Bodenfeuchte (1, 3- Trab Labied
Klimastation 7 7), Bodenwärmestrom (1, 4, 5, 8-10), Taoujgalt
Klimastation 8 Schneehöhe (8-11), Schneetemperatur ( 9- Imeskar
Klimastation 9 11), Erd- bzw.
Tichki
Klimastation 10 Schneeoberflächentemperatur (9-11), M' Goun
Klimastation 11 Schneewasseräquivalent (9, 11)
Tizi-n-Tounza
Klimastation 12 Lufttemperatur, Luftfeuchte,
Asrir
Klimastation 13 Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Ait Tfah Tichki
Niederschlag, Nettostrahlung, PAR,
Globalstrahlung, Luftdruck
Individuenzahl pro Art, X-/Y-Koordinaten Lac Iriki
jedes Individuums, Vitalität pro Individuum Jebel Hssain
(Etablierungs- und Absterbeereignisse), El Miyit
Altersklasse, Strukturmaße für Bäume, Arguioûn
Dauerbeobachtungs- perenne Sträucher und Horstgräser (LBH), Bou Skour
flächen Vegetation Reaktion auf Beweidung / Weideausschluss Trab Labied
Taoujgalt
Imeskar
Tichki
Tizi-n Toundsa
Teilprojekt
B2
17.04.01
24.04.01
25.04.01
28.04.01
10.04.01
07.04.01
25.10.01
12.05.01
10.05.01
01.11.01
445
725
792
1020
1420
1383
1900
2245
3165
2960
29.97308
29.93670
30.36367
30.65000
30.95167
31.17100
31.38994
31.50145
31.53744
31.56927
-6.34903
-5.62867
-5.62900
-6.31670
-6.33983
-6.57850
-6.32203
-6.24755
-6.30287
-6.29695
B3
M. Finckh

14
IMPETUS Einleitung
Aus hydrologischer Sicht sind zwei Gruppen von Testsites zu unterscheiden: (i) Testsites mit
einem abgeschlossenen Einzugsgebiet (Bou Skour, Jebel Hssain, Bou Irhrem, El Miyit und ge-
gebenenfalls Imesker) und (ii) Testsites ohne abgeschlossenes Einzugsgebiet (Taoujgalt, Lac Iri-
ki, Skoura, Tichki, M’Goun und Tizi-n-Tounza). Alle Testsites dienen dazu, die hydrologischen
Prozesse zu charakterisieren und die wesentlichen bodenhydrologischen Eigenschaften zu be-
schreiben. Dabei ist die erste Gruppe der Testsites für die Entwicklung und Überprüfung eines
hydrologischen Modells von hoher Bedeutung, da hier die Abflussbildung aufgrund der klein-
räumigen Variabilität der Bodeneigenschaften eine große Rolle spielt. Mittels der errichteten
Abflussmessstellen kann die Wasserbilanz quantifiziert werden. Die wenig reliefierten Testflä-
chen der zweiten Gruppe weisen kein abgrenzbares Einzugsgebiet auf. Da auf diesen Flächen
jedoch der vertikale Wassertransport dominiert, stellen diese Gebiete Orte potenzieller Grund-
wasserneubildung dar. Anhand der kontinuierlichen Messung der Wassergehalte in verschiede-
nen Tiefen wird daher an diesen Flächen versucht werden, die Grundwasserneubildung abzu-
schätzen.
Logistische Voraussetzungen
In der zweiten Phase wurden die logistischen Voraussetzungen gezielt verbessert: Die in der ersten
Phase begonnen Baumaßnahmen in Benin wurden abgeschlossen und die neuen Büroräume
in Cotonou bezogen. In Marokko wurde ein besser geeignetes Projekthaus in Ouarzazate angemietet.
In beiden Ländern kommt dem Projekt eine verbesserte Telekom-Infrastruktur zugute.
Benin
IMPETUS verfügt in Benin über zwei Projektstandorte. Der Sitz der Koordination befindet sich
in Cotonou aufgrund der hier ansässigen Ministerien, der Verwaltung und der nationalen und
internationalen Kooperationspartner. Der internationale Flughafen von Benin liegt in Cotonou,
alle Mitarbeiter reisen über diesen Flughafen ein und aus. Die Ein- und Ausfuhr von Messgeräten
und benötigten Forschungsmaterialien wird über diesen Flughafen oder den Hafen von Cotonou
abgewickelt.
Das Einzugsgebiet des oberen Ouémé, das die Forschungsregion bildet, befindet sich dagegen
ca. 400 km nördlich von Cotonou zwischen Parakou, Djougou und Bassila. In Parakou wurde ein
Projektstandort für Labor- und Büroarbeiten eingerichtet. In Dogué, dem Zentrum der Feldforschung,
wurde für Feldarbeiten ein Projektstandort eingerichtet.
Cotonou und Parakou werden durch eine teilweise stark beschädigte Asphaltstraße verbunden.
Von Parakou führt eine 90 km lange Straße ins Forschungsgebiet. Hier sind die ersten 45 km as-

Einleitung IMPETUS 15
phaltiert, danach geht die Straße in eine stark degradierte Piste über. Die Auffahrtrampen zu
zwei Brücken sind stark erodiert und insbesondere im September und Oktober aufgrund des
starken saisonalen Abflusses teilweise nicht mehr zu befahren. Dann muss ein 160 km langer
Umweg über Djougou genommen werden. Ab Dogué gibt es nur noch von Holzfällern geschlagene
Schneisen sowie durch Viehherden genutzte Trampelpfade ins Gelände.
Basis in Cotonou
In Cotonou befindet sich das Büro der Koordination. Mitarbeiter, die an- oder abreisen oder
zeitweilig in Cotonou arbeiten, können meist in Gästehäusern verschiedener Organisationen, wie
des Deutschen Entwicklungsdienstes, untergebracht werden.
Koordinationsbüro
An der nationalen Wasserbehörde (DGH) des Ministeriums für Bodenschätze, Energie und Wasser
2 ist nach Unterzeichnung des Kooperationsabkommens zwischen der DGH und IMPETUS
am 25. Juli 2001 der Bau eines Bürogebäudes in Zusammenarbeit mit dem französischen Partnerprojekt
CATCH im Oktober 2001 in Angriff genommen worden. Dieser Bau beruht auf einem
vertraglich geregelten Übereinkommen zwischen den drei beteiligten Institutionen DGH,
IMPETUS und CATCH. Er wurde durch die beiden europäischen Projekte jeweils zur Hälfte
finanziert, die DGH stellte das notwendige Baugelände zur Verfügung. Die DGH tritt als Bauherr
auf, während IMPETUS und CATCH als finanzierende Instanzen die Bauausführung und
Bauüberwachung in Zusammenarbeit mit einem Architekturbüro ausübten.
Die neuen Büroräume wurden im Oktober 2003 bezogen. Im Februar 2004 wurde bei einer Begehung
festgestellt, dass die Holztäfelung der Decke von Holzwürmern befallen war. Dadurch
wurde der komplette Austausch der Täfelung im Juni 2004 notwendig. Im Juli 2004 wurden die
Bauarbeiten abgeschlossen.
Seither stehen IMPETUS vier Büroräume zur Verfügung: ein Raum für den Koordinator, ein
Großraumbüro für die Projektsekretärin sowie kurzfristig anwesende Wissenschaftler sowie zwei
Büros für längerfristig in Cotonou arbeitende Wissenschaftler. Außerdem wird der zum Neubau
gehörende Konferenzsaal für Besprechungen, Sitzungen des „Comité de Pilotage“ und für Fortbildungen
genutzt, die IMPETUS für die Mitarbeiter von Partnerorganisationen vor Ort durchführt.
2 Direction Générale de l’Hydraulique du Ministère des Mines, de l’Energie et de l’Hydraulique

16
IMPETUS Einleitung
Mit dem Beziehen der neuen Räumlichkeiten konnte eine zweite Telefon- und Faxleitung für das
Sekretariat gelegt werden. Die Telekom-Infrastruktur hat sich in Benin so weit gebessert, dass
das Telefonnetz für Internet-Verbindungen notwendige Datendurchsatzraten bietet.
Darauf wird nur im Ausnahmefall zurückgegriffen, weil im Rahmen der Kooperation mit
CATCH eine gemeinsame Satellitenstandleitung eingerichtet wurde. Da sich diese Technologie
als anfällig für Witterungseinflüsse und wartungsintensiv erweist, ist geplant, die Büroräume
mittels WiMax-Technologie über das vor dem Kontinent verlegte Glasfaserkabel an das Internet
anzuschließen. Damit würde auch die bisweilen noch unzureichende Bandbreite erhöht. Alterna-
tiv werden die Kosten für einen ADSL-Anschluss geprüft.
Basis in Parakou
Parakou dient als Ausgangsort für die Feldforschung. Hier wurden in Zusammenarbeit mit der
DGH Labore und Büroräume eingerichtet, außerdem wurde für die Meteorologie auf dem Gelände
des lokalen meteorologischen Dienstes eine Halle für die Radiosondenkampagne gebaut.
Zur Unterbringung der Mitarbeiter aus IMPETUS wurde in einem Wohnviertel ein Gästehaus
angemietet.
Laborbau für Naturwissenschaften
Auf dem Gelände der lokalen Wasserbehörde des Departements Borgou (SRH Borgou) 3 in Parakou
wurde ein Neubau errichtet für die Unterbringung des naturwissenschaftlich ausgerichteten
Labors, des dazugehörigen Probenaufbereitungsraumes für Pflanzen- und Bodenproben, eines
geschlossenen und eines für alle Mitarbeiter zugänglichen Lagerraumes, u.a. für die Unterbringung
des dieselbetriebenen Notstromaggregats. Dieser Neubau wird vornehmlich durch die Hydrologen,
Hydro-Geologen, Botaniker und Agronomen genutzt. Das Gebäude untersteht vertraglich
abgesichert IMPETUS über die gesamte Projektlaufzeit hinweg, danach fällt es an den SRH
Borgou.
Umbau eines bestehenden Gebäudes in Büroräume, medizinisches Labor und Lagerräume
Das ehemalige Verwaltungsgebäude der SRH Borgou wurde vertraglich abgesichert IMPETUS
über die Projektlaufzeit hinweg zur Teilnutzung zur Verfügung gestellt. Dieses Gebäude wurde
größtenteils aus IMPETUS-Mitteln renoviert und umgebaut (vgl. Abb. I.4-4). In ihm befinden
sich nun zwei Büroräume und drei Medizinlabore für IMPETUS sowie zwei Lagerräume und
3 Service Régional de l’Hydraulique

Einleitung IMPETUS 17
zwei einfache Gästezimmer, die in Absprache mit dem SRH Borgou, dem französischen Kooperationspartner
CATCH und IMPETUS gemeinsam genutzt werden. In dem Gebäude sind die
medizinisch ausgerichteten Projekte, die von Parakou aus arbeitenden Ethnologen und Sozioökonomen
von IMPETUS sowie die Labormanagerin untergebracht. Das Gebäude verfügt über
einen eigenen Telefon-, Fax- und Internetanschluss.
Halle für Radiosondenaufstiege
Auf dem Gelände des lokalen Meteorologischen Dienstes des Départements Borgou wurde eine
Halle für Radiosondenaufstiege erstellt. Diese Halle verfügt über die notwendigen Schutzvorrichtungen
sowie Einrichtungen, um den für Radiosondenaufstiege benötigten Wasserstoff herzustellen.
Die eigene Herstellung von Wasserstoff war Voraussetzung für die Radiosondenaufstiege,
da in Parakou weder Helium noch Wasserstoff erhältlich sind.
Abb. I.4-4: Basis Parakou (Büroräume, medizinisches Labor und Lagerräume)
Anmietung eines Gästehauses
In Parakou wurde ab Oktober 2000 ein Gästehaus für Mitarbeiter von IMPETUS angemietet.
Dieses Gästehaus umfasst vier Doppelzimmer mit jeweils eigener Nasszelle sowie eine Küche
und einen großen Salon, der sowohl Wohn- als auch Arbeitszwecken dient. Das Gästehaus verfügt
über einen Telefon-, Fax- und Emailanschluss sowie einen zentralen Computer, der von al-

18
IMPETUS Einleitung
len Mitarbeitern genutzt werden kann. Auf dem Gelände des Gästehauses befinden sich außer-
dem noch ein Lagerraum und eine Garage, beide abschließbar. Um für die IMPETUS-Fahrzeuge
genügend bewachten Parkplatz zu schaffen, wurde das freie Nachbargrundstück zusätzlich an-
gemietet, mit einer Mauer umschlossen und vom Gästehaus aus zugänglich gemacht.
Basis in Dogué
Das Dorf Dogué stellte IMPETUS für die Projektlaufzeit ein Grundstück von 30 auf 30 m im
Herbst 2000 zur Verfügung. Auf diesem Grundstück kann IMPETUS den Projektbedürfnissen
entsprechend bauen, die Gebäude werden nach Beendigung des Projektes an das Dorf übergehen
zur gemeinschaftlichen Nutzung. Dieses Übereinkommen wurde vertraglich zwischen den Verantwortlichen
von Dogué und der Universität zu Köln abgesichert, anschließend wurde der Vertrag
auf Landkreisebene registriert und beglaubigt, um einem möglichen einseitigen Außerkraftsetzen
des Vertrages durch das Dorf zuvorzukommen. Das Grundstück wurde mit einer 50 cm
hohen Mauer umgeben, um zwar eine sichtbare Abgrenzung, aber keine Abschottung zu schaffen
(vgl. Abb. I.4-5).
Abb. I.4-5: Basis Dogué

Einleitung IMPETUS 19
Gästehaus
Als Unterkunft für die IMPETUS-Mitarbeiter wurde in Dogué ein einfaches Gästehaus errichtet.
Das Gästehaus verfügt über zwei Schlafräume, zwei Nasszellen sowie einen großen Aufenthaltsraum
mit einer Küchenzeile und zwei überdachten Terrassen zur Beschattung der Wände und als
Arbeitsfläche. Die Wasserversorgung erfolgt über einen dorfeigenen Brunnen, aus dem Wasser
mit Eimern ins Haus transportiert wird. Als Energiequelle für die im Gelände genutzten Messinstrumente
und Notebooks wurde eine Solaranlage installiert, das Haus selbst verfügt über keinen
Stromkreislauf. Das Haus ist auf einfachem Niveau möbliert und ausgestattet, es bietet Platz für
bis zu acht Personen.
Paillote
Als überdachter Arbeits- und Aufenthaltsraum wurde eine 6 m auf 6 m große Paillote auf demselben
Grundstück errichtet. Hier finden Arbeitsbesprechungen mit den lokalen Mitarbeitern sowie
das Aufarbeiten von Feldmaterial statt.
Schuppen
Zur Unterbringung der vielfältigen Arbeitsmaterialien (Mopeds, Messgeräte, Boden- und Pflanzenproben
etc.) wurde ein Schuppen errichtet. Er ist bislang mit zwei Wandregalen ausgestattet.
Fahrzeuge
Der Fuhrpark von IMPETUS setzt sich aus drei in der ersten Projektphase, einem in der zweiten
Phase angeschafften Neufahrzeugen sowie drei gebrauchten Fahrzeugen zusammen. Außerdem
umfasst der Fuhrpark sieben gebrauchte und ein neues Moped. Alle Fahrzeuge, ausgenommen
das Fahrzeug für den Koordinator, werden möglichst nur im Bereich zwischen Parakou und dem
Forschungsgelände eingesetzt. Der Transport der Mitarbeiter und des Forschungsmaterials zwischen
Cotonou und Parakou erfolgt größtenteils mit einer lokalen Busverbindung oder mit einem
gemieteten Überlandtaxi. Die Fahrzeugnutzung wird dem Aufenthalts- und Arbeitsplan der Mitarbeiter
entsprechend geregelt, um eine möglichst gleichmäßige Auslastung aller Fahrzeuge zu
erreichen. In Spitzenzeiten besteht die Möglichkeit, ein Fahrzeug von einem lokalen Anbieter
anzumieten.

20
Neufahrzeuge
IMPETUS Einleitung
Die drei Neufahrzeuge aus der ersten Phase der Marke Toyota bestehen aus einem Prado und
zwei Hilux, Baujahr 2000. Die Fahrzeuge sind seit Oktober 2001 im Einsatz, da sie erst nach
Abschluss des Rahmenabkommens nach Benin eingeführt werden konnten. Alle drei Fahrzeuge
sind mit einer GPS-Antenne, einem Reservetank und einem Dachgepäckträger ausgestattet.
In der zweiten Phase wurde ein weiterer Toyota Prado angeschafft und im Januar 2005 in Betrieb
genommen. Dieser ersetzt den gebrauchten Nissan Patrol, der in der ersten Phase vorrangig
für den Koordinator angeschafft worden war. Der Nissan Patrol musste mit einem Motorschaden
abgestoßen werden, da ein Ersatzmotor zu einem akzeptablen Preis nicht zu beschaffen war und
die Wartungskosten für das in die Jahre gekommene Fahrzeug ohnehin beständig zunahmen.
Für die Instandhaltung und Pflege der Neufahrzeuge wurde mit einer von der Toyota-Vertretung
in Cotonou anerkannten Autoreparaturwerkstatt in Parakou ein Übereinkommen getroffen. Die
Fahrzeuge werden nach jeweils 5.000 km Fahrtleistung überholt, gegebenenfalls mit Originalersatzteilen
repariert. Beim Ankauf der Fahrzeuge waren häufig benötigte Verbrauchs- und Ersatzteile
wie Öl- und Luftfilter mitgekauft worden.
Der neue Toyota Prado hatte bis Ende September 2005 eine Fahrleistung von 22.000 km, der
Toyota Prado aus der ersten Phase bis Ende September 2005 eine Fahrleistung von insgesamt
130.000 km. Er wird hauptsächlich für Transporte von Mitarbeitern zwischen Parakou und Dogué
verwandt sowie für Fahrten in der weiteren Umgebung des Flusseinzugsgebietes.
Die beiden Hilux hatten bis Ende September 2005 eine Fahrleistung von 92.000 bzw. 108.000
km. Beide Fahrzeuge sind mit einem abschließbaren Heckaufbau versehen, um den gesicherten
Transport von Geräten und Material zu gewährleisten. Sie werden vornehmlich für Geländearbeiten
und zum Transport zwischen Parakou und Dogué verwendet.
Bei den in der ersten Phase angeschafften Neufahrzeugen nehmen die Wartungs- und Instandhaltungskosten
ständig zu. Witterungsbedingungen und Straßenverhältnisse bedingen einen hohen
Verschleiß.
Gebrauchtfahrzeuge
Vorrangig für die ethnologischen Arbeiten, für die ein langfristiger Aufenthalt von zwei Mitarbeitern
in verschiedenen Dörfern vorgesehen war, wurden im März und Mai 2001 zwei gebrauchte
Peugeots 505 vor Ort gekauft, um eine hohe Mobilität, insbesondere in Notfällen, zu
gewährleisten. Die Wahl fiel aus verschiedenen Gründen auf Peugeot. Diese Fahrzeugmarke ist
die bislang am meisten genutzte Marke in ländlichen Gegenden in Benin, ein Peugeot 505 kann
auch mit einfachen Mitteln durch einen Dorfmechaniker repariert werden. Außerdem weist ein

Einleitung IMPETUS 21
Peugeot aufgrund seiner relativ hohen Bodenfreiheit und Federung eine gewisse Geländetauglichkeit
auf. Darüber hinaus stellt ein gebrauchter Peugeot 505 bei der Integration der Ethnologen
in die Dorfgemeinschaft ein geringeres Problem dar als ein neuer Geländewagen, da sich in
den Dörfern meist auch Besitzer von Peugeots befinden.
Beide Peugeot 505 sind noch einsatzfähig, jedoch durch die intensive Nutzung in sehr schwierigem
Gelände stark abgenutzt.
Für die mikrobiologischen und virologischen Arbeiten zur Wasserqualität wurde in Köln ein
fahrbares Labor auf einem von der Bundeswehr ausgemusterten Unimog, Baujahr 1965, eingerichtet.
Damit können verschiedene Analysen sofort nach der Probenentnahme aus Wasserstellen
in den Dörfern durchgeführt werden. Die Laborgeräte werden über Solarpaneele betrieben. Aufgrund
seines Alters sind die Wartungs- und Instandsetzungskosten für den Unimog sehr hoch.
Ersatzteile sind in Benin nicht zu beschaffen.
Die Peugeots und der Unimog sollten in der dritten Phase ausgemustert und durch einen gebrauchten
Geländewagen ersetzt werden, da die ethnologische Forschungsarbeit im Feld weitestgehend
abgeschlossen ist und z.B. für die Beprobung von Dorfbrunnen ein weiteres geländegängiges
Fahrzeug dringend notwendig ist.
Für die Feldarbeiten in der Umgebung von Dogué, insbesondere für die regelmäßige Überwachung
von Messgeräten oder die Durchführung von systematischen Messungen, haben sich Mopeds
als sehr geeignet erwiesen. Mit ihnen ist der Zugang zu den Feldern und Messstellen über
die vorhandenen Trampelpfade nicht nur oftmals wesentlich einfacher als mit den Geländefahrzeugen,
sondern auch kostengünstiger. Außerdem finden sich auch in entlegenen Gebieten Mechaniker,
die in Lage sind, die Mopeds zu reparieren.
Zusätzlich zu den vier in der ersten Phase angeschafften Mopeds wurden in der zweiten Phase
im Sommer 2005 drei weitere gebrauchte sowie ein neues Moped angeschafft, die nach deutschem
Recht ohne Führerschein gefahren werden dürfen. Die Mopeds aus der ersten Phase sind
zum Teil in einem sehr schlechten Zustand und werden lediglich zu Stoßzeiten und im engeren
Umkreis um Dogué benutzt. Sie müssen in der dritten Phase unbedingt ersetzt werden.
Telekommunikation
Die Telekom-Infrastruktur in Benin wurde in den vergangenen drei Jahren ausgebaut. Der staatliche
Betreiber ist immer noch Monopolist im Festnetzbereich, der Markt für Mobilfunk und für
Internet-Anschlüsse wurde hingegen liberalisiert. In beiden Bereichen ist eine deutliche Verbesserung
spürbar.

22
IMPETUS Einleitung
Da im September 2005 außerdem landesweit die alten sechsstelligen Rufnummern durch acht-
stellige ersetzt wurden, ist damit zu rechen, dass die Wartezeiten für einen Anschluss sinken
werden. Von der Verfügbarkeit neuer Nummern dürften insbesondere die Mobilfunkanbieter
profitieren, die ihre Netze kontinuierlich ausgebaut haben. Nach wie vor sind ländliche Gegenden
aber nicht erreichbar, während immer mehr Städte abgedeckt sind und die Verbindungsqualität
steigt.
Seit Anfang 2005 bieten neben der staatlichen Telekommunikationsgesellschaft zwei weitere
Betreiber ADSL-Zugänge ins Internet an. Bislang ist diese Technologie lediglich in Cotonou
verfügbar. Außerdem haben die Betreiber Schwierigkeiten, beim Ausbau ihrer Netze mit der
immensen Nachfrage Schritt zu halten, so dass die durchschnittliche Übertragungsgeschwindigkeit
– zumindest vorübergehend – wieder sinkt.
In Parakou wird seit kurzem von einem regionalen Anbieter eine Satellitenstandleitung angeboten.
Angesichts des hohen Kommunikationsbedarfs der Forscher aus Deutschland während ihres
Beninaufenthalts und der Notwendigkeit der regelmäßigen Koordination der Arbeiten ihrer beninischen
Mitarbeiter, wenn sie in Deutschland sind, erscheint der Wechsel zur Satellitentechnologie
sinnvoll.
Die Verbindungsgebühren sowohl für Festanschlüsse als auch für Mobiltelefone sind in den letzten
drei Jahren gesunken, im internationalen Vergleich aber nach wie vor hoch. Eine Gesprächsverbindung
Benin – Deutschland kostet pro Minute 2,05 €, eine Gesprächsverbindung von Cotonou
nach Parakou kostet 1,00 € pro Minute.
IMPETUS verfügt neben den oben aufgeführten Festanschlüssen über mehrere Mobiltelefone.
Die Erreichbarkeit der Mitarbeiter ist stark gestiegen, da diese sich auch privat SIM-Karten zulegen.
Für die Arbeiten vor Ort wurden drei Satellitentelefone mit einem deutschen Anschluss
beschafft, sie werden je nach Bedarf von den Mitarbeitern nach Dogué oder in andere Dörfer
mitgenommen.
Bedingt durch die starke Beanspruchung elektronischer Geräte durch die hohe Luftfeuchtigkeit,
muss in der dritten Phase eine Reihe von Rechnern, Telefonen, Handys etc. ausgetauscht werden.
Außerdem nehmen elektronische Geräte wegen der im beninischen Netz regelmäßig auftretenden
Spannungsschwankungen und Stromunterbrechungen Schaden.
Marokko
Der Aufbau der logistischen Voraussetzungen für die Projektdurchführung war trotz zunächst
fehlender Forschungsgenehmigungen bereits im August 2000 möglich, da die marokkanischen
Kooperationspartner bei Behörden etc. sehr hilfreich waren. IMPETUS verfügt aufgrund der

Einleitung IMPETUS 23
Größe des betrachteten Einzugsgebietes über zwei Projektstandorte: Ouarzazate im Norden für
Arbeiten überwiegend im Gebirge und Zagora für Arbeiten am nördlichen Rand der Sahara.
Basis in Ouarzazate
Der Standort Ouarzazate bietet als Provinzhauptstadt gute Voraussetzungen als Projektsitz: Neben
wichtigen Kooperationspartnern, wie der Landwirtschaftsbehörde, dem Wasserwirtschaftsamt
und verschiedenen Nichtregierungsorganisationen, befinden sich auch Werkstätten
und Krankenhäuser in der Stadt. Ouarzazate ist ein Verkehrsknotenpunkt mit großem Busbahnhof
und Direktverbindungen in alle großen Städte des Landes. Der internationale Flughafen vereinfacht
nicht nur die Anreise aus Deutschland, sondern hat außerdem zur Folge, dass ein eigenständiges
Zollamt vor Ort ist. Wissenschaftliches Gerät kann so unkompliziert importiert und
Proben ausgeführt werden.
Das alte Projekthaus erwies sich im Laufe der Zeit als ungenügend. Die Lage auf der Flussseite
jenseits des Zentrums hatte zur Folge, dass die Projektmitarbeiter täglich mehrmals eine schmale
und viel befahrene Brücke passieren mussten. Darüber hinaus war das alte Gebäude unzureichend
isoliert, was für hohe Heizkosten im Winter und unerträglicher Hitze im Sommer sorgte.
Die unzureichenden sanitären Anlagen sorgten in Stoßzeiten für unzumutbare Zustände.
Deshalb wurde im Oktober 2003 ein gut isolierter Neubau auf der anderen Flussseite bezogen,
der über ein Büro für den Koordinator sowie ein Großraumbüro für die Projektmitarbeiter vor
Ort verfügt.
Daneben bietet das Gebäude vier Schlafräume mit eigenem Schreibtisch, vier Nasszellen, einen
Aufenthaltsraum, eine Küche und eine große Dachterrasse. Das Haus dient den IMPETUS-
Mitarbeitern zum einen als Büroniederlassung, zum anderen als zentrale Basisstation für die Ankunft
in Marokko sowie die Anfahrt zu sämtlichen im Norden des Drâa-Gebietes gelegenen
Testsites. (vgl. Abb. I.4-6)
Im Büroteil stehen den IMPETUS-Teilnehmern vor Ort Arbeitsplätze für ihre Forschungsarbeiten
zur Verfügung. Über einen ADSL-Anschluss besteht die Möglichkeit, mit den Notebooks der
Forscher eine Verbindung ins Internet herzustellen. Mittels des Routers besteht ein kleines lokales
Netzwerk, das dem Datenaustausch dient und den Zugriff auf den Laser- und Tintenstrahldrucker
ermöglicht.
Zwei Telefonanschlüsse und ein Faxgerät gewährleisten eine effektive Kommunikation zwischen
den Mitarbeitern in Marokko und Deutschland. Des Weiteren befindet sich im Büro ein
brandsicherer Tresor zur Aufbewahrung wichtiger Dokumente.

24
IMPETUS Einleitung
Zwei kleinere Labors dienen der Untersuchung und Aufbereitung geohydrologischer bzw. pflan-
zenphysiologischer und bodenkundlicher Proben.
Abb. I.4-6: Basis Ouarzazate
Im Werkstattbereich können kleinere Reparaturen und mechanische Arbeiten direkt selbst ausgeführt
werden. In der unmittelbaren Nachbarschaft wurde eine Garage als Stauraum für wissenschaftliche
Materialien und Geräte angemietet.
Für die Projektfahrzeuge (s.u.) steht vor der Projektbasis eine größere freie Fläche zur Verfügung,
die bewacht wird.
Basis in Zagora
Die zweite Projektbasis bei Zagora wurde im Laufe der zweiten Phase aufgegeben. Sie wurde
überwiegend von den Ethnologen als Wohnraum, als Lagerraum für wissenschaftliche Instrumente
und für kleinere botanische Versuche verwendet. Mit der Verlagerung des Forschungsschwerpunktes
hin zur Modellierung war die Basis in Zagora nicht mehr ausgelastet.

Einleitung IMPETUS 25
Forscher, die in der Region arbeiten, werden seither im Hotel untergebracht. Da hier die kommunikationsmäßige
Infrastruktur unzureichend ist und die Übernachtungen gleichwohl teuer
sind, wird geprüft, ob stattdessen in der dritten Phase eine kleine Wohnung angemietet werden
kann, in der auch Gerät gelagert werden kann.
Fahrzeuge
Den Projektteilnehmern stehen sechs Fahrzeuge zur Durchführung ihrer Forschungsvorhaben zur
Verfügung. Es handelt sich um vier geländegängige Fahrzeuge sowie zwei Autos für asphaltierte
Straßen und bessere Schotterwege.
Drei der Geländewagen wurden während der ersten Projektphase angeschafft: ein Toyota Prado,
der außer auf Pisten auch auf längeren Strecken zum Einsatz kommt. Dieser Wagen hatte Anfang
Oktober 2005 eine Laufleistung von rund 102.000 km.
Weiter wurden zwei Toyota Hilux gekauft, die überwiegend für den Transport von Mensch und
Material zu den schwer zugänglichen Testsites im Hohen Atlas und in der Wüste verwendet werden.
Sie hatten im Anfang Oktober 2005 eine Laufleistung von rund 100.000 bzw. 108.000 km
erbracht.
Außerdem wurde in der ersten Projektphase ein gebrauchter VW-Transporter Syncro angeschafft,
der bedingt geländetauglich ist und beim Transport vieler Menschen, sperrigen Geräts
und Probenmaterials in der Stadt und weniger schwierigem Gelände Einsatz findet. Dieses Fahrzeug
hat bis Anfang Oktober 2005 eine Fahrleistung von 182.000 km erbracht.
Zwei gebrauchte Renault R4 werden vorwiegend auf asphaltierten Straßen und in der Umgebung
von Ouarzazate und Zagora von Ethnologen eingesetzt.
Für kürzere Entfernungen steht des Weiteren in Ouarzazate ein Moped zur Verfügung.
Während auf Grund der trockenen Luft für den Fuhrpark keine Gefahr durch Durchrosten besteht,
ist die Beanspruchung des Materials durch die steinigen Pisten in der Wüste und im Gebirge
noch höher als in Benin. Es entstehen hohe laufende Kosten insbesondere durch den häufigen
Austausch von Reifen und Stoßdämpfern.
Darüber hinaus steigen die Wartungs- und Instandhaltungskosten auch wegen der hohen Laufleistung
und des Alters des Fuhrparks. Für die dritte Phase ist das Ersetzen von einem Fahrzeug
dringend notwendig und auch wirtschaftlich geboten.

26
Telekommunikation
IMPETUS Einleitung
Bereits vor einigen Jahren wurde der Mobilfunksektor in Marokko liberalisiert. Die Konkurrenz
zwischen dem staatlichen Anbieter Maroc Telecom und der privaten Méditel sorgte für sinkende
Preise und einen zügigen Ausbau der Mobilfunknetze. Selbst in entlegenen Gebieten hat man
mancherorts noch eine, wenngleich schwache, Abdeckung.
Die in der ersten Phase angeschafften drei Satellitentelefone werden aus Sicherheitsgründen bei
Fahrten ins Wüstengebiet an der algerischen Grenz mitgeführt.
In diesem Jahr wurde auch das Festnetz liberalisiert. Preissenkungen und Qualitätssteigerungen
stehen zu erwarten.
In Ouarzazate besteht ein zuverlässiger ADSL-Anschluss. Da bislang allein Maroc Telecom als
Anbieter auftrat, sind nunmehr auch in diesem Sektor ein größeres Angebot und sinkende Preise
zu erwarten.
Bedingt durch die hohe Beanspruchung elektronischer Geräte durch Aerosole, muss in der dritten
Phase eine Reihe von Rechnern, Telefonen, Handys etc. ausgetauscht werden.
I.5 Einbindung in nationale und internationale Forschungsnetze
Das Projekt IMPETUS ist in nationale Forschungsnetze in Benin und Marokko über Kooperationspartner,
die innerhalb der behandelten Problemkomplexe explizit genannt werden (vgl. Kapitel
IV), eingebettet. Dies wird unterstützt durch einige abgeschlossene formale Kooperationsabkommen,
die in den Tabellen I.5.1 bis I.5.3 aufgelistet sind.
IMPETUS ist auch in eine Anzahl von internationalen Forschungsnetzen eingebunden, die in
den jeweiligen Teilprojekten (vgl. Kapitel V) genannt werden. Darüber hinaus existiert eine Kooperation
mit:
AMMA African Monsoon Multidisciplinary Analysis
BIOTA-West Biodiversity Monitoring Transect Analysis
GLOWA-Volta
HELP Hydrology for the Environment, Life and Policy
RIVERTWIN A Regional Model for Integrated Water Management in Twinned
River Basins

Einleitung IMPETUS 27
AMMA
AMMA („African Monsoon – Multidisciplinary Analyses“, http://www.amma-international.org/)
ist eine vom „World Climate Research Programme“ (WCRP) der „Weltmeteorologischen Organisation“
(WMO) anerkannte internationale Forschungsinitiative. Sie sind in die WCRP Programme
CLIVAR (“Climate Variability and Prediction”) und GEWEX (“Global Energy and
Water Cycle Experiment”) eingebettet. Sie wird ebenfalls durch zwei IGPB Programme („International
Geosphere-Biosphere Programme“) offiziell gut geheißen: IGAC („International Global
Atmospheric Chemistry“) and ILEAPS („Integrated Land Ecosystem – Atmosphere Processes
Study“).
Derzeit sind Wissenschaftler aus 20 Nationen beteiligt, die an mehr als 40 nationalen und internationalen
Institutionen an der Initiative beteiligt. Eine intensive Zusammenarbeit besteht mit
einem Netzwerk afrikanischer Kollegen (AMMANET). Es existieren umfangreichere und mehrjährige
(bis 2010) nationale Förderprogramme in Frankreich und im Vereinigten Königreich. Die
Vereinigten Staaten beteiligen sich aktiv an der für 2006 geplanten AMMA-Intensivmessphase
in Westafrika. Auf deutscher Seite sind Gruppen in München, Garmisch, Karlsruhe, Bremen und
die Meteorologie in Köln (Arbeitsgruppe Fink) und Bonn (Arbeitsgruppe Simmer) an dem von
2005-2009 laufenden integrativen EU-Projekt AMMA beteiligt. Beide Arbeitsgruppen sind auch
Teilnehmer an IMPETUS. Herr Fink sitzt im internationalen Steuerungskomitee von AMMA an
federführender Stelle dieser Forschungsinitiative. Er koordiniert mit einem französischen Kollegen
auch die Vertikalsondierungen der Atmosphäre während des AMMA-Feldexperimentes in
2006. Teile dieser Stationen sollen im Sinne eines nachhaltigen Umwelt-Monitorings in Westafrika
über 2008 hinaus betrieben werden. In Vorbereitung dieser Kampagne wurde ein Support
Team 2 (ST2) gebildet, welches Maßnahmen zur „Capacity Building“ im Vorfeld des Experimentes
koordinieren soll. Hier arbeitet der Geschäftsführer von IMPETUS, Herr Dr. Christoph,
mit.
Für die dritte Förderphase von IMPETUS dürften drei Aspekte der Zusammenarbeit von besonderer
Bedeutung sein. Dabei spielt die Reihenfolge ihre Bedeutung wider:
(a) die Mitarbeit in der AMMA-Working Group 4 (WG4) „Prediction of Climate Impacts“
(b) der Datenaustausch zwischen der IMPETUS und AMMA-Datenbank
(c) die Nutzung der AMMA-Kampagnen-Daten vom Sommer 2006
In der AMMA WG4 geht es um die praktische Anwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse der
Monsunforschung besonders in den Sektoren Wasser- und Landwirtschaft sowie Gesundheit.
Der Geschäftsführer von IMPETUS, Herr Dr. Christoph, ist Mitglied der WG4 Kerngruppe. Der
Vorteil auf Seiten der AMMA-Initiative besteht darin, dass IMPETUS auf diesem Sektor in Benin
eine Vorreiterrolle übernommen hat und AMMA von den Erfahrungen profitieren wird. Auf

28
IMPETUS Einleitung
der anderen Seite wird IMPETUS auf kurzem Wege über alternative Ansätze und ergänzende
Erfahrungen in anderen Ländern Westafrikas unterrichtet und kann die eigenen Ansätze ggf. ü-
berprüfen. In diesem Sinne wird die gerade begonnen Arbeit in der WG 4 in der dritten Förder-
phase intensiviert.
Durch die Zusammenarbeit mit den Datenmanagern der sich im Aufbau befindlichen AMMA-
Datenbank können die IMPETUS-Felddaten nach ihrer Freigabe auf internationalem Niveau und
nachhaltig Forschergruppen weltweit verfügbar gemacht werden. Auf die Existenz jüngere Datensätze,
die von den Teilnehmern aus IMPETUS wissenschaftlich noch nicht ausgewertet wurden,
sollen in der AMMA-Datenbank in Form von Metainformationen hingewiesen werden.
Umgekehrt haben IMPETUS-Wissenschaftler Zugriff auf die AMMA-Datenbank.
Nicht nur die in der AMMA-Initiative explizit involvierten IMPETUS-Forscher können von der
ungewöhnlichen Fülle hydro-meteorologischer Daten sowie Daten des Zustandes der Landoberfläche
im AMMA-Kampagnenjahr 2006 profitieren. Dies gilt für alle Teilnehmer von
IMPETUS-Teilnehmer, zumal die Datenerhebung in der dritten Förderphase nicht mehr im Vordergrund
der Arbeiten steht.
Insgesamt ist sichergestellt, dass IMPETUS in einer wesentlichen, breite Forschungsziele dieses
nationalen Projektes aufnehmenden, internationalen Forschungsinitiative exponiert vertreten ist.
Abkürzung Erklärung
AMMA African Monsoon – Multidisciplinary Analyses
CLIVAR Climate Variability and Predictability
GEWEX Global Energy and Water Cycle Experiment
IGAC International Global Atmospheric Chemistry
IGBP International Geosphere-Biosphere Programme
ILEAPS Integrated Land Ecosystem – Atmosphere Processes Study
WCRP World Climate Research Programme
WMO World Meteorological Organisation
BIOTA-West
Bei der Kooperation von BIOTA-West und IMPETUS auf dem Gebiet der Vegetationsdynamik
standen die synergetische Nutzung der jeweiligen Expertise, sowie der Austausch von erhobenen
Daten und die Überprüfung der Ergebnisse auf Konsistenz im Vordergrund.

Einleitung IMPETUS 29
Zum Beispiel wurde vom BIOTA-West-Projekt für das Gebiet von Pehonco, nördlich des
IMPETUS Untersuchungsgebietes, eine Vegetationsklassifizierung erstellt. Hierbei gab es eine
Zusammenarbeit vom IMPETUS mit dem hierfür verantwortlichen BIOTA-West-Mitarbeiter
Konstantin König, der Teile seiner Arbeit in der Arbeitsgruppe Fernerkundung durchführte. Die
Vegetationsklassifizierungen von IMPETUS und BIOTA-West werden nun harmonisiert, so dass
sie an den Rändern und den überlappenden Gebieten konsistent sind. Des Weiteren wurden jeweils
die zahlreichen „-“ Daten übergeben und einer gemeinsamen Datenbank zusammengefasst.
Es ist geplant über diese Arbeiten eine gemeinsame Publikation zu erstellen.
In Fragen der Pflanzenansprache und den jeweiligen Standortansprüchen gab es einen regen
Austausch zwischen der BIOTA-West Gruppe in Frankfurt und den IMPETUS-Botanikern.
In einer intensiven Kooperation zwischen IMPETUS und BIOTA-West wurden im Pendjari-
Nationalpark mit der IMPETUS-Drohne hoch aufgelöste Luftbilder aufgenommen. Diese stellten
für die BIOTA-West-Mitarbeiter eine wichtige Grundlage für ihre Untersuchung und Modellierung
der Hydrologie der ökologisch bedeutenden Mare dar. Ein interessantes Ergebnis war der
Zusammenhang zwischen der Dauer der Überstauung und der Vegetationszusammensetzung.
Durch Analyse der hoch auflösenden Drohnen-Luftbilder konnten nun die Verbindungen zwischen
des Flusses und der Mare gefunden werden. Dies sind wichtige Informationen für das
Parkmanagement. Diese Zusammenarbeit wird auch in einer gemeinsamen Publikation dargestellt
werden.
In der 3. Projektphase wird es in Hinblick auf die Auswertungen von zeitlich hoch auflösenden
Fernerkundungsdaten zu einer intensiven Zusammenarbeit von IMPETUS mit BIOTA-West-
Mitarbeitern der Fernerkundungsgruppe in Würzburg kommen. IMPETUS wird auf deren Expertise
in Bezug auf Auswertung von MODIS Daten zurückgreifen und dafür die hervorragenden
IMPETUS-Klassifikationsergebnisse und die umfangreichen „Ground Truth“-Informationen zur
Verfügung stellen. Des Weiteren ist geplant, dass BIOTA-West-Mitarbeiter auf die Ergebnisse
der Landbedeckungs-/Landnutzungsmodellierung von IMPETUS zurückgreifen können. Eventuell
wird die im Rahmen von IMPETUS entwickelte XULU („Extendable Universal Land Use-
/Land Cover Modelling Plattform“) für BIOTA-West-Fragestellungen eingesetzt werden.
GLOWA-Volta
Klimadiagnose und Klimamodellierung
In der zweiten Förderphase der GLOWA-Projekte erfolgte ein Austausch in den Themenbereichen
„Klimadiagnose“ und „Klimamodellierung“. Bei den klimadiagnostischen Arbeiten standen
vergleichende Studien zu den langjährigen Schwankungen des Niederschlages und der Temperatur
sowie des Monsunbeginnes im Vordergrund. Aufgrund der Kooperationen mit den nationalen

30
IMPETUS Einleitung
Diensten (Wetterdienst, Ämter für Hydrologie) in Benin, Burkina Faso und Ghana liegen den
GLOWA-Projekten für die Region ungewöhnlich umfangreiche Beobachtungsdatensätze zur Be-
rechnung der Klimatrends zur Verfügung. In einem gemeinsamen Vortrag auf der Statuskonfe-
renz im Mai 2005 in Köln wurde in diesem Zusammenhang auf den sowohl in Südbenin als auch
in Südostghana beobachteten, signifikanten Trend zu einem um bis zu zwei Wochen verspäteten
Einsetzen des Südwestmonsuns hingewiesen. Auch im Hinblick auf die Interpretation von Zirku-
lationsmusteranalysen, welche in GLOWA-Volta durchgeführt wurden, erfolgte eine Diskussion
auf der Basis der in IMPETUS durchgeführten Studien zur Statistik und Dynamik niederschlags-
bringender Systeme in Westafrika. Schließlich wurde Simulationen mit den Regionalmodellen
MM5 und REMO für das zukünftige Klima verglichen. Für die Zusammenarbeit in der dritten
Phase sind zwei Entwicklungen von hoher Bedeutung: Das Aufsetzen von IPCC SRES A1b und
B1 Konsortial-Szenarienrechnungen mit REMO am DKRZ in Hamburg und die Teilnahme der
Kölner und Bonner Meteorologen (IMPETUS) und der Garmischer Kollegen am von der EU geförderten
integrierten Forschungsprojekt AMMA.
Mit den durch veränderte Treibhausgaskonzentrationen und Landnutzungen angetriebenen, jeweils
drei IPCC A1b und B1 Ensemblesimulationen über den Zeitraum von 1960 bis 2050 stehen
in der 3. Projektphase allen Nutzern in GLOWA-Volta und IMPETUS eine beispiellose und
möglichst realistische Datenbasis für die Beschreibung des zukünftigen Klimazustandes im tropischen
und nördlichen Afrika zur Verfügung. Dieser aufwendige Modellieransatz wurde durch
zusätzliche Rechenzeitkontingente des BMBF ermöglicht. Es wird zu Beginn der 3. Phase avisiert,
die Modelldaten aus den Konsortialläufen vergleichend klimatologisch auszuwerten und
Erfahrungen in der Umformung dieser Daten gemäß der Schnittstellen mit den hydrologischen,
medizinischen und agrarökonomischen Folgemodellen in den Projekten auszutauschen. Es erscheint
angebracht, bei Bedarf die neuen Erkenntnisse zur Klimaentwicklung in Westafrika, wie
sie sich aus dem zu Beginn der dritten Phase zur Verfügungen stehenden globalen ECHAM5-
Lauf mit einem interaktiven Vegetationsmodul bzw. aus den darauf aufsetzenden REMO-
Zeitscheibenexperimenten ergeben, mit den Kollegen aus GLOWA-Volta zu diskutieren. Eine
weitere Zusammenarbeit ergibt sich durch die Mitgliedschaft der Arbeitsgruppen Fink/Simmer
(IMPETUS) und Kunstmann (VOLTA) im internationalen AMMA-Konsortium, in welchem
42 europäische Forschergruppen zusammen geschlossen sind. Es ist sinnvoll, die im Rahmen
von GLOWA national geförderte Spitzenforschung auf dem Gebiete der rezenten und zukünftigen
Wasserverfügbarkeit in Westafrika in der AMMA-Initiative gemeinsam zu exponieren.

Einleitung IMPETUS 31
Abkürzung Erklärung
AMMA African Monsoon Multidisciplinary Analysis
ECHAM European Center Hamburg Modell
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
REMO Regional Modell
SRES benannt nach dem zweiten IPCC-Report: Second Report on Emission Szenarios
MM5 Mesoscale Model, Version 5
Sozialwissenschaften
Die zweite Förderphase war von einer vitalen Kooperation und zunehmenden Vernetzung der
sozialwissenschaftlich und medizinisch orientierten Arbeitsbereiche aus IMPETUS und
GLOWA-Volta geprägt. Es wurden mehrere Workshops, u.a. zu den Themen „Institutional settings
des Wassersektors“, „Local governance“ und „Interdisziplinäre Zusammenarbeit“, abgehalten.
Während dieser Veranstaltungen wurden inhaltliche und methodische Parallelen identifiziert,
um die zukünftige Zusammenarbeit zwischen den beiden Projekten stärker im Hinblick
auf den Kompetenztransfer der anstehenden dritten Förderphase zu institutionalisieren.
Der inhaltliche Austausch war vor allem von dem Interesse geleitet, interdisziplinär eingebettete,
sozialwissenschaftliche und medizinische Themenbereiche einer länder- und gesellschaftsvergleichenden
Analyse zu unterziehen. Hervorzuheben sind hierbei Aspekte der Dezentralisierung
im Wassersektor, Wasserverbrauchsanalysen, die Wahrnehmung der Wasserqualität durch die
Bevölkerung, die virologische und bakteriologische Kontamination von Wasserstellen, Bodenrecht
und Ressourcenkonflikte, sowie Bevölkerungsprojektionen im Ouémé- und Volta-
Einzugsgebiet.
Trotz der unterschiedlichen Größe der untersuchten Flusseinzugsgebiete bildete die Skalenproblematik,
also die Vermittlung von Forschungsergebnissen auf verschiedenen Raum- und Zeitskalen
eine gemeinsame methodische Herausforderung, vor allem unter dem Aspekt der Szenarienanalyse.
Ein weiterer Schwerpunkt des methodischen Austauschs war die Diskussion um die
problemadäquate und interdisziplinäre Einbindung der sozialwissenschaftlichen und medizinischen
Ergebnisse in die übergeordneten Ziele der beiden Forschungsprojekte.
Höhepunkte der inhaltlichen und methodischen Kooperation wurden auf der GLOWA-
Statuskonferenz mit der Ausstellung eines gemeinsamen Posters zum institutionellen und politischen
Kontext des Wassermanagements in Ghana und Benin dokumentiert. Auch die Leitlinien
der zukünftigen Kooperation sind dort hinsichtlich des Kompetenztransfers als dem Hauptziel

32
IMPETUS Einleitung
beider Projekte in der dritten Förderphase dargestellt. Beide Projekte gehen von der Möglichkeit
des wissenschaftlich gestützten „Capacity Building“ auf allen Verwaltungsebenen und in ver-
schiedensten Institutionen aus. Angesichts der politischen Dezentralisierungsprozesse in beiden
Ländern werden besonders hohe Erwartungen jedoch in die mittleren Verwaltungsebenen bei der
Umsetzung von Forschungsergebnissen gesetzt. Als länderübergreifendes Beispiel sei die Ein-
richtung und wissenschaftliche Begleitung von Wassergremien auf der Gemeinde- und Verbrau-
cherebene genannt.
Letztlich wird auch die Formulierung von realistischen Handlungsoptionen und die Anwendersensibilität
der zu entwickelnden „Decision Support Systems“ (DSS) über die Verwendung wissenschaftlicher
Erkenntnisse in Verwaltungs- und Planungszusammenhängen entscheiden. Diesbezüglich
ist neben den oben bereits genannten Austauschforen und Kooperationsformen für die
dritte Förderphase die ländervergleichende Identifikation von „Best Practices“ des Kompetenztransfers
geplant. Sie soll in der Formulierung eines Handlungskatalogs zum Kompetenztransfer
für andere Themenbereiche aus dem Kontext der beiden GlOWA-Projekte münden.
HELP
Die IMPETUS-Untersuchungsgebiete, der Drâa in Marokko und der Ouémé in Benin, sind in
das HELP-Netzwerk aufgenommen worden. Sie sind somit Teil der HELP-Initiative und wurden
als operationelle Einzugsgebiete klassifiziert. HELP (“Hydrology for the Enironment, Life, and
Policy”) ist ein gemeinsame Initiative der UNESCO (“United Nations Educational Scientific
Organization”) und der WMO (“World Meteorological Organization”) und wird vom IHP (“International
Hydrological Programme”) geleitet. Ziel von IMPETUS und auch von HELP ist das
integrative, nachhaltige Einzugsgebietsmanagement, das neben der naturwissenschaftlichen
Sichtweise insbesondere die lokalen Experten und „Stakeholder“ einbezieht. Die in diesem Zusammenhang
von HELP geforderten Berechnungen von Zukunftsszenarien waren Schwerpunkt
der 2. Phase des IMPETUS-Projektes. Der von HELP angemahnte Transfer des von den Wissenschaftlern
erworbenen Wissens zu den Entscheidungsträgern wird in IMPETUS über die geplante
Entwicklung der Entscheidungsunterstützungssysteme realisiert. Die in IMPETUS verfolgten
Ansätze können daher Pilotcharakter für die HELP-Initiative haben.
RIVERTWIN
RIVERTWIN ist ein EU-Projekt, das die Implementierung eines Modells zum Management von
Wasserressourcen in verschiedenen Einzugsgebieten zum Ziel hat. Das dreijährige Projekt bearbeitet
drei Einzugsgebiete: das Neckar-Einzugsgebiet in Deutschland, das Chichik-Einzugsgebiet

Einleitung IMPETUS 33
in Usbekistan und das Ouémé-Einzugsgebiet in Benin. Dabei sollen die im ersten Jahr im Neckar-Einzugsgebiet
erarbeiten Konzepte auf die anderen Gebiete übertragen werden.
Da es einige inhaltliche und methodische Ähnlichkeiten zwischen IMPETUS-Benin und
RIVERTWIN-Ouémé gibt, ist eine Kooperation der beiden Projekte bei den Arbeiten im Ouémé-
Einzugsgebiet sinnvoll.
Bei einem Treffen von RIVERTWIN- und IMPETUS-Repräsentanten im Oktober 2004 wurden
die Grundlagen für eine Kooperation der beiden Projekte besprochen. Im Fokus der Kooperation
steht der Datenaustausch, aber auch eine Zusammenarbeit bei Verwendung gleicher Modellansätze
ist vorgesehen. Da RIVERTWIN aufgrund seiner kurzen Projektdauer nur sehr wenig eigene
Erhebungen durchführen kann, ist die sehr gute Datengrundlage, die IMPETUS in Benin
erarbeitet hat, für RIVERTWIN von Interesse. Aber auch RIVERTWIN kann im Bereich Bodenkunde
und Wasserverbrauch durch eigene Studien zusätzliche Daten für IMPETUS, für das
untere Ouémé-Einzugsgebiet, liefern.
Eine erste konkrete Zusammenarbeit fand bei der Abgrenzung der hydrologischen Teileinzugsgebiete
des Ouémé auf der Basis der Abflusspegel statt. Hier wurden gemeinsame Einzugsgebietsgrenzen
festgelegt.
Des Weiteren wurde die Methodik der in IMPETUS durchgeführten Wasserverbrauchsstudie an
RIVERTWIN weitergegeben.
Bezüglich gemeinsam verwendeter Modellansätze ist eine enge Kooperation im Bereich der
Grundwassermodellierung geplant. Es ist vorgesehen, dass IMPETUS die Modellierung im Bereich
des oberen Ouémé durchführt, wo bereits in den vorangegangenen Projektphasen eine gute
Datengrundlage geschaffen wurde. RIVERTWIN bearbeitet das südliche Einzugsgebiet des Ouémé.
Da jeweils das Modell MODFLOW eingesetzt wird, profitieren beide Projekte von der Zusammenarbeit.
Details wurden in einem Kooperationsvertrag konkretisiert.
Weitere Kooperationen im methodischen Bereich sind auch bei der Pflanzenproduktionsmodellierung
geplant. Hier verwenden beide Projekte das EPIC-Modell.

34
Tab. 1.5.1: Partner vor Ort in Benin
IMPETUS Einleitung
Teilprojekt Institution und Repräsentanten
A
A1
Niederschlagsvariabilität
A2
kontinentale
Hydrosphäre
A3
Biosphäre
A4
Soziodemographie
A5
Ethnologie und
Medizin
Rahmenabkommen zwischen dem Ministère des Affaires Etrangères et
de l’Intégration Africaine: K.A. Idji (Minister)
und der
Deutschen Botschaft, Cotonou, Benin: H.-B. Sauerteig (Botschafter)
Kooperationsabkommen mit dem Projekt CATCH, Institut Français de
Recherche pour le Développement (IRD), Frankreich: T. Lebel (Koordinator)
Direction de la Météorologie Nationale (DMN): F. Didé (Direktor)
Université de Abomey-Calavi (UAC; vormals UNB – Université Nationale
du Bénin): M. Boko, A. Afouda
Direction Générale de l’Hydraulique (DGH): M. Ahokpossi(Direktor),
Nachfolger von A. Toupé
Université de Abomey-Calavi (UAC; vormals UNB – Université Nationale
du Bénin): E. Agbossou, A. Afouda, H. Onibon, M. Boukari
Centre National de Télédétection et de Surveillance du Couvert Forestier
(CENATEL): V. J. Mama (Direktor)
Université de Abomey-Calavi (UAC; vormals UNB – Université Nationale
du Bénin): N. Sokpon, B. Sinsin, A. Floquet
Institut National de Recherche Agronomique du Bénin (INRAB):
J. Detongnon (Direktor)
Université d’Abomay-Calavi (UAC; vormals UNB – Université Nationale
du Bénin): R. Tossa, S. Vadouche, R. Moggbo
Direction Générale de l’Hydraulique (DGH): M. Ahokpossi (Direktor),
Nachfolger von A. Toupé
Abkommen mit dem Dorf Dogué: König von Dogué, A. Olossoumare
(Präfektur Bassila)
Université de Abomey-Calavi (UAC; vormals UNB – Université Nationale
du Bénin): H. Soclo, Z. Tossa

Einleitung IMPETUS 35
Tab. 1.5.2: Partner vor Ort in Marokko
Teilprojekt Institution und Repräsentanten
Accord de Siège zwischen dem Projekt IMPETUS
B
und der
Regierung des Königtums Marokko: A. El M’hamdi (Botschafter / Direktor
für Justiz und Verträge)
B1 Direction de la Météorologie Nationale (DMN): A. Diouri (Direktor)
Niederschlagsvariabilität
B2 Office Régional de Mise en Valeur Agricole Ouarzazate (ORMVAO) :
Kontinentale
M. Gharbaoui(Direktor)
Hydrosphäre
B3
Institut Agronomique et Vétérinaire (Rabat): F. Gessous (Direktor)
Biosphäre
Office Régional de Mise en Valeur Agricole Ouarzazate (ORMVAO):
M. Gharbaoui(Direktor)
UFR Développement et Aménagement Régional, Faculté des Lettres,
B4 Université Mohammed V, Rabat: Prof. Dr. S. B. Alaoui (Dekan)
Soziodemographie Association de Développement de la vallée du Drâa (ADEDRA):
und Rechte Y. Bahnini (Vizepräsident)
Université Iben Zoher, Agadir: H. Benhalima (Dekan)
Tab. 1.5.3: Sonstige Verträge mit Partnern vor Ort (Auswahl)
Vertrag Institution und Repräsentanten
BENIN
Bauabkommen über ein Gebäude Direction Générale de l’Hydraulique: M. Ahokpossi (Di-
am Sitz der DH
rektor), Nachfolger von A. Toupé
Bauabkommen über die Instandset- Direction Générale de l’Hydraulique: M. Ahokpossi (Dizung
und den Neubau eines Gebäurektor), Nachfolger von A. Toupé
des auf dem Gelände des Service
Régional de l’Hydraulique, Parakou
Bauabkommen über eine Schutzhüt- Direction de la Météorologie Nationale (DMN): F. Didé
te für die Radiosondenstation auf (Direktor)
dem Gelände des Service Météorologique
National, Parakou
Mietvertrag (IMPETUS-Projekthaus B. Dadou (Besitzer)
in Parakou)
Bauabkommen über ein Gebäude in Abkommen mit dem Dorf Dogué: Délégué von Dogué
Doguè
MAROKKO
Mietvertrag (Projektbasis in Ouarzazate)
M. L. Tlemsani (Besitzer)

36
I.6 Erfolgsaussichten
IMPETUS Einleitung
Insbesondere aus folgenden Gründen sehen die Antragssteller die Erfolgsaussichten – auch unter
Berücksichtigung des Verwertungsplanes – für die Fortführung des Projektes als sehr gut an:
• Die bisher erzielten Ergebnisse mit den dabei angewandten Methoden der Vernetzung
zwischen den unterschiedlichen Disziplinen.
• Einbettung in die lokalen Forschungslandschaften in Benin und Marokko auf der Basis
von zahlreichen Kooperationsabkommen.
• Einbeziehung der lokalen Anwender („Stakeholder“) über Steuerungsgremien („Comités
de Pilotage“).
• Eine sehr günstige Datenlage.
• Die aufgebaute sehr gut funktionierende Infrastruktur.
• Überführung von IMPETUS-Kompetenzen in ein mögliches gemeinsames Forschungsund
Lehrzentrum „African Studies – Man and Environment“ der Universitäten Köln und
Bonn.
Erfolgsaussichten
Die Arbeiten werden von Wissenschaftlern der Universitäten Köln und Bonn ausgeführt, die sich
in einem gemeinsamen Kompetenznetzwerk organisiert haben. Weitere benachbarte wissenschaftliche
Institutionen werden mit einbezogen, wie z.B. das Zentrum für Entwicklungsforschung
(ZEF) in Bonn. Die Forschungsinitiative IMPETUS ist eingebettet in die lokale Forschungslandschaft
der Staaten – unter Einbeziehung von Anwendern („Stakeholdern“) –, wo die
Forschungsaktivitäten konzentriert werden, also überwiegend in Benin und Marokko. Es wird
Wert darauf gelegt, die dortigen staatlichen, traditionellen und privaten Institutionen durch eine
intensive Zusammenarbeit zu stärken und den Aufbau wissenschaftlichen „Know-hows“ zu fördern
(„Capacity Building“). Nachwuchsforscher aus den genannten Ländern erhalten durch Aufenthalte
als Gastwissenschaftler in Köln und Bonn die Gelegenheit, von den Ergebnissen des
Projekts zeitnah zu profitieren.
Aufgrund der bisher erzielten Ergebnisse und wegen der folgenden Fakten beurteilen die Antragsteller
die Erfolgsaussichten der beantragten Fortführung des Projektes als sehr gut:
• Auf der Basis einer Forschungsgenehmigung durch das Außenministerium des Königreichs
Marokko und eines Rahmenabkommens zwischen der Republik Benin und der Bundesrepublik
Deutschland wurden mehrere Kooperationsabkommen mit Institutionen in Marokko und
Benin abgeschlossen (siehe Tabellen in Kapitel I.5). Durch diese Maßnahmen konnte sicher-

Einleitung IMPETUS 37
gestellt werden, dass die eigenen Arbeiten in die lokalen Forschungslandschaften der beiden
genannten Staaten eingebettet wurden und das Projekt bislang wie geplant durchgeführt werden
konnte.
• Die zur Durchführung der Arbeiten notwendigen logistischen Maßnahmen (vgl. Kapitel I.4:
z.B. Anschaffung von Fahrzeugen, Verschiffung von Geräten, Zollfreiheitsbescheinigungen,
Bau oder Anmietung von Häusern als Basis etc.) wurden schon in der ersten Phase so weit
abgeschlossen, dass auch von dieser Seite her dem Verlauf der Arbeiten nichts im Wege
stand und die beabsichtigen weiteren Arbeiten durchgeführt werden können.
• Besonderen Wert wurde auf die Installation und Betrieb der eigenen Messstationen gelegt
(vgl. Kapitel I.4).
• Insgesamt ist die Datenlage als sehr günstig anzusehen.
• Im Vorhaben nimmt die Vernetzung zwischen den beteiligten Disziplinen auf der Basis von
Problemkomplexen einen besonderen Stellenwert ein. Die bisherige Vorgehensweise hierbei
wird auch für die Fortführung des Projektes als optimal angesehen.
• Die bisher durchgeführten Maßnahmen zum „Capacity Building“ wurden positiv angenommen.
Verwertungsplan
Die übergeordnete Zielstellung des auf insgesamt neun Jahre angelegten Projektes besteht in
dem Aufzeigen konkreter Wege zur Umsetzung wissenschaftlicher Resultate in wissenschaftlich
fundierte und belastbare, zugleich aber auch umsetzbare Lösungsstrategien vor dem Hintergrund
einer sich ändernden natürlichen Umgebung. IMPETUS ist also ein anwendungsbezogenes Forschungsprojekt.
In den ersten beiden jeweils dreijährigen Phasen des Vorhabens standen die Bestimmung
des Ist-Zustandes und die Entwicklung von potenziellen Zukunftsszenarien im Vordergrund.
Es hat sich dabei als sinnvoll erwiesen, die vielfältigen Probleme zum Thema Wasser
in den Untersuchungsregionen mit Hilfe so genannter „Problemkomplexe“ zu charakterisieren
und zu strukturieren. Die Problemkomplexe sind so angelegt, dass am Ende ihrer Bearbeitung
unterschiedliche Lösungen in Form von Handlungsoptionen stehen, die Grundlagen für die Bereitstellung
von „Decision Support Systems“ (DSS) im Laufe der dritten Phase darstellen. Diese
können nach Abschluss des Vorhabens von den Entscheidungsträgern eigenständig und nachhaltig
weiter betrieben werden.

38
IMPETUS Einleitung
Forschungs- und Lehrzentrum „African Studies – Man and Environment“
Zur Überführung der über Jahre von IMPETUS entwickelten Verfahren und erworbenen Kompetenzen
wird angestrebt, diese in ein gemeinsames Forschungszentrum „Vulnerability and Resilience
in African Societies and Ecosystems“ (Arbeitstitel) der Universitäten Köln und Bonn einzubringen.
Dies erfolgt zusammen mit entsprechenden Überlegungen bei dem SFB 389
(ACACIA – „Arid Climate and Cultural Innovation in Africa“) an der Universität zu Köln.
Die Beratungen hierzu sind an beiden Universitäten unter Beteiligung von IMPETUS-
Angehörigen (M. Bollig, P. Speth, G. Menz, B. Diekkrüger) im Gange und haben unter anderem
Eingang in die folgenden Strukturpapiere gefunden:
• Universität zu Köln:
„Institutional strategy to promote top-level research: From fundamental sciences to the
practical needs of societies. Concept – Excellence initiative by the federal and state governments
to promote science and research at German universities“
• Universität zu Köln:
„Graduate School: Geo-ecological dynamics, demographic transformations and cultural
processes under conditions of global change“
• Universität Bonn:
„Zentrum für Fernerkundung der Landoberfläche“ – ZFL
Die Aktivitäten eines solchen möglichen Forschungszentrums werden unterstützt durch die folgenden
Studienangebote, die in die Überlegungen einbezogen werden:
- Universität Bonn:
„International Master Program: ARTS – Agricultural Science and Resource Management in
the Tropics and Subtropics“ (einschließlich ARTS–Africa–Programm in Kenia)
- Universität zu Köln:
Master of Science Course: „International Master of Environmental Sciences“ – IMES
- Universität zu Köln (geplant – in der Beantragungsphase):
MA in „Culture and Environment in Africa“

Methodik IMPETUS
II Methodik
Aufgrund der Bedeutung des hydrologischen Zyklus für die Verfügbarkeit von Süßwasser wurden
im Laufe der ersten dreijährigen Projektphase die wesentlichen Aspekte des Wasserhaushalts
und des menschlichen Handelns in den beiden Untersuchungsregionen diagnostiziert und quantifiziert.
In einem integrativen Ansatz wurden die bestehenden Zusammenhänge und Abhängigkeiten
innerhalb des hydrologischen Kreislaufs mit Hilfe existierender numerischer und konzeptioneller
Modelle der einzelnen beteiligten Disziplinen erfasst und die Modelle für die jeweilige
Region und Fragestellung angepasst und verifiziert. Grundlagenforschung wurde nur in den
Fällen betrieben, wo nicht auf bestehendes Wissen in der Literatur und Erfahrung zurückgegriffen
werden konnte. Herzstück der naturwissenschaftlichen Modellierung in IMPETUS ist die für
diese Region einmalige Erstellung einer hierarchischen Kette ineinander genesteter Atmosphärenmodelle,
die ein dynamisches bzw. statistisch-dynamisches Herunterskalieren klimarelevanter
Parameter für Afrika (insbesondere Niederschlag und Temperatur) von der globalen bis zur
lokalen Ebene (~3 km Auflösung) gestatten (siehe Kap. II.1).
Zu Beginn des Vorhabens hat sich gezeigt, dass die vorhandene Datengrundlage in manchen
Disziplinen unzureichend war. In diesen Fällen wurden eigene umfangreiche Datenerhebungen
vor allem im Bereich der Sozioökonomie, der Ethnologie und Medizin durchgeführt. Insbesondere
für die Anpassung und Verifikation der naturwissenschaftlichen Modelle wurden die vorhandenen
lokalen Datennetze durch die Installation eigener Instrumente entlang eines Höhengradienten
(in Marokko) oder auf Intensivmessflächen (in Benin) verdichtet.
In der zweiten Phase stand die Analyse der zukünftigen Entwicklung im Vordergrund. Dies geschah
im Wesentlichen auf der Grundlage einer Kopplung geeigneter Modelle. Da die Konstruktion
eines einzigen gekoppelten Systems nicht möglich erschien, wurden je nach Fragestellung
unterschiedliche Systemkomponenten (= disziplinäre Modelle) gekoppelt. Aufgrund der mit der
Modellierung verbundenen großen Unsicherheiten kann die zukünftige Entwicklung nicht exakt
prognostiziert werden. Vielmehr wurde mittels Szenarienanalysen versucht, die Bandbreite
wahrscheinlicher Entwicklungen abzuschätzen, damit die Akteure geeignete Handlungsempfehlungen
aus den Ergebnissen ableiten können. Hierzu wurden zunächst, orientiert an den allgemeinen
Entwicklungen für die untersuchten Länder und in Abstimmung mit den lokalen „Stakeholdern“,
Referenzszenarien entwickelt, die anschließend regionalisiert und für die jeweilige
Fragestellung verfeinert wurden (siehe Kap. II.2). Betrachtet wurden neben dem Klimawandel
der kulturelle und soziale Wandel, der institutionelle Wandel, die Bevölkerungsdynamik, die
wirtschaftliche Entwicklung und technologische Innovationen. Eingebettet in die skalenabhängige,
raum-zeitliche Betrachtung und Bewertung der zukünftigen Entwicklung sind eine Reihe ü-
39

40
IMPETUS Methodik
bergeordnete Problembereiche – sogenannte „Problemkomplexe“, die in enger Zusammenarbeit
mit „Stakeholdern“ identifiziert und multidisziplinär bearbeitet und bewertet werden. Dies ist
die unverzichtbare Grundlage für die Entwicklung und Implementierung der benötigten Mana-
gementwerkzeuge für Entscheidungsträger im Laufe der zu beantragenden dritten Phase. Die
Durchführung eines geeigneten „Capacity Buildings“ ist eine grundlegende Voraussetzung für
den Erfolg von IMPETUS. Hierbei soll u.a. das bereits begonnene Training im Umgang mit den
entwickelten Werkzeugen vermittelt werden, um deren nachhaltigen Einsatz zu gewährleisten
(siehe Kap II.4).
II.1 Meteorologische Modellkette
Prozesse im Klimasystem laufen auf den unterschiedlichsten Raum- und Zeitskalen ab. Die Skaleninteraktivität
ist in den niederen Breiten besonders stark ausgeprägt, da hier großräumige Prozesse
wie die atmosphärische Zirkulation, die Position der innertropischen Konvergenzzone und
global umspannende Telekonnektionen in hohem Maße mit den lokalen Strukturen (z.B. Landoberflächencharakteristika)
interagieren. Ein eindrucksvolles Beispiel hierfür sind die interannuellen
bis interdekadischen Niederschlagsschwankungen im subsaharischen Westafrika, die
primär von den großräumigen Anomalien der tropischen Meeresoberflächentemperaturen angeregt
und sekundär durch Wechselwirkungen mit der Vegetationsbedeckung und Bodenfeuchte
verstärkt werden (Wang et al., 2004; Paeth 2004; Sogalla et al., 2005). Auch in zeitlicher Hinsicht
müssen viele Prozesse von den auf Stundenbasis ablaufenden Gewitterlinien („Squall-
Lines“) bis hin zu den interdekadischen, möglicherweise anthropogen verursachten Klimavariationen
bzw. -änderungen berücksichtigt werden.
Die Skaleninteraktivität in den Tropen erschwert nicht nur das physikalische Verständnis des
Klimasystems, sondern setzt auch hohe Ansprüche an die Klimamodellierung. Denn eine umfassende
Beurteilung der Schlüsselfaktoren einer Klimaänderung sowie die realistische Abschätzung
von zukünftigen Klimaentwicklungen in Afrika erfordern einen skalenübergreifenden Modellieransatz.
Auf den ersten Blick würde ein globales hochauflösendes Modell, dass alle klimarelevanten
Prozessen bis auf die lokale Skala hinab erfasst, als optimaler Lösungsweg erscheinen.
Dies ist jedoch aufgrund des damit verbundenen Datenvolumens höchst unpraktikabel. Darüber
hinaus ist der Rechenaufwand für ein globales Klimamodell mit unter 5 km horizontaler
Auflösung bislang nicht realisierbar. Es muss stattdessen ein Kompromiss zwischen räumlicher
Auflösung, Länge der Simulation und Anzahl der Modelläufe gefunden werden. In IMPETUS
wird deshalb ein alternativer Weg beschritten. Basierend auf existierenden Atmosphärenmodellen
wurde bereits im Verlauf der ersten Projektphase eine sogenannte meteorologische Modell-

Methodik IMPETUS
kette etabliert, in der globale, regionale und lokale Modelle der Atmosphäre so ineinander verschachtelt
werden, dass die relevanten Prozesse im afrikanischen Klima lückenlos simuliert werden
können (s. Abb. II.1-1). Dabei steht jede Modellkategorie für bestimmte Raum- und Zeitskalen
sowie für die damit verbundenen Prozesse, welche im nächsten Abschnitt kurz beschrieben
werden. Durch ein sukzessives Nesting vom großskaligen zum kleinskaligen Modell und der
Zuhilfenahme statistisch-dynamischer Ansätze lassen sich Klimaszenarien und Klimaänderungssignale
über alle Raum- und Zeitskalen transportieren. Ferner stellt die meteorologische Modellkette
Eingabedatensätze für die zahlreichen Folgemodellierungen in IMPETUS bereit, die sehr
unterschiedliche Ansprüche an die raumzeitliche Auflösung sowie die geographische und zeitliche
Abdeckung der meteorologischen Felder stellen.
Abb. II.1-1: Schema der meteorologischen Modellkette in IMPETUS.
Globale Klimamodelle erfassen langzeitliche und räumlich global übergreifende Komponenten
der Klimavariabilität. Mit diesen Werkzeugen lassen sich Simulationszeiträume von mehreren
hundert Jahren realisieren. Somit sind die Globalmodelle vor allem dafür prädestiniert, verschiedene
Effekte (z.B. einen anthropogen verursachten Anstieg von Aerosolen und Treibhausgasen)
auf das Klimasystem zu beschreiben. Das lange Zeitfenster geht jedoch zu Lasten der räumlichen
Auflösung, die bei den operationellen Modellversionen typischerweise zwischen 200 und 300
km rangiert. In IMPETUS kommen die Globalmodelle ECHAM4 (Roeckner et al., 1996) und
ECHAM5 (Roeckner et al., 2005) zum Einsatz. Insgesamt wurden drei verschiedene experimentelle
Ansätze betrachtet: (1) Die Atmosphärenmodelle werden an ein Ozeanmodell gekoppelt
und mit steigenden Treibhausgaskonzentrationen bis zum Jahre 2100 angetrieben. Sie geben
Einblick in die langsamen menschlich verursachten Klimaänderungen. (2) Die aktuelle Version
des Atmosphärenmodells wird mit beobachteten Meeresoberflächentemperaturen angetrieben,
41

42
IMPETUS Methodik
um die ozeanisch induzierten Klimaphänomene während des 20. Jahrhunderts zu beschreiben.
(3) Das gleiche Atmosphärenmodell wird nicht interaktiv an die Meeresoberflächentemperatur
der bestehenden IPCC 4AR – Läufe („Intergovernmental Panel on Climate Change“, „Fourth
Assessement Report“) gekoppelt, weiterhin um ein dynamisches Vegetationsmodell erweitert,
damit die Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Landbedeckung erfasst werden kann
(Schnitzler et al., 2001), und schließlich werden im Antrieb dreidimensionale, globale Aerosolverteilungen
(Boucher et al., 2002) für ein möglichst vollständiges Abbild der Atmosphäre mit
berücksichtigt. Ergebnisse dieser Modellieransätze werden im Teilprojekt AB1 beschrieben.
Die geringe Auflösung der Globalmodelle impliziert, dass in den Untersuchungsgebieten in Benin
und Marokko häufig keine räumlich differenzierten Einblicke gewonnen werden können.
Zudem werden wichtige Prozesse der Atmosphärendynamik wie die afrikanischen Wellenstörungen
(„African Easterly Waves“) noch nicht ausreichend gut reproduziert. Deshalb wird mit
dem regionalen Klimamodell REMO (Jacob, 2001) ein erster „Downscaling“-Schritt unternommen.
Dieses hydrostatische Regionalklimamodell wird in IMPETUS in einer 0,5°-Auflösung betrieben
und deckt den gesamten afrikanischen Kontinent nördlich von 15°S sowie die Mittelmeerregion
ab. Die Simulationszeiträume erstrecken sich über mehrere Jahrzehnte. Die seitlichen
und unteren Randbedingungen stammen für vergangene Zeiträume aus globalen Reanalysen
und für Klimaszenarien und dazugehörenden Kontrollläufen aus den ECHAM-
Globalmodelldaten. Das REMO reproduziert das beobachtete afrikanische Klima in realistischer
Weise und erfasst die wichtigsten synoptischen Prozesse wie die troposphärischen Wellen und
Strahlströme (Paeth et al., 2005). Es liegen neben einigen Klimaprognosen auch zahlreiche Sensivititätsstudien
bezüglich des Einflusses der Landdegradation und steigender Treibhausgaskonzentrationen
vor (Paeth und Hense, 2005). Auf die wichtigsten Resultate wird beim Teilprojekt
AB1 eingegangen.
Die horizontale Auflösung von REMO genügt den Anforderungen einiger Anwendungen und
Folgemodellierungen in IMPETUS noch nicht. Deshalb wird der nächste „Downscaling“-Schritt
mit dem nichthydrostatischen Klimamodell LM durchgeführt (Doms und Schättler, 1999). Dieses
Regionalmodell deckt Teilräume des westafrikanischen Subkontinents ab und erzeugt im
Rahmen von IMPETUS Gitterdaten zwischen 7 km und 25 km Auflösung. Da keine langjährigen
Zeiträume simuliert werden können, werden aus Reanalysedaten oder REMO-Simulationen bestimmte
Episoden mit interessanten synoptischen Situationen oder saisonalen Anomalien ausgewählt
und mit dem LM nachgerechnet. Für Klimaänderungsszenarien werden jeweils Simulationen
für ein ganzes Jahr erstellt. Bislang existieren bereits mehrere komplette Jahreszeiträume,
die anthropogene Eingriffe wie verstärkte Treibhausbedingungen und Landdegradation beinhalten.
Auf der lokalen Skala wird das nichthydrostatische Modell FOOT3DK (Sogalla et al., 2005; Hübener
et al., 2004) eingesetzt. Es deckt jeweils Teilbereiche der Flusseinzugsgebiete in Benin
und Marokko ab und stellt mit einer Auflösung zwischen 3 und 9 km die zentrale Schnittstelle zu

Methodik IMPETUS
vielen Forschungsarbeiten im Gelände sowie zu kleinskaligen Modellanwendungen anderer Disziplinen
in IMPETUS dar. Allerdings erlaubt die Komplexität dieses Modells keine mehrmonatigen
Simulationszeiträume. Um zur Erfassung regionaler und lokaler Klimaänderungen dennoch
ganze Regenzeiten simulieren zu können, wird ein kombinierter, numerisch statistischdynamischer
Ansatz angewendet, bei dem auf Basis der FOOT3DK-Simulationen statistische
Transferfunktionen zwischen der großräumigen synoptischen Situation und den lokalen atmosphärischen
Prozessen entwickelt werden. Dabei fließen auch diverse Klimaänderungs- und Interventionsszenarien
ein, zum Beispiel bezüglich der Landnutzung. Resultate dieser Sensitivitätsstudien
mit den mesoskaligen Atmosphärenmodellen LM und FOOT3DK werden in den
Teilprojekten A1 und B1 dargestellt.
Das Nesting der einzelnen Modelle innerhalb der Modellkette ist über alle Ebenen hinweg technisch
umgesetzt worden. Viele der in Kapitel V geschilderten Einzelergebnisse basieren auf diesem
multiplen „Downscaling“-Ansatz. Es ist zu konstatieren, dass die meteorologische Modellkette
im Allgemeinen nicht jeden Datenanspruch über ein dynamisches „Downscaling“ erfüllen
kann. So können beispielsweise über diesen Weg nicht für beliebig lange Zeitfenster Klimadaten
bis hinab zur lokalen Skala bereitgestellt werden. Daher wird auf einen sogar günstigeren statistisch-dynamischen
Ansatz zurückgegriffen, der diesem Anspruch gerecht wird. Es muss hervorgehoben
werden, dass sich dieser in IMPETUS gewählte Ansatz bislang bei vielen interdisziplinären
Fragestellungen bewährt hat.
Im Text zitierte Literatur
Boucher O., M. Pham, and C. Venkataraman: Simulation of the atmospheric sulfur cycle in the Laboratoire de Météorologie
Dynamique General Circulation Model. Model description, model evaluation, and global and European budgets. Note
scientifique de l’IPSL, 2002 (http://www.ipsl.jussieu.fr/poles/Modelisation/NotesScience/note23.html).
Doms G, Schättler U (1999): The nonhydrostatic limited-area model LM (Lokal-Modell) of DWD. Part I: Scientific documentation.
Offenbach: Deutscher Wetterdienst (DWD), Geschäftsbereich Forschung und Entwicklung, 172 pp
Hübener, H., M. Schmidt, M. Sogalla and M. Kerschgens, 2004: Simulating evapotranspiration in a semi-arid environment.
Theor. Appl. Climatol. (published online first).
Jacob, D., 2001: A note to the simulation of the annual and interannual variability of the water budget over the Baltic Sea drainage
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Paeth, H., 2004: Key factors in African climate change evaluated by a regional climate model. Erdkunde 58, 290-315.
Paeth, H., K. Born, R. Podzun and D. Jacob, 2005a: Regional dynamical downscaling over West Africa: Model evaluation and
comparison of wet and dry years. Meteorologische Zeitschrift 14, 349-367.
Paeth, H. and A. Hense, 2005a: Mean versus extreme climate in the Mediterranean region and its sensitivity to future global
warming conditions. Meteorologische Zeitschrift 14, 329-347.
Roeckner, E., K. Arpe, L. Bengtsson, M. Christoph, M. Claussen, L. Dümenil, M. Esch, M. Giorgetta, U. Schlese and U.
Schulzweida, 1996: The atmospheric general circulation model ECHAM-4: Model description and simulation of presentday
climate. Max-Planck-Inst. f. Meteor., Report No. 218. Hamburg.
Roeckner, E., G. Bäuml, L. Bonaventura, R. Brokopf, M. Esch, M. Giorgetta, S. Hagemann, I. Kirchner, L. Kornblueh, E.
Manzini, A. Rhodin, U. Schlese, U. Schultzweida and A. Tompkins, 2003: The atmospheric general circulation model
ECHAM5. Part I: Model description. Max-Planck-Inst. F. Meteor., Report No. 349. Hamburg
Schnitzler, K.-G., W. Knorr, M. Latif, J. Bader and N. Zeng, 2001: Vegetation feedback on Sahelian rainfall variability in a coupled
climate land-vegetation model. Max-Planck-Inst. f. Meteor., Report No. 329.
Sogalla, M., A. Krüger and M. Kerschgens, 2005: Mesoscale modelling of interactions between rainfall and the land surface in
West Africa. Meteorol. and Atmos. Phys., DOI 10.1007/s00703-005-0109-z.
Wang, G., E.A.B. Eltahir, J.A. Foley, D. Follard and S. Levis, 2004: Decadal variability of rainfall in the Sahel: results from the
coupled GENESIS-IBIS atmosphere-biosphere model. Climate Dyn. 22, 625-637.
43

44
II.2 Szenarienentwicklung
IMPETUS Methodik
II.2.1 Hintergrund: Relevanz von Szenarien für IMPETUS
Viele gegenwärtige Entscheidungen haben weit reichende Auswirkungen in der Zukunft. Zukünftige
Generationen haben aber ein Recht, zumindest die gleichen Grundbedingungen und
Möglichkeiten für ein gutes Leben vorzufinden wie gegenwärtige Generationen. In besonderem
Maße gilt dies auch für die Verfügbarkeit von Süßwasser, die eine maßgebliche Einflussgröße
der wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und umweltbezogenen Entwicklung in Benin und Marokko
ist. Von daher sind Analysen notwendig, wie Entscheidungen heute die Zukunft mittel- bis
langfristig beeinflussen können. Eine Standardmethode hierfür ist die Szenarienanalyse.
Szenarien helfen uns, mögliche potenzielle Probleme zu beschreiben, Alternativen angesichts
von Unsicherheit zu entwickeln, das gemeinsame Verständnis von Problemen und Problemlösungsstrategien
zu erhöhen, Annahmen aufzudecken und zu testen und insgesamt mögliche Lösungsansätze
zu identifizieren und zu bewerten. Mit Szenarien ist es möglich, die Analyse der
Entwicklungen des Zustands der Umwelt (hier mit Fokus auf den Wasserhaushalt) mit der Analyse
der längerfristigen Auswirkungen politischer Maßnahmen zu verbinden. Sie helfen gleichzeitig,
die Wechselwirkungen zwischen nationaler, regionaler und lokaler Ebene besser zu verstehen.
Szenarien sind widerspruchsfreie Bilder möglicher Zukünfte. Ein aussagekräftiges Szenario
zeigt verschiedene gesellschaftliche, naturräumliche und technologische Aspekte des betrachteten
Sys-tems. Szenarien sind keine Prognosen, ermöglichen aber die Überprüfung und Abwägung
alternativer Entwicklungspfade komplexer Systeme. Somit erweitern Szenarien die Informationsgrundlage
für Entscheidungsfindungsprozesse in Benin und Marokko, und zwar durch:
• Identifizierung der wichtigsten treibenden Kräfte auf nationaler und regionaler Ebene
• Identifizierung von subnationalen Entwicklungen bzw. Ereignissen, die von nationaler
Bedeutung sind
• Identifizierung der wichtigsten Querverbindungen von nationaler und regionaler Entwicklung
• Identifizierung der wichtigsten Wissenslücken und nicht beantworteten Fragen, die einen
weiteren Handlungsbedarf nahe legen
Mit der Szenarioanalyse kann die relative Bedeutung und die relative Unsicherheit möglicher
Entwicklungen besser eingestuft werden. Die Beurteilung der Eignung und der Auswirkungen
von Maßnahmen der Regionalentwicklung erhalten somit einen robusten und plausiblen Ori-

Methodik IMPETUS
entierungsrahmen. Die Analyse zukünftiger Entwicklungen in Benin und Marokko erfolgt in
IMPETUS im Wesentlichen auf der Grundlage geeigneter Modelle. Aufgrund der mit der Modellierung
und der Bestimmung der antreibenden Kräfte verbundenen großen Unsicherheiten
kann die zukünftige Entwicklung nicht exakt prognostiziert werden. Vielmehr wird mittels der
Szenarienanalysen versucht, die Bandbreite wahrscheinlicher Entwicklungen abzuschätzen, damit
die Akteure geeignete Handlungsempfehlungen aus den Ergebnissen ableiten können.
Anforderungen an die Szenarien
Szenarien können sowohl qualitativ als auch quantitativ verfasst werden. „State-of-the-Art“ ist
allerdings, dass die qualitative und die quantitative Analyse miteinander verknüpft werden. Beispielhaft
findet sich dieses Vorgehen in den Szenarien, die vom „Intergovernmental Panel on
Climate Change“ erarbeitet worden sind (IPCC 2001) oder in den Szenarien, die im „Millenium
Ecosystem Assessment“ von UNEP verwendet werden (UNEP 2005). Für Szenarien können die
folgenden Kriterien als maßgeblich gelten:
• Qualitative „Storylines“ werden verfasst, welche die grundlegenden Charakteristika des
Szenarios und die hauptsächlichen treibenden Kräfte sowie den Grad ihrer wechselseitigen
Beeinflussung beschreiben.
• Auf der Grundlage der „Storylines“ werden dann die treibenden Kräfte quantifiziert, die
dann wiederum zur Simulation von Impacts verwendet werden.
• Die Erstellung von „Storylines“ und Definition der Indikatoren erfolgt in Kooperation
mit politischen Entscheidungsträgern und „Stakeholdern“.
• Es werden Referenz- (oder Basis-) szenarien erstellt, die mögliche grundlegende Entwicklungen
des betrachteten Systems beschreiben sowie Interventions- (oder Politik-)
szenarien, die den Einfluss bestimmter externer Ereignisse (z.B. Krieg, wirtschaftliche
Krisen) oder von Politiken und Programmen aber auch von einzelnen Maßnahmen auf
das System in der Zukunft analysieren.
Definitionen
Mit dem Begriff Treibende Kräfte (engl.: „driving forces“) werden solche Aktivitäten oder
Strukturen bezeichnet, die auf ein System einwirken, aber vom System nicht beeinflusst werden.
Beispiele für treibende Kräfte sind die Verkehrsentwicklung in einem Land, seine Industriestruktur,
aber auch die Bevölkerungsentwicklung oder der Grad an politischer Stabilität. Diese treibenden
Kräfte schlagen sich in spezifischen Umweltbelastungen nieder, die über Zustandsindikatoren
erfasst werden („pressures“) und führen zu bestimmten Zuständen von Umwelt, die über
45

46
IMPETUS Methodik
Zustandsindikatoren erfasst werden („states“) sowie Reaktionen in Gesellschaft und Wirtschaft
(„impacts“). Responseindikatoren (engl.: „response indicators“) beschreiben dann die gesell-
schaftliche Reaktionen auf Umweltprobleme oder auch andere gesellschaftliche Probleme. Dies
betrifft die Auswirkungen wie die Effektivität von Programmen und Maßnahmen gleichermaßen.
Ein Beispiel für einen Responseindikator im Bereich des Klimaschutzes ist die Höhe der Ausgaben
für Forschungsprojekte zur Energieeffizienz (Coehnen 2000).
Die Verknüpfung der zuvor definierten Aspekte ist mittlerweile weitgehend akzeptiert und wird
auch in den Indikatorenmodellen der OECD oder der Europäischen Umweltagentur verwendet
(Driving-Forces/Pressure/State/Impact/Response-(DPSIR)Modelle, EEA 2005, OECD 1993).
II.2.2 Szenarienentwicklung in IMPETUS
Zu Beginn der 2. Phase wurden die methodischen Grundlagen für die Szenarienerstellung erarbeitet,
d.h. die Einteilung der Untersuchungsregion in Szenarienregionen und deren Skalierung
sowie die Erstellung eines Verfahrensschemas zur Szenarienerstellung (vgl. Abb. II.2.2-1). Dabei
wurde maßgeblich auf bestehende Ansätze in der Literatur zurückgegriffen.
Auf die umfassende Problemanalyse erfolgten dann die Basisdefinition der Szenarien sowie die
Entwicklung der Storylines. Ferner wurden Indikatoren und treibende Kräfte bestimmt. Diese
wurden zunächst qualitativ in einer „Qualitativen Trendmatrix“ (Beispiel siehe Tab. II.2.2.1)
definiert und dann innerhalb der Problemkomplexe quantifiziert.
In den folgenden Abschnitten wird der erzielte Arbeitsstand zunächst zusammenfassend genauer
dargestellt, bevor auf den ausstehenden Arbeitsbedarf in der möglichen dritten Phase des Projektes
eingegangen wird, der insbesondere in der Bewertung von Lösungsvorschlägen und der Überprüfung
der Auswirkungen von Maßnahmen in Interventionsszenarien besteht.

Methodik IMPETUS
1 Problemanalyse
2 Basisdefinition der Szenarien
(Charakteristika, Skalen)
3 Bestimmung von Indikatoren
und treibenden Kräften
Qualitative Analyse
4 Qualitative Entwicklung der 4 Entwicklung der Storylines
Indikatoren und treibenden Kräfte
Quantitative Analyse
5 Quantifizierung
Problema)
der treibenden Kräften
komplexe
Stakeholderpartizipation
b) der Indikatoren mit Modellen
6 Interventionsszenarien
7 Bewertung
(ökonomisch, ökologisch)
Abb. II.2.2-1: Ablaufschema der Szenarienentwicklung.
Tab. II.2.2.1: Auszug aus der „Qualitativen Trendmatrix“ für Marokko. Angegeben werden die qualitativen Entwicklungen
von insgesamt 80 Variablen für drei Szenarien (M1, M2, M3) und drei Regionen (vgl.
Kap. II.2.3). Ein ’+’ bedeutet, die entsprechende Variable wird größer, ’-’ sie wird kleiner. Die Anzahl
der Zeichen gibt die Stärke der Veränderung wieder.
Szenario M1 M2 M3
Treibende Kräfte und
Indikatoren
Atlas
Becken
von
OZZ
Oasen Atlas
Becken
von
OZZ
Oasen Atlas
Becken
von
OZZ
Bevölkerungsdynamik
Bevölkerungszahl (absolut)
natürliches Bevölkerungs-
0 + 0 + ++ + + ++ +
wachstum (ohne Migration,
absolut)
+ + + + + + ++ ++ ++
Emigration ++ ++ +++ 0 0 0 + + ++
Immigration 0 + 0 0 + 0 0 + 0
Urbane Bevölkerung n.a. +++ ++ n.a. +++ ++ n.a. ++ +
Kindersterblichkeit
Institutioneller Wandel
++ 0 ++ – – – – – + 0 +
Traditionelles Wassermanagement
(Bedeutung)
0 – – – – + + + 0 – – –
Staatliches Wassermanagement
(Bedeutung)
n.a. – – + ++ ++ n.a. 0 0
Oasen
47

48
Inhalt der Szenarien
Die Szenarien berücksichtigen die folgenden Hauptthemenfelder:
• Gesamtwirtschaftliche Entwicklung
• Entwicklung im Agrarsektor
• Entwicklung der politischen Rahmenbedingungen
• Demographische Entwicklung / Lebensqualität
• Umwelt und Ressourcen
IMPETUS Methodik
Grundsätzlich werden drei Referenzszenarien betrachtet, die unterschiedlichen Entwick-
lungslinien folgen. Ziel der Szenarienerstellung war es, die gesamte Bandbreite möglicher Ent-
wicklungen abzudecken. Darum wurden jeweils zwei Szenarien verfasst, die eher extreme, aber
dennoch realistische Entwicklungspfade beschreiben sowie jeweils ein „Business-as-usual“-
Szenario. Die dazugehörigen „Charakteristika“ der Szenarien und die zugehörigen Storylines
sind im Anhang nachzulesen.
Das Themenfeld Klima wird in den im Folgenden beschriebenen „allgemeinen“ Szenarien be-
wusst nicht berücksichtigt. Stattdessen wurden separat jeweils 3 Klima-Referenzszenarien für
Benin bzw. Marokko definiert, die neben den IPCC-Szenarien zum Treibhausgasanstieg auch
Landnutzungsänderungen beinhalten und in verschiedene Unterregionen der Untersuchungslän-
der gegliedert sind (Details hierzu s. Anhang). Diese Klima-Referenzszenarien dienen als exter-
ner Antrieb für die allgemeinen Referenzszenarien und ermöglichen durch flexible Kombination
der beiden eine breitere Auswahl an geeigneten Szenarien für verschiedene Problemkomplexe.
Der Inhalt der allgemeinen Szenarien soll an dieser Stelle nur zusammenfassend wiedergegeben
werden:
• Für Benin beschreibt das Szenario B1 „on pousse“ ein Szenario des „ökonomischen
Wachstums und der Verankerung der Dezentralisierung“. Das Land festigt seinen wirtschaftlichen
Wachstumskurs und seine politische Stabilität; die Lebensbedingungen
verbessern sich.
• Das Szenario B2 „on se débrouille“ skizziert einen Entwicklungspfad der „ökonomischen
Stagnation und der institutionellen Unsicherheit“. Benin erlebt eine sich selbst verstärkende
Abwärtsspirale wirtschaftlicher Probleme, sozialer Konflikte und politischer
Destabilisierung.
• Das dritte Szenario B3 „on fait avec“ geht von einer Fortschreibung bisheriger Trends
aus („Business-as-usual“). Es kommt zu graduellen Verbesserungen der wirtschaftlichen
Situation und der allgemeinen Lebensbedingungen, nicht aber zu strukturellen Durchbrüchen.

Methodik IMPETUS
• Für Marokko beschreibt das Szenario M1 „Marginalisierung - Die Drâa-Region als
nicht geförderter peripherer Raum“ eine Entwicklung, bei der sich staatliche und internationale
Förderinstitutionen aus dem Untersuchungsgebiet zurückziehen. Dadurch
kommt es zu einer weiteren Marginalisierung der Region und zu einer zunehmenden
Verarmung der dort lebenden Bevölkerung.
• Im Szenario M2 „Ländliche Entwicklung der Drâa-Region durch regionale Förderung“
kommt es vor dem Hintergrund politischer Stabilität und unterstützt durch staatliche Förder-
und Investitionsprogramme zu einem ökonomischen Aufschwung, infolge dessen
auch in unterentwickelten Regionen wie der Drâa-Region die allgemeinen Lebensbedingungen
und die Grundlagen wirtschaftlicher Entwicklung steigen. Die Emigration aus
dem Untersuchungsgebiet sinkt und die Bevölkerung nimmt zu.
• Das dritte Szenario M3 „Business as usual" geht von einer Fortschreibung bisheriger
Trends aus. Die Region bleibt marginal, es kommt zu graduellen Verbesserungen der
wirtschaftlichen Situation und der allgemeinen Lebensbedingungen, nicht aber zu strukturellen
Durchbrüchen.
II.2.3 Skalen der Szenarien
Die Untersuchungsregion wurde in drei homogene Sub-Regionen unterteilt, die sich hinsichtlich
der Entwicklung der treibenden Kräfte unterscheiden. Die Einteilung der Sub-Regionen berücksichtigt
administrative Grenzen, demographische, ökonomische und naturräumliche Rahmenbedin-gungen.
Im Untersuchungsgebiet in Benin, dem gesamten Einzugsgebiet des Ouémé, werden die folgenden
drei Szenarioregionen unterschieden (vgl. Abb. II.2.3-2):
• Hoch-Ouémé, eine ländlich geprägte Region mit einer geringen Bevölkerungsdichte, einer
schlechten Infrastruktur und einer unimodalen Niederschlagsverteilung.
• Mittel-Ouémé, eine ebenfalls ländlich geprägte Region.
• Nieder-Ouémé, eine Region mit einer hohen Bevölkerungsdichte, einer hohen Urbanisierungsrate
und einer wesentlich besser ausgebauten Infrastruktur. In diesem Gebiet treten
zwei Regenzeiten auf.
Im Untersuchungsgebiet in Marokko, dem Drâa-Tal bis zum Endsee Lac Iriki, werden die folgenden
drei Szenarioregionen unterschieden:
• Hoher Atlas, eine marginale Bergregion mit schlecht ausgebauter Infrastruktur und einer
relativ guten Wasserverfügbarkeit.
49

50
IMPETUS Methodik
• Becken von Ouarzazate mit Dadès Tal, eine Region mit großen Abflüssen des Atlas-
Gebirges (Dadès etc.), einer relativ gut entwickelten Infrastruktur und wichtigen urbanen
Zentren.
• Das Drâa-Tal südlich des Mansour Eddahbi Damms, eine Region, in der Wasser ein
stark limitierender Faktor für die gesamte wirtschaftliche Entwicklung ist und in der die
Bewässerungslandwirtschaft in den Oasen vom Management des Mansour Eddahbi
Damms bei Ouarzazate abhängt.
Die zeitliche Auflösung der Szenarien beträgt für beide Länder 5 Jahre, die kleinste gemeinsame
räumliche Ebene sind die oben beschriebenen Szenarienregionen. Da in Benin bereits Entwicklungspläne
für den Zeitraum bis zum Jahr 2025 vorliegen, wurde die zeitliche Ausdehnung der
IMPETUS-Szenarien für Benin entsprechend auf 25 Jahre (2001-2025) angelegt. Um den für
Marokko bestehenden Entwicklungsplan Strategie 2020 einbinden zu können, wurden die Szenarien
für Marokko auf einen Zeitraum von 20 Jahren angelegt (2001-2020).
a) b)
Abb. II.2.3-2: Szenarioregionen: a) Benin; b) Marokko
II.2.4 Einbeziehung der „Stakeholder“ in die Entwicklung der Szenarien
Die Beteiligung wichtiger gesellschaftlicher Akteure spielt, wie bereits dargelegt, eine sehr
wich-tige Rolle bei der Szenarienerstellung. Hierdurch soll eine hohe Aktualität der Szenarien
erreicht werden und gleichzeitig vermieden werden, dass Fehler aufgrund falscher oder unzurei-

Methodik IMPETUS
chender Informationen oder einer unzureichenden Einschätzung durch den Forscher in die Szenarien
einfließen, welche die Plausibilität der gesamten Analyse in Frage stellen können.
Die Szenarien wurden in enger Abstimmung mit relevanten „Stakeholdern“ in der Untersuchungsregion
erarbeitet. Der Austausch erfolgte sowohl zur Überprüfung der Richtigkeit der
grundlegenden Szenarienannahmen als auch zur Verifizierung der weitergehenden Berechnung
einzelner Szenarienergebnisse, und zwar in den jeweiligen Sitzungen mit den für Benin und Marokko
gegründeten „Comités de Pilotage“ (vgl. Kap V, Teilprojekt C1). Auch für den weiteren
Verlauf der Projektbearbeitung ist die Beteiligung dieser „Stakeholder“ sicherzustellen, um eine
Richtungssicherheit bei dem Design der Interventionsszenarien zu gewährleisten, um interessante
und wichtige Politiken prüfen zu können und Fehler und Ungenauigkeiten zu vermeiden sowie
eine gute Diffusion der letztendlichen Ergebnisse in politische Planungs- und Entscheidungsprozesse
zu erreichen.
II.2.5 Weitere Arbeitsschritte
In der zweiten Phase des Projektes ist es gelungen, fundierte, plausible Szenarien zu erarbeiten,
die eine geeignete Grundlage zur Abschätzung der ganzen Bandbreite möglicher politischer, gesellschaftlicher,
ökonomischer und ökosystemarer Entwicklungen in Benin und Marokko darstellen.
Für jeden Problemkomplex (siehe Kap. II.3) ist ein klar definiertes Konzept zur Einbindung der
Szenarien vorhanden. Die Quantifizierung der Szenarien innerhalb der einzelnen Problemkomplexe
ist teilweise bereits fertig gestellt, teilweise hat die Quantifizierung begonnen und wird
kurzfristig fertig gestellt sein. Die weitere Umsetzung der Szenarienanalyse in den einzelnen
Problemkomplexen wird ausführlich in Kap. IV dargestellt.
Die 3. Phase des Projektes soll insbesondere dazu genutzt werden, die Auswirkungen spezifischer
Programme bzw. Maßnahmen unter verschiedenen Rahmenbedingungen mit Hilfe von Interventionsszenarien
zu überprüfen. Interventionsszenarien sind der nächste, wichtige Schritt in
der Abfolge der Szenarienerstellung. Sie sind notwendigerweise durchzuführen, da sie die Brücke
von der konzeptionellen Szenarienentwicklung und ihrer analytischen Auswertung zur Ableitung
von praktischen, politikrelevanten Empfehlungen schlagen. Sie geben Auskunft darüber,
welche Auswirkungen bestimmter Programme unter bestimmten Rahmenbedingungen möglich
sein können und reduzieren dadurch maßgeblich die Erwartungsunsicherheit politischer Entscheidungsprozesse.
Sie sind wichtige Bausteine der angedachten „Decision Support Systeme“
(siehe Kap. III).
51

52
IMPETUS Methodik
Interventionsszenarien werden in allen Problemkomplexen durchgeführt. Dabei ist allerdings zu
unterscheiden zwischen solchen Interventionsszenarien, die sich auf alle Problemkomplexe auswirken
werden und solchen Interventionsszenarien, die lediglich spezifische Politiken, Programme
oder Maßnahmen betreffen und damit nur für einzelne Problemkomplexe von Relevanz sind.
In die erste Kategorie fallen allgemeine Interventionen wie etwa ein Bürgerkrieg in einem Nachbarland,
der z.B. zu größeren Flüchtlingsströmen nach Benin führt. Wie die Referenzszenarien
werden diese allgemeinen Interventionsszenarien für alle Problemkomplexe definiert. In die
zweite Kategorie fallen spezifische Interventionen wie etwa die Einführung neuer salztoleranter
Pflanzensorten in den Drâa Oasen. Diese Szenarien werden nur für die Problemkomplexe definiert,
für die sie von Relevanz sind. Weitere Beispiele für Interventionsszenarien sind in den einzelnen
Beschreibungen der Problemkomplexe zu finden.
Durch diesen Untersuchungsschritt wird eine breite Datengrundlage für die letztendliche ökonomische
und ökologische Bewertung möglicher Maßnahmenbündel in der Untersuchungsregion
in Benin und Marokko generiert. Es ist vorgesehen, die Ergebnisse der jeweiligen Interventionssze-narien
mit den relevanten politischen Entscheidungsträgern und gesellschaftlichen Akteuren
abzustimmen und letztendlich zur Verfügung zu stellen. Die Ergebnisse werden aber auch
in das angedachte „Decision Support System“ einfließen und sollen so insgesamt zum Aufbau
zusätzlicher Handlungskapazität („Capacity Building“) in der Untersuchungsregion führen. Dies
betrifft auch die weitere Verbreitung der Methodik der Szenarienanalyse, die in weiteren Entscheidungsprozessen
verwendet werden kann.
Es ist aber auch zu prüfen, ob die Ergebnisse der Szenarien von Relevanz für andere Prozesse
der Szenarienerstellung für Afrika von Interesse sein können. Hier ist insbesondere der GEO-4-
Prozess des UNEP zu nennen, der eine regionale Verfeinerung der bestehenden GEO-Szenarien
für Afrika vorsieht. Die Ergebnisse von IMPETUS können hier einerseits einen eventuellen Input
zur regionalen Differenzierung leisten, andererseits aber auch die Daten und Annahmen der
GEO-Szenarien zu übergreifenden Entwicklungen in Afrika zur Überprüfung der Annahmen für
die Interventionsszenarien von IMPETUS nutzen.
Im Text zitierte Literatur
Coehnen, Reinhard (2000): Konzeptionelle Aspekte von Nachhaltigkeitsindikatorensystemen, TA-Datenbank-Nachrichten, 2 (9):
47-53.
OECD (1993): OECD Core Set of Indicators for Environmental Performance Reviews. A Synthesis Report by the Group on the
State of the Environment. OECD, Paris.
EEA – Europäische Umweltagentur (2005): EEA Core-Set Indicators – Guide. Technical Report No. 1/2005. Copenhagen: EEA.

Methodik IMPETUS
II.3 Prinzip der Problemkomplexe
Unter „Problemkomplexen“ sind übergeordnete Problembereiche zu verstehen, die nur multidisziplinär
zu analysieren und vorherzusagen sind. Für diese Problembereiche sind in der Zukunft
Lösungen zu suchen und umzusetzen. Im IMPETUS-Projekt setzt sich jeder Problemkomplex
aus einer Vielzahl von einzelnen Bereichen zusammen, in denen sich die disziplinären Ansätze
der Teilprojekte widerspiegeln.
Die Analyse zukünftiger Entwicklungen in Benin und Marokko erfolgt in IMPETUS im Wesentlichen
auf der Grundlage geeigneter Modelle. Dabei wurde weitgehend auf die Entwicklung neuer
Modelle verzichtet. Hingegen wurden bestehende Modelle genutzt und deren Anwendbarkeit
analysiert. Diese wurden für das jeweilige Untersuchungsgebiet parametrisiert und an die lokalen
Gegebenheiten angepasst. Somit entstand eine Sammlung zahlreicher Modelle, auf die die
einzelnen Problemkomplexe zurückgreifen können, um spezifische Fragestellungen zu beleuchten.
Das IMPETUS-Konzept sieht die Entwicklung eines einzigen gekoppelten Systems nicht
vor, so dass je nach Fragestellung unterschiedliche Systemkomponenten (= disziplinäre Modelle)
verknüpft werden. Numerische Modelle bzw. Expertenmodelle stehen im Zentrum jedes Problemkomplexes.
Ergebnisse anderer Modelle bzw. Problemkomplexe gehen als Input ein (vgl.
Abb.II.3-1).
Um die Problemkomplexe einer Bewertung zugänglich zu machen, wurden Responseindikatoren,
Maßzahlen, die das Systemverhalten integriert darstellen, definiert. Als ein Beispiel sei hier
die Versorgung der Bevölkerung mit Nahrungsmitteln (Einheit z.B. kJ/d) genannt, da hierbei
sowohl Aspekte der Nahrungsmittelproduktion als auch der Bevölkerungsdynamik von Bedeutung
sind. Eine Bewertung von Szenarien kann sowohl qualitativ (Indikator wird steigen bzw.
sinken) als auch quantitativ (sinkt z.B. um 20% bei Änderung des Niederschlags um z.B. 10%)
erfolgen. Für die Responseindikatoren werden im Einzelnen kritische Größen definiert (z.B.
Richtwert der Ernährung nach WHO mindestens 10.000 kJ/d/Kopf der Bevölkerung), um die
Wirksamkeit einzelner Maßnahmen bewerten zu können.
Bei der Analyse der Problemkomplexe war ferner festzulegen, welche Bereiche zu untersuchen,
d.h. welche Prozesse bzw. Prozessketten zu betrachten waren. Es war zu fragen, von welchen
Prozessen die Responseindikatoren direkt oder indirekt beeinflusst werden. Der Zustand des analysierten
Systems wird über Statusindikatoren („state indicators“) charakterisiert. Diese können
z.B. entweder direkt messbar und somit quantifizierbar (z.B. Größe der Ackerfläche) bzw. nur
qualitativ erfassbar sein (z.B. Hierarchie in einem Dorf).
53

54
IMPETUS Methodik
Insgesamt sind in IMPETUS 20 Problemkomplexe für die Untersuchungsregion in Benin und 13
Problemkomplexe für die Untersuchungsregion in Marokko konzipiert worden (vgl. Kap. IV).
Die Problemkomplexe decken ein weites Spektrum sozio-ökonomischer und umweltsystemarer
Problemstellungen und Wechselwirkungen ab. Die Szenarien fließen dabei über die Randbedingungen
in die Problemkomplexe ein. Die Definition der Problemkomplexe als auch die Entwicklung
von Lösungsvorschlägen erfolgt in IMPETUS in Kooperation mit lokalen Organisationen.
Szenarien
Treibende Kräfte
mindestens ein Modell steht im
Mittelpunkt jedes PKs
Kopplung der Modelle durch
Datenaustausch
Responseindikatoren
Abb. II.3-1: In IMPETUS gibt es eine Sammlung von Modellen. Ein Modell steht im Mittelpunkt jedes
Problemkompexes, die Ergebnisse der anderen Modelle fließen als Input ein.
Im Folgenden soll anhand des Problemkomplexes PK Be-H.1 „Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch
im oberen Ouémé-Einzugsgebiet“ die Vorgehensweise bei der Problemanalyse beispielhaft
verdeutlicht werden. Die Arbeit an diesem Problemkomplex ist zum Zeitpunkt der Antragstellung
noch nicht abgeschlossen.
Ziel dieses Problemkomplexes ist es, das verfügbare Oberflächen- und Grundwasser zu berechnen
sowie Änderungen des Wasserverbrauchs im oberen Einzugsgebiet des Ouémé (ca. 15.000

Methodik IMPETUS
km 2 ) für verschiedene Szenarien abzuschätzen. In der dritten Phase ist die Ausweitung des Problemkomplexes
auf das gesamte Ouémé-Einzugsgebiet geplant.
Die hydrologischen Prozesse und der Prozess der Grundwasserneubildung werden stark von
Umweltfaktoren (Boden, Landnutzung, Klima) beeinflusst. Die zu beobachtenden Umweltveränderungen
(Klimaänderung, Landnutzungsänderung, Bodendegradation) haben somit weit reichende
Auswirkungen auf diese Prozesse und auf die zukünftige Verfügbarkeit von Grund- und
Oberflächenwasser im Untersuchungsgebiet. Des Weiteren ist von einer Zunahme des Wasserverbrauchs
auszugehen, der v.a. durch die Zunahme der Bevölkerung hervorgerufen wird.
Abb. II.3-2: Modellierung des verfügbaren Wassers im oberen Ouémé-Einzugsgebiet, Benin
Im Mittelpunkt des PK Be-H.1 stehen die Modelle zur Berechnung der Wasserverfügbarkeit und
der Grundwasserbildung. Die relevanten Einflussgrößen, die bei der Modellierung berücksichtigt
werden müssen, sind Klima, Wasserverbrauch und Landnutzungsänderungen (vgl. Abb. II.3-2).
55

56
IMPETUS Methodik
Die natürliche Wasserverfügbarkeit wird mit den numerischen Simulationsmodellen UHP-HRU
und FE-FLOW ermittelt. Das UHP-HRU ist ein konzeptionelles hydrologisches Modell, das mit
den Faktoren Evapotranspiration, Infiltration, Oberflächenabfluss, Interflow und Grundwasser-
neubildung alle hydrologischen Prozesse berücksichtigt. Das Modell FE-FLOW ist ein dynami-
sches Grundwasserströmungsmodell. Es beruht auf dem sogenannten Finite-Elemente-Konzept.
Die Kopplung der beiden Modelle erfolgt über die Grundwasserneubildung, die zunächst von
UHP-HRU berechnet und dann durch Datenkopplung an FE-FLOW weitergegeben wird.
An dieser Stelle werden erste Berechnungen der Wasserverfügbarkeit im „Business-as-Usual“-
Szenario vorgestellt. Hierfür sind zunächst die modellierten Ergebnisse zur Landnutzungsänderung
aus dem PK Be-L.1 (vgl. Kap. IV) erforderlich. Diese werden mit dem Landnutzungsmodell
CLUE-S (s. Kap. V, Teilprojekt A3) berechnet. Die Modellergebnisse ergeben für das Szenario
eine Zunahme der landwirtschaftlichen Ackerflächen, die vornehmlich zu Lasten der Savannenflächen
geht. Hierzu trägt auch der Anstieg der Bevölkerung bei, der vornehmlich auf gestiegene
Raten der Zuwanderung sowie die natürliche Bevölkerungsentwicklung zurückzuführen
ist. Weiterhin werden die vom Atmosphärenmodell REMO für das IPCC-Szenario B2 simulierten
Klimadaten für das Jahr 2025 als Eingangsgrößen für das hydrologische Modell verwendet.
Da die Modellparametrisierung des Grundwassermodells FE-FLOW noch nicht abgeschlosssen
ist, wurde bisher nur die Verfügbarkeit an Oberflächenwasser berechnet.
2000 2025
Bodi
Djougou
Bassila
Beterou
Bori
Water availability [l/m²]
80 - 100
100 - 110
110 - 120
120 - 130
130 - 140
140 - 150
Parakou
Ndali
150 - 160
160 - 170
170 - 180
Bodi
Djougou
Bassila
180 - 190
190 - 200
200 - 230
0 10 20 40 60 80 100
Kilometers
120
Abb. II.3-3: Modellergebnisse zur Wasserverfügbarkeit im oberen Ouémé-Einzugsgebiet, Benin in den
Jahren 2000 und 2025 mit den Randbedingungen des Szenarios „Business as usual".
villages
rivers
Beterou
Bori
Parakou
Ndali

Methodik IMPETUS
Im Endergebnis zeigt sich ein Rückgang der Menge verfügbaren Wassers, der vor allem auf den
Einfluss klimatischer Änderungen zurückzuführen ist (vgl. Abb. II.3-3).
In der Problemanalyse sind der ermittelten Menge des verfügbaren Wassers die Änderungen in
der Nutzung des Wassers im Untersuchungsgebiet gegenüberzustellen.
Da im oberen Einzugsgebiet des Ouémé keine Industrie vorhanden ist, setzt sich der Wasserverbrauch
aus häuslichem und landwirtschaftlichem Wasserverbrauch zusammen. Der Anstieg
der Bevölkerung führt hier zu Änderungen in der Wassernutzung für den privaten Haushaltsverbrauch.
Bewässerungslandwirtschaft spielt derzeit im Untersuchungsgebiet keine Rolle, allerdings
ist eine Zunahme des Verbrauchs von Wasser für Tierhaltung aufgrund der steigenden
Anzahl gehaltener Tiere und eines Anstiegs der Temperatur festzustellen.
water consumption [1000 m³]
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
water consumption
water availability
1400
1200
1000
Abb. III.3-4: Monatlicher Wasserverbrauch sowie das verfügbare Wasser im oberen
Ouémé-Einzugsgebiet, Benin; Durchschnittswerte für die Jahre 2000-
2025.
Der Rückgang der Wasserverfügbarkeit (s. Abb. III.3-3) bei gleichzeitigem Anstieg der Wassernachfrage
erscheint zunächst weniger problematisch, da absolut immer noch wesentlich mehr
Wasser verfügbar ist als benötigt wird (vgl. Abb. III.3-4).
Allerdings ist das verfügbare Wasser teilweise von schlechter Qualität. Die Menge des nutzbaren
verfügbaren Wassers reduziert sich dadurch. Außerdem zeigt Abb. III.3-4 die Menge des verfüg-baren
Wassers als Durchschnittswert für das gesamte Untersuchungsgebiet. Eine räumlich
diffe-renzierte Betrachtung der Ergebnisse zeigt, dass es in einzelnen Teilgebieten zu Engpässen
in der Wasserverfügbarkeit kommt.
800
600
400
200
0
water availability [Mio. m³]_
57

58
II.4 Capacity Building
IMPETUS Methodik
Um die von IMPETUS entwickelten Managementtools nachhaltig in Benin zu implementieren,
ist ein intensives „Capacity Building“ von großer Bedeutung. Diesem kommt in der dritten Phase
des Projekts eine zentrale Bedeutung zu. Um für dieses komplexe Vorhaben auf eine gemeinsame
Verständnisgrundlage aufbauen zu können, sollten: (1) innerhalb des Projektes Begrifflichkeit
und damit verbundene praktische Überlegungen uniform angelegt sein und (2) soll in Abgrenzung
von echten EZ Maßnahmen eine Zielbestimmung für das „Capacity Building“ eines im
Kern wissenschaftlichen, wenn auch anwendungsnahen Projekt geliefert werden.
Die Eingabe des Begriffs in eine Internet-Suchmaschine, verdeutlicht seine Vielschichtigkeit,
zumal er in ganz unterschiedlichen Zusammenhängen von der Finanzwelt bis zur Entwicklungszusammenarbeit
verwendet wird. Je nach institutionellem Kontext, nach Anwendungsbereich
und auch nach individuell verschiedenen Sichtweisen, wird der Begriff ganz unterschiedlich definiert.
So versteht die EU-Kommission unter „Capacity Building“ im Rahmen von Unterstützungsmaßnahmen
für Kleinstunternehmen die
„Förderung der Wissensgrundlagen des nachhaltigen Managements und seiner Verwirklichung“.
http://europa.eu.int/comm/employment_social/equal/policy-briefs/etg2-microfinance_de.cfm
und konzentriert sich damit auf die Generierung und Anwendung von Wissen in einem bestimmten
Kontext. Die UN-Teilorganisation ISDR („International Strategy for Disaster Reduction“)
hingegen beschreibt den Begriff –fachbezogen auf Risikoreduzierung- folgendermaßen:
„Efforts aimed to develop human skills or societal infrastructures within a community or
organization needed to reduce the level of risk.”
www.unisdr.org/eng/about_isdr/isdr-mission-objectives-eng.htm
Eine Zielvorgabe („reduce level of risk“) spielt in dieser Definition eine ebenso große Rolle wie
die Aufgabe der Wissensgenerierung, des Wissenstransfers und der institutionellen Fundierung
dieser Prozesse. Eine besonders starke Verbreitung hat der Begriff im Rahmen der Entwicklungszusammenarbeit,
mit deren Arbeitsumfeld IMPETUS inhaltlich immer wieder stark in Berührung
kommt und auf deren Maßgaben in puncto „Capacity Building“ sich IMPETUS einrichten
muss. Häufig beziehen sich Autoren des EZ Bereiches auf die Nationalstaaten, die als Empfänger
von „Capacity Building“ in ihrer Leistungsfähigkeit gestärkt werden sollen. Die UNEP

Methodik IMPETUS
(United Nations Environment Programm) definiert „Capacity Building“ in diesem Rahmen folgendermaßen:
„Although many countries seek to achieve strong economic growth along a path of sustainable
development, required levels of human and institutional capacities needed to do
so vary considerably from one country to another. By raising or ‘building’ these capacities,
countries are able to achieve higher levels of progress towards sustainable development.
„Capacity Building” programmes – provided by bilateral, multilateral and nongovernmental
organisations – comprise a set of activities that aims to assist requesting countries
in developing national capacity“.
www.unep.ch/etu/etp/events/Capacity_Building/ CBdoc_trends_directions.PDF. S. 10.
Andere Akteure der Entwicklungszusammenarbeit sprechen auch von „Capacity Development“
anstatt von „Capacity Building“, wobei die Begriffe nahezu synonym verwendet werden. Dabei
sind nicht ausschließlich Nationalstaaten beteiligt, sondern ganz verschiedene Akteure. Die
Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) beschreibt die Ziele von „Capacity
Development“ (bzw. „Capacity Building“) so:
Im Mittelpunkt von „Capacity Development“ stehen Menschen, Organisationen und Gesellschaften,
die im Rahmen eines Veränderungsprozesses Fähigkeiten („Capacities“)
entwickeln, um eigene Ziele nachhaltig und wirksam zu erreichen. Investitionen in „Capacity
Development“ erhöhen die Leistungsfähigkeit von Menschen, Organisationen und
Gesellschaften, indem sie Ressourcen, Strukturen und Spielregeln bei der Aufgabenbewältigung
verändern.“….
(http://www.gtz.de/de/publikationen/begriffsweltgtz/de/include.asp?lang=Dundfile=2_10.inc)
Definitionen des Konzeptes „Capacity Building“ sind also in großer Zahl verfügbar und unterscheiden
sich im Wesentlichen durch unterschiedliche Kontexte, in denen sie entstanden sind
und denen sie sich anpassen. Gemeinsam sind ihnen meist folgende Aspekte und Annahmen:
• Ausgangssitution: Es gibt Unterschiede in Leistungsfähigkeit, Kompetenz bzw. Wissen
zwischen verschiedenen Gruppen. Die Gruppe A trägt auf Wunsch von Gruppe B über
einen Leistungs-, Kompetenz- bzw. Wissenstransfer dazu bei, die Defizite von Gruppe B
zu minimieren. Dadurch wird diese Gruppe in die Lage versetzt, selbst über das Wissen
zu verfügen, bessere Leistungen zu erbringen bzw. Kompetenzen auszuüben.
• Zielvorgabe: Gemeinsam formulieren Gruppe A und Gruppe B eine Zielvorgabe für das
„Capacity Building“ (z.B. verringerte Vulnerabilität, nachhaltiges Süßwassermanagment).
59

60
IMPETUS Methodik
• Transferprodukt: Im „Capacity Building“ verwandte Transferprodukte – meist geht es
um Wissen in der ein oder anderen Form – muss generiert werden.
• Zielgruppe des Transfers: Das Produkt wird für eine bestimmte Zielgruppe bearbeitet.
Die Zielgruppe kann durch eine Institution konstituiert sein, kann aber auch aus einem
locker gefügten Netz von Multiplikatoren bestehen.
• Transfermodus: Die Art und Weise, wie Transferprodukte vermittelt werden sollen,
muss auf den Bedarf der Zielgruppe angepasst festgelegt werden.
Für die Klärung der „Capacity Building“ Kompetenzen des IMPETUS-Programms sind diese
Grundannahmen besonders wichtig. In den bisherigen zwei Projektphasen sind von Grundlagenforschung
bis zur komplexen Modellentwicklung, in enger Kooperation mit Partnern in Benin
und Marokko, Kompetenzen entwickelt und Fachwissen aufgebaut worden. Dieses interdisziplinäre
„Know-how“ bezüglich des integrativen und tragfähigen Umgangs mit Süßwasser wurde
nicht nur im Rahmen des akademischen Forschungsbedarfs, sondern vor allem auch im Hinblick
auf konkrete Problemsituationen sowie Wissensdefizite und –interessen bei den Partnern in Marokko
und Benin entwickelt. Im Unterschied zu vielen Projekten der Entwicklungszusammenarbeit
hat IMPETUS als interdisziplinäres Forschungsprojekt dabei mit einer großen Bandbreite
lokaler Partner zusammengearbeitet und konnte multiperspektivisch Ansätze verfolgen. In diesem
Rahmen sind Transferprodukte für verschiedene Zielgruppen entstanden, die dieses „Knowhow“
bedarfs- und anwendungsspezifisch bündeln.
Wie bei der bisherigen, eher grundlagenforschungsorientierten Kooperation, wird auch beim
„Capacity Building“ die partnerschaftliche Zusammenarbeit im Fokus stehen. Es geht IMPETUS
darum, auf die Bedürfnisse der Partner zuzugehen, ihnen dasjenige Wissen und diejenigen Kompetenzen
zu vermitteln, die von diesen Partnern nachgefragt werden und über die alle Partner
anschließend selbst verfügen können, um sie nach eigenen Vorstellungen anzuwenden oder weiterzuentwickeln.
IMPETUS möchte keine einseitigen Empfehlungen abgeben, sondern Handlungsoptionen
aufzeigen.
� IMPETUS versteht „Capacity Building“ als Prozess, durch den nachgefragte Transferprodukte
Kooperationspartnern auf verschiedenen Ebenen vermittelt werden können:
Dies bedeutet, dass die Partner während dieses Prozesses jene Fähigkeiten entwickeln,
die ihnen die Nutzung und Anwendung der Transferprodukte nach ihren Bedürfnissen
ermöglichen.

Methodik IMPETUS
Capacity Building in Benin und Marokko
Im Folgenden wird beispielhaft dargestellt, wie IMPETUS in der dritten Phase „Capacity Building“
implementieren möchte. Die einzelnen inhaltlichen Maßnahmen sind den jeweiligen Problemkomplexen
zu entnehmen.
Benin
Das „Capacity Building“ in Benin betrifft eine Reihe ganz unterschiedlicher Kooperationspartner.
Diese kommen aus Verwaltung und Politik, aus Forschungseinrichtungen, aus der Entwicklungszusammenarbeit
und aus der Zivilgesellschaft. Gliedert man die Maßnahmen nach den Kooperationspartnern,
so ergibt sich grob folgendes Bild:
• Verwaltung und Politik
o Nationale Ebene (v.a. Ministerien) und die dezentralisierten Behörden des
Staates (z.B. Präfekturen etc.)
o Die Wasserbehörden als dezentralisierte staatliche Behörden, die hier aufgrund
ihrer sektoriellen Verantwortung gesondert betrachtet werden
o Die Ebene der dezentralisierten Gebietskörperschaften (Gemeinden) und deren
abhängige Ebenen (Arrondissements und Dörfer)
• Forschungseinrichtungen und Universitäten
• Lokale Partner aus der Entwicklungszusammenarbeit und aus anderen internationalen
Kooperationen
• Vertreter der Zivilgesellschaft
Im Rahmen der bisherigen wissenschaftlichen Zusammenarbeit konnte IMPETUS bereits mit
Partnern auf allen Ebenen zusammenarbeiten. So wurden in der ersten und zweiten Phase verschiedene
Maßnahmen des „Capacity Building“ auf den verschiedenen Ebenen durchgeführt.
Auf der nationalen Ebene sind hier v.a. Schulungen und Workshops im Bereich der in IMPETUS
verwendeten Methoden (GIS, Fernerkundung, Modellierung) und im Bereich Messgeräte zu nennen.
So wurde im Herbst 2003 ein Workshop zum Modellsystem BenIMPACT mit „Stakeholdern“
des Agrarministeriums in Cotonou durchgeführt. Beim CENATEL wurden in der ersten
Phase verschiedene Kurse zu den Themen Landnutzungsklassifikation, GIS und GPS-Nutzung
durchgeführt. Als weitere Maßnahme ist die Schulung zu Geoinformationssystemen und ihrer
Anwendung in der Hydrologie zu nennen, die im Frühjahr 2005 an der „Diréction Générale de
l’Hydraulique“ durchgeführt wurde. Weitere Schulungen sind v.a. im Bereich der meteorologischen
Messgeräte im Frühjahr 2002 und im Herbst 2002 am ASECNA durchgeführt worden.
61

62
IMPETUS Methodik
Ein wichtiger Aspekt des „Capacity Buildings“ stellt auch die Ausbildung von Doktoranden und
DESS („Diplôme d'études supérieures spécialisées“)–Studenten in Benin dar. Die Maßnahmen
wurden z.T. finanziell vom DAAD unterstützt. In Tabelle II.4.1 sind die abgeschlossenen und
noch laufenden Arbeiten beninischer Doktoranden und DESS-Studenten aufgelistet.
Tab. II.4.1: DESS- und Doktorarbeiten beninischer Mitarbeiter in der ersten und zweiten Projektphase von
IMPETUS (* finanzielle Unterstützung des DAADs)
Teilprojekt Organisation Ausbildung Name
A2 Université
Calavi
d’Abomey-
A2/A3 Université
Calavi
d’Abomey-
A3 Université
Calavi
d’Abomey-
A3 Université
Calavi
d’Abomey-
A3 Université d’Abomey-
Calavi
Dissertation
(abgeschlossen)*
Luc Sintondji
DESS Claude Kanninkpo
Dissertation* Vincent Orekan
DESS
(abgeschlossen)
Jules Woto
Dissertation Ismael Toko
A4 INRAB Dissertation
(abgeschlossen)
Gustave Dagbenonbakin
A5 Université
Calavi
d’Abomey- DESS Farouk Manzou
Alle der oben aufgeführten Personen werden nach ihrer Weiterbildungsmaßnahme in Benin z.B.
an der Universität oder am INRAB weiterarbeiten, so dass das erworbene Wissen für Arbeiten in
Benin angewendet oder an Studenten weitergeben werden kann.
Auf universitärer Ebene wurden in der ersten und zweiten Phase auch kleinere Schulungsmaßnahmen
in Form von Kursen an der „Université d’Abomey-Calavi“ durchgeführt. Hier sind z.B.
der GIS-Kurs im Frühjahr 2005 an der FSA und ein dreitägiger Kurs im Studiengang „Land Resources
Management“ zum Einsatz von GIS und Fernerkundung im „Land Resources Management“
zu nennen.
Mit Partnern aus der Entwicklungszusammenarbeit (z.B. GTZ, HELVETAS) wurde bereits in
der ersten und zweiten Phase intensiv kooperiert. Neben Fachdiskussionen wurden auch kleinere
Schulungen durchgeführt, wie z.B. im Bereich Fernerkundung und GIS bei der GTZ.
Auch zu Vertretern der Zivilgesellschaften (v.a. NGOs) wurde in den vergangenen Projektjahren
ein guter Kontakt aufgebaut. So wurde z.B. im September 2005 im Rahmen des Umweltbildungsprogramms
„Boussole Vertes des Avenirs Roses“ der NGO „Alpha & Omega Environ-

Methodik IMPETUS
ment“ eine Veranstaltung zur Wasserqualität verschiedener Wasserquellen sowie Möglichkeiten
der Qualitätsbewertung durchgeführt.
Für die dritte Phase wird IMPETUS die „Capacity Building“ Maßnahmen intensivieren und
ausweiten. Es ist vorgesehen, weiterhin „Capacity Building“ auf allen oben aufgeführten Ebenen
durchzuführen, um eine erfolgreiche und nachhaltige Umsetzung der im Rahmen von IMPETUS
erarbeiteten Managementoptionen zu gewährleisten. Auf welchen Ebenen „Capacity Building“
Maßnahmen durchgeführt werden, hängt von der Fragestellung ab und ist somit je nach Problemkomplex
unterschiedlich. Eine ausführliche Darstellung der geplanten Maßnahmen des „Capacity
Buildings“ erfolgt daher in der Beschreibung der Problemkomplexe. An dieser Stelle wird
nur exemplarisch auf einige geplante Maßnahmen eingegangen.
Ein Fokus des „Capacity Buildings“ der dritten Phase stellen die Gemeinden dar, da sie durch
die Dezentralisierung einen erheblichen Kompetenzzuwachs – gerade im Wasserbereich und der
Landnutzungsplanung - erhalten haben und nun ihre Fähigkeiten zur Ausübung dieser Kompetenzen
verbessern möchten. Häufig fehlt es ihnen jedoch noch an entsprechenden Daten und an
Erfahrung. Daher ist die Zusammenarbeit von IMPETUS mit den Gemeinden des Ouémé-
Einzugsgebietes zur Verankerung der Managementtools und zur Bereitstellung von Grundlagendaten
sinnvoll. Zur ersten Ermittlung der Möglichkeiten und Modalitäten des „Capacity Buildings“
auf Gemeindeebene wurden die zwei Pilotgemeinden im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
(Bassila und Tschaurou) im Frühjahr dieses Jahres kontaktiert. Neben starkem Interesse an den
von IMPETUS erhobenen Daten (z.B. Landnutzungskarten, Brunnendaten, Bevölkerungsdaten,
Niederschlagsdaten) wurden auch Schulungsmaßnahmen und Unterstützung im EDV-Bereich
(z.B. Datenbanken, Gemeindeatlas) nachgefragt, um eine Verwendbarkeit von IMPETUS-
Datenbanken und der DSS zu gewährleisten. So wird z.B. noch in der zweiten Phase in Kooperation
der Problemkomplexe PK Be-G.1, PK Be-G.2 und PK Be-G.3 eine erste Schulungsmaßnahme
auf Gemeindeebene durchgeführt. Dabei werden u.a. Gemeindevertreter darin geschult,
die von IMPETUS im Rahmen des großen sozialwissenschaftlichen Surveys entwickelte Datenbank
zu bedienen. Dafür werden bewusst inhaltliche Synergien der beteiligten Problemkomplexe
genutzt und an eine Gruppe der neu geschaffenen Gebietskörperschaften weitergegeben.
Die Ausweitung der Kooperation auf die weiteren Gemeinden des oberen Ouémé-
Einzugsgebietes ist geplant. Wenn Interesse seitens der Gemeinden besteht, wird IMPETUS die
Gründung eines Gemeindeverbundes unterstützen. Dies ist in enger Abstimmung mit dem „Projet
d’appui au Développement Communal et aux Initiatives Locales dans le Borgou“ (ADECOI)
vorgesehen, das im Auftrag der UN die beninischen Gemeinden bei der Umsetzung der Dezentralisierung
unterstützt und die einzelnen Maßnahmen koordiniert. Durch eine solche Abstimmung
kann der Bedarf der Gemeinde spezifiziert und eingegrenzt werden, um unrealistische und
nicht nachhaltige Vorhaben auszuschließen. Mit dem ehemaligen beninischen IMPETUS-
Mitarbeiter Dr. K. Issaka steht dafür ein kompetenter Ansprechpartner bei der ADECOI zur Verfügung.
63

64
IMPETUS Methodik
Neben der Zusammenarbeit mit den Gemeinden ist auch das „Capacity Building“ der anderen
oben aufgeführten Partner bedeutend.
Im Bereich des „Capacity Buildings“ in Verwaltung und Politik auf nationaler Ebene spielen die
verschiedenen Ministerien und ihre nachgeordneten Behörden („Direction Générale de
l’Hydraulique“, „Direction de la Météorologie Nationale“) eine entscheidende Rolle. Wie Tabelle
II.4.2 zeigt, sind hier von zahlreichen Problemkomplexen Maßnahmen vorgesehen. So sind
z.B im Rahmen des PK Be-E.3 für die Implementierung des saisonalen Niederschlagsvorhersagesystems
zahlreiche Schulungen geplant. Den Vertretern der „Direction de la Météorologie Nationale“
und der „Université Abomey-Calavi“ sollen dabei die technischen Grundkenntnisse hinsichtlich
der dekadischen Vorhersage des regionalen Klimas und des daraus resultierenden landwirtschaftlichen
Potenzials vermittelt werden.
Auf universitärer Ebene ist vorgesehen, in der dritten Phase verstärkt beninische Doktoranden
und DESS-Studenten in das Projekt zu integrieren. Dies gewährleistet ein nachhaltiges „Capacity
Building“, da die ausgebildeten Studenten und Doktoranden in Zukunft Schlüsselpositionen
auf nationaler oder universitärer Ebene einnehmen und somit einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung
des Landes leisten können.
Das Weitern ist an der Universität die Durchführung von Kursen zu verschiedenen Themen geplant,
wie z.B. im Bereich Landnutzungsmodellierung (PK Be-L.1), Hydrologische Modellierung
und GIS (PK Be-H.1).
Im Bereich der Zivilgesellschaft sind neben intensiver Kooperation mit NGOs auch Maßnahmen
auf Dorfebene vorgesehen, wie z.B. Aufklärungskampagnen zur Wasserhygiene im Rahmen des
PK Be-G.5. Auf der Basis der Ergebnisse des Regionalsurveys wird im Rahmen des PK Be-G.3
in ausgewählten Dörfern „Capacity Building“ zur Entwicklung und Umsetzung von nachhaltigen
Strategien der Existenzsicherung mit Fokusgruppen durchgeführt.
Bei der Durchführung des „Capacity Buildings“ ist v.a. die Koordination zwischen den einzelnen
Maßnahmen von großer Bedeutung. Es soll verhindert werden, dass – mit gutem Willen aber
unkoordiniert- einzelne Partner mehrfach und doppelt in zu viele einzelne „Capacity Building“
Maßnahmen einbezogen werden. Angestrebt wird eine Bündelung von verschiedenen „Capacity
Building“ Maßnahmen. Diese Bündelung wird einerseits anhand von inhaltlich-thematischen
Aspekten, bezogen auf die jeweiligen Transferprodukte, geleistet werden, vor allem durch die
Einbindung der Transferprodukte in „Decision Support Systeme“. Andererseits wird diese Bündelung
auch über die Auswahl der jeweiligen Partner erfolgen, die als Nachfrager des „Capacity
Buildings“ an den jeweiligen Veranstaltungen teilnehmen. Je nach Partner werden Überlegungen
nach geeignetem didaktischem Vorgehen angestellt; ggf. sollen Experten für die Vermittlung
von „Know-how“ aus dem EZ Bereich als Trainer hinzugezogen werden.

Methodik IMPETUS
Tab. II.4.2: Die Problemkomplexe in Benin und ihre angestrebten Partnerschaften für das „Capacity Building“
Be-E.1 x x x x x x x x x x
Be-E.2 x x x x
Be-E.3 x x x x x x x x x
Be-E.4 x x x x x x x
Be-E.5 x x x x x x x x x x
Be-E.6 x x x x x x x x
Be-E.7 x x x x x (x)
Be-H.1 x x x x x
Be-H.2 x x x x x x x x x x x x
Be-H.3 x x x x x (x) (x) x
Be-L.1 x x x x x x x
Be-L.2 x x x x
Be-L.3 x x x x
Be-L.4 x x x x x x
Be-L.5 x x x x
Be-G.1 (x) x x
Be-G.2 x x x
Be-G.3 (x) x x x x x x
Be-G.4 (x) x (x) x (x)
Be-G.5 x x x x x x x x x x
Nationale Ebene: Ministerien unklar und
sonstiges
Ministre d’Etat, chargé de la Planification
et du Développement (MECPD)
Ministre de l’Agriculture, de l’Elevage et de
la Pêche (MAEP
Ministre des Travaux publics et des
Transports (MTPT)
Ministre des Finances et de l’Economie
(MFE)
Ministre de la Santé publique (MSP)
Ministre de l’Environnement, de l’Habitat et
de l’Urbanisme (MEHU)
Ministre de l’Intérieur, de la Sécurité et de
la Décentralisation (MISD)
Regionale Vertretung des Staates:
Präfektur
Regionale und lokale
Gesundheitsbehörden
Direction de la Météorologie Nationale,
Benin
Gemeindeverwaltung
Arrondissements
Dorfebene
Wasserbehörden DGH, SRH
Société Nationale de l’Eau du Benin,
SONEB
CENATEL (Nationale Fernerkundungs-
Eiunrichtung)
CIPMA (Chaire Internationale en Physique
et Mathématique et Application)
Centre National d'Agro-Pédologie (CENAP)
Institut national de recherche agricole du
Bénin (INRAB)
Uni Abomey-Calavi
Forschungseinrichtungen
Geber, Entwicklungs-zusammenarbeit
und Internationales
Wasserprogramm - PADEAR
Inland Valley Consortium, IVC
NGOs
PK
Nutzergruppen, Nutzer, Produzenten
Wirtschaftsvertreter
Nationale Ebene
Ebene der Gebietskörperschaften
Wasserbehörden
Forschungseinrichtungen und
Universitäten
Geber, Entwicklungszusammenarbeit
und
Internationales
Zivilgesellschaft
Verwaltung
65

66
IMPETUS Methodik
Eine kontinuierliche Bewertung des „Capacity Buildings“ durch das interdisziplinäre IMPETUS-
Team und das „Comité de Pilotage“ ist gewährleistet, sodass dank des „Feedbacks“ weitere Ak-
tivitäten besser organisiert, angepasst und durchgeführt werden können.
Marokko
Für Marokko kann man die Zusammenarbeit im „Capacity Building“ ähnlich gliedern. Es gibt
die verschiedenen Verwaltungsebenen, Forschungseinrichtungen, lokale Partner aus der Entwicklungszusammenarbeit
und zivilgesellschaftliche Partner. Im Einzelnen sind hier zu unterscheiden:
⇒ Fachbehörden auf
o nationaler Ebene (z.B. Ministère des Eaux et Forêts, Ministère d'Agriculture und
Direction de la Météorologie Nationale)
o regionaler Ebene (z.B. „Office Régional de Mise en Valeur Agricole de Ouarzazate“
(ORMAVAO) und „Direction Régionale de l'Hydraulique de Souss Massa
et Drâa“ (DRH))
⇒ Universitäten (v.a. Universität Agadir und Universität Rabat)
⇒ Regionalregierungen
⇒ lokale Akteure in den Pilotgemeinden wie die „Centres de Mise en Valeur Agricole“
(CMVs) oder die lokalen Wassernutzerverbände („Associations d'Utilisation d'Eeau Agricole“
- AUEA)
Mitarbeiter der Fachbehörden und Wissenschaftler der Universitäten werden in der Nutzung
der entwickelten DSS Tools oder Modelle geschult. Ziel ist es, den zukünftigen Anwendern die
Handhabung der Instrumente zu erläutern, gleichzeitig aber auch die Bandbreite und Grenzen
der Anwendungsmöglichkeiten zu vermitteln und über diesen Austausch eine Rückkopplung zu
Anwendungsschwierigkeiten, Akzeptanz und weiterem Entwicklungsbedarf zu erhalten. Den
marokkanischen Wissenschaftlern soll insbesondere das „Know-how“ vermittelt werden, die
„Decision Support Systeme“ und Modelle daten- und modelltechnisch zu nutzen und gegebenenfalls
weiterzuentwickeln und an abweichende regionale oder institutionelle Ansprüche anzupassen.
Hierfür werden gemeinsame Workshops in Zusammenarbeit aller Problemkomplexe organisiert.
Als Vorbild dient ein zusammen mit der ORMVAO im November 2005 in Ouarzazate durchgeführter
Workshop „Modellierung und GIS". Hier wurden zunächst Grundlagen wie die Nutzung
von ArcGIS vermittelt und anschließend die in IMPETUS verwendeten Modelle einem breiten
Interessentenkreis vorgestellt.

Methodik IMPETUS
In einem weiteren Schritt werden innerhalb der Problemkomplexe die Modelle bzw. DSS und
deren Handhabung genauer erläutert und ihre Anwendbarkeit bzw. Modifikationsbedarf mit den
marokkanischen Partnern diskutiert. Dafür ist geplant, verstärkt marokkanische „Counterparts“
und „Stakeholder“ in die DSS- und Modellentwicklung auch in Deutschland einzubinden. Bisher
wurden dazu bereits Forschungsaufenthalte von Kooperationspartnern in Köln und Bonn genutzt
(wie z.B. Abdellaoui, 2005; El Moudden, 2005). Diese sollen in der dritten Phase noch verstärkt
werden. Darüber hinaus wird die Zusammenarbeit mit marokkanischen Nachwuchswissenschaftlern
intensiviert. Die Ausbildung von Doktoranden und Diplomanden in der Handhabung der
Werkzeuge ist eine wichtige Voraussetzung für den erfolgreichen Wissenstransfer und eine gute
Möglichkeit, die Anwendung der DSS in den Fachbehörden und Universitäten sicher zu stellen.
Auf der Ebene der Regionalbehörden werden Entscheidungsträger für das Anwendungspotenzial
von „Decision Support Systemen“ und szenarienbasierter räumlicher Ressourcenplanung
sensibilisiert. In Seminaren sollen die Szenarien, Untersuchungsergebnisse und Tools den politischen
Entscheidungsträgern auf regionaler und kommunaler Ebene vorgestellt und mit ihnen diskutiert
werden. Hierbei eigenen sich z.B. die Ergebnisse der fachlich an bestimmten Ressourcen
orientierten Problemkomplexe zur Vorstellung bei den politischen Entscheidungsträgern der entsprechenden
Fachbehörden (z.B. PK Ma-H.1 beim „Service Hydraulique“ (SH), „Direction
Régionale de l'Hydraulique“ (DRH) und ORMVAO) und die Produkte räumlich integrativer
Problemkomplexe (z.B. PK Ma-L.1) zur Präsentation vor regionalen und lokalen Mandatsträgern.
Weiterhin ist begleitende Zuarbeit bei laufenden Planungsvorhaben vorgesehen, um die
Nutzung der IMPETUS-Forschungsergebnisse zu initiieren. Vorraussetzung hierfür ist die Orientierung
der zu analysierenden Interventionsszenarien an konkreten Entscheidungserfordernissen
sowie die intensive Einbindung von marokkanischen Wissenschaftlern bei der Analyse.
Auf lokaler Ebene sollte „Capacity Building“ bei zwei Zielgruppen gleichermaßen ansetzen,
um erfolgreich die von IMPETUS entworfenen Handlungsempfehlungen umsetzen zu können.
Exemplarisch soll dieses Konzept mit den marokkanischen Counterparts in den Pilotgemeinden
umgesetzt werden. Es umfasst folgende Komponenten:
1. Die Ausbildung von Moderatoren für Ressourcenplanungsprozesse, die als Multiplikatoren
und Mittler bei Planungsprozessen eingesetzt werden. Die Schulungen erfolgen in
Zusammenarbeit mit GTZ, KfW, und lokal tätigen NGOs. Ein von der GTZ finanziertes
Projekt zur lokalen Ressourcenplanung (GTZ-PAN) hat im Souss bereits Erfahrungen
mit der Moderatorenausbildung gesammelt, auf die hierbei aufgebaut werden kann. Von
IMPETUS-Seite soll den Moderatoren vor allem vermittelt werden, wie die Nutzung von
natürlichen Ressourcen mit Hilfe der von IMPETUS entwickelten Werkzeuge durch gezielte
raumbezogene Nutzungsplanung auf kommunaler und dörflicher Ebene optimiert
werden kann. Zielgruppe dieser Maßnahmen sind mehr zweisprachige Schulabsolventen
67

68
IMPETUS Methodik
aus der Region, die die ländliche Realität hinreichend kennen, um den interkulturellen
und interdisziplinären Transfer von Fachinformationen zu dörflichen Planungsprozessen
zu bewerkstelligen.
2. Auf lokaler Ebene sollen kommunalpolitische Akteure in den Pilotgemeinden, sowohl
aus den Gemeinderäten, wie aus lokal tätigen Assoziationen, Unternehmen oder NGOs
angesprochen werden. Sie sollen insbesondere über die aus der „Charte Communale“
hervorgehenden kommunalen Kompetenzen im Bereich der Ressourcenplanung informiert
und im Handling der Planungsschritte und –instrumente geschult werden. Hierzu
gibt es bereits Konzepte der GTZ aus dem Souss, auf die aufgebaut werden kann und die
IMPETUS mit ressourcenfachlichem „Know-how“ und zusätzlichen Informationsebenen
erweitern will.
Für die "Vor-Ort-Betreuung" der Messnetze (Klimastationen, Dauerbeobachtungsflächen, Pegel
etc.) sollen „Paratechnicians“ ausgebildet werden, um nach der Übergabe der Messnetze an
marokkanische Partnerinstitutionen eine kostengünstige kontinuierliche örtliche Betreuung und
damit langfristige Nachhaltigkeit der aufgebauten Forschungsinfrastruktur zu gewährleisten. Die
Ausbildung soll hier (unter Einbeziehung von Fachleuten der Partnerinstitutionen) in kleinen
technischen Workshops an zentral gelegenen IMPETUS-Testsites stattfinden, wo vor Ort Handhabung
und Probleme der Installationen geschult, Auslesetechniken und einfachere Reparaturen
geübt sowie Datenprotokollierung und –sicherung geschult werden können. So soll beispielsweise
das Vegetationsmessnetz an das „Institut Agronomique et Vétérinaire“ weitergegeben und von
diesem fortgeführt werden, evtl. unter fachlicher Begleitung durch die marokkanische Roselt
Koordination oder anderer afrikanischer Monitoringnetzwerke.
Die angestrebten Partnerschaften werden in Tabelle II.4.3 verdeutlicht:

Methodik IMPETUS
Tab. II.4.3: Die Problemkomplexe in Marokko und ihre angestrebten Partnerschaften für das „Capacity Building“
PARTNER /
INSTITUTION
Regionalregierung
Fachbehörden auf
nationaler und regionaler
Ebene
PK
Ma-
E.1
Ma-
E.2
Ma-
E.3
Ma-
H.1
Regionalregierung Ouarzazate / Zagora
x x x x
Ministère des Eaux et Forêts x x x x x
Ministère d'Agriculture x
Office Régional de Mise en Valeur
Agricole de Ouarzazate (ORMAVAO) x x x x x x x
ORMAVAO, Service Elevage x x x
Ministère de l''Éducation x
Ministère de la Santé x
Ministère de l'Aménagement du térritoire
de l'Eau et de l'environment,
Secréteriat d'Etat Chargé de l'Eau x
Haut Commissariat du Plan, Direction
de la Statistique x
Direction de la Météorologie Nationale x x x
Wasserbehörden Office National d'eau Potable (ONEP) x x x x x
Fachbehörden auf
provinzialer Ebene
Direction Régionale de l'Hydraulique
de Souss Massa et Drâa (DRH)
Délegation Ouarzazate/Zagora du
x x x x x x
Tourisme
Délegation Ouarzazate/Zagora de
x
l''Éducation x
Délegation Ouarzazate/Zagora de la
Santé x
Wasserbehörden Service Hydraulique (SH) x x x x x
Forschungseinrichtungen
und
Universität Rabat x x x x x x
Universität Agadir x x x x x x
Universität Cadi Ayadd x
Universitäten Uni Oudja (Centre d'Études sur les
Mouvements Migratoires) x
Centres de Mise en Valeur Agricole x x
Association des Femmes pour le
développement et la solidarité
Lokale Behörden,
Mandatsträger und
Akteure der Zivilgesellschaft,
örtliche
NGO's
Partnerinstitutionen
mit denen IMPETUS
beim
„Capacity Building“
intensiv zusammenarbeitet
(AFDES) Bni Zoli x
Associations d'Utilisation d'Eeau
Agricole (AUEA) x x
Associations de développement, z.B.
ADEDRAA x x x x
Organisationsbüro der staatlichen
lokalen Büros zur Frauenförderung (el
Nadi) Zagora x
Lokale Mandatsträger
GTZ-Plan d'action Nationale de la lutte
x x x
contre la désertification (PAN)
PNUD-CBTHA: Conservation de la
biodiversité par la transhumance dans
x x x
le versant Sud du Haut Atlas x x
Hellen Keller International, Agdz
Réseau d'Observatoires de Surveillance
Ecologique à Long Terme
x
(ROSELT-OSS) x x x
Abschließend ist zu betonen, dass IMPETUS seine bisherige Kompetenz im „Capacity Building“
in der dritten Phase entsprechend der in diesem Abschnitt genannten Aspekte ausbauen und fortentwickeln
wird. Eine erfolgreiche Implementierung von „Capacity Building“-Maßnahmen sind
als Schlüssel für den Gesamterfolg des Projektes zu sehen.
Ma-
H.2
Ma-
H.3
Ma-
H.4
Ma-
H.5
Ma-
L1
Ma-
L.2
Ma-
L.3
Ma-
G.1
69
Ma-
G.2

Decision Support Systeme IMPETUS
III Decision Support Systeme
Nach der Erfassung und Diagnose der wesentlichen Aspekte des Wasserhaushalts und des Verhaltens
der Menschen stand in der zweiten Phase die Abschätzung der zukünftigen Entwicklung
im Vordergrund. Hierfür wurden Szenarien definiert, die als Basis für die Entwicklung verschiedener
Handlungsoptionen dienen. In der 3. Phase steht die Integration der bislang entwickelten
bzw. angepassten Modelle und der erhobenen Daten in „Decision Support Systeme“ (DSS) im
Mittelpunkt. Grundsätzlich ist es nicht möglich, alle Fragestellungen bzw. Handlungsoptionen
mit einem einzigen DSS zu analysieren. Deshalb wird eine DSS-Toolbox entwickelt, mit der
problemspezifisch verschiedene Modelle in ein DSS integriert werden können, um damit Analysen
durchzuführen. Die Bewertung der verschiedenen Handlungsoptionen müssen vom Anwender
vorgenommen werden, indem er die mit Modellen berechneten Responseindikatoren gewichtet
und somit eine für seine Fragestellung und seinen Bewertungsmaßstab angemessene Entscheidung
treffen kann.
Definitionen und Grundlagen
„Decision Support Systeme“ (DSS), die im deutschsprachigen Raum auch als Entscheidungsunterstützungssysteme
bezeichnet werden, wenden sich an Entscheidungsträger, um diese mit den
benötigten Informationen und Werkzeugen bei der konkreten Lösung von Problemen zu helfen.
Im Wesentlichen unterscheidet man hierbei „Daten-orientierte DSS“, die sich mit der Darstellung
und der Analyse von Daten befassen, und „Modell-orientierte DSS“, die für die Entscheidungsfindung
Modelle einsetzen, deren Ergebnisse evaluieren und daher eine Optimierung verschiedener
Managementstrategien ermöglichen. Im Folgenden wird nur auf die Modellorientierten
DSS eingegangen.
Auch wenn es keine einheitliche Definition von DSS gibt (Singh, 2004), ist ein DSS im Wesentlichen
wie folgt charakterisiert: „Ein DSS ist ein computergestütztes System, das Entscheidungsträgern
hilft, halbstrukturierte Probleme zu lösen, indem es ihnen den Zugang und die Nutzung
von Daten und analytischen Modellen erlaubt“ (El-Najdawi und Stylianou, 1993). Bereits
in dieser relativ alten Definition werden einige wesentliche Aspekte klar. Zunächst wird deutlich,
dass das Problem oft nicht sauber bzw. nur unzureichend definiert ist und es somit keine
einfachen Lösungen gibt. Komplexe Lösungen sind in der Regel interdisziplinäre Lösungen und
DSS haben daher die Aufgabe, verschiedene Lösungsansätze, Konzepte und Methoden bereitzustellen.
Der Zugang zu Daten ist ein zweiter Aspekt in der obigen Definition. Ein DSS muss daher auch
immer die Darstellung, Interpretation und Bewertung ausgewählter Datensätze enthalten. Da für
71

72
IMPETUS Decision Support Systeme
ein Flusseinzugsgebietsmanagement räumlich verteilte Daten vorliegen, müssen GIS-
Funktionalitäten implementiert werden, die es dem Benutzer ermöglichen, räumlich differenzier-
te Entscheidungen zu fällen. Diese Systeme werden oft als „spatial-DSS“ bezeichnet (Manoli et
al., 2001).
Weiterhin wird von den Autoren auf den Einsatz von Simulationsmodellen hingewiesen. Es ist
klar, dass komplexe Entscheidungen nicht allein über monodisziplinäre und somit sektorale Modellansätze
gefällt werden können. DSS müssen somit die Möglichkeit bieten, verschiedene Modellsysteme
in eine Analyse einzubeziehen, die Modellergebnisse darzustellen, zu bewerten und
zusammen mit anderen Informationen Managementstrategien entwickeln zu können. Hinsichtlich
der Modellkonzepte muss eine gewisse Freiheit möglich sein, d.h. numerische Modelle müssen
ebenso verwendet werden können wie statistische Modelle und Expertenmodelle (regelbasierte
Modelle).
Wesentlich für den Erfolg eines DSS ist, dass die potenziellen Anwender und ihre Kenntnisse
sowie Bedürfnisse berücksichtigt werden. Dieses ist bei einzelnen Auftraggebern und konkreten
Projekten relativ einfach zu realisieren. Im IMPETUS-Projekt gibt es jedoch eine Vielzahl von
einzelnen Projekten (hier Problemkomplexe genannt), die sich mit einer großen Zahl von potenziellen
Entscheidungsträgern auf verschiedenen Ebenen auseinander setzen. Oft sind Entscheidungsträger
Spezialisten, die wenig Erfahrung im Umgang mit Computertechnologie und Softwareprodukten
besitzen. Andererseits muss ein DSS aber auch für Anwender nutzbar sein, die
sich detailliert mit Computermodellen und GIS auskennen und in der Lage sind, mehr Details bei
der Entscheidungsfindung einzubeziehen. Neben der Anwendung in den beiden betrachteten
Ländern Benin und Marokko stellt ein DSS aber auch ein Werkzeug zur projektinternen Kommunikation,
Organisation und Systementwicklung dar. Diese skizzierten Aufgaben erfordern eine
flexible Struktur des DSS, auf die im Folgenden eingegangen wird.
Ein DSS sollte dem DPSIR („Driver-Pressure-State-Impact-Response“)-Ansatz folgen, um Ursachen,
Handlungen und Auswirkungen in einem System betrachten zu können. In Anlehnung an
Giupponi et al. (2004) und Ruhr-Universität Bochum (2002) gelten folgende Definitionen (siehe
auch EEA, 2001) (siehe Abb. III-1):
Driving forces antreibende Kräfte
Pressures die Variablen, die direkt Umweltprobleme verursachen
State der aktuelle Zustand der Umwelt
Impact Auswirkung der Umweltveränderung bezogen auf den Zustand
Response Entscheidungsoption = Ansatz zur Lösung der durch die Umweltveränderung
verursachten Probleme

Decision Support Systeme IMPETUS
Dieser Ansatz entspricht der IMPETUS-Vorgehensweise bei der Entwicklung und Quantifizierung
der Szenarien (siehe Kap. II.2). Die driving forces und die daraus resultierenden pressures
werden aus der Analyse der Szenarien und insbesondere der Interventionsszenarien gewählt.
Mittels der Modelle werden daraus der Zustand („state“) der Umwelt und insbesondere die
Auswirkungen auf das ökologische, ökonomische und das soziale System („impact“) berechnet.
Eine Bewertung verschiedener Handlungsoptionen („responses“) wird über Responseindikatoren
möglich, die das Systemverhalten integriert darstellen.
Abb. III-1: DPSIR-Ansatz zur Analyse und Bewertung von Ursache-Wirkungsketten
Die generelle Struktur eines DSS ist in Abb. III-2 dargestellt. Die „data base“ besteht im Wesent-lichen
aus räumlichen Daten („layers, coverages, grids“) und Datenbanken. Die räumlichen
Daten müssen in den üblichen GIS Formaten vorliegen bzw. dahin konvertiert werden können.
Aufgrund der großen Verbreitung sind dies insbesondere Formate, die von den Arc-Produkten
der Firma ESRI genutzt werden, da die Formate anderer Firmen, wie z.B. die Formate des in Benin
oft verwendeten MapInfo, problemlos in diese zu konvertieren sind. Bei der Datenhaltung
sollte auf die üblichen Konzepte der relationalen Datenbanken zurückgegriffen werden, da diese
die größte Verbreitung haben. Obwohl SQL-basierte Datenbanken viele Vorteile besitzen, müssen
einfache Dateistrukturen wie z.B. DBase-Dateiformate verwendet werden können, da sie
auch von vielen anderen, international üblichen Programmen wie z.B. Excel genutzt werden.
Abb. III-2: Grundlegende Funktionalitäten eines DSS (Hahn et al., 2001)
73

74
IMPETUS Decision Support Systeme
Das zu erstellende DSS muss einige grundlegende GIS-Funktionen enthalten, kann jedoch kein
vollständiger Ersatz für ein kommerzielles GIS sein. Wesentlich ist, dass die für die Entschei-
dungsfindung notwendigen GIS-Operationen integriert und über die Schnittstellen zu anderen
GIS Daten importiert und exportiert werden können.
Die „model base“ besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Modellen, die unterschiedlich komplex
sein und auf unterschiedlichen Modellkonzepten basieren können. Die grundlegenden Konzepte
zur Integration von Modellen in ein DSS wurden von Hahn et al. (2001) ausführlich diskutiert
und in Abb. III-3 dargestellt.
Abb. III-3: Möglichkeiten zur Integration von Modellen in DSS (Hahn et al., 2001).
Lose gekoppelte Modelle (loosely coupled models)
Diese Form der Integration von Simulationsmodellen hat eine Vielzahl von Vor- und Nachteilen.
Der wesentliche Vorteil ist, dass die Modelle in ihrer ursprünglichen Programmierung erhalten
bleiben. Dieses macht eine Ad-hoc-Integration von Modellen möglich und bietet eine hohe Flexibilität
für die Weiterentwicklung sowohl der einzelnen Modelle als auch des gesamten Sys-

Decision Support Systeme IMPETUS
tems. Diese Form der Kopplung von Modellen an z.B. GIS ist bereits seit vielen Jahren weit verbreitet
und schnell zu realisieren. Durch die verteilte Architektur sind die Modellentwickler bzw.
Modellanwender in der Lage, das System zu pflegen und aktuell zu halten. Wenn die technischen
Voraussetzungen es erlauben, können Modellrechnungen bei diesem Typ der Modellintegration
auch auf verteilten Systemen, eventuell sogar über das Internet, betrieben werden. Dieser
Ansatz kann immer dann gewählt werden, wenn die Rückkopplung zwischen den verschiedenen
Modellen vernachlässigt werden kann und es somit nicht notwendig ist, dass z.B. täglich berechnete
Informationen ausgetauscht werden. Wenn dieses gegeben ist, dann ist diese Form der Modellintegration
die schnellste, flexibelste und preiswerteste Möglichkeit. Die Benutzerfreundlichkeit
des Gesamtsystems ist hierbei im Wesentlichen von der Qualität des Benutzerinterface
abhängig. Ein Beispiel für diese Art der Modellkopplung an ein GIS ist bei Lücke et al. (1995),
eine weitergehende Diskussion der Kopplung von Modellen an GIS ist bei Stuart und Stock
(1993) zu finden.
Integration in ein Modellsystem (coupled models in a single system)
Wenn die Rückkopplung zwischen einzelnen Modellkomponenten nicht vernachlässigbar ist, ist
eine lose Modellkopplung ungeeignet. In diesem Fall sind die einzelnen Modellkomponenten
über Schnittstellen so in das System zu integrieren, dass der Datenaustausch in gewählten Zeitschritten
(z.B. täglich) erfolgt. Eine sehr frühe Realisation dieses Ansatzes stellt das „Modulare
Modeling System“ (MMS) dar, das als eine Art Modellbaukasten angesehen werden kann (Leavesly
et al., 1993). Im Projekt GLOWA-Danube wird ein ähnlicher Ansatz verfolgt, in dem mit
der „unified modelling language“ (UML) einzelne Modellkomponenten zu einem Gesamtmodell
verknüpft werden (Ludwig et al., 2003). Ein Modellgenerator für die Entwicklung von DSS ist
das Produkt GEONAMICA der Firma RIKS, NL, welches als DSS-Baukasten entwickelt wurde
(Oxley et al., 2004). Es bietet Basis-GIS-Funktionalitäten sowie den Zugang zu Datenbanken
und Modellen. Nachteil dieser Modellkopplung ist jedoch der hohe Programmieraufwand; jedes
Modell bzw. Teilmodell muss zumindest hinsichtlich der Schnittstellen neu programmiert werden.
Weiterhin ist die Pflege solch eines Systems nicht einfach, da die Integration in ein DSS nur
von Computer-Fachleuten realisiert werden kann.
Neuprogrammierung eines Modellsystems („reformulation of existing models into 1 system
model“)
Eine weitergehende Integration von Modellen stellt die Neuprogrammierung dar. Der Vorteil
besteht in der Leistung, denn verteilte Systeme sind üblicherweise problematisch hinsichtlich des
Zeitbedarfs für den Austausch der Informationen. Diese Vorgehensweise wird immer dann verwendet,
wenn eine Disziplin ein Modell entwickelt (z.B. ein Wasserhaushaltsmodell bestehend
75

76
IMPETUS Decision Support Systeme
aus Bodenhydrologie + Grundwasser + Evapotranspiration + Schnee). Bei interdisziplinären und
integrativen Ansätzen ist diese Art der Modellkopplung allerdings aufwändig zu realisieren. Aus
Sicht eines potenziellen Benutzers ist dieses Konzept eine sehr gute Lösung, bietet aber kaum
Flexibilität für dezentrale Weiter- bzw. Neuentwicklungen. Daher wird es selten eingesetzt.
Modellsystem mit Zugang zu komplexen Modellen („system models with access to detailed
sub-models“)
Oft werden für die Bewertung verschiedener Entscheidungsmöglichkeiten komplexe und aufwändige
Simulationen benötigt. Wenn der Rechenzeitbedarf Stunden, Tage oder sogar Wochen
umfasst, dann können solche Modelle nicht in DSS integriert werden. Vielmehr muss auf vorproduzierte
Ergebnisse zurückgegriffen werden (z.B. können berechnete Szenarien in „lookup
tables“ gespeichert werden), die hinsichtlich einzelner Fragestellungen bewertet werden. Die
größte Flexibilität ist gegeben, wenn der Anwender zusätzlich zu den vorproduzierten Ergebnissen
auch auf die dahinter stehenden Modelle zugreifen und sich für nicht vorausbedachte Situationen
neue „lookup tables“ generieren kann. Dieses bietet die größte Flexibilität bzgl. des Einsatzes
eines DSS, erfordert aber den mit Abstand größten Programmieraufwand für die Realisation.
Die für die Analysen benötigte „tool base“ umfasst verschiedene Aspekte. Als Basistools müssen
Ein- und Ausgabetools, Konvertierungstools und die Basis-GIS-Funktionalitäten (Verschneidung,
Klassifikation etc.) vorhanden sein. Daneben sind Bewertungstools bereitzustellen.
Diese umfassen die Gruppierung, räumliche und zeitliche Aggregierung von Daten sowie deren
Bewertung. Als ein Beispiel für ein DSS, welches für die Bewertung und die Abwägung verschiedener
Handlungsoptionen besonders geeignet erscheint, sei auf MULINO (Giupponi et al.,
2004) hingewiesen. Hier werden der zuvor genannte DPSIR-Ansatz genutzt, um verschiedene
Handlungsoptionen gegeneinander abzuwägen und zu bewerten. Die Responseindikatoren verschiedener
Handlungsoptionen werden in einer Analysenmatrix zusammengefasst. Eine Abwägung
und Bewertung ist nur möglich, wenn die Responseindikatoren gewichtet werden. Diese
Gewichtung ist von fundamentaler Bedeutung, denn sie spiegelt die verschiedenen Interessen der
beteiligten Entscheidungsträger wider. Sie kann daher sinnvoll nur von den Anwendern selbst
erstellt werden. Mittels einer Multikriterienanalyse („multi-criteria analysis“) kann dann eine
Handlungsoption identifiziert werden, die auf die größte Akzeptanz bei allen beteiligten Entscheidungsträgern
stößt.

Decision Support Systeme IMPETUS
Gewähltes Konzept
Hinsichtlich der Anwendung eines DSS in den Untersuchungsgebieten Marokko und Benin und
unter Berücksichtigung der gesamten IMPETUS-Philosophie sind folgende Anforderungen an
ein DSS zu stellen:
Flexibilität hinsichtlich der einzusetzenden Modelle
Entsprechend der IMPETUS-Philosophie (siehe Erstantrag 1999 und Folgeantrag 2002) wurde
weitgehend auf die Entwicklung neuer Modelle verzichtet. Vielmehr wurden bestehende Modelle
genutzt und deren Anwendbarkeit analysiert. Nur bei Bedarf wurden Modellanpassungen vorgenommen,
weitgehend wurden Modelle nur für die Situation in den Ländern parametrisiert. Für
eine Vielzahl von Modellen sind daher die für eine enge Modellkopplung benötigten programmtechnischen
Voraussetzungen nicht erfüllt. Weiterhin wurden die einzelnen in IMPETUS eingesetzten
Modelle so gewählt, dass die Rückkopplung zwischen den verschiedenen Modellen klein
ist und daher für praktische Fragestellungen vernachlässigt werden kann. Aus diesem Grund ist
die zuvor dargestellte lose Kopplung der Modelle ausreichend. Da neben den numerischen Modellen
auch Expertenmodelle („rule based models“) für viele Fragestellungen unverzichtbar
sind, müssen somit auch verschiedene Modelltypen integrierbar sein.
Flexibilität bei der Entwicklung verschiedener DSS-Ausprägungen
Aufgrund der großen Vielfalt von zu beschreibenden und zu analysierenden Aufgaben ist die
Entwicklung eines einzigen DSS nicht möglich. Vielmehr müssen verschiedene DSS entwickelt
werden, die auf die Fragestellungen und Bedürfnisse der Entscheidungsträger zugeschnitten sind
(Auflistung siehe unten). Dieses bedeutet, dass eine DSS-Toolbox benötigt wird, die die Grundlagen
für die Entwicklung einzelner DSS darstellt.
Einsetzbarkeit in den Partnerländern
Auch wenn sich die Situation in den Ländern Benin und Marokko laufend verbessert, bestehen
einige grundlegende Unterschiede zu einer DSS Entwicklung für eine Institution beispielsweise
in Deutschland. Zunächst kann nicht davon ausgegangen werden, dass die teilweise sehr teuren
GIS-Produkte (z.B. ArcGIS) verfügbar sind. Außerdem sind diese Produkte oft zu komplex, als
dass man sie innerhalb kurzer Zeit erlernen kann. Es ist daher ein DSS zu entwickeln, dass die
Schnittstellen zu Standardprodukten beinhaltet, aber, entsprechend der Qualifikation der Nutzer,
unterschiedliche Ausbaustufen besitzen kann. Während ein Entscheidungsträger ohne detaillierte
Modellkenntnis vielleicht nur einzelne Aspekte z.B. des Dünge- oder Bewässerungsmanage-
77

78
IMPETUS Decision Support Systeme
ments analysieren will, sind Modellierer durchaus in der Lage, weitergehende Analysen durch-
zuführen. Für beide Anwendergruppen muss ein DSS prinzipiell geeignet sein.
Wartung des Systems
Ein wesentlicher Aspekt bei der Entwicklung eines DSS innerhalb eines Forschungsprojektes ist
die Wartung des Gesamtsystems. Wenn das DSS am Ende der Projektlaufzeit in den Ländern
eingesetzt wird, muss es für die Entscheidungsträger möglich sein, das System weiterzuentwickeln
bzw. neuere Entwicklungen z.B. bei den Modellen nutzen zu können. Bei einer losen
Kopplung der Modelle ist die Schnittstelle einfach, klar definiert und bei Modellerweiterungen
bzw. Modellverbesserungen schnell anzupassen.
Bei einer Analyse der auf dem Markt befindlichen DSS für ein integriertes Einzugsgebietsmanagement
wurde deutlich, dass kein System allen Anforderungen entspricht. Entweder sind
sie hinsichtlich der GIS-Funktionalitäten, der Modelleinbindung oder der Analysetools nicht in
allen Aspekten für die Anwendung in IMPETUS geeignet. Prinzipiell geeignete Systeme (z.B.
GEONAMICA) sind nicht frei verfügbar und unterliegen weit reichenden Restriktionen bei der
Anwendung und der weiteren Nutzung.
IMPETUS verfolgt daher unter Berücksichtigung der in der Literatur dokumentieren Ansätze
(Bode et al., 2002; Morley et al., 2004; ProGea, 2004; Verbeek et al., 2001) folgende Strategie
bei der Entwicklung der DSS:
• Entsprechend der Entwicklung der Digitalen Atlanten für Benin und Marokko werden die
entstehenden DSS je nach Ansatz aus „open source“ GIS Produkten aufgebaut, die bereits
jetzt international eine große Akzeptanz besitzen oder aus ArcObjects, mit denen
man ebenfalls Produkte erzeugen kann, die keiner Einschränkung hinsichtlich der
Verbreitung unterliegen. Die entstehenden DSS sind daher frei verfügbar und können in
den Partnerländern auch nach Ende des Projektes genutzt und gewartet werden.
• Die Modelle werden lose an das DSS gekoppelt, wobei verschiedene Nutzergruppen differenziert
werden. Entscheidungsträger, Modellanwender und Entwickler haben jeweils
unterschiedliche Möglichkeiten, Modellparameter und Modellrandbedingungen zu ändern
und damit das Gesamtsystem zu betreiben.
• Das DSS wird Basis-GIS-Funktionalitäten besitzen, die einfache GIS-Analysen möglich
macht. Durch eine Schnittstelle zu Datenbanken ist die Analyse, Darstellung und Modifikation
von Daten gegeben.

Decision Support Systeme IMPETUS
• Das DSS wird die Ergebnisse automatisch aufbereiten und darstellen können. Die Simulationsergebnisse
sind räumlich und zeitlich zu aggregieren und in Responseindikatoren
zu überführen. Diese sind automatisiert in Reporte zusammenzufassen.
Zu entwickelnde DSS
In den Beschreibungen der einzelnen Problemkomplexe wird auf die Verwendung von DSS hingewiesen.
Folgende DSS sind zu realisieren (Details siehe Kap. IV):
Benin
PK Be-E.2 DSS zur Analyse von Agrarmanagementstrategien auf Ertrag und Bodendegradation
PK Be-E.4 DSS zur Analyse der Eignung von Standorten für den Bau von Kleinstauseen im
lokalen Maßstab
PK Be-E.7 DSS zur Analyse der Nutzbarkeit von „Inland-Valleys“ („bas fonds“) im lokalen
Maßstab
PK Be-H.1 DSS zur Analyse der Auswirkung von Strukturmaßnahmen auf die Wasserverfügbarkeit
und Wasserverbrauch im regionalen Maßstab
PK Be-L.1 DSS zur Analyse der Auswirkung von Strukturmaßnahmen auf die Landnutzungsänderung
im regionalen Maßstab
PK Be-L.5 DSS für ein nachhaltiges Feuermanagement
Marokko
PK Ma-E.2 DSS zur Entwicklung und Bewertung von Landnutzungsstrategien in den Oasen
PK Ma-H.1 DSS zur Entwicklung und Bewertung von regionalen Wassermanagementstrategien
aus Wasserdargebot und Wasserbedarf
PK Ma-H.2 DSS zur Entwicklung und Bewertung von lokalen Wassermanagementstrategien
in Oasen unter Berücksichtigung des Versalzungsrisikos
PK Ma-L.2 DSS zur Analyse von Strategien zum Weidemanagement und zur nachhaltigen
Nutzung der Vegetation
PK Ma-L.3 DSS zur Entwicklung und Bewertung von Strategien zur Minderung des mit dem
Globalen Wandel einhergehenden Degradationsrisikos
79

80
Beispiel DSS für den Problemkomplex PK Be-E.4
IMPETUS Decision Support Systeme
Im Folgenden soll die Vorgehensweise bei der Entwicklung eines spezifischen DSS skizziert
werden:
Das Ziel des PK Be-E.4 ist es, Aussagen über geeignete Standorte für Kleinstauseen zu machen
und Managementsysteme für eine nachhaltige Nutzung der Stauseen zu entwickeln. Hierbei sind
unterschiedliche Arbeitsschritte nötig, die in dem DSS in unterschiedlichen Modulen realisiert
werden. Zuerst erfolgt eine Analyse der naturräumlichen Eignung. Neben der Analyse des Geländes
(klassische Reliefanalyse mittels GIS-Funktionen) werden klimatologische, hydrologische
und hydrogeologische Komponenten zur Bestimmung der Dynamik der gespeicherten Wassermengen
aus Zufluss aus dem Einzugsgebiet, Verdunstung und Versickerungsverlusten benötigt.
Dies ermöglicht die Abschätzung der verfügbaren Wassermenge in Abhängigkeit von der
Stauhöhe und der Lage der zu bewässernden Felder. Über die Berechnung des Pflanzenwachstums
auf den bewässerten Flächen wird einerseits die benötigte Wassermenge and andererseits
der Ertrag bestimmt. Aus den Erträgen kann die Rentabilität des Systems berechnet werden. Erfahrungen
mit Kleinstauseeprojekten in der Vergangenheit zeigen klar, dass ein nachhaltiger Erfolg
des Stausees nur erreicht werden kann, wenn vor dem Bau mit den unterschiedlichen Interessensgruppen
ein Nutzungskonzept erstellt wird, das allgemein akzeptiert wird. Hierfür muss in
einem strukturierten Planungsprozess, der auf einem partizipativen Ansatz beruht, ein Ausgleich
der unterschiedlichen Interessensgruppen erarbeitet werden unter Berücksichtigung der traditionellen
Mechanismen zur Konsensfindung. Dadurch können mögliche Konflikte aufgrund ungleich
verteilter Ressourcen etc. minimiert werden und eine nachhaltiges Nutzung sichergestellt
werden. Dieses ist in Abb. III-4 schematisch dargestellt.
Benötigt werden hierfür in dem DSS folgende Werkzeuge:
• GIS-Tools zur topographischen Analyse. Ergebnis: => geeignete Standorte für die Anlage
von Kleinwasserstauseen, mögliche Wasserfläche in Abhängigkeit der gewünschten
Stauhöhe, Lage der zu bewässernden Flächen
• Klimadaten (Messungen (Vergangenheit) bzw. Simulationen (Szenarien)) => Verfügbare
Wassermenge
• hydrologisches Modell zur Berechnung der Dynamik der hydrologischen Prozesse =>
Einfluss der Kleinstauseen auf Hydrograph und Grundwasserspiegel
• Pflanzenwachstumsmodell => Produktionssteigerung durch Stausee
• Rentabilitätsmodell => Mehrertrag durch Stausee
• Modul sozio-ökonomischer Nutzen: Identifikation der Nutzer und Betroffenen, Aufstellung
von nachhaltigen Landnutzungskonzepten und Interessensausgleich der verschiedenen
Nutzergruppen in einem strukturierten partizipativen Prozess

Decision Support Systeme IMPETUS
Nach der Analyse der potenziellen Nutzer werden die benötigten Daten für die einzelnen Module
bestimmt und Responseindikatoren festgelegt. Nachfolgend wird ein Ablaufschema erstellt, in
dem die Reihenfolge der Berechnung festgelegt wird. Während bei einer Erstanalyse alle Komponenten
berechnet werden müssen, können in nachfolgenden Analysen auch einzelne Komponenten
betrachtet werden. Bei der Analyse der potenziellen Nutzer des DSS wird auch festgelegt,
wer welche Daten verändern darf. Während z.B. ein erfahrener Modellierer in der Lage ist, einzelne
Parameter des Pflanzenwachstumsmodells zu ändern und zu bewerten, sollte ein in diesen
Dingen unerfahrener Anwender z.B. nur die Pflanzenart wählen dürfen. Es wird auch festgelegt,
welche Informationen in dem automatisch zu erzeugenden Report erscheinen sollen.
Abb. III-4: Schematische Darstellung der Komponenten des DSS-SYMBA (Details siehe PK Be-E.4,
Kap. IV)
Die Analyse des Problems, die Zusammenstellung der Daten und Modelle und deren Verknüpfung
wird zwar zentral in IMPETUS gesteuert und begleitet, muss aber von den Fachdisziplinen
selber vorgenommen werden. In Zusammenarbeit der Fachdisziplinen mit der DSS-
81

82
IMPETUS Decision Support Systeme
Entwicklungsgruppe wird dann festgelegt, welche Funktionalitäten das DSS besitzen muss. Die
eigentliche Entwicklung des maßgeschneiderten DSS erfolgt zentral, da nicht davon ausgegan-
gen werden kann, dass jeder Fachwissenschaftler die benötigten Programmierkenntnisse mit-
bringt.
Der Prototyp des DSS wird ausführlich getestet und nachfolgend mit ausgewählten Kooperationspartnern
diskutiert. Nachdem die Anmerkungen berücksichtigt wurden, wird das DSS in
Benin installiert und die Nutzer werden geschult. Dabei ist darauf zu achten, dass sowohl Anwender
geschult werden, als auch Institutionen in Benin gefunden werden, die in der Lage sind,
das DSS zu modifizieren und auch nach Ende von IMPETUS weiterzuentwickeln.
Im Text zitierte Literatur
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Problemkomplexe IMPETUS
IV Darstellung der Problemkomplexe
IMPETUS ist ein anwendungsbezogenes Forschungsprojekt. In den ersten beiden jeweils dreijährigen
Phasen des Vorhabens standen die Bestimmung des Ist-Zustandes und die Entwicklung
von potenziellen Zukunftsszenarien im Vordergrund. Es hat sich dabei als sinnvoll erwiesen, die
vielfältigen Probleme zum Thema Wasser in den Untersuchungsregionen mit Hilfe so genannter
„Problemkomplexe“ zu charakterisieren und zu strukturieren. Jeder Problemkomplex setzt sich
dabei aus einzelnen Themenkomplexen (Prozesse) zusammen, in denen sich die disziplinären Ansätze
widerspiegeln. Die Lösungen von Problemkomplexen können deshalb nur multidisziplinär
erfolgen. Der methodische Ansatz hierzu ist detailliert in Kapitel II.3 beschrieben. Die Problemkomplexe
sind so angelegt, dass am Ende ihrer Bearbeitung unterschiedliche Lösungen in Form
von Handlungsoptionen stehen, die Grundlagen für die Bereitstellung von „Decision Support
Systems“ (DSS) im Laufe der dritten Phase beschrieben. Die Vorgehensweise hierzu ist in Kapitel
III näher erläutert.
In der zweiten Phase wurden auf Basis der in IMPETUS vorhandenen Fachkompetenz und der
inzwischen langjährigen Erfahrung in den betreffenden Ländern für Benin 20 solcher Problemkomplexe
und für Marokko 13 definiert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden diese in die
folgenden vier „Themenbereiche“ gruppiert:
• Ernährungssicherung (in Benin) bzw. Existenzsicherung (in Marokko)
• Hydrologie (Wasserdargebot, Wasserverbrauch, Wasserqualität)
• Landnutzung
• Gesellschaft und Gesundheit (in Benin) bzw. Gesellschaft (in Marokko)
Kernstück der dritten Phase ist zweifelsfrei die Bearbeitung der Problemkomplexe in dem im
Folgenden ausführlich dargestellten Sinne. Wir weisen darauf hin, dass aus Gründen der Praktikabilität
jedoch die in den ersten beiden Phasen bewährte Struktur der Teilprojekte weiterhin
erhalten bleibt. Die Teilprojekte dienen dabei gewissermaßen als reale Kompetenzknoten für
verwandte Disziplinen und deren Mitarbeiter innerhalb eines virtuellen Netzwerkes. Während im
vorliegenden Kapitel IV eine umfangreiche Charakterisierung der Problemkomplexe nach einheitlichen
Kriterien erfolgt, werden die zur Durchführung notwendigen Schritte – wie „Stand
der Wissenschaft“, detaillierte Arbeits- und Zeitpläne sowie Stellenbegründungen für Mitarbeiter
– in den Teilprojekten (Kapitel V) dargestellt. Dabei wird auch auf die Beteiligung der jeweiligen
Teilprojekte an unterschiedlichen Problemkomplexen hingewiesen.
83

84
IV.1 Benin und seine Themenbereiche
IMPETUS Problemkomplexe
Inhaltsverzeichnis Kapitel IV
IV.1.1 Ernährungssicherung
PK Be-E.1 Landnutzung und Versorgungssicherung bei Ressourcenknappheit
und Niederschlagsvariabilität in Benin
PK Be-E.2 Auswirkungen von Landnutzungsänderungen, Klimaveränderungen
und Pflanzenmanagement auf Bodendegradation und Ernteertrag
im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-E.3 Saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage in Benin und
Einsatzmöglichkeiten in der Landwirtschaft
PK Be-E.4 Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges Management
von Kleinstauseen für die Landwirtschaft
PK Be-E.5 Land- und Wasserbedarf der Nutztierhaltung in Benin
PK Be-E.6 Erhaltung der natürlichen Produktionsgrundlagen unter Berücksichtigung
des globalen Wandels
PK Be-E.7 Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
IV.1.2 Hydrologie
PK Be-H.1 Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-H.2 Wassernachfrage der Sektoren (Haushalt, Industrie und Landwirtschaft)
unter Berücksichtigung möglicher Wasserkonflikte
PK Be-H.3 Satelliten-basiertes Niederschlags-Monitoring System zur Anwendung
in der Landwirtschaft und der Abflussvorhersage
IV.1.3 Landnutzung
PK Be-L.1 Landnutzung und Landbedeckungsänderungen im Ouémé-
Einzugsgebiet: Erfassung, Ursachen, Prognosen, Maßnahmen
PK Be-L.2 Ökosystemare Dynamik und ökonomisches Potenzial der Ressource
Wald
PK Be-L.3 Einfluss der Landnutzungsänderung in den drei Untersuchungsregionen
auf das zukünftige Niederschlagsverhalten
PK Be-L.4 Ökovolumendynamik und Anpassung des Anbausystems an die
Klimaänderung im Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-L.5 Nachhaltiges Feuermanagement für Ressourcenschutz mit Fernerkundung
und GIS
IV.1.4 Gesellschaft und Gesundheit
PK Be-G.1 Demographische Projektionen für das Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-G.2 Wassermanagement und institutioneller Wandel
PK Be-G.3 Wasser und Existenzsicherung
PK Be-G.4 Risikoabschätzung bezüglich des Auftretens von Malaria- und
Meningitis-Erkrankungen unter dem Einfluss des heutigen und eines
modifizierten zukünftigen Klimas
PK Be-G.5 Bakteriologische und virologische Belastung von Trinkwasserquellen
im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
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Problemkomplexe IMPETUS
IV.2 Marokko und seine Themenbereiche
IV.2.1 Existenzsicherung
PK Ma-E.1 Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet
des Drâa
PK Ma-E.2 Agronomische Anbaustrategien im Drâa-Tal bei Wasserknappheit
PK Ma-E.3 Tourismus: Integration eines neuen Wirtschaftsbereichs bei knappen
Ressourcen in den touristischen Schwerpunktregionen Ouarzazate,
Dadestal und Zagora-M’Hamid
IV.2.2 Hydrologie
PK Ma-H.1 Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Dynamik von Wasserressourcen
im Drâa-Einzugsgebiet
PK Ma-H.2 Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien und den
Grundwasser- und Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-Tal
PK Ma-H.3 Saisonale Abflussprognosen aus der Schneeschmelze für das Bewässerungsmanagement
PK Ma-H.4 Interannuelle Niederschlagsvariabilität und Wassermanagement
PK Ma-H.5 Auswirkung von Klimawandel und veränderter Wassernutzung auf
den Niederschlag und die Verdunstung
IV.2.3 Landnutzung
PK Ma-L.1 Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen im
zentralen Hohen Atlas
PK Ma-L.2 Auswirkungen von Landnutzungs- und Klimawandel auf die Resilienz
und Regenerationsfähigkeit der Vegetation in Südmarokko
PK Ma-L.3 Risiken und Gefahren durch extreme Niederschläge: Überflutungen
und Bodenerosion im Drâa-Tal
IV.2.4 Gesellschaft
PK Ma-G.1 Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des Drâa
PK Ma-G.2 Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld zwischen traditionellen
Entscheidungsprozessen und staatlichen Institutionen
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IV.1 Benin und seine Themenbereiche
IMPETUS Problemkomplexe
IV.1.1 Themenbereich: Ernährungssicherung in Benin
Eine verbesserte landwirtschaftliche Produktion ist eine wesentliche Voraussetzung für die ökonomische
Entwicklung eines Landes und somit häufig die Grundlage weiterer technologischer
und ökonomischer Entwicklungen. Die landwirtschaftliche Produktivität ist jedoch in erheblichem
Umfang von den naturräumlichen Voraussetzungen abhängig. Außerdem muss jede Entwicklung
auf eine langfristige Stabilisierung der Produktionsvoraussetzungen abzielen, d.h. die
Produktionsgrundlagen Boden und Wasser nutzen, ohne sie nachteilig zu verändern oder zu zerstören.
Die Landnutzung beeinflusst den Gebietswasserhaushalt wesentlich über Dauer und Art der Vegetationsbedeckung,
und damit u.a. Albedo, Transpiration, Abfluss, Infiltration und Versickerung.
Art, Umfang und Effizienz der Landnutzung werden neben den naturräumlichen Gegebenheiten
aber auch stark von Bewirtschaftungsform und Management beeinflusst.
In der Projektregion vorherrschend ist Brachewechselwirtschaft zur Subsistenz sowie Baumwolle
und zunehmend Cashew als vorwiegende „cash crops“. Die Dauer der Brachezeiten nimmt
derzeit stark ab, einhergehend mit Holzeinschlag, Entwaldung und vermehrter Inanspruchnahme
von Flächen durch Ackerbau. Grund ist neben dem Wachstum der ansässigen Bevölkerung ein
zusätzlicher Nutzungsdruck durch den Zuzug in das Gebiet des Hoch-Ouémé aus dem Norden
von nomadischen Stämmen (Peul) und aus dem Süden von Ackerbauern, die auf Grund nachlassender
Bodenfruchtbarkeit in ihrer angestammten Region neue Siedlungsgebiete suchen. Die erhöhte
Inanspruchnahme der Böden mit kürzeren Brachezeiten führt zu einer weiteren Degradation
der natürlichen Ressourcen. Die Abnahme der Gehalte an organischer Substanz sowie Erosion
verringern wiederum die Wasserhaltefähigkeit der Böden.
Eine Verbesserung der Produktionsbedingungen und ein Schutz der natürlichen Ressourcen beinhaltet
aber, dass gleichzeitig die Nahrungsmittelproduktion für eine wachsende Bevölkerung
sichergestellt werden muss, und dies soweit irgend möglich einhergehend mit einer deutlich gesteigerten
Produktivität zur Verringerung des Flächenverbrauchs. Andererseits soll die Ressource
„Wasser“ möglichst effizient zur Nahrungsmittelproduktion eingesetzt werden, ohne durch
Dünge- und Pflanzenschutzmittel kontaminiert zu werden.
Die im Themenbereich „Ernährungssicherung“ zusammengefassten Problemkomplexe befassen
sich daher schwerpunktmäßig mit den ökonomischen und ökologischen Voraussetzungen der
Nahrungsmittelproduktion. Berücksichtigung finden dabei sowohl die Veränderung der klimatischen
Voraussetzungen (v.a. Menge und Verteilung der Niederschläge) als auch Veränderungen
entsprechend der verschiedenen IMPETUS-Szenarien (vgl. Kapitel II).

Problemkomplexe IMPETUS
Die einzelnen Problemkomplexe stehen dabei in engem Zusammenhang innerhalb des Bereichs
wie in Abb. IV.1.1-1 dargestellt, die Verknüpfungen mit weiteren Themenbereichen werden in
den ausführlichen Darstellungen der Problemkomplexe beschrieben.
Grundlage für die Niederschlagsmodellierung und damit die wesentliche externe Bestimmungsgrößen
für Pflanzenwachstum und Ertrag ist das Modell REMO, welches für die Berechnung
der verschiedenen Szenarien innerhalb des Themenbereiches die entsprechenden Niederschlags-
und Klimadaten liefert (vgl. PK Be-E.3). Dieses Prognosemodell soll zudem in Benin
für die (v.a. landwirtschaftliche) Beratung, für Entscheidungen über Bewirtschaftungsmaßnahmen
und zur Steuerung der agrarischen Produktion eingesetzt werden.
Themenbereich Ernährung
PK Be-E.3 Niederschlagsverteilung Klimamodell REMO
PK Be-E.2
Wachstum
Ertrag
Bodenerosion
PK Be-E.6 Agrarische Marginalität
PK Be-E.4 Einrichten
von Kleinstauseen
PK Be-E.7 Nutzung von
Inland-Valleys (bas fonds):
Reis, Gemüse
PK Be-E.5
Tierproduktion
PK Be-E.1 Agrarsektormodellierung:
ökonomische Antriebsfaktoren
Abb. IV.1.1-1: Zusammenhang der Problemkomplexe (PK) und Informationsfluss im Themenbereich Ernährungssicherung
Benin
Die Ertragsbildung von Nutzpflanzen sowie die Auswirkungen der landwirtschaftlichen Nutzung
sind Thema des PK Be-E.2, der zum einen die Entwicklung der Erträge unter verschiedenen
Szenarien abbildet und die Degradation des Bodens unter besonderer Berücksichtigung
der Wasserosion prognostizieren soll. Während in PK Be-E.2 die Grundlagen der Primärproduktion
allgemein für das Gebiet behandelt werden, behandelt PK Be-E.7 die Ausweitung der
Produktion auf geeignete Inland-Valleys („bas fonds“). Die hier vorherrschenden fruchtbareren
alluvialen Böden und die längere Verfügbarkeit von Wasser erlauben, das vorhandene Ertragspo-
87

88
IMPETUS Problemkomplexe
tenzial weitgehend auszuschöpfen. Eine Nutzung der „bas fonds“ kann durch 2 bis 3 Kulturen
pro Jahr erfolgen, in den Phasen zeitweiliger Überstauung am besten mit Reis, anschließend
werden ein oder zwei Gemüsekulturen angebaut.
Zwar wird eine Bewässerung ackerbaulicher Kulturen derzeit noch nicht durchgeführt, die Anlage
von Kleinstauseen stellt aber eine Möglichkeit dar, die je nach weiterer Klimaentwicklung
länger dauernden Trockenzeiten zu überbrücken und stationären Ackerbau zu ermöglichen (vgl.
PK Be-E.4).
Da Kleinstauseen und die Nutzung von „bas fonds“ z.T. konkurrierende Systeme darstellen,
muss die Entscheidung (Stausee oder Nutzung) anhand von Kriterien wie Bodenart, hydraulische
Verhältnisse etc. abgewogen werden. Hier zeigt sich die enge Verknüpfung der Problemkomplexe
innerhalb des Themenbereichs.
Die Landnutzung wird wesentlich von den ökonomischen Rahmenbedingungen angetrieben. Im
Rahmen von PK Be-E.1 werden die wirtschaftlichen Prozesse analysiert, die zur zunehmenden
Übernutzung der natürlichen Ressourcen führen. Dies geschieht unter Verwendung des Agrarsektormodells
BenIMPACT, ein regionales Simulationsmodell über Angebot und Nachfrage für
Agrarprodukte in Benin, das Simulationen über den Zeitraum bis 2025 durchführt. Durch Datenaustausch
mit anderen Problemkomplexen kann das Modell besser an die lokalen Gegebenheiten
angepasst und als DSS für die nationale Agrar- und Ernährungspolitik ausgebaut werden.
Derzeit bildet BenIMPACT nur die Seite der Pflanzenproduktion ab, weswegen in PK Be-E.5
ein Modul Tierproduktion entwickelt wird, welches in der dritten Phase in BenIMPACT integriert
werden soll. Da die beninische Tierhaltung stark von der Ressource Wasser für die Tränke
und von natürlicher Vegetation als Hauptfutterkomponente abhängt, werden im PK Be-E.5 die
Verfügbarkeit von Biomasse und die Konkurrenz um Weideland abgeschätzt, die in das Modell
BenImpact eingehen. Somit kann ausgehend von Niederschlag und Landnutzung der Beitrag der
Tierhaltung zur Ernährungssituation beurteilt werden.
Eine Übersicht über das Landnutzungspotenzial (Marginalitätsindex) soll flächenbezogen unter
Einbeziehung von überwiegend ökologischen und teilweise sozio-ökonomischen Daten dargestellt
werden und als Planungs- und Entscheidungshilfe für Behörden, NGOs und Projekte der
Entwicklungszusammenarbeit zur Verfügung stehen (vgl. PK Be-E.6).
Das Hauptziel des Themenbereiches ist es somit, Alternativen für eine Optimierung der landwirtschaftlichen
Nutzung unter gleichzeitig größtmöglicher Schonung der natürlichen Ressourcen
zu erarbeiten, an Entscheidungsträger zu vermitteln, und den Partnern entsprechende Werkzeuge
für ein verbessertes Management an die Hand zu geben.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Be-E.1 Landnutzung und Versorgungssicherung bei Ressourcenknappheit
und Niederschlagsvariabilität in Benin
Problemstellung
Abb.: Marktverkauf von Obst und Gemüse in Cotonou
Die agrarische Landnutzung ist ein in zunehmendem Maße wichtiger Bestandteil der Gesamtlandnutzung
in Benin, und darüber hinaus die Basis für die Versorgung der Bevölkerung mit
Nahrungsmitteln. Kennzeichnend für die beninische Landwirtschaft ist nach wie vor der Wanderfeldbau,
in welchem sich Feldfrüchte mit Bracheperioden abwechseln. Bewässerungslandwirtschaft
wird bislang nur in sehr geringem Ausmaß betrieben. Damit bestehen zwischen Art
und Umfang der landwirtschaftlichen Nutzung und dem Wasserkreislauf in erster Linie folgende
Zusammenhänge:
1. Zum einen sorgt der Klimawandel für eine Änderung des Ertragspotenzials der wichtigsten
Nutzpflanzen, während der Nahrungsbedarf der zunehmenden Bevölkerung bei geringem
Betriebsmitteleinsatz nur durch die Kultivierung bisher ungenutzter Flächen sowie
die Verkürzung der Bracheperioden bewerkstelligt werden kann. Folgen sind eine
zunehmende Entwaldung des Landes und Bodendegradation.
89

90
IMPETUS Problemkomplexe
2. Die fortlaufende Ausdehnung der agrarisch genutzten Landfläche bewirkt eine Veränderung
der vegetativen Biomasse hinsichtlich Umfang und Zusammensetzung. Daher ist die
Integration der zugrunde liegenden ökonomischen Prozesse in ein DSS unabdingbar.
Der geringe Entwicklungsstand des Landes hat zu Folge, dass der Landbevölkerung derzeit
kaum Alternativen zur existenz-sichernden Subsistenzwirtschaft zur Verfügung stehen. Die hohen
Kosten für die Vermarktung von Produkten und den Kauf von Dünge- und anderen Betriebsmitteln
sowie der weitgehend fehlende Zugang zu Kleinkrediten sorgen dafür, dass Produktivitätssteigerungen
und Spezialisierung in den Farmhaushalten unterbleiben. Die noch frei zugänglichen
Landreserven sowie die angesichts der verbreiteten Unterbeschäftigung im Überfluss
vorhandene Arbeitskraft in den Dörfern sind somit die Ressourcen, mit denen tatsächlich gearbeitet
wird. Erst bei einer Erschöpfung der Landreserven, wie sie im Süden zu beobachten ist,
beginnt etwa der Einsatz von Dünger für die Bauern wirtschaftlich interessant zu werden.
Im Rahmen von IMPETUS bietet sich die Möglichkeit, die Ursachen dieses Dilemmas sowie
seine Folgen für Landnutzung und Regionalklima durch interdisziplinäre Forschungs- und Modellierungsansätze
genauer zu analysieren und die Wirkung möglicher Lösungsansätze zu vergleichen.
Mitarbeiter
Kuhn, Jansson, Gruber, Stadler, Jaeger
Notwendige Daten aus den Biowissenschaften werden durch PK Be-L.2 bereitgestellt.
Kooperationspartner
INRAB, GTZ, Universität Abomey-Calavi
Zielsetzung
Ziel des Problemkomplexes ist zum einen die Weiterentwicklung von ökonomisch fundierten
Szenarien hinsichtlich der Landnutzung, agrarischem Wasserbedarf und Lebensmittelversorgung
in Benin für das Jahr 2025. Im Zentrum der Analyse steht die interdisziplinäre Simulation des
Wanderfeldbaus im Einzugsgebiet des Ouémé, aber auch die Landnutzung in anderen repräsentativen
Gebieten Benins wie dem Baumwollgebiet und dem Küstengebiet.

Problemkomplexe IMPETUS
Modellierung
Zur numerischen Analyse wird auf der Basis des oben beschriebenen methodischen Ansatzes das
im Rahmen der bisherigen Arbeit von IMPETUS entwickelte Agrarsektormodell BenIMPACT
verwendet. BenIMPACT ist ein regionales Simulationsmodell für Angebot und Nachfrage von
Agrarprodukten in Benin (Partialmodell). Derzeit umfasst das Modell die zehn wichtigsten Anbaukulturen
auf der Ebene der 77 kommunalen Verwaltungseinheiten. Die regionale Aggregation
der Communes außerhalb des Einzugsgebietes ist in flexibler Weise möglich, um den Rechenaufwand
des Modells gegebenenfalls zu vermindern. Bislang werden Punktsimulationen für
die Jahre 2000 („Basisjahr“) und 2025 („Simulationsjahr“) berechnet. In der dritten Phase wird
BenIMPACT um dynamische Eigenschaften erweitert werden, um Entwicklungspfade aufzeigen
zu können. Des Weiteren sind vorgesehen, die besonderen Charakteristika der Subsistenzlandwirtschaft
besser als in der derzeitigen Version darzustellen. Dies betrifft die Integration der dynamischen
Beziehungen zwischen Brachezyklus und Bodendegradation, aber auch die Besonderheiten
von ländlicher Arbeitswirtschaft und der Vermarktung von Produkten. Außerdem ist es
notwendig, BenIMPACT in der dritten Phase mit anderen Modellen zu koppeln, und hierbei in
erster Linie mit Pflanzenertragsmodellen (PK Be-E.2, siehe unten).
Climate Change
Crop growth
Abb.: Modellkopplung für PK Be-E.1
Population Growth
Change of
crop yields Results
Land Use
Spectrum
DemProj
BenMAP
91

92
IMPETUS Problemkomplexe
Andere Modelle werden indirekt (z.B. Klimamodelle, über Ertragsmodellierung) oder direkt Er-
gebnisse an BenIMPACT liefern (z.B. DemProject, PK Be-G.1). Ein wechselseitiger Austausch
ist mit den Landnutzungsmodellen der CLUE-S Klasse vorgesehen (PK Be-L.1), um Ergebnisse
für das Einzugsgebiet abzugleichen. Die Ergebnisse von BenIMPACT werden mittels BenMAP
visualisiert und können direkt via Internet abgerufen werden.
Die Datengrundlage von BenIMPACT basiert auf der Regionalstatistik Benins. Die Produktion
von landwirtschaftlichen Produkten, abgeleitet aus Flächen und Hektarerträgen, stellt eine wichtige
Komponente dar. Des Weiteren wurden im Verlauf des Projekts Produktionskosten für einzelne
Kulturen erhoben. Der Input von anderen Disziplinen in IMPETUS umfasst regionale Klimaentwicklung,
Niederschläge, Ertragspotenziale, Ertragsreaktionen von Feldfrüchten unter
Wasserstress, sowie demographische Entwicklungen.
Climate Climate
change change
research research
Current and
future rainfall,
wind etc.
Farm economics:
modelling with
BenIMPACT
BenIMPACT
Food demand
farm income
Regional/local
crop water use
Demographic trends
Demography,
Consumer Economics,
Anthropology Anthropology and Medicine
Hydrology,
Geology and
Soil science
Farming systems, land
use constraints,
potential yields,
crop response
Abb.: Interdisziplinäre Zusammenarbeit aus der Perspektive von PK Be-E.1
Groundwater,
surface water
Soil moisture,
degradation
Crop land use, animal
husbandry
LUCC,
Agronomy,
Ecology

Problemkomplexe IMPETUS
Methodik
Während die Vegetation sich unter natürlichen Bedingungen als Folge von Klima, Bodenverhältnissen
und Biodiversität entwickelt, wird ihre Zusammensetzung bei Zunahme der landwirtschaftlich
genutzten Fläche von ökonomischen Entscheidungen der Bewohner bestimmt. Insofern
ist eine bioökonomische Modellierung der agrarischen Landnutzung unabdingbar, um Aussagen
zur künftigen Landbedeckung und der Vegetation treffen zu können. Die sich daraus ergebende
interdisziplinäre Zusammenarbeit in IMPETUS ist im unten abgebildeten Flussdiagramm
dargestellt. Mit den naturwissenschaftlich orientierten Disziplinen wird vor allem im Bereich der
Ertragsmodellierung wichtiger Feldfrüchte sowie möglicher Anbauverfahren kooperiert. Mit den
sozial- und humanwissenschaftlichen Disziplinen findet ein Austausch im Bereich Demographie,
Migration, Urbanisierung und Lebensmittelkonsum statt.
Responseindikatoren
• Umfang der agrarischen Landnutzung insgesamt
• Nationale und regionale Flächennutzungsänderungen
• Veränderte Fruchtfolgen
• Wasserbedarf in der Landwirtschaft
Inputdaten
von anderen Problemkomplexen in IMPETUS
• regionale Klimaentwicklung und Niederschläge (von PK Be-E.3),
• Regionale Landnutzungsbeschränkungen (von PK Be-L.1)
• Ertragspotenziale
(von PK Be-E.2)
und Ertragsreaktionen von Feldfrüchten unter Wasserstress
• demographische Entwicklungen (von PK Be-G.1).
von offiziellen Statistiken
• Flächen und Hektarerträge, Produktionskosten für einzelne Kulturen
• Transportkosten, Weltmarktpreise und regionale Preise
• Pro-Kopf-Verbrauch von einzelnen Nahrungsmitteln, gesamte Kalorienversorgung im
Basiszeitraum, durchschnittliches Haushaltseinkommen
Outputdaten
• Umfang der agrarischen Landnutzung insgesamt
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94
• Nationale und regionale Flächennutzungsänderungen
• Veränderte Fruchtfolgen
• Wasserbedarf in der Landwirtschaft
• Versorgung der Bevölkerung mit Lebensmitteln
• Landwirtschaftliche Produktivitätsänderungen
• Nationale und regionale Preisentwicklungen
• Entwicklung des Agrarhandels
Szenarieneinbindung
IMPETUS Problemkomplexe
Die wichtigsten Szenarioparameter („driving forces“) in BenIMPACT sind regionales Bevölkerungswachstum
und Migrationstendenzen, nationales Wirtschaftswachstum, Verbrauchstrends
bei Lebensmitteln, Trends bei Weltmarktpreisen, sowie Ertragsentwicklung in der Landwirtschaft.
Auf der Grundlage der mit Ende der zweiten Phase erstellten IMPETUS-Basisszenarien
wird in der dritten Phase die Simulation von Interventionsszenarien im Vordergrund stehen.
Diese werden in Abstimmung mit den „Stakeholdern“ entwickelt und könnten die Unterstützung
für wassersparende Produktionstechniken, Selbstversorgungs- versus exportorientierte agrarpolitische
Ansätze, oder Programme zur Ernährungssicherung umfassen.
Meilensteine
• Integration des Angebots- und Nachfragemoduls in ein Simultanmodell (Juli 2006)
• Transformation von BenIMPACT in ein rekursiv-dynamisches Modell (Oktober 2006)
• Einbeziehung des Tierhaltungssektors (Dezember 2006)
• Integration eines Pflanzenertragsmoduls (Mitte 2007)
• Integration eines Forstmoduls (Ende 2007)
• Verkopplung von BenIMPACT mit Landnutzungsmodellen (Mitte 2008)
Transferprodukte
Das wichtigste Transferprodukt des PK Be-E.1 ist das Agrarsektormodell BenIMPACT. Das
Modell sollte in einer akademischen Umgebung verwendet werden, etwa in einer Universität oder
einem Forschungsinstitut. Eine erfolgreiche Anwendung in Benin setzt voraus, dass die Anwender
über sehr gute Vorkenntnisse in Agrarökonomie und wirtschaftspolitischer Analyse verfügen.
Des Weiteren ist eine intensive Schulung der künftigen Anwender hinsichtlich der Modellverwendung
selbst in der dritten Phase erforderlich.

Problemkomplexe IMPETUS
Capacity Building
Um BenImpact zu einem erfolgreichen Transferprodukt zu machen, ist es notwendig, beninische
Nachwuchswissenschaftler entsprechend auszubilden (siehe auch „Transferprodukte“).
Dies sollte durch längere Gastaufenthalte in Deutschland geschehen, währenddessen die beninischen
Gastwissenschaftler anhand konkreter Politikanalysen den Umgang mit dem Modellsystem
erlernen können.
Personalbedarf
18,15 MM - Arnim Kuhn (Agrarökonomie)
2,70 MM - Ina Gruber (Agrarökonomie)
7,20 MM - Annekathrin Jaeger (Geographie)
1,80 MM - Bettina Orthmann (Forstwissenschaft)
Mögliche Anwender
Die oben genannten Politikanalysen repräsentieren die wichtigsten Ergebnisse des PK Be-E.1.
Diese werden in Form von Politikpapieren in strukturierter Weise mit den „Stakeholdern“ und
Entscheidungsträgern diskutiert. Mögliche Adressaten sind das Agrarministerium, das Wirtschafts-
und Handelsministerium, die Vertreter Benins bei der WTO, andere politische Entscheidungsträger,
internationale Geberorganisationen oder ländliche Entwicklungsprojekte.
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Entwicklung des Modells BenIMPACT ist in ihren Grundzügen abgeschlossen. Dies betrifft
die Erstellung einer konsistenten regionalen Datenbank, auf deren Grundlage das Modell kalibriert
wird, sowie die Konzeption und Programmierung des eigentlichen Optimierungsmodells.
Die IMPETUS-Szenarien werden bis zum Ende der zweiten Phase simuliert werden.
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IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-E.2 Auswirkungen von Landnutzungsänderungen, Klimaveränderungen
und Pflanzenmanagement auf Bodendegradation und
Ernteertrag im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
Problemstellung
Aufgrund des anhaltenden Bevölkerungswachstums im Untersuchungsgebiet ist eine zunehmende
Ausdehnung der landwirtschaftlich genutzten Fläche, aber auch ein verstärkter Nutzungsdruck
auf die bereits vorhandenen Felder zu verzeichnen. Als Folge von verkürzten Brachezeiten,
mangelndem Düngereinsatz, regelmäßigem Abbrennen der Biomasse sowie Wassererosion,
zeigen die Böden in einigen Teilen des Untersuchungsgebiets bereits starke Degradationserscheinungen.
Mit dem Verlust an Bodenfruchtbarkeit und der schlechteren Durchwurzelbarkeit
ist kurz- (wenige Jahre) bis mittelfristig (Jahrzehnte) mit Einbußen bei den Ernteerträgen zu
rechnen. Diese sind zum Teil irreversibel und angesichts der vorherrschenden Subsistenzwirtschaft
für die Landbevölkerung von existenzieller Bedeutung.

Problemkomplexe IMPETUS
Die Entwicklung der Erträge nimmt eine zentrale Rolle hinsichtlich der zukünftigen Landnutzungsänderungen
ein, da sie maßgeblich die Flächenausdehnung der landwirtschaftlichen Nutzung
bestimmen. Sowohl die quantitativ genutzte Fläche, als auch die Intensität der Nutzung
nehmen direkten Einfluss auf den Gebietswasserhaushalt.
Im Hinblick auf die Ernährungssicherung ist es daher wichtig, die Zusammenhänge zwischen
Klima, Landnutzung, Ertrag, Bodeneigenschaften und Anbausystemen zu analysieren und zu
quantifizieren.
Dabei geht es um vier zentrale Fragen:
• Welche Effekte üben gegenwärtige und zukünftige Veränderungen in der Landnutzung
und im Klima auf die Bodenerosion aus? Welche Gebiete im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet sind besonders erosionsgefährdet?
• Wie wirken sich Klimaveränderungen und Bodendegradation auf den Ernteertrag wichtiger
Feldfrüchte aus?
• Kann durch veränderte Managementstrategien, wie beispielsweise den Einsatz von Dünger,
der Ernteertrag gesteigert bzw. die Bodenerosion reduziert werden?
• Welche Konsequenzen ergeben sich hinsichtlich der Ernährungssicherung für die Zukunft?
Mitarbeiter
Hiepe, Stadler
Kooperationspartner
Dr. Igué (CENAP im INRAB)
O. Puginier (GTZ ProCGRn)
Alpha und Omega (beninische Umwelt-NGO, die u.a. im Bereich Bodenschutz tätig ist)
Zielsetzung
Das Ausmaß der Bodenerosion im oberen Ouémé-Einzugsgebiet und den dazugehörigen Teileinzugsgebieten
wird für rezente Verhältnisse und die IMPETUS Szenarien quantifiziert und Hot
Spots der Bodenerosion identifiziert. Die Erträge für Mais, Yams, Sorghum und Maniok werden
auf Feld- und Regionalskala für rezente Verhältnisse und verschiedene Szenarien (Klima, Bodendegradation)
berechnet. Des Weiteren sollen mit Hilfe des Erosionsmodells SWAT und des
Ertragsmodells EPIC auf verschiedenen Skalen Szenarien zum Pflanzenmanagement gerechnet
97

98
IMPETUS Problemkomplexe
werden. Anhand der ermittelten Zusammenhänge zwischen Klima, Landnutzung, Bodendegrada-
tion, Managementstrategien und Ertrag werden Aussagen über mögliche Konsequenzen hinsicht-
lich der zukünftigen Ernährungslage in Benin getroffen.
Um diese komplex vernetzten Prozesse und Zusammenhänge den „Stakeholdern“ benutzerfreundlich
als Entscheidungsgrundlage zur Verfügung stellen zu können, soll der PK nach Möglichkeit
als „Decision Support System“ (DSS) erweitert werden.
Modellierung
Das Blockdiagramm zeigt die wichtigsten Input- und Outputdaten für die verwendeten Modelle
SWAT und EPIC. Die Notwendigkeit für die Anwendung von zwei verschiedenen Modellen ergibt
sich aus den betrachteten Raumskalen. EPIC ist ein Standortmodell, welches mittels GIS für
viele einzelne Standorte im Untersuchungsgebiet angewendet werden kann.
Im Gegensatz dazu ist SWAT ein regionales Simulationsmodell, welches in einer gröberen
räumlichen Auflösung unter Berücksichtigung der Kopplung mit dem Vorflutersystem die hyd-

Problemkomplexe IMPETUS
rologischen und erosiven Prozesse simuliert. EPIC berechnet das Pflanzenwachstum wesentlich
detaillierter als SWAT, benötigt aber sehr viele Eingangsdaten, die regional nur eingeschränkt
vorliegen.
Für eine Ausweisung von Hot Spots und einer regionalen Abschätzung der Bodendegradation ist
daher eher SWAT geeignet. Für die mit SWAT ausgewiesenen kritischen Regionen können
nachfolgend mit EPIC detaillierte Simulationen zum Ertrag und Pflanzenmanagement durchgeführt
werden. Zwischen den Modellen werden daher Boden- und Pflanzenparameter für Szenarienrechnungen
ausgetauscht, eine Modellkopplung im eigentlichen Sinne findet nicht statt. Die
Ergebnisse beider Modelle sollen im Zusammenhang interpretiert und mit „Stakeholdern“ diskutiert
werden.
a) Erosionsmodellierung mit SWAT
Mittels des zeitkontinuierlichen, konzeptionellen Modells SWAT („soil water assessment tool“)
wird auf Grundlage der hydrologischen Prozesse und der semi-empirischen „modified unified
soil loss equation“ der Bodenabtrag für das gesamte Einzugsgebiet des oberen Ouémé berechnet.
Aus dem Bodenabtrag wird der Verlust an Oberboden und Bodenfruchtbarkeit abgeschätzt. Die
IMPETUS-Szenarien werden mittels Landnutzungskarten und Klimadaten in das kalibrierte und
validierte Erosionsmodell implementiert. Wenn die landwirtschaftlichen Flächen (pro Kommune)
mit Anteilen der Ackerfrüchte und einer dominanten Fruchtfolge parametrisiert werden,
können mit SWAT auch regionale Pflanzenmanagementszenarien im Hinblick auf die Erosion
gerechnet werden.
Räumliche Auflösung: Regionalskala, obere Ouémé-Einzugsgebiet und Teileinzugsgebiete
Zeitliche Auflösung: Tageswerte mit Möglichkeiten zu Langzeitsimulationen
b) Ertragsmodellierung mit EPIC
Durch das konzeptionelle Modell EPIC (früher „Erosion-Productivity-Impact-Calculator“, heute
„Environmental-Policy-Integrated Climate“) werden alle relevanten biophysikalischen Prozesse
eines Agrarökosystems in einzelnen Teilmodulen erfasst. Die Modellierung der Ernteerträge erfolgt
für vier der wichtigsten Feldfrüchte in Benin: Mais, Yams, Sorghum und Maniok. Die in
EPIC für US-amerikanische Verhältnisse enthaltenen Feldfrüchte Sorghum, Mais und Maniok
werden für beninische Bedingungen parametrisiert, Yams dagegen ist neu in das Modell zu integrieren.
Für das auf Feldskala kalibrierte und validierte Modell werden die IMPETUS-
Szenarien angewandt und anschließend über ein GIS aktuelle und zukünftige Ertragsabschätzungen
für das obere Ouémé-Einzugsgebiet getroffen.
99

100
Räumliche Auflösung: Feldskala
IMPETUS Problemkomplexe
Zeitliche Auflösung: Tageswerte mit Möglichkeiten zu Langzeitsimulationen
Responseindikatoren
• Oberflächenabfluss (mm), Gesamtabfluss (mm)
• Bodenabtrag (t/ha) in Teileinzugsgebieten des oberen Ouémé-Einzugsgebietes
• Erträge für Yams, Maniok, Mais, Sorghum
INPUT Daten
a) Erosionsmodellierung
• Digitales Geländemodell
• aktuelle und zukünftige Klimadaten in täglicher Auflösung (A1 Fink, Paeth et al.)
• Bodenkarte inkl. chemischer und physikalischer Bodenparameter (A2 Hiepe)
• aktuelle und zukünftige Landnutzungskarten (A3 Thamm, Judex)
• Ganglinien des Abflusses (CATCH, A2 Giertz), Ganglinien der Sedimentkonzentration
zur Modellkalibrierung/Modellvalidierung (A2 Hiepe)
• für Managementszenarien: Agrarstatistiken, Pflanzenparameter (A3 Stadler), Fruchtfolgen
(A4 Deng)
b) Ertragsmodellierung
• aktuelle und zukünftige Klimadaten in täglicher Auflösung (A1 Fink, Paeth et al., A2
Giertz, A3 Stadler)
• Bodenprofile inkl. chemischer und physikalischer Bodenparameter (A3 Stadler, A2 Hiepe)
• Pflanzenparameter für Parametrisierung, Kalibrierung und Validierung (A3 Stadler)
• Anbaumethoden (A3,Stadler, Dagbénonbakin A4, Mulindabigwi, Deng )
OUTPUT Daten
a) Erosionsmodellierung – rezent und für alle Szenarien
• Wasserbilanzgrößen und Bodenabtrag für Teileinzugsgebiete des oberen Ouémé-
Einzugsgebietes
• abgeschätzter Verlust an Bodenfruchtbarkeit

Problemkomplexe IMPETUS
b) Ertragsmodellierung – rezent und für alle Szenarien
• Biomassenwachstum und Erträge für die Feldfrüchte Yams, Mais, Sorghum und Maniok
auf Feldskala und Abschätzungen für das obere Ouémé-Einzugsgebiet
• N und P Mineralisation, Immobilisation und Aufnahme durch die Pflanzen
Szenarieneinbindung
In die Modelle SWAT und EPIC werden alle IMPETUS-Klimaszenarien eingebunden soweit sie
als kontinuierliche Zeitreihen für den Niederschlag vorliegen bzw. mittels Wettergeneratoren
abgeleitet werden können. In das Modell SWAT werden zudem über die Landnutzungskarte alle
drei ökonomischen IMPETUS-Szenarien implementiert. Mit EPIC werden über veränderte Oberbodenparameter
(Mächtigkeit, Corg, Nährstoffe), wie sie aus den SWAT-Simulationen abgeleitet
werden können, Szenarien zur Bodendegradation gerechnet. Mögliche Interventionsszenarien
beziehen sich auf Änderungen des Pflanzenmanagements, z.B. Düngung, Anbaurichtung
und Sortenwahl, die in den Modellen auf unterschiedlicher Skala untersucht werden.
Meilensteine
Bis Sommer 2007: Die Berechnungen der IMPETUS-Szenarien mit SWAT und EPIC sind soweit
abgeschlossen, werden aber entsprechend der Fortentwicklung des zukünftigen Klima-
Outputs von A1 aktualisiert. Für EPIC sind die Interventionsszenarien, vorrangig für den Einsatz
von Dünger, abgeschlossen. Die Pflanzenmanagement-Szenarien mit SWAT wurden parametrisiert.
Die Regionalisierung der aktuellen und zukünftigen Ernterträge von der Feldskala auf das
obere Ouémé-Einzugsgebiet wurden realisiert und die aktuellen Erträge anhand Agrarstatistiken
validiert. Entsprechend der Bedürfnisse der „Stakeholder“ werden die Möglichkeiten zur Umsetzung
der Modellergebnisse in ein DSS konkretisiert.
Bis Sommer 2008: Die Analyse der Interventionsszenarien zu Pflanzenmanagement und Bodendegradation
mit beiden Modellen wurde abgeschlossen und die Ergebnisse hinsichtlich der
Auswirkungen auf die Ernährungssicherung analysiert.
In den entsprechenden Interessengruppen erfolgt eine einführende Schulung in beide Modelle.
Parallel dazu wurde die Struktur des DSS entwickelt und fortlaufend mit den weiterlaufenden
Modellergebnissen erweitert. Zu Testzwecken erfolgt eine Implementierung des DSS in Benin
und eine Diskussion mit den zukünftigen Benutzern.
Bis Ende 3. Phase: Das DSS wird sukzessive optimiert und fertig gestellt. Die „Stakeholder“
werden abschließend in der Benutzung des DSS geschult.
101

102
Transferprodukte
IMPETUS Problemkomplexe
Die Ergebnisse der Felderhebungen von Boden- und Pflanzenparametern, sowie die Ergebnisse
optimierter Düngungsversuche, können in Form von Rohdaten von verschiedenen Institutionen
weiterverwendet werden (z.B. EZ, CENAP).
Die GIS-Karten für den Bodenabtrag für die Jahre1998-2003 sowie für die IMPETUS-Szenarien
zeigen aktuelle und zukünftige Hot Spots der Bodenerosion im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
und können u.a. zur Definition prioritärer Gebiete für Erosionsschutzmaßnahmen herangezogen
werden. Die Abschätzungen zum Verlust an Bodenfruchtbarkeit durch die Wassererosion können
als Entscheidungsgrundlage für die Definition eines maximal tolerierbaren Wertes für die
Erosion dienen.
Für die Jahre 2004 bis 2006, sowie für die IMPETUS-Szenarien, erfolgt auf Feldskala eine graphische
Darstellung der Ernteerträge unter Einfluss von Niederschlagsvariabilität, Bodendegradation
und Düngereinsatz.
Die Ergebnisse der Pflanzenmanagement-Szenarien beider Modelle liefern Anhaltspunkte für die
Effektivität bestimmter Managementmaßnahmen im Hinblick auf die Minimierung der Bodenerosion
und die Steigerung des Ernteertrages.
Für das obere Ouémé-Einzugsgebiet werden GIS-Karten mit den abgeschätzten regionalen Erträgen
der IMPETUS-Szenarien erstellt, die im Hinblick auf die Frage der Ernährungssicherung
als Entscheidungsgrundlage dienen können. Die Zusammenhänge zwischen Klima, Bodendegradation
und Erträge werden in GIS-Karten dargestellt und können räumliche Aussagen zu Anbaueignung
bei veränderten Niederschlägen oder verstärkter Bodendegradation liefern.
Mögliche Anwender
INRAB (CENAP), EZ (GTZ etc.), NGOs
Capacity Building
Die Ergebnisse der Modellierung und Feldforschung werden den Kooperationspartnern präsentiert
und mit diesen diskutiert. Es wird ein Einführungsworkshop in die Modellierung mit den
Modellen SWAT und EPIC durchgeführt, dem sich später eine Schulung im DSS anschließt.
Durch die Einbeziehung einer beninischen Doktorandin (Francine Adjikouin; Nachfolgerin von
Luc O. Sintondji; DAAD-Antrag in Begutachtung) wird gewährleistet, dass detailliertes Wissen
über die Analyse und die Simulation der betrachteten Prozesse erworben wird und nachhaltig in
Benin zur Verfügung steht.

Problemkomplexe IMPETUS
Für einen beninischen Mitarbeiter (Claude Kanninkpo) wird ein Aufbaustudium zum Erlangen
des Mastergrades im Bereich „Management natürlicher Ressourcen“ finanziert. Für die zu leistende
praktische Arbeit können bisherige Daten und Erfahrungen genutzt werden.
Personalbedarf
12,6 MM – Hiepe (Doktorandenstelle, SWAT-Modellierung)
7,2 MM – Stadler (Doktorandenstelle, EPIC-Modellierung)
Stand der bisherigen Arbeiten
Bis Ende Juli 2005: Das SWAT-Modell wurde für das obere Ouémé-Einzugsgebiet parametrisiert
und die hydrologische Komponente für den Zeitraum 1998-2003 für das obere Ouémé-
Einzugsgebiet kalibriert und validiert. Für das Teileinzugsgebiet des Terou wurden erste Klimaund
Landnutzungsszenarien bis zum Jahr 2025 berechnet.
Für das EPIC Modell wurden die Feldfrüchte Sorghum, Mais und Maniok parametrisiert und erste
Modelläufe mit gröberen Daten für die Jahre 2003-2004 aufgesetzt.
Für die Feinkalibrierung und Validierung des Pflanzenwachstums-Moduls laufen die Feldmessungen
auf 12 Feldern in Dogué.
Bis Ende 2. Phase: Der Sedimenthaushalt des SWAT-Modells wird für das Jahr 2004, evtl. auch
2005 kalibriert und validiert. Es wird der Versuch einer flächigen Validierung der mit dem Modell
identifizierten aktuellen „Hot Spots“ der Bodenerosion unternommen.
Die Pflanzenwachstums-, und Ertragsmodellierung wird anhand der Feldmessungen für 2004
und 2005 kalibriert. Zur weiteren Validierung werden letzte Feldmessungen vorgenommen, die
auch im Zuge des „Capacity Building“ von Claude Kanninkpo notwendig sind. Yams wurde als
neue Feldfrucht in EPIC implementiert und die Ernteerträge für die Jahre 2004 und 2005 simuliert.
Für die Szenarienberechnungen werden sowohl in SWAT, als auch in EPIC die Klimaszenarien,
soweit verfügbar, implementiert. Das Szenario B3 und das Klimaszenario Y werden mit SWAT
für das obere Ouémé-Einzugsgebiet berechnet. Die Auswirkungen des aktuellen Bodenabtrags
auf die Bodenfruchtbarkeit werden zunächst für die identifizierten Hot Spots abgeschätzt und
über veränderte Bodeneigenschaften in die EPIC-Simulationen integriert.
103

104
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-E.3 Saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage in Benin
und Einsatzmöglichkeiten in der Landwirtschaft
Problemstellung
Die Verfügbarkeit von Süßwasser aus dem Niederschlag ist ein essentieller Faktor in der landwirtschaftlichen
Produktion und der Ernährungssicherung in Benin. Bislang gibt es kaum operationelle
Systeme zur saisonalen Langfristvorhersage von Regenmengen im tropischen Westafrika.
Solche saisonalen Vorhersagen stellen aber eine essentielle Grundvoraussetzung für die kurzfristige
landwirtschaftliche Planung dar. Langfristige Klimaänderungen werden sich vermutlich
auch auf das landwirtschaftliche Potenzial in Benin auswirken. Es sind also möglichst realistische
Szenarien einer Klimaänderung in Westafrika zu entwickeln, um auf der regionalen Skala
mittel- bis langfristige Anpassungsstrategien der landwirtschaftlichen Produktion an veränderte
klimatische Randbedingungen für die kommenden Jahrzehnte auszuarbeiten.
Mitarbeiter
Paeth, Deng, Stadler, Jaeger
Kooperationspartner
Insbesondere bei der saisonalen Vorhersage wird eine Kooperation mit der Direction Météorologique
in Cotonou angestrebt. Erste Gespräche mit dem Direktor, Herrn Didé, sind bereits geführt

Problemkomplexe IMPETUS
worden. Die Verbindung zwischen Klima und landwirtschaftlicher Produktion soll gemeinsam
mit Wissenschaftlern der Université Abomey-Calavi untersucht und ebenfalls in ein operationelles
Kommunikationssystem aufgenommen werden. Mit Prof. Boko und Prof. Adjahossou hat
hierzu bereits ein erster Ideenaustausch stattgefunden. Nach erfolgreicher Implementierung des
Vorhersagesystems ist aber auch eine Kooperation mit Vertretern verschiedener Verwaltungsebenen
und Akteuren in der Landwirtschaft notwendig. Hierbei werden insbesondere die in
IMPETUS bereits geknüpften Kontakte bis hin zur Dorf- und Gemeindeebene genutzt.
Zielsetzung
Geplant ist die operationelle Niederschlagsvorhersage für eine Regenzeit und die Kommunikation
der Vorhersageergebnisse an Akteure in der landwirtschaftlichen Produktion. Das in
IMPETUS entwickelte System basiert auf globalen und regionalen Klimamodellsimulationen,
die an existierenden Beobachtungsdaten des Niederschlages geeicht werden, um die Zuverlässigkeit
der simulierten Daten zu verbessern. Darüber hinaus gilt es, das Vorhersagesystem technisch-operationell
zu implementieren, z.B. beim beninischen Wetterdienst in Cotonou. Ferner
müssen die vorhergesagten Variablen an die Bedürfnisse der landwirtschaftlichen Akteure angepasst
und entsprechende Kommunikationswege aufgebaut werden, damit die Vorhersageergebnisse
die Entscheidungsträger vor Ort rechtzeitig erreichen.
Eine weitere Fragestellung betrifft die dekadische Zeitskala. Bis Ende der zweiten Phase von
IMPETUS werden Szenariosimulationen mit REMO bis zum Jahr 2050 zur Verfügung stehen.
Diese Modelläufe beinhalten neben steigenden Treibhausgaskonzentrationen auch Landnutzungsänderungen
im tropischen Afrika und beschreiben somit ein möglichst realistisches Zukunftsszenario
des afrikanischen Klimas. Dabei wird jeweils ein stark und schwach gestörtes
Szenario transient und im Ensemble-Mode realisiert, um einerseits die Klimaprognosen von
REMO besser im Hinblick auf die modellinterne Variabilität untersuchen und andererseits den
politischen Handlungsspielraum aufzeigen zu können.
Die Verbindung zwischen Klima und Landwirtschaft wird zunächst mit einem statistischen Modell
(MOS = „Model Output Statistics“) untersucht. Darüber hinaus sollen klimabedingte Veränderungen
im Pflanzenwachstum mit den Wachstumsmodellen EPIC und YES berechnet werden.
Damit soll sich sowohl auf der saisonalen als auch dekadischen Zeitskala eine Vorhersage des
landwirtschaftlichen Potenzials in verschiedenen Subregionen Benins formulieren lassen. Dabei
wird die saisonale Aussage im operationellen Kommunikationssystem für die kurzfristige Planung
implementiert, während die dekadische Vorhersage nur einmalig in Form eines Berichtes
dem politischen Entscheidungsträgern in Benin vermittelt wird, um langfristige Maßnahmen einzuläuten.
105

106
Modellierung
IMPETUS Problemkomplexe
Auf Basis globaler Datensätze aus beobachtungsnahen Reanalysen (ECMWF) und Klimamo-
delldaten (ECHAM5) soll ein regionales „Downscaling“ mit dem regionalen Klimamodell
REMO durchgeführt werden. Mit Hilfe eines MOS-Systems werden die Output –Daten von
REMO korrigiert und mit Daten zu den regionalen Anbausystemen in Benin statistisch verschnitten
(MOS). Dabei werden zwei Zielsetzungen verfolgt: Zum einen soll die saisonale Niederschlagsmenge
für die Regenzeit operationell vorhergesagt werden. Zum anderen soll das zukünftige
Potenzial der beninischen Landwirtschaft unter veränderten klimatischen Randbedingungen
abgeschätzt werden.
An die korrigierten Modelldaten soll auch die Pflanzenwachstumsmodelle EPIC und YES gekoppelt
werden, um direkt die klimainduzierten Veränderungen im landwirtschaftlichen Potenzial
zu quantifizieren und entsprechende Vorschläge bzgl. geeigneter Nutzpflanzen und Anbaumethoden
zu erarbeiten.
saisonale
Vorhersage
langfristige
Vorhersage
ECHAM5/
GISST
ECHAM5/
MPI-OM
REMO
REMO
agrarökonomische
Daten
MOS
YES
EPIC
saisonale
Vorhersage
des Niederschlages
und
landwirtschaftl.
Potentials
Klima und
landwirtschaftl.
Potential
bis 2050
Dies ist vor allem dann notwendig, wenn keine nennenswerten Korrelationen zwischen Klimadaten
und landwirtschaftlicher Produktion existieren. Im PK Be-L.4 wird eine ähnliche Fragestel-

Problemkomplexe IMPETUS
lung empirisch bearbeitet. Diese Zusammenarbeit kommt auch durch die großenteils gleichen
Bearbeiter in beiden Problemkomplexen zum Ausdruck.
Damit wird bei der zentralen Frage der klimainduzierten Ernährungssicherheit insgesamt ein
multidisziplinärer Ansatz mit numerischen und statistischen Methoden verwirklicht. Die unterschiedlich
gewonnenen Ergebnisse von PK Be-E.3 und PK Be-L.4 werden miteinander verglichen,
um einen fundierteren Einblick in die zukünftigen Risiken und Potenziale der beninischen
Landwirtschaft zu erhalten.
Responseindikatoren
• Naturräumliche Beschränkungsfaktoren für die landwirtschaftliche Produktion unter sich
ändernden (klimatischen) Rahmenbedingungen, Ertragspotenziale
• Anpassung der Nutzungssysteme an die geänderten Rahmenbedingungen
• regionale differenzierte Niederschläge
• regional differenzierte Ernteerträge
Input-Daten
• ECHAM5/OM bzw. ECHAM5/GISST und ECMWF-Reanalysen für seitliche und untere
Randbedingungen;
• Landnutzung von NOAA, FAO; Anbaudaten von IMPETUS und Ministerien aus Benin
Output-Daten
• alle meteorologischen Parameter in täglicher Auflösung und 0,5°;
• statistische Transferfunktionen zwischen Klima und Landwirtschaft
• räumlich differenzierte Angaben zum landwirtschaftlichen Potenzial und zum Pflanzenwachstum
• Kommunikationssystem für die Vermittlung der saisonalen Vorhersage an Akteure in der
Landwirtschaft
Szenarieneinbindung
Das saisonale Vorhersagesystem nutzt keine Zukunftsszenarien aus IMPETUS, sondern orientiert
sich an möglichst realistischen Abschätzungen des Ist-Zustandes, zum Beispiel bzgl. der
Meeresoberflächentemperaturen, um eine möglichst akkurate mittelfristige Vorhersage über eine
Regenzeit zu gewährleisten.
107

108
IMPETUS Problemkomplexe
Die Abschätzungen der langfristigen Klimaänderungen bis 2050 basieren auf den Emissionsszenarien
des IPCC sowie auf Vorhersagen der FAO zu zukünftigen Landnutzungsänderungen in
Afrika. Dabei werden jeweils ein anthropogen schwach gestörtes Szenario (B1) und ein stark
beeinflusstes Szenario (AB1) realisiert, um den Handlungsspielraum aufzuzeigen.
Interventionsszenarien werden bei der Folgemodellierung mit EPIC und YES berücksichtigt. Mit
Hilfe des Wachstumsmodells lassen sich diverse Anpassungsstrategien bzgl. der landwirtschaftlichen
Nutzpflanzen und Anbausysteme an veränderte klimatische Randbedingungen testen. Diese
Anpassungsstrategien werden mit den Ergebnissen aus dem PK Be-L.4 abgeglichen.
Meilensteine
Im ersten Jahr der dritten Antragsphase werden die benötigten REMO-Simulationen mit den
Antriebsdaten des ECHAM5-Globalmodells und beobachteten Meeresoberflächen als Vorbereitung
für den saisonalen Vorhersageansatz durchgeführt. Ferner werden die agrarökonomische
Daten aufbereitet und erste Gespräche mit Vertretern aus Politik und Landwirtschaft in Benin
geführt, um ein Konzept für die operationelle Umsetzung des Vorhersage- und Kommunikationssystems
zu erarbeiten.
Im zweiten Jahr werden zunächst alle Anpassungen des MOS-Systems ausgearbeitet und erste
Folgemodellierungen mit EPIC vorgenommen. Daraufhin werden beide Ansätze auf die Zukunftsprognosen
von REMO angewendet und somit das langfristige landwirtschaftliche Potenzial
in Benin abgeschätzt. Darüber hinaus werden verschiedene Gütemaße für die saisonale Vorhersage
berechnet und erste Schritte hinsichtlich einer operationellen Vorhersage unternommen.
Dies bezieht sich insbesondere auf die Schaffung einer Schnittstelle zu rezent beobachteten Meeresoberflächentemperaturen
und deren statische Extrapolation für die Dauer einer Regenzeit.
Im dritten Jahr wird ein Bericht über die dekadische Vorhersage verfasst und mit Entscheidungsträgern
in Benin diskutiert. Hinsichtlich der saisonalen Vorhersage wird ein Testlauf unternommen
und zahlreiche Schulungen für Dienstleister und Nutzer in Benin vorbereitet und
durchgeführt. Ferner werden die technischen Voraussetzungen für die saisonale Vorhersage und
das Kommunikatonssystem in Benin geschaffen, um eine reibungslose Überführung in den operationellen
Dienst am Ende der dritten IMPETUS-Phase zu ermöglichen.
Transferprodukte
Die Transferprodukte dieses Basis Tools sind vor allem durch die Output-Variablen des saisonalen
Vorhersagesystems gegeben. Dabei handelt es sich sowohl um Klimaparameter wie Niederschlagsmenge
und –verteilung, möglicherweise Extremereignisse, Monsununterbrechungen und

Problemkomplexe IMPETUS
Hitzestress für Pflanzen, die im übrigen auch für viele weitere Anwendungen jenseits des Agrarsektors
von Nutzen sein können, als auch um agrarökonomische Parameter wie Pflanzenwachstum,
landwirtschaftlicher Ertrag und geeignete Nutzpflanzen sowie Anbaustrategien. Insgesamt
sollen solche Angaben über die bevorstehende Anbauperiode die Akteure in der Landwirtschaft
beraten und die Ernährungssituation in Benin verbessern. Ferner werden alle bei der saisonalen
Vorhersage beteiligten Softwarepakete zur Verfügung gestellt, um in Benin ein autonomes operationelles
Vorhersagesystem zu etablieren.
Ein weiteres Transferprodukt wird einmalig durch die Verfassung eines wissenschaftlichen Berichtes
über das langfristige landwirtschaftliche Potenzial in Benin auf Basis der regionalen Klimamodellprojektionen
bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts vorgelegt.
Mögliche Anwender
Vor allem Entscheidungsträger in Ministerien und in der Landwirtschaft sollen Anwender der in
diesem Basis Tool erarbeiteten Ergebnisse sein. Dabei richtet sich die dekadische Vorhersage
insbesondere an Vertreter höherer politischer Ebenen, um langfristige Entwicklungs- und Risikopotenziale
abzuschätzen und entsprechende Maßnahmen einzuleiten bzw. Empfehlungen an
die Akteure auf den mittleren und unteren Verwaltungsebenen auszusprechen. Das saisonale
Vorhersagesystem soll die Akteure der landwirtschaftlichen Produktion in Benin bis hinab auf
die Dorfebene beraten. Dabei können zum Beispiel Pilotversuche in den in IMPETUS bereits
intensiv untersuchten Gemeinden durchgeführt werden. Denn auf dieser Ebene existieren sowohl
Flexibilität als auch hinreichende Kontakte durch die Vorarbeiten im Projekt.
Capacity Building
Für die Implementierung des saisonalen Vorhersagesystems sind sowohl auf der Dienstleistungsals
auch Anwenderseite zahlreiche Schulungen notwendig. Den Vertretern der Direction Météorologique
und der Université Abomey-Calavi sollen dabei die technischen Grundkenntnisse zum
Betreiben der globalen und regionalen Klimamodelle vermittelt werden. Ferner werden die inhaltlichen
und technischen Charakteristika von MOS und EPIC erläutert. Für die potenziellen
Anwender auf der Dorf- und Gemeindeebene werden Schulungen bzgl. der Nutzung des Kommunikationssystems
angeboten und gemeinsam Strategien einer angepassten Landnutzung erarbeitet.
Bei der Entwicklung des saisonalen Vorhersagesystems werden auch zahlreiche bilaterale
Gespräche und Diskussionsrunden mit Vertretern der beteiligten Anbieter- und Nutzergruppen
notwendig sein.
109

110
IMPETUS Problemkomplexe
Hinsichtlich der dekadischen Vorhersage des regionalen Klimas und des daraus resultierenden
landwirtschaftlichen Potenzials werden Informationsveranstaltungen vor Vertretern aus den höheren
politischen und planerischen Instanzen durchgeführt.
Personalbedarf
Für die Bearbeitung der oben genannten Fragestellungen werden für die dreijährige Projektphase
insgesamt 45 Personenmonate benötigt. Diese teilen sich auf in eine volle Stelle (BAT IIa) für
Durchführung der Klimamodellsimulationen und die Anpassung des statistischen MOS-
Ansatzes, eine halbe Stelle ( 1 /2 BAT IIa) für die Simulationen mit EPIC und YES sowie eine
halbe Stelle ( 1 /2 BAT IIa) für die Entwicklung eines praktikablen und von den Nutzergruppen
technisch bedienbaren und erreichbaren Kommunikationssystems in Benin:
• 30,6 MM für ECHAM, REMO und MOS (H. Paeth, Postdoc)
• 4,5 MM für EPIC (C. Stadler, Doktorandin)
• 7,2 MM für YES (A. Jaeger, Postdoc)
• 2,7 MM als Kontaktperson zu Entscheidungsträgern, für die Bereitstellung von Agrardaten,
für Schulungen, für die Vermittlung von Transferprodukten und für die Entwicklung
des Kommunikationssystems (Deng)
Stand der bisherigen Arbeiten
Es sind in IMPETUS bereits zahlreiche Simulationen mit REMO durchgeführt worden. Das Modell
hat sich als sehr zuverlässig erwiesen und lieferte viele Eingabeparameter für Folgeuntersuchungen
mit hydrologischen und agrarökonomischen Modellen. Die für die Abschätzung des
zukünftigen landwirtschaftlichen Potenzials benötigten Modelläufe mit REMO werden in der
zweiten Jahreshälfte 2005 durchgeführt. Die Simulationen für den saisonalen Vorhersageansatz
werden erst in der dritten Phase von IMPETUS anvisiert.
Das statistische Modell, welches die Transferfunktionen zwischen Klima und Landwirtschaft
ermittelt, ist ebenfalls bereits in seinen Grundzügen in der zweiten IMPETUS-Phase entwickelt
worden und muss nur auf die spezifischen landwirtschaftlichen Eingabedaten angepasst werden.
Die Pflanzenwachstumsmodelle EPIC und YES müssen noch einige Anpassungen an die Situation
in Benin erfahren. Diese Arbeiten werden voraussichtlich noch während der zweiten
IMPETUS-Phase abgeschlossen.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Be-E.4 Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges Management
von Kleinstauseen für die Landwirtschaft
Abb.: Kleinstausee in Benin
Problemstellung
Die Verfügbarkeit von Wasser ist eine wichtige Voraussetzung für Landwirtschaft und Viehhaltung.
Während der Trockenzeiten ist der Mangel an Wasser ein limitierender Faktor für die
landwirtschaftliche Produktion. Dem kann durch die Anlage von kleinen Stauseen begegnet
werden. Daher ist die Ausweisung von geeigneten Standorten für den Bau der Stauseen, sowie
die Abschätzung der potenziellen Steigerung agrarischer Produktion und des Viehbestandes, insbesondere
vor dem Hintergrund der wachsenden Bevölkerungszahlen bei zurückgehenden Niederschlägen,
von großer Bedeutung für die Versorgungssicherheit.
Wie einige negative Beispiele in der Vergangenheit gezeigt haben, muss jedoch neben der technischen
Machbarkeit ein tragfähiges Nutzungskonzept in enger Zusammenarbeit mit der lokalen
Bevölkerung und den lokalen Behörden erarbeitet werden, damit eine nachhaltige Nutzung gewährleistet
ist und negative Folgen (Konflikte, Bodendegradierung, u.a.) vermieden werden.
Auch sind wasserhygienische und epidemiologische Aspekte zu beachten.
111

112
IMPETUS Problemkomplexe
Wichtig ist hierbei die Schaffung eines Gesamtkonzepts für die Planung von kleinen Stauseen,
das neben naturräumlichen Gegebenheiten auch ökonomische und soziologisch-ethnologische
Aspekte berücksichtig. Da diese Kleinstauseen in ganz Westafrika eine wachsende Bedeutung
erfahren, ist die Schaffung eines tragfähigen Gesamtkonzepts von überregionalem Nutzen.
Mitarbeiter
Thamm, Steup, Singer, Bako-Arifari, El-Fahem, Judex, Giertz, Born, Stadler, Usbeck
Kooperationspartner
DGH, IRD, GTZ, PGTRN, INRAB
Zielsetzung
Es sollen geeignete Standorte für Kleinstauseen mit Ackerbau und Viehzucht ausgewiesen werden.
Neben den naturräumlichen Faktoren wie Topographie, geologischer Untergrund, Boden
und Vegetation sollen partizipative Managementkonzepte in enger Zusammenarbeit mit den Behörden
und der Bevölkerung vor Ort erarbeitet werden. Durch die Schaffung eines strukturierten
Planungsprozesses soll die nachhaltige Nutzung und Vermeidung von Konflikten erreicht werden.
Außerdem sollen weitergehende Werkzeuge, mit denen die Steigerung des Ertrags unter unterschiedlichen
klimatischen Randbedingungen berechnet werden können, geschaffen werden. Dies
soll in dem System SYMBA („System for the Management of small scale Barrages“) realisiert
werden.
Modellierung
Die einzelnen Module können durch die IMPETUS DECISION SUPPORT TOOLBOX kombiniert
werden. Dabei folgt der Problemkomplex der IMPETUS Philosophie, Ergebnisse einzelner
Fachdisziplinen in einer geeigneten Weise zu kombinieren. Die ökonomische Bilanz kann z.B.
von Agrarsektormodellen berechnet werden. Die soziologisch-ethnologischen Aspekte werden
auf der Grundlage der ethnologischen Studien berücksichtigt. Dabei wird ein strukturierter Prozessablauf
entwickelt der für unterschiedliche Gebiete und Situationen universell anwendbar ist.

Problemkomplexe IMPETUS
Methode
DSS SYMBA
Das Gesamtsystem setzt sich aus einzelnen „Decision Support Modulen“ zusammen, die in dem
„Management Decision Tool“ SYMBA („System for sustainable management of small scale
barrages“) zusammengefasst werden.
Modul 1: Ökosystemare Analysen
• Topographisches Analysemodul: Eignung des Geländes unter Verwendung von DGMs.
Berechnet Wasservolumen und nutzbare Anbaufläche bei unterschiedlichen Stauhöhen.
• Klimamodul: Liefert Niederschlag und berechnet die Evaporation in Abhängigkeit der
Fläche (unter Einbeziehung der Topographie).
• Hydrogeologisches Modul: Gibt unterschiedliche Eignungsklassen an in Abhängigkeit
von Untergrund, Klüftung und Boden. Je nach Datenlage Berechnung von Wasserverlust
durch Infiltration.
113

114
IMPETUS Problemkomplexe
• Hydrologisches Modul: Schätzt die Veränderung des Hydrographen durch den Bau des
Dammes. Durch Erfassung der Sedimentationsraten kann die Lebensdauer des Dammes
erfasst werden.
• Die Ergebnisse dieses Beispiels ergeben die tatsächlich nutzbare Wassermenge des
Dammes.
Modul 2: Rentabilitätsanalysen
• Modul landwirtschaftlicher Ertrag: Durch Integration eines landwirtschaftlichen Ertragsmodells
(„Epic“) wird die Ertragssteigerung bei unterschiedlichen Anbautechniken
für unterschiedliche Feldfrüchte durch den Bau des Dammes berechnet. Auch das Potenzial
für mögliche Viehtränken kann damit abgeschätzt werden. Dadurch können unterschiedliche
Anbauvarianten simuliert werden, um ein optimales Anbausystem zu finden.
Die nutzbaren Gebiete am Ufer des Staudammes werden dabei ebenfalls berücksichtigt.
Modul 3: Soziologische Analysen
• Modul partizipative Landnutzungsplanung: In diesem Modul wird ein strukturierter Ablauf
geschaffen, um eine optimale nachhaltige Landnutzungsplanung im Umfeld des
Stausees mit den Betroffenen zu erreichen. Dazu sind unterschiedliche Schritte notwendig
(Identifikation der betroffenen Personen und Nutzergruppen, Erfassung der aktuellen
Landrechte, Identifizierung der derzeit angewandten Strategien zur Konfliktregelung,
…). Dadurch soll sichergestellt werden, dass keine Interessengruppe vernachlässigt und
die Wassernutzungsplanung im Konsens akzeptiert wird. Nur so ist eine nachhaltige Nutzung
möglich.
Modul 4: Hygiene Analysen
• Modul Wasserqualität: Die Qualität des Wassers im Stausee, sowie die Veränderung der
Wasserqualität im Unterlauf des Stausees im Jahresverlauf sollen durch geeignete Modelle
abgeschätzt werden.
• Modul Insektengetragene Krankheiten: Die Veränderung der Gesundheitsgefahr durch
insektengetragene Krankheiten soll durch eine integrierte Modellierung von klimatologischen,
ökosystemaren und sozio-ökonomischen Parametern simuliert werden.
Responseindikatoren
• Landwirtschaftliche Produktionsänderungen durch die Anlage von Kleinstauseen
INPUT Daten
• Digitales Gelände Modell,

Problemkomplexe IMPETUS
• Geologische Karten,
• Landnutzungs- und Landbedeckungskarten,
• Niederschlags- und Verdunstungskarten,
• Bodenkarten und Bodeneignungskarten für Landwirtschaft,
• Preise für die landwirtschaftlichen Produkte,
• Bevölkerungsdaten (Anzahl und Ethnien),
• landwirtschaftliche Anbaumethoden,
• Lebenszyklen pathogene Erreger tragender Insekten,
OUTPUT Daten
• Karten, die geeignete Standorte für kleine Stauseen und die dadurch zusätzlich nutzbare
Ackerflächen zeigen,
• Management Konzepte und Landnutzungsplanungskarten,
• Ökonomische und ökologische Bilanzen der Stauseen,
• Statistiken der Steigerungen landwirtschaftlicher Produktivität unter unterschiedlichen
Randbedingungen,
Szenarieneinbindung
Wie gehen die Szenarien in den PK ein?
Die IMPETUS Szenarien gehen in die Modellierung durch eine jeweilige Veränderung von Niederschlag,
Transpiration und Evapotranspiration, Ertragsraten und Bevölkerungsveränderungen
ein.
Meilensteine
• 2006: Erste Fassungen von Modul 1 und 2 begleitende Arbeiten zu Modul 3 und 4
• 2007: Implementierung der Module 1 und 2 und Fertigstellung der Module 4, Testen des
Moduls 3 an einem Pilotprojekt.
• 2008: Komplette Anpassung der Module an die Verhältnisse in Benin, Verankerung von
SYMBA in Benin, Schulungen zur Weiterentwicklung der Systeme.
• 2009: Abschluss der Arbeiten. Evaluation und Dokumentation
115

116
Transferprodukte
IMPETUS Problemkomplexe
Karten mit den geeigneten Standorten kleiner Stauseen für die DGH und Kommunen, Karten mit
Managementkonzepten für die Umgebung der Stauseen für die Nutzer der Stauseen. Mit
SYMBA steht ein Tool zur Verfügung, um unterschiedliche Klima und sozio-ökonomische Szenarien
zu berechnen. Rentabilitätsberechnungen als Basis für Nutzergruppen, öffentliche und
private Investoren sind möglich.
Mögliche Anwender
DGH, GTZ, Department for planning and decentralisation, Kommunen, INRAB
Capacity Building
2006: Training der Direction Générale de l’Hydraulique und Entwicklungsgesellschaften in der
Anwendung von SYMBA. (8 Tage).
2006: Training in einer Mustergemeinde in Zusammenarbeit mit der DGH in der Anwendung
des Bausteins 3 (7 Tage).
2007: Übertragung der Methodik und der Modelle für die Dezentralisierungsbehörden, des
INRAB und der Universitäten für eine weitere Anpassung und Verbesserung des Systems (2 x
10 Tage).
2008: Training an der DGH und der Universität, damit die entsprechenden Mitarbeiter in die Lage
versetzt werden, das SYMBA weiterzuentwickeln (3 Wochen).
Personalbedarf
Erstellung Modul 1:
10,8 MM - Thamm (A3)
1,8 MM - El-Fahem (A2)
3,6 MM - Giertz (A2)
Erstellung Modul 2:
2,7 Mannmonate - Stadler (A3)
Erstellung Modul 3:
1,8 Mannmonate - Singer (A5)
Erstellung Modul 4:
1,8 Mannmonate - Singer (A5)

Problemkomplexe IMPETUS
Stand der bisherigen Arbeiten
Die prinzipiellen Verfahren für die naturräumlichen Analysen des Moduls 1 wurden getestet. Sie
müssen noch zusammengefasst, angepasst und unter einer gemeinsamen Oberfläche vereint werden.
Des Weiteren wurden Kontakte mit Personen und Organisationen geknüpft, die über Erfahrungen
mit Kleinstauseen verfügen.
Das Modell, das sich hinter Modul 2 verbirgt (EPIC), ist lauffähig und wird getestet. Zudem
folgt eine Anpassung und Integration in die gemeinsame Oberfläche.
Für Modul 3 wurde in Benin schon viel Vorarbeit geleistet und es kann auf Erfahrungen von anderen
Organisationen (MISEREOR, GTZ, …) zurückgegriffen werden.
Die Fragestellungen von Modul 4 sind eng gekoppelt mit den PK Be-G.4 und PK Be-G.5, sodass
diese Ergebnisse teilweise verwendet werden können.
117

118
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-E.5 Land- und Wasserbedarf der Nutztierhaltung in Benin
Problemstellung
In Benin ist die extensive Weidetierhaltung ein wesentlicher Bestandteil der Landnutzung, die
mit Ackerbau und Plantagenwirtschaft um Flächen konkurriert. Auf den Wasserkreislauf wirkt
die Weidetierhaltung im Wesentlichen auf zwei Ebenen ein:
• Tiere konkurrieren mit Menschen um das verfügbare Trinkwasser. Hierbei sind sowohl
verfügbare Wassermengen als auch der Einfluss der Viehtränken auf die lokale
Wasserqualität zu berücksichtigen.
• Der zunehmende Druck der Tierbestände auf die immer knapper werdenden Weideressourcen
verändert die Vegetationszusammensetzung und beeinflusst dadurch den
hydrologischen Kreislauf.
Der Aspekt des Tränkewasserverbrauchs ist regional und saisonal bedeutend, während die Probleme
von Flächenknappheit und Überweidung das ganze Land betreffen. Hintergrund ist das
Aufeinandertreffen zweier gegenläufiger Trends: einerseits steigt die Nachfrage nach tierischen
Produkten durch das Bevölkerungswachstum und veränderte Konsumgewohnheiten stark an, andererseits
sorgt das Bevölkerungswachstum für einen zunehmenden Bedarf an Ackerland und
verdrängt damit die derzeit noch dominierende Form der extensiven Weidehaltung. Produktionszunahmen
im Tierhaltungssektor erfolgen momentan ausschließlich über die Ausdehnung der
Viehzahlen, und nicht über Steigerungen der Produktionseffizienz. Es ist somit absehbar, dass

Problemkomplexe IMPETUS
mit steigenden Tierzahlen die Wanderungen der viehhaltenden Ethnien bereits bestehendes Konfliktpotenzial
weiter vergrößern. Zusätzlich reduzieren regionale Klimaänderungen die Produktivität
der unter zunehmendem Weidedruck stehenden natürlichen Vegetation. Angesichts der geringer
werdenden heimischen Produktionsspielräume, werden entweder die Importe von Fleisch
und Milchprodukten zunehmen, was eine Fortsetzung des wirtschaftlichen Aufwärtstrends voraussetzt
um die Importe finanzieren zu können, oder Preisanreize lassen durch gestiegene Nachfrage
intensivere und damit flächensparende Produktionsverfahren rentabel werden.
Mitarbeiter
Gruber, Kuhn
Wirkungszusammenhänge im Weidemanagement und grundlegende Input-Daten werden aus der
Fernerkundung und den Biowissenschaften vom Teilprojekt A3 bereitgestellt (Bettina Orthmann,
Julia Röhrig, Hans-Peter Thamm). Fachliche Rückkopplung im Bereich Tierhaltung und Tierernährung
erfolgt für die Gruppe künftig vom Institut für Tierernährung, Uni BN (Prof. Südekum
und Mitarbeiter).
Kooperationspartner
In Benin ist die „Direction de l’Elevage“, eine Abteilung des Landwirtschaftsministeriums, in
die laufende Arbeit eingebunden. Darüber wird die Kooperation mit INRAB („L'Institut des Recherches
Agricoles du Bénin“) zur Spezifizierung des verwendeten Modells BenImpact vertieft.
Zielsetzung
Ein bedeutendes Ziel dieses Problemkomplexes ist die Abschätzung der Versorgung mit tierischen
Nahrungsmitteln bis 2025 in Abhängigkeit von Einkommensentwicklungen und Verfahrensänderungen
der Produktionstechnik in der Viehhaltung. Dies soll ausgehend von der Verfügbarkeit
von Produktionsressourcen und dem Einfluss bzw. der Möglichkeit von Importen tierischer
Erzeugnisse erfolgen. Dazu werden Berechnungen des Wasserbedarfs für Nutztiere und
der Landnutzungsänderung durchgeführt. Darauf aufbauende Szenarien werden mit variierenden
Klimaausprägungen, Landnutzungs- und Haltungsformen berechnet, um frühzeitig möglichen
Handlungsbedarf aufzeigen zu können.
119

120
Modellierung
IMPETUS Problemkomplexe
Der analytische Ansatz von PK Be-E.5 besteht in der Entwicklung eines ökonomischen Modells
der Tierhaltung für die Communes in Benin und dessen Einbindung als Submodul in das Agrar-
sektormodell BenImpact. Das Blockdiagramm veranschaulicht den interdisziplinären Charakter
dieses Vorhabens: Als ‚Input’ finden naturwissenschaftliche Ergebnisse aus dem Bereich der
Meteorologie, der Fernerkundung, der Biologie und der Tierernährung Verwendung. Weiterhin
werden auch landwirtschaftliche Produktionsdaten und sozio-ökonomische Trends wie Bevölkerungsentwicklung,
Konsumverhalten und Handelsmuster im Modell berücksichtigt. Wichtige
Ergebnisse sind die Aufteilung der Produktionsressourcen (Weideland bzw. Futterfläche, Wasser,
landwirtschaftliche Arbeitskraft) zwischen der Tierhaltung und anderen Landnutzungsformen,
und das sich daraus ergebende heimische Versorgungsangebot mit tierischen Nahrungsmitteln.
Klima und
Klimaänderungen
Landnutzungs- und
Landbedeckungsveränderungen
landwirtschaftliche
Produktionsdaten
Bevölkerungsentwicklung,
Konsumverhalten und Handel
Modellierung des
Tierhaltungssektors
in Benin
Verfügbarkeit und
Veränderung von
Produktionsfaktoren
Versorgung mit
tierischen
Lebensmitteln
Das Agrarsektormodell BenImpact (siehe PK Be-E.1) ist ein für IMPETUS entwickeltes agrarökonomisches
Partialmodell. Das Modell ist aufgeteilt in ein Angebots- und ein Nachfragemodul,
die in iterativen Schritten gelöst werden mit dem Ziel, den Gewinn zu maximieren und
Transportkosten zu minimieren. Dabei werden Landrestriktionen, Verarbeitungskapazitäten und
Beschränkungen bei Produktionsfaktoren berücksichtigt. Das landwirtschaftliche Einkommen

Problemkomplexe IMPETUS
und die Preise für Agrarprodukte werden in BenImpact endogen modelliert. Handel zwischen
verschiedenen Departments innerhalb Benins, zwischen den Nachbarländern und dem Weltmarkt
ist möglich.
Responseindikatoren
• Versorgung der Bevölkerung mit tierischen Lebensmitteln
• Flächenbedarf für Futter
• Wassernutzungsbedarf der Viehhaltung
• Alternative Landnutzungsszenarien
INPUT Daten
• Landnutzung und Landnutzungsänderung (A3),
• Tierzahlen (A4),
• Weideerträge und Futterbilanzen (A3, A4),
• Produktivität alternativer Haltungsformen (A4),
• Klimadaten (AB1),
• potenzielle Biomasse (A3),
• Bevölkerungsentwicklung (A5),
• Entwicklung von Verbraucherpräferenzen (A4, A5),
• Handelsdaten (A4).
OUTPUT Daten
• Entwicklung des Handels von tierischen Produkten
• Marktbilanzen für tierische Produkte für Gesamtbenin
• regionale Preisentwicklungen
Szenarieneinbindung
Für die Szenarien werden zunächst die Trends der Inputdaten (driving forces) identifiziert. Anschließend
werden Simulationsrechnungen mit Hilfe von BenImpact auf Basis dieser Trends
durchgeführt. Die wichtigsten driving forces für den PK sind regionales Bevölkerungswachstum
und Migrationstendenzen, Nachfragetrends bei Lebensmitteln, Flächenentwicklung in der Land-
121

122
IMPETUS Problemkomplexe
wirtschaft sowie Veränderung der Niederschläge. Diese Szenarioparameter werden entsprechend
der drei IMPETUS-Szenarien umgesetzt.
Zusätzlich werden als Interventionsszenarien beschleunigte Veränderungen der Produktions-
techniken in der Tierhaltung und die agrarpolitischen Ansätze Selbstversorgung und exportorien-
tierte Produktion berechnet.
Meilensteine
Für das erste Jahr der dritten Phase ist die Fertigstellung der Szenarienrechnungen für Gesamtbenin
vorgesehen. Im zweiten und im dritten Jahr erfolgen zeitgleich die Berechungen der Interventionsszenarien
sowie die Ausarbeitung der Handlungsempfehlungen in Abstimmung mit den
Kooperationspartnern.
Transferprodukte
Der PK Be-E.5 erweitert und vervollständigt das ökonomische Politikanalysemodell BenImpact,
welches als Hauptergebnis Vergleiche zwischen Politikalternativen produziert, um den Tierhaltungssektor.
Die entsprechenden Simulationsergebnisse können mit Hilfe des Benin „Mapping
tools“ auf Departmentebene und teilweise auf Kommunalebene visualisiert werden. Damit sind
die erhobenen und berechneten Daten für den Tierhaltungssektor über das Internet einer weiten
Personengruppe zugänglich und können für weitere Forschungs- oder Beratungsarbeiten eingesetzt
werden. Dies kann unter anderem im Bereich der Produktionseffizienz, des Ressourcenschutz
oder der Ausrichtung der gesamten beninischen Agrarpolitik geschehen.
Der erfolgreiche Transfer des Analysemodells selbst nach Benin setzt voraus, dass beninische
Nachwuchswissenschaftler im Umgang mit BenImpact ausgebildet werden. Die Einarbeitung in
den Modellcode und die zugrunde liegende Programmierungssprache erfordert etwa ein Jahr.
Mögliche Anwender
Die Ergebnisse des PK Be-E.5 sind vor allem für politische Entscheidungsträger, aber auch Produzentenorganisationen
und andere NGOs wichtig. Internationale Institutionen der Entwicklungszusammenarbeit
bilden eine weitere Zielgruppe. PK Be-E.5 entwickelt keine eigenständigen
Analysetools; eine Anwendung des Agrarsektormodells BenImpact wird für Forschungseinrichtungen
in Benin empfohlen, wobei intensives „Capacity Building“ in der dritten Projektphase
eine wesentliche Voraussetzung des Erfolgs bildet.

Problemkomplexe IMPETUS
Capacity Building
Im Bereich Tierhaltung wird es eine strukturierte Verbreitung der Ergebnisse in Form von Seminaren
und Beratungsaktivitäten bei staatlichen und nichtstaatlichen Organisationen geben. „Capacity
Building“ im Bereich modellgestützer Analyse wird im Rahmen von PK Be-E.1 stattfinden.
Personalbedarf
15,3 MM - Ina Gruber (Agrarökonomie)
4,32 MM - Arnim Kuhn (Agrarökonomie)
7,2 MM - Bettina Orthmann (Forstwissenschaft)
2,7 MM - Julia Röhrig (Geographie)
3,6 MM - Hans-Peter Thamm (Fernerkundung)
Stand der bisherigen Arbeiten
• Bis Ende Juli 2005: Wasserbedarf für Nutztiere je Kommune, Biomasseerträge je Department
• Bis Ende April 2006: Verfügbarkeit von Futtermittel für Wiederkäuer in Benin je Department
für das Basisjahr, Modellerweiterung von BenImpact
123

124
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-E.6 Modellierung der agrarischen Marginalität für Benin
Problemstellung
Abb.: Feld am Fuße eines Berges im Norden Benins
Die Folgen von Bevölkerungswachstum und stagnierenden Erträgen sind insbesondere in stark
agrarisch geprägten Räumen wie Benin schwerwiegend. Knappe Landressourcen und damit ansteigender
Druck auf die landwirtschaftlichen Nutzflächen äußern sich beispielsweise in einer
weiteren Intensivierung und Expansion der landwirtschaftlichen Aktivitäten. Beides stößt jedoch
insbesondere auf naturräumlich bedingten marginalen Produktionsstandorten rasch an ihre Grenzen.
Diese Gebiete lassen aufgrund ungünstiger Wachstumsbedingungen durch bestehende naturräumliche
Einschränkungen nur begrenzte landwirtschaftliche Nutzungsaktivitäten bei einem
relativ niedrigen Ertragsniveau zu. Marginale Standorte können dadurch nur einen geringen, jedoch
aktuell wichtigen Beitrag zur Ernährungssicherung leisten. Des Weiteren gefährdet Landdegradierung
die Produktionsgrundlagen dieser Räume schon bei nur leichter Intensivierung und
beeinflusst den hydrologischen Kreislauf auf vielfältige Weise.
Die Erhaltung und nachhaltige Nutzung marginaler Produktionsstandorte ist von entscheidender
Bedeutung für die Gewährleistung der aktuellen und zukünftigen Ernährungssicherheit Benins.
Für die zukünftige Ernährungssicherung gilt es außerdem zu untersuchen, in wie weit sich die
naturräumlichen Bedingungen für die Landwirtschaft aufgrund globaler Umweltveränderungen
verändern werden, um entsprechende Vorsorgemaßnahmen rechtzeitig in die Wege zu leiten.

Problemkomplexe IMPETUS
In dem Problemkomplex werden folgende Fragestellungen untersucht:
• Wo liegen agrarisch marginale Standorte in Benin und wie stark sind die naturräumlichen
Beschränkungsfaktoren?
• Wie verändert sich die agrarische Marginalität unter verschiedenen Szenarienannahmen
im Rahmen des Globalen Wandels?
• Welche Möglichkeiten gibt es, die naturräumlichen Begrenzungsfaktoren der landwirtschaftlichen
Produktion zu kompensieren?
Mitarbeiter
Julia Röhrig, Claudia Hiepe, Zhixin Deng
Kooperationspartner
Bislang: Herr Dr. Igué (INRAB), Frau Dr. Mutlu (GTZ) und Frau Zink (DED)
Zielsetzung
Das Ziel ist die Modellierung der aktuellen und zukünftigen agrarischen Marginalität sowie damit
verbundene Degradationsrisiken für Benin in einer räumlichen Auflösung von 1 km x 1 km.
Für den Schutz der natürlichen landwirtschaftlichen Produktionsgrundlagen ist die Identifizierung
von besonders gefährdeten Gebieten von besonderer Bedeutung. Das sind beispielsweise
Regionen mit mittlerer und hoher naturräumlicher Beschränkung bei gleichzeitig hohem Landdruck.
Über die Lokalisierung der naturräumlichen Einschränkungen werden notwendige Kompensationsmaßnahmen
und geeignete Anbaufrüchte abgeleitet, um das Ertragsniveau bei einer
nachhaltigen Nutzung zu optimieren. Die Bestimmung der aktuellen Landdegradierung wird aus
Fernerkundungsdaten abgeleitet. Aus bestehenden Ergebnissen der Feldarbeiten (Befragungen
zur Nutzungsintensität) wird ferner analysiert, welche Nutzungsintensität bei welchem Grad der
Marginalität zu Landdegradierung führt. Darüber hinaus wird untersucht, inwiefern sich die
Marginalität unter verschiedenen Szenarienannahmen bis ins Jahr 2025 verändern kann.
Modellierung
Das Kernstück des Modells besteht aus dem Marginalitätsindex für die landwirtschaftliche Produktion,
bei welchem naturräumliche Einflussfaktoren (z. B. Klima, Bodenfruchtbarkeit) quantifiziert
und zu einem Index zusammengefasst werden (CASSEL-GINTZ ET AL. 1997).
125

126
Bevölkerungswachstum
Fernerkundungsdaten
Aktuelle
Landdegradierung
Geringes nat.
Produktionspotenzial
Ungeeignete
klimatische
Bedingungen
IMPETUS Problemkomplexe
Kompensations- und
Managementmöglichkeiten
Klimaszenarien Landnutzung Anbaumethoden
Validierung Validierung
Geringe Bewässerungskapazität
Nährstoffarme
Böden
Feldforschung
Expertengespräche
Aufnahme von
degradierten Flächen
Erosionsgefahr
Abb.: Modellansatz zur Bestimmung der aktuellen und zukünftigen agrarischen Marginalität
Sowohl für die Quantifizierung als auch für den logischen Entscheidungsbaum wird Fuzzy Logik
verwendet. Der Index wurde global vom Potsdam Institut für Klimafolgenforschung gemeinsam
mit dem Max-Planck Institut in Hamburg mit einer räumlichen Auflösung von 0.5° entwickelt.
Mittels des Index können naturräumlich bedingte marginale agrarische Standorte sowie deren
spezifische naturräumliche Beschränkungsfaktoren identifiziert und quantifiziert werden. Für die
Modellierung im Rahmen von IMPETUS wird der Index mit räumlich höher aufgelösten Daten
von 1 km und einem modifizierten Berechnungsalgorithmus ermittelt. Dabei kann durch die
Implementierung der SOTER-Daten und dem darin verwendeten Ansatz (abhängig vom Fortgang
der Kooperation mit INRAB) die naturräumliche Eignung für die Hauptanbausorten abgeleitet
werden. Durch die Implementierung von Szenarien kann die Veränderung der naturräumlichen
Gegebenheiten bei der Indexberechnung implementiert werden. Dabei werden einige elementare
sozio-ökonomische Einflussfaktoren mitberücksichtigt, um zum einen den zukünftigen
Bevölkerungsdruck und zum anderen Kompensationsmöglichkeiten zu analysieren. Aus Fernerkundungsdaten
wird die aktuelle Landdegradierung über Methoden der Zeitreihenanalyse be-

Problemkomplexe IMPETUS
stimmt und mit vorhandenen Informationen zur Nutzungsintensität sowie dem Grad der natürlichen
Beschränkungen verglichen.
Bislang wurde der größte Teil der Inputparameter in einer räumlichen Auflösung von mindestens
1 km aufbereitet, implementiert und validiert. Darüber hinaus bestehen erste Berechnungen der
aktuellen Landdegradation.
Responseindikatoren
• Naturräumliche Beschränkungsfaktoren für die landwirtschaftliche Produktion
• Naturräumlich angepasste und geeignete Anbaufrüchte
• Aktuelle Landdegradierung
• Aktuell oder zukünftig degradationsgefährdete Flächen aufgrund landwirtschaftlicher
Aktivitäten
INPUT Daten
• Klimatische Daten (aktuelle und potenzielle Evapotranspiration, Niederschlag) (A1)
• Vegetationsdaten (Nettoprimärproduktion, Landnutzung) (A3)
• Topographische Daten (Hangneigung, Gewässernetz) (A3)
• Pedologische Daten (Bodennährstoffgehalt) (A2)
• Sozioökonomische Daten (Bevölkerungswachstum und –dichte, Managementmaßnahmen)
(A4, A5)
OUTPUT Daten
• Agrarische Marginalität für Benin
• Naturräumliche Beschränkungsfaktoren für die landwirtschaftliche Produktion in Benin
• Lokalisierung degradationsgefährdeter Gebiete aufgrund landwirtschaftlicher Aktivitäten
• Aktuelle Landdegradierung
• Berechnung der agrarischen Marginalität bis 2025 unter den verschiedenen Szenarienannahmen
• Räumlich angepasste Kompensations- und Landnutzungssyteme
Szenarieneinbindung
Unter Verwendung der Klimaszenarien aus A1 lässt sich die agrarische Marginalität unter veränderten
Klimabedingungen modellieren. Eine weitere Fragestellung ist, inwieweit die agrari-
127

128
IMPETUS Problemkomplexe
sche Marginalität unter verändertem Kapitalinput in der Landwirtschaft zukünftig reduziert wer-
den kann. Dabei werden mögliche Kompensationspotenziale (wie z. B. die zunehmende Verbrei-
tung von Düngemitteleinsatz oder Bewässerung) mitberücksichtigt, die zu Verringerungen der
naturräumlichen Limitierung führen, mitberücksichtigt. Um aktuell oder zukünftig besonders
degradationsgefährdete Regionen zu lokalisieren, bedarf es einer Implementierung von Daten
und Szenarien der Demographie und der Landnutzung (dazu Verwendung der demographischen
Szenarien aus A5 und der Landnutzung aus A3).
Mögliche Interventionsszenarien
Die Analyse von Auswirkungen veränderter Düngemittelsubventionen und Bodenschutzmaßnahmen
stellen mögliche Interventionsszenarien dar.
Meilensteine
Bis Ende 2006: Modellierung der agrarischen Marginalität und ihre Veränderung bis 2025 mit
Hilfe von bestehenden Szenarienannahmen. Ermittlung der aktuellen Landdegradierung.
Bis Sommer 2007: Durch die Implementierung von SOTER-Daten, werden die Berechnungen
naturräumlicher Beschränkungsfaktoren noch einmal entscheidend verbessert und Aussagen für
die Hauptanbaufrüchte ermöglicht. Aufbereitung der Daten und des Berechnungsalgorithmus für
die agrarische Marginalität für „Stakeholder“ mittels geeigneter Software. Im Rahmen eines
Workshops wird den „Stakeholdern“ eine Einführung in den Programmaufbau und potenzielle
Einsatzfelder gegeben werden.
Bis Sommer 2008: Quantifizierung des Zusammenhanges zwischen Grad der naturräumlichen
Marginalität, Nutzungsintensität und Degradationsgrad.
Bis Ende 3. Phase: Auf der Basis von bestehenden naturräumlichen Beschränkungsfaktoren der
agrarischen Produktion und Szenarienergebnissen werden mögliche Kompensations- und Managementmöglichkeiten
analysiert und für ganz Benin abgeleitet.
Transferprodukte
Das Hauptprodukt sind GIS-Karten der oben genannten OUTPUT Daten mit einer räumlichen
Auflösung von 1 km x 1 km für das gesamte Staatsgebiet von Benin. Außerdem werden die Inputdaten
und der Berechnungsalgorithmus so aufbereitet, dass die „Stakeholder“ den Berechnungsalgorithmus
an aktuelle Entwicklungen anpassen und nationales Expertenwissen implementieren
können.

Problemkomplexe IMPETUS
Karten mit degradationsgefährdeten Gebieten bzw. tatsächlich aktuell degradierten Flächen können
als wichtige Informationsbasis für die Planung und Umsetzung notwendiger Bodenschutzmaßnahmen
eingesetzt werden. Die Bestimmung der agrarischen Marginalität kann als eine Planungsgrundlage
für ein angepasstes und nachhaltiges Landnutzungssystem auf nationaler oder
regionaler Ebene eingesetzt werden. Zum einen lassen sich naturräumliche Beschränkungsfaktoren
identifizieren und damit notwendige Kompensationsmaßnahmen ableiten oder alternative
Landnutzungssysteme fördern. Darüber hinaus ist es möglich, über bestehende naturräumliche
Beschränkungsfaktoren und sozio-ökonomischen Rahmenbedingungen angepasste Anbaufrüchte
räumlich zu definieren.
Mögliche Anwender
MEHU, MAEP, INRAB und Entwicklungsorganisationen (z. B. GTZ,...)
Capacity Building
Schulungen im Bereich des Monitorings von Landdegradierung mit Fernerkundungsdaten sowie
im Bereich der Digitalen Bildverarbeitung, Workshop zur Einführung und Anwendung der computerbasierten
Berechnung der agrarischen Marginalität.
Personalbedarf
10,5 MM - Julia Röhrig (A3)
3,6 MM - Claudia Hiepe (A2)
2,7 MM - Zhixin Deng (A4)
Stand der bisherigen Arbeiten
Bis Ende Juli 2005 wurde eine Reihe räumlich höher aufgelöster Datensätze in die Berechnung
der agrarischen Marginalität implementiert und über Expertengespräche und Feldarbeiten validiert.
Außerdem hat eine intensive Recherche über die Ableitung von Landdegradierung aus
Fernerkundungsdaten stattgefunden.
Mit dem Ende der 2. Phase wird die agrarischen Marginalität für Benin in einer räumlichen Auflösung
von 1km sowie eine erste Validierung der Ergebnisse (sofern Inputdaten in derselben
räumlichen Auflösung verfügbar) durchgeführt. Darüber hinaus werden erste Ergebnisse zur aktuellen
Landdegradierung von Benin in einer räumlichen Auflösung von 1 km berechnet. Bis dahin
verfügbare Szenarien werden implementiert und damit die agrarische Marginalität und die
Landdegradationsgefahr für Benin bis 2025 in einer räumlichen Auflösung von 1 km modelliert.
Es können erste Empfehlungen für ein angepasstes Landnutzungssystem ausgesprochen werden.
129

130
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-E.7 Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet
Problemstellung
Abb.: Blick auf ein „Inland-Valley“ im oberen Einzugsgebiet des Ouémé
Die Landwirtschaft in Benin erfolgt traditionell im Trockenfeldbau. Die ohnehin nur gering
fruchtbaren Böden können durch unsachgemäße Nutzung schnell erodieren und an Nährstoffen
verarmen. Hinzu kommt, dass ein ausreichendes Wasserangebot nur in der Regenzeit gegeben
ist, so dass - wenn nicht künstlich bewässert wird - keine ganzjährige landwirtschaftliche Produktion
stattfinden kann. Verstärkt durch eine wachsende Bevölkerung kann es so durch Bodendegradation
zu einer Verknappung potenzieller Anbauflächen kommen, die in Zukunft die Ernährungssicherung
der Bevölkerung gefährden kann.
Eine Ausweitung der Agrarproduktion in die bisher nur wenig genutzten Inland-Valleys könnte
einen Beitrag zur zukünftigen Ernährungssicherung darstellen. Die Böden in den Inland-Valleys
sind in der Regel fruchtbarer als andere Böden im Einzugsgebiet, da Nährstoffe von den Hängen
in diesen Bereich transportiert werden. Gleichzeitig ermöglicht das Wasserangebot eine wesentlich
längere landwirtschaftliche Nutzung pro Jahr als auf anderen Flächen im Einzugsgebiet
womit Problemen bei einer eventuellen Verkürzung der Regenzeit begegnet werden kann.

Problemkomplexe IMPETUS
Folgende Fragen sind dabei von zentraler Bedeutung:
• Sind die hydrologischen Verhältnisse der Inland-Valleys für den Anbau bestimmter Kulturen
geeignet?
• Inwieweit kann der landwirtschaftliche Anbau in den Inland-Valleys ausgeweitet werden
(Nutzungspotenzial)?
• Wie verhält sich der Nährstoffhaushalt der Inland-Valleys bei intensivierter Nutzung?
• Wie wirken sich Umweltveränderungen (Klimawandel, Bodenerosion, Landnutzungsänderung)
auf die Hydrologie und den Nährstoffhaushalt der Inland-Valleys aus? (Szenarien)
Mitarbeiter
Giertz, Steup, Stadler
Kooperationspartner
• Inland-Valley Consortium (IVC)
• INRAB
• CENATEL
• EZ (DED, GTZ)
Zielsetzung
Ziel des Problemkomplexes ist die Abschätzung des Nutzungspotenzials der Inland-Valleys und
damit ihres möglichen Beitrages zur zukünftigen Ernährungssicherung.
Die Erstellung eines DSS ist geplant, eventuell ist eine Integration in das geplante DSS von PK
Be-E.2 möglich.
Modellierung
Das Blockdiagramm zeigt den Ansatz des Problemkomplexes sowie die wichtigsten Inputdaten
für die verwendeten Modelle UHP-HRU-N und EPIC.
Der Modellierung geht eine Typologisierung der im Untersuchungsgebiet vorkommenden Inland-Valleys
voraus. Jeweils ein Vertreter eines „Inland-Valley-Typs“ wird dann genauer analysiert,
um die Modelle parametrisieren zu können.
131

132
IMPETUS Problemkomplexe
UHP-HRU-N ist ein numerisches Simulationsmodell, das alle hydrologischen Prozesse (Eva-
potranspiration, Infiltration, Oberflächenabfluss, Interflow, Grundwasserneubildung) berücksich-
tigt. Um den Nährstoffeintrag in die Inland-Valleys simulieren zu können, wurde ein Modul zum
Stickstofftransport in das Modell integriert, so dass Aussagen über die Wasserverfügbarkeit und
die Entwicklung des Nährstoffhaushalts in Inland-Valleys getroffen werden können.
Klima Boden Pflanzenparameter
Bodenwasserdynamik
Anbau-
Methode
Hydrologisches Modell
UHP-HRU-N
Wasserund
Nährstoffeintrag Agrar-Ökosystem-
in die Inland-Valleys Modell EPIC / ORYZA
Potenzielle Erträge von Nutzpflanzen
Potenziell verfügbare
Inland-Valley-Flächen
Typologisierung
der
Inland-Valley-
Flächen
Potenzieller Ertrag
in Inland-Valleys
im HVO
Durch das standortbezogene, konzeptionelle Modell EPIC (früher „Erosion-Produktivity-Impact-
Calculator“, heute „Environmental-Policy-Integrated Climate“) werden alle relevanten biophysikalischen
Prozesse eines Agrarökosystems in einzelnen Teilmodulen erfasst. Die Modellierung
erfolgt auf Feldskala; gerechnet wird mit Tageswerten. Mit EPIC sollen die generelle Eignung
verschiedener Kulturpflanzen unter den besonderen hydrologischen Verhältnissen nachvollzogen
und die Erträge simuliert werden. Vorrangig wird der Anbau von Reis simuliert, da die über
mehrere Monate dauerhaft nassen Verhältnisse hierfür besonders geeignet sind. Soweit es die
Datenlage zulässt, sollen verschiedene Reissorten parametrisiert werden. Da am Institut für

Problemkomplexe IMPETUS
Pflanzenernährung bereits das Model „ORYZA“ verwendet wird und dies bereits in afrikanischen
Inland-Valleys mit verschiedenen Sorten zufrieden stellend läuft, soll dieses vergleichend
eingesetzt und ggf. für die Modellierung des Reisanbaus eingesetzt werden.
Auch der im oberen Ouémé-Einzugsgebiet praktizierte Anbau von Yams in Inland-Valleys soll
in EPIC nachvollzogen werden. Dafür wird Yams als neue Feldfrucht in das Modell implementiert.
Nach Erfassung der rezenten Verhältnisse in den Inland-Valleys sollen die IMPETUS-Szenarien
miteinbezogen werden. Die Ertragsmodellierungen auf Feldskala sollen mittels der über die
Landnutzungsklassifikation ausgewiesenen „Inland-Valley-Flächen“ für das obere Ouémé-
Einzugsgebiet regionalisiert werden.
Responseindikatoren
• Verfügbare „Inland-Valley-Fläche“
• Bodenwassergehalte „Inland-Valleys“
• Nährstoffgehalte im „Inland-Valley“
• Potenzielle Erträge angepasster Nutzpflanzenkulturen in „Inland-Valleys“
INPUT Daten
• Klimadaten (Temperatur, Windgeschwindigkeit, Einstrahlung, Niederschlag, Luftfeuchte)
(A1)
• Bodeneigenschaften (A2)
• Landnutzungs- und Vegetationsdaten (A3)
• Digitales Höhenmodell (SRTM)
• Grundwasserstände (Initialwert)
• Anbaumethoden (A3, A4)
OUTPUT Daten
• Bodenwasserdynamik der Inland-Valleys
• Evapotranspiration
• Oberflächenabfluss, Zwischenabfluss, Gesamtabfluss, Grundwasserneubildung
• Nährstoffhaushalt der Inland-Valleys
• Potenzielle Erträge verschiedener Nutzpflanzen, die in Inland-Valleys angebaut werden
133

134
Szenarieneinbindung
IMPETUS Problemkomplexe
In die Modellierung dieses PK gehe die IMPETUS-Klimaszenarien (REMO, LM) ein, soweit
kontinuierliche Zeitreihen für den Niederschlag vorliegen bzw. mittels Wettergeneratoren abge-
leitet werden können.
Veränderungen in der Verfügbarkeit von „Inland-Valley-Flächen“ werden über die Landnutzungsszenarien
berücksichtigt.
Meilensteine
1. Jahr (3. Phase): Analyse bestehender Datenbanken und eigene Erhebungen zur Typologisierung
der vorhandenen „Inland-Valleys“. Auswahl repräsentativer Vertreter der einzelnen „Inland-Valley-Typen“.
2. Jahr (3. Phase): Verschiedene Sorten von Reis werden für das Pflanzenwachstumsmodell
parametrisiert. Wasser- und Nährstoffhaushalt sowie Pflanzenwachstum werden für die rezenten
Verhältnisse modelliert. Die Ergebnisse werden mit den entsprechenden „Stakeholdern“ diskutiert.
Die Erstellung eines DSS bzw. eine mögliche Integration in das DSS von PK Be-E.2 wird
nach den Bedürfnissen der Benutzer konkretisiert. Am Ende des 2. Jahres liegen vergleichende
Modellierungen für Reis mit dem Modell ORYZA vor.
3. Jahr (3. Phase): Alle Klima- und Landnutzungsszenarien werden abschließend gerechnet.
Die Erstellung eines DSS bzw. die Integration in das DSS von PK Be-E.2 wird abgeschlossen.
Schulungen DSS.
Transferprodukte
Haupttransferprodukte sind die potenziellen Erträge verschiedener Feldfrüchte im Bereich eines
Inland-Valleys. In Verbindung mit der aus der Landnutzungskarte ermittelten verfügbaren „Inland-Valley-Fläche“
können potenzielle Erträge im oberen Ouémé-Einzugsgebiet abgeschätzt
und Aussagen über den Beitrag der „Inland-Valleys“ zur Ernährungssicherheit unter verschiedenen
Rahmenbedingungen getroffen werden.
Mögliche Anwender
• Landwirtschaftsministerium
• EZ (DED, GTZ, NGOs…)

Problemkomplexe IMPETUS
Capacity Building
Diskussion mit „Stakeholdern“ (INRAB, CENATEL, IVC ), Schulungen DSS
Personalbedarf
5,4 MM - Simone Giertz (Postdoc Hydrologie)
2,7 MM - Christiane Stadler (Doktorand Pflanzenernährung)
9 MM - Gero Steup (Doktorand Hydrologie)
Stand bisherige Arbeit
Die bodenphysikalischen Eigenschaften mehrerer Inland-Valleys sind untersucht worden. Für
die Ertragsmodellierung wurde Yams als neue Feldfrucht in EPIC implementiert. Soweit Bodendaten
für die Inland-Valleys vorliegen, wurden sie in EPIC integriert.
135

136
IMPETUS Problemkomplexe
IV.1.2 Themenbereich: Hydrologie (Wasserdargebot, Wasserverbrauch
und Wasserqualität) in Benin
Im Themenbereich „Wasserdargebot, Wasserverbrauch, Wasserqualität“ sind alle Problemkomplexe
zusammengefasst, bei denen das Wasser im Fokus der Untersuchungen steht. Hydrologische
Aspekte sind jedoch in einer Vielzahl weiterer Problemkomplexe integriert (z.B. PK
Be-E.7, PK Be-E.4) und stellen häufig wichtige Eingangsdaten dar.
Der Themenbereich umfasst drei Problemkomplexe. Im PK Be-H.1 werden die verfügbaren
Wasserressourcen quantifiziert und deren räumliche Variabilität mittels dynamischer Simulationsmodelle
beschrieben. Aufbauend auf dem in der ersten und zweiten Phase erworbenen Wissen
über die Prozesse und mittels der entwickelten bzw. angepassten Simulationsmodelle werden
Szenarien der zukünftigen Entwicklung der Verfügbarkeit von Oberflächen- und Grundwasser,
der Veränderung des Grundwasserspiegels durch Grundwasserentnahme und Änderung in der
Grundwasserneubildung berechnet. Betrachtet werden die Prozesse auf verschiedenen Raumskalen.
Detaillierte Aussagen können für das gesamte Einzugsgebiet des oberen Ouémé (ca. 15.000
km 2 ) erfolgen, da für dieses Kerngebiet alle benötigten Informationen in hoher Auflösung vorliegen.
Für das Gesamteinzugsgebiet des Ouémé werden ebenfalls Szenarienrechnungen durchgeführt,
hier können jedoch weniger Details z.B. hinsichtlich der Landnutzungsänderung berücksichtigt
werden. Ziel dieses Problemkomplexes ist die Entwicklung und Implementierung eines
DSS, mit dem der Einfluss von Landnutzungs- und Klimaänderung auf die Wasserverfügbarkeit
quantifiziert werden kann. Neben der Wasserverfügbarkeit wird auch der Wasserbedarf für verschiedene
Szenarien ermittelt. Diese Informationen können dann ebenfalls für die Entscheidungsunterstützung
bei Planungsprozessen berücksichtigt werden.
Basierend auf den Untersuchungen der vergangenen Phase zum Wasserverbrauch im ländlichen
und städtischen Raum auf Haushaltsebene wird der PK Be-H.2 den Wasserverbrauch aufgeschlüsselt
nach den Sektoren Landwirtschaft, Haushalt und Industrie für das gesamte Land berechnen.
Ziel ist die Erstellung eines Expertenmodells für den Wasserverbrauch unter Berücksichtigung
gesetzlicher Vorgaben und Rahmenbedingungen, welches für die weiteren Planungen
in Benin von hoher Bedeutung ist. Die Betrachtung ist räumlich differenziert, so dass Daten u.a.
in den PK Be-H.1 integriert werden. Mit dem Expertenmodell können Szenarien berechnet werden,
wie sich der Wasserbedarf in Zukunft in Abhängigkeit von der wirtschaftlichen und gesellschaftlichen
Entwicklung gestalten wird.
Viele Fragestellungen erfordern eine kurzfristige Bereitstellung von Niederschlagsdaten. Derzeit
werden die Daten der Niederschlagsmesser, von einzelnen Messstationen abgesehen, zentral gesammelt,
aufbereitet und stehen danach für Analysen bereit. Die Daten sind daher überwiegend
erst mit einer zeitlichen Verzögerung von Monaten verfügbar; zu spät, um auf einzelne Ereignis-

Problemkomplexe IMPETUS
se reagieren zu können. Im PK Be-H.3 wird daher ein operationelles „Niederschlags Monitoring
System“ für Benin und Westafrika entwickelt und zur Verfügung gestellt, welches an zentraler
Stelle in Benin installiert werden soll. Dieses System basiert auf Satellitendaten (TRMM, Meteosat)
und hat den Vorteil, zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Informationen bereitzustellen.
Der Abgleich mit den Niederschlagsstationen ist geplant und ermöglicht, ein konsistentes Gesamtsystem
für die Erfassung des Niederschlags zu entwickeln.
137

138
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-H.1 Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet
Problemstellung
Abb.: Nutzung oberflächlicher Wasserquellen in Benin
Die hydrologischen Prozesse und die Grundwasserneubildung werden stark von Umweltfaktoren
(Boden, Landnutzung, Klima) beeinflusst. Die zu beobachtenden Umweltveränderungen (Klimaänderung,
Landnutzungsänderung, Bodendegradation) haben somit große Auswirkungen auf diese
Prozesse und die zukünftige Verfügbarkeit von Grund- und Oberflächenwasser in der Region.
Ein weiteres Problem ist die Zunahme des Wasserverbrauchs, die v.a. durch die Bevölkerungsentwicklung
hervorgerufen wird. Folgende Fragenstellungen werden im PK Be-H.1 bearbeitet:
• Wie viel Oberflächen- und Grundwasser steht im Einzugsgebiet des oberen Ouémé zur
Verfügung? (Ist-Zustand und Szenarien)
• Wie hoch ist der Wasserverbrauch im Einzugsgebiet des oberen Ouémé?
• Welchen Einfluss haben Umweltveränderungen (Klima, Landnutzung, Bodenerosion) auf
die Wasserverfügbarkeit?

Problemkomplexe IMPETUS
Mitarbeiter
Giertz, El-Fahem, Steup, Schopp
Verwendete Daten von:
Paeth, Judex, Thamm, Gruber, Doevenspeck, Hadjer, Singer, Heldmann
Kooperationspartner
Die Hauptkooperationspartner dieses Problemkomplexen sind die „Direction Générale de
l’Hydraulique“ und die „Universität von Abomey-Calavi“. Ein weiterer Kooperationspartner im
Bereich Wasserverbrauch ist die SONEB („Société Nationale de l’Eau du Benin“).
Zielsetzung
Die Zielsetzung des Problemkomplexes ist eine Abschätzung der Verfügbarkeit von Oberflächen-
und Grundwasser, der Veränderung des Grundwasserspiegels durch Grundwasserentnahme
und veränderte Grundwasserneubildung sowie des Wasserverbrauchs im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet für verschiedene Szenarien vorzunehmen. Eine Ausweitung des Problemkomplexes
auf das gesamte Ouémé-Einzugsgebiet ist geplant. Dieser Problemkomplex basiert auf den
Erkenntnissen der kleinräumigen Prozessstudien und nutzt diese, um Aussagen auf der regionalen
Skale zu ermöglichen. Die lokale Skale wird in weiteren Problemkomplexen behandelt (siehe
PK Be-E.4 und PK Be-E.7).
Modellierung
Ermittlung der natürlichen Wasserverfügbarkeit
Die natürliche Wasserverfügbarkeit wird mit den numerischen Simulationsmodellen UHP-HRU
und FE-FLOW ermittelt. Das UHP-HRU ist ein konzeptionelles hydrologisches Modell, was alle
hydrologischen Prozesse (Evapotranspiration, Infiltration, Oberflächenabfluss, Interflow,
Grundwasserneubildung) berücksichtigt. Im Rahmen dieses Problemkomplexes wird es zur Berechnung
der Verfügbarkeit von Oberflächenwasser verwendet. Die räumliche Diskretisierung
des Modells basiert auf HRUs („hydrologic response units“) für die flächengenau die Verfügbarkeit
des Oberflächenwassers berechnet wird. Das Modell FE-FLOW ist ein dynamisches
Grundwasserströmungsmodell, was auf dem „Finite Elemente-Konzept“ beruht. Beim Diskretisierungsvorgang
werden im Modellgebiet Knoten verteilt, die mit den verfügbaren hydraulischen
und geometrischen Informationen besetzt werden. Durch Lösung der Grundwasserströmungsgleichung
unter Berücksichtigung von Zu-/Abflüssen werden die Grundwasserstände und die
Grundwasserverfügbarkeit bestimmt. Im Modell können die verschiedenen Aquifere (Saprolith-
139

140
IMPETUS Problemkomplexe
Aquifer, Kluftaquifer) dreidimensional nachgebildet werden. Die Kopplung der beiden Modelle
wird durch die Grundwasserneubildung vorgenommen, die von UHP-HRU berechnet und durch
Datenkopplung an FE-FLOW weitergegeben wird. Bei Ausweitung des Problemkomplexes auf
das gesamte Ouémé-Einzugsgebiet, wird für die Grundwassermodellierung die Modellsoftware
MODFLOW verwendet, da diese als Freeware auch für die Beniner erhältlich ist und die Bedienung
entsprechend leichter und übersichtlicher ist.
DGM
DGM
Boden
Grundwassermodell
FE -FLOW -FLOW
Grundwasserneu-
Grundwasser- -
neubildung
Grundwasserverf
Grundwasserverfügbarkeit
Grundwasserst Grundwasserstände nde
Landnutzung
Klima
Hydrologisches HydrologischesModell
Hydrologisches Modell Modell
UHP-HRU UHP
UHP-HRU
SIMULAT-H SIMULAT-H
Verfügbarkeit
Oberflächenwasser
Demographische
Entwicklung
Entwicklung Viehanzahl
Sozio -ö konom.Faktoren
Wasserverbrauch
Wasserverbrauch
Abb.: Schematische Darstellung der Komponenten des DSS „Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch“
Die Modellparameter und Simulationsergebnisse aus FE-FLOW können in das MODFLOW-
Modell überführt werden.
Die Erstellung eines DSS mit einer Datenkopplung der beiden Modelle ist über eine benutzerfreundliche
Windows-Oberfläche und Ergebnisvisualisierung geplant. Die notwendige Programmierleistung
wird durch eine enge Kooperation mit dem Teilprojekt C2 erbracht.
Die tatsächlich verfügbare Wassermenge ergibt sich unter Hinzunahme der Ergebnisse aus der
Wasserverbrauchsanalyse, die in die Modelle integriert wird.

Problemkomplexe IMPETUS
Ermittlung des Wasserverbrauchs
Der Wasserverbrauch im oberen Ouémé-Einzugsgebiet beschränkt sich derzeit auf häuslichen
und landwirtschaftlichen Wasserverbrauch, da in dieser Region keine Industrie vorhanden ist.
Der häusliche Wasserverbrauch wurde im Jahr 2001 in einer Wasserverbrauchsanalyse für verschiedene
Dörfer und die Stadt Djougou untersucht (Schopp, Hadjer). Des Weiteren wurden
Wasserverbrauchstudien in verschiedenen Städten im oberen Ouémé-Einzugsgebiet (siehe PK
Be-H.1) durchgeführt, die als Grundlage für die Abschätzung des häuslichen Wasserkonsums
dienen. Die Aufteilung des Gesamtwasserverbrauchs in Entnahmequellen (Oberflächenwasser,
Grundwasser) ist durch den „Regionalsurvey“ von 2004 (Hadjer, Singer, Heldmann) und den
Untersuchungen von Behle, Hadjer und Schopp (gesamtes Ouémé-Einzugsgebiet) möglich.
Das entnommene Wasser kann je nach Entnahmequelle räumlich und zeitlich differenziert in die
Wasserverfügbarkeitsmodellierung integriert werden.
Da im oberen Ouémé-Einzugsgebiet keine Bewässerungslandwirtschaft stattfindet, beschränkt
sich der Wasserverbrauch der Landwirtschaft auf die Evapotranspiration der Nutzpflanzen, die in
UHP-HRU berechnet wird und den Wasserverbrauch der Nutztiere. Dies wird von Gruber im
Rahmen der BenIMPACT-Modellierung (PK Be-E.5) ermittelt. Dabei gehen neben der Änderung
der Viehanzahl auch die Temperaturänderungen (Klimaszenarien) in die Berechnung des
Wasserverbrauchs für die Tiere mit ein. Dieser Verbrauch wird auf Department-Ebene berechnet
und der Verteilung der HRUs bzw. der diskretisierten Elemente entsprechend räumlich angepasst.
Responseindikatoren
• Verfügbarkeit Oberflächenwasser
• Verfügbarkeit Grundwasser
• Grundwasserstände
• Wasserverbrauch
INPUT Daten
• Klimadaten (Temperatur, Windgeschwindigkeit, Einstrahlung, Niederschlag, Luftfeuchte)
• Bodeneigenschaften
• Hydraulische Gesteinseigenschaften (Permeabilität, Transmissivität)
• Landnutzungs- und Vegetationsdaten
• Digitales Höhenmodell
141

142
• Hydrogeologische Karten
• Bohrdatenbank
• Grundwasserstände (Initial- und Validierungsstände)
• Bevölkerungsentwicklung
• Entwicklung der Viehanzahl
• Häuslicher Wasserverbrauch
• Entnahmequellen (Oberflächenwasser, Grundwasser)
• Wasserverbrauch in der Nutztierhaltung
• Event. Wasserverbrauch Landwirtschaft, Industrie
OUTPUT Daten
• Evapotranspiration
• Oberflächenabfluss, Zwischenabfluss, Gesamtabfluss
• Grundwasserneubildung
• Grundwasserstände
• Richtung der Grundwasserströmung
• Verfügbarkeit Oberflächenwasser
• Verfügbarkeit Grundwasser
• Wasserverbrauch
Szenarieneinbindung
IMPETUS Problemkomplexe
Da die hydrologischen und hydrogeologischen Modelle Klimadaten und Landnutzungsdaten als
direkten Input benötigen, können hier die Ergebnisse der Klimaszenarien und der Landnutzungsszenarien
direkt eingearbeitet werden. Es werden v.a. Ergebnisse des Klimamodells REMO und
je nach Verfügbarkeit auch des LMs verwendet. Die veränderte Landbedeckung als Ergebnis der
Landnutzungsmodellierung der drei Szenarien (PK Be-L.1) wird als direkter räumlicher Input
genutzt.
Die Ermittlung des Wasserverbrauchs bezieht die demographischen Szenarien (PK Be-G.1) sowie
die Veränderung der Viehstückzahlen und die Temperaturschwankungen mit ein (PK
Be-E.5). Die Szenarienbedingte Entwicklung des Pro Kopf-Wasserverbrauchs wird in Expertengesprächen
diskutiert und entsprechend in die Modelle integriert.
Die eventuelle Einbeziehung der Veränderungen in der Wassernutzung durch die Sektoren Industrie
und Landwirtschaft basiert auf dem Output von PK Be-H.2.

Problemkomplexe IMPETUS
Meilensteine
• die Berechnung der Wasserverfügbarkeit und des Wasserverbrauchs für das obere Ouémé-Einzugsgebiet
für die drei Landnutzungsszenarien und der Klimaszenarien (je nach
Verfügbarkeit der Eingangsdaten) ist bis Ende 2005 abgeschlossen
• zum Ende des ersten Jahres der 3. Phase ist die Berechnung der Wasserverfügbarkeit und
des Wasserverbrauchs für das gesamte Ouémé-Einzugsgebiet unter Berücksichtigung aller
zur Verfügung stehenden Szenarien abgeschlossen. Eine Fortführung des Schulungsprogramms
für die hydrogeologischen und hydrologischen Modelle soll die Bildung entsprechender
Usergruppen in Benin ermöglichen.
• Die Interventionsszenarien werden im zweiten Jahr unter Konsultation mit beninischen
Expertengruppen entwickelt. Ebenfalls von Bedeutung ist die Umsetzung der Modellkoppelung
in Absprache mit den Anwendern zu einem benutzerfreundlichen DSS. Begleitend
sollen Schulungen im Umgang mit dem DSS stattfinden.
• Im Abschlussjahr der 3. Phase wird die Entwicklung des DSS in Hinblick auf eine Installation
in Benin abgeschlossen sein. Eine kontinuierliche Betreuung der DSS-Nutzer hilft
Probleme in Einzelfällen konkret zu lösen und den Arbeitsfluss mit den Modellen zu gewährleisten.
Wesentlicher Bestandteil dieser Phase ist die Überprüfung der Modellergebnisse
auf Rückkoppelungseffekte mit anderen Modellen bzw. Problemkomplexen. Ebenfalls
müssen neue Daten aus dem bereits installierten IMPETUS-Messstellennetz zur
kontinuierlichen Validierung und Verfeinerung der Modelle genutzt werden
Transferprodukte
Ein wichtiges Transferprodukt dieses Problemkomplexes ist die regional differenzierte Wasserverfügbarkeit,
unterteilt in Oberflächenwasser- und Grundwasserverfügbarkeit. Vor allem die
Ergebnisse der Szenarien sind für die wasserwirtschaftliche Planung und das Wassermanagement
von Bedeutung. Ein weiteres Produkt sind die regional differenzierten Grundwasserstände,
die für die Planung von Brunnenstandorten den lokalen Wasserbehörden und der Entwicklungszusammenarbeit
als Entscheidungshilfe dienen können.
Der häusliche Wasserverbrauch ist v.a. für die Wasserversorgungsagentur SONEB eine wichtige
Datengrundlage, da diese keine eigenen, flächendeckenden Erhebungen zum quellenbezogenen
Wasserverbrauch durchführt.
Mögliche Anwender
Wie bereits bei den Transferprodukten erläutert sind die Hauptanwender der Produkte regionale
und nationale Wasserbehörden (SRH/DGH) und Projekte der Entwicklungszusammenarbeit, die
143

144
IMPETUS Problemkomplexe
sich mit Wassermanagement beschäftigen. Die SONEB als Wasserversorger stellt ebenfalls einen
Anwender der Produkte dar.
Des Weiteren ist auch die wissenschaftliche Anwendung an der Universität von Abomey-Calavi
denkbar. Interesse wurde von dieser Seite bereits bekundet.
Capacity Building
Im Rahmen des Problemkomplexes wurden schon einige Maßnahmen zum „Capacity Building“
durchgeführt.
Ein wichtiger Aspekt ist die Schulung der „Stakeholder“ in Benin im Bereich der verwendeten
hydrologischen und hydrogeologischen Modelle. Hierzu sind Trainingsmaßnahmen der Modelle
UHP-HRU und PMWIN an der DGH und der Universität von Abomey-Calavi geplant. Eine
wichtige Grundlage für die Verwendung der Modelle ist der Einsatz von GIS. In diesem Bereich
wurden bereits 2005 Schulungen an der DGH und der Universität von Abomey-Calavi durchgeführt.
Weitere Schulungen sind für dieses Jahr geplant.
Um eine nachhaltige Nutzung der verwendeten Modelle zu gewährleisten, werden beninische
Wissenschaftler mit in die Erarbeitung des Problemkomplexes integriert. In der AG Diekkrüger
wurde bereits ein Promotionsvorhaben im Rahmen eines DAAD-Stipendiums durchgeführt
(L.O.C. Sintondji). Ein weiteres Stipendium ist vorgesehen und wird derzeit beantragt.
Personalbedarf
27 MM - Giertz (Geographie)
7,2 MM - Schopp (Agrarpolitik)
12,6 MM - El-Fahem(Geologie)
9 MM - Steup (Geographie)
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Modellierung mit dem Modell UHP-HRU ist für das obere Ouémé-Einzugsgebiet für den
Zeitraum 1997 - 2003 abgeschlossen. Die ersten Szenarien („Business as usual“) wurden bereits
berechnet. Die Parametrisierung des Modells FE-FLOW ist abgeschlossen. Derzeit wird die Kalibrierung
im oberen Ouémé-Einzugsgebiet durchgeführt. Die Wasserverbrauchsstudien wurden
bereits durchgeführt. Für die Szenarien sind weitere Expertengespräche notwendig.
Die Berechnung des Wasserverbrauchs der Nutztierhaltung wurde bisher nur anhand von Agrarstatistiken
abgeschätzt. Die Integration der Nutztierhaltung in BenIMPACT (PK Be-E.5) ist
noch nicht abgeschlossen.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Be-H.2 Wassernachfrage der Sektoren (Haushalt, Industrie und Landwirt-schaft)
unter Berücksichtigung möglicher Wasserkonflikte
Problemstellung
Ausgehend von einer nicht kontinuierlichen Wasserverfügbarkeit aufgrund temporärer und
räumlicher Divergenzen, ist die Zunahme des Wasserverbrauchs auf sektoraler Ebene in Bezug
auf Haushalt, Industrie und Landwirtschaft nicht zu umgehen. Auf diesen drei Ebenen konnten
folgende Erkenntnisse gewonnen werden: Die in vorhergehenden Studien befragten Experten
sind der Meinung, dass das Bevölkerungswachstum auf Haushaltsebene anhalten und sich die
Industrie (besonders die Lebensmittelverarbeitende Industrie) weiter entwickeln wird. Ebenso
gehen die Experten davon aus, dass bis zum Jahr 2025 der Bewässerungslandwirtschaft ein höherer
Stellenwert beigemessen werden muss. Von daher können Erkenntnisse unter Berücksichtigung
staatlicher Planungen auf politischer Ebene für Entscheidungsfindungen Richtungweisend
sein und dazu beitragen, Wasserkonflikte zwischen den Sektoren zu vermeiden.
Fragestellungen
• Wie stellt sich die Wasseraufteilung unter den Wasser verbrauchenden Sektoren (Haushalt,
Industrie und Bewässerungslandwirtschaft) prozentual dar?
145

146
IMPETUS Problemkomplexe
• Wie werden sich die Sektoren im Vergleich zueinander entwickeln? (Beitrag zur gesamtwirtschaftlichen
Wertschöpfung)
• Können Prognosen über zukünftig benötigte Wassermengen bis zum Jahr 2025 gemacht
werden? (Bewässerung, Tierhaltung, Bevölkerungsentwicklung, Industrieausweitung)
Mitarbeiter
M. Schopp
Verwendete Daten von:
I. Gruber, M. Doevenspeck, K. Hadjer, U. Singer, M. Heldmann, H. Paeth, M. Judex, H.P.
Thamm
Kooperationspartner
Die Hauptkooperationspartner dieses Problemkomplexen sind die Société Nationale du l’Eau du
Bénin (SONEB), die Direction Générale de l’Hydraulique (DGH), das Landwirtschaftsministerium,
Vertreter der Industrien und Planungsbehörden sowie die Universität von Abomey-Calavi.
Zielsetzung
Die Zielsetzung des vorliegenden Problemkomplexes ist eine übergreifende Abschätzung des
Wasserverbrauchs auf nationaler Ebene in Benin, aufgeschlüsselt nach den Sektoren Haushalt,
Industrie und Landwirtschaft unter Zuhilfenahme interdisziplinär erhobener Daten verschiedener
Arbeitsbereiche. Ausgehend von dieser Datengrundlage werden zukünftige Entwicklungen und
staatliche Planungsvorhaben (Gesetze, Rahmenbedingungen etc.) berücksichtigt, um so einen
Beitrag zur Wasserbilanz in Hinblick auf eine gesamtwirtschaftliche Wassernachfragefunktion
liefern zu können.
Modellierung
Die Bearbeitung des Problemkomplexes setzt eine fundierte Datengrundlage voraus, welche mit
Hilfe von Expertenwissen sowohl für den Wasserverbrauch der einzelnen Sektoren als auch für
die Quantifizierung der prozentualen Wassernutzung in ein nationales Expertenmodell integriert
wird (siehe Abbildung). Dabei werden Gesetze, Rahmenbedingungen und dem institutionellen
Wandel besondere Bedeutung beigemessen.

Problemkomplexe IMPETUS
Der vorhandene Problemkomplex definiert den Modellbegriff als ein regelbasiertes Modell, unter
Zuhilfenahme von Expertenwissen.
In welcher Weise die einzelnen Sektoren Haushalt, Industrie und Landwirtschaft in Bezug auf
die Datengrundlage in das Modell eingehen, wird anhand der folgenden Abschnitte verdeutlicht.
quantitativ
qualitativ
Gesetze
Inst. Wandel
Rahmenbed.
Wassernachfrage
Haushalt
Wassernachfrage
Industrie
Nationales
Expertensektormodell
Wassernachfrage
Landwirtschaft
Aufgeschlüsselter Wasserverbrauch und prozentuale Wassernutzung aller Sektoren
Ermittlung der Wassernachfrage auf Haushaltsebene
Die Wassernachfrage auf Haushaltsebene in ruralen Gebieten des oberen Ouémé-
Einzugsgebietes ist durch die Ergebnisse interdisziplinärer Studien in der ersten Projektphase für
verschiedene Dörfer und der Stadt Djougou ermittelt worden (Hadjer, Schopp 2005). Auf die
Erkenntnisse dieser Studie basierend erfolgte in 2004/2005 eine repräsentative Wasserverbrauchsuntersuchung
in urbanen Gebieten in Haushalten mit einem Anschluss ans öffentliche
Wassernetz, da bislang in diesen Bereichen nur Schätzungen über den Wasserverbrauch vorlagen.
Es wurden mehr als 1100 Haushalte in insgesamt 8 Städten untersucht, statistisch ausgewertet
und auf Hypothesen überprüft. Die Städte wurden in Zusammenarbeit mit der SONEB nach
147

148
IMPETUS Problemkomplexe
einem Index ausgewählt, der eine Einschätzung über die Anzahl der Wasseranschlüsse und die
abgegebene Wassermenge pro Kopf berücksichtigt. Mit Hilfe teilnehmender Beobachtungen und
Expertengespräche konnte festgestellt werden, dass unterschiedliche Ausprägungen in Hinblick
auf den privaten Wasserverkauf in den einzelnen Städten vorliegen. Dieser Aspekt führt zu deutlichen
Unterschieden in der Indexberechnung und damit zur heterogenen Verbrauchsstruktur der
Städte in Benin.
Ermittlung der Wassernachfrage auf Industrieebene
In Benin ist der industrielle Sektor bislang nur partiell ausgebildet und vor allem in Küstennähe
angesiedelt. Derzeit gibt es drei große Industriezweige, die im Vergleich zu anderen Industriezweigen
viel Wasser für die Produktion benötigen. Dazu zählen die Getränkeindustrie, die Textilindustrie
sowie die Holz verarbeitende Industrie. Bislang spielt die Industrie nur eine untergeordnete
Rolle im gesamten Wasserverbrauch. Die in vorherigen Studien befragten beninischen
Experten (Schopp 2005) gehen jedoch davon aus, dass sich gerade im Hinblick auf neue Industriezweige
(v.a. der Lebensmittelverarbeitenden Industrie) eine Änderung in Zukunft ergeben und
daraus ein höherer Wasserbedarf resultieren könnte. Da das Kleingewerbe meist im informellen
Sektor angesiedelt ist, wird je nach Verfügbarkeit des Datenmaterials dieser mit berücksichtigt.
Ermittlung der Wassernachfrage auf Landwirtschaftsebene
Vorangegangene Expertenbefragungen nach der Delphi-Methode (Schopp 2005) gehen von einer
nationalen Ausweitung der Bewässerungslandwirtschaft aus. Neben der räumlichen Lage der
bewässerten Flächen, der genutzten Bewässerungssysteme, der Analyse von Sekundärstatistiken
über den derzeitigen Verbrauch sowie unter Hinzunahme ermittelter Wasserquellen und Wasserquantitäten
soll eine Quantifizierung der Bewässerung zum jetzigen Zeitpunkt und für 2025 in
Hinblick auf die Gesamtnachfrage erfolgen. Die Berechnung des Wasserverbrauchs der Nutztiere
kann mit Hilfe von I. Gruber im Rahmen der BenIMPACT-Modellierung (PK Be-E.5) ermittelt
werden. Dieser Verbrauch wird auf Department-Ebene berechnet und ist auf nationale Ebene
gut übertragbar. Für die Einschätzung des Regenfeldbaus werden Klimadaten und Änderungen
der Landnutzung (PK Be-L.1) mit integriert.
Responseindikatoren
• Wasserverbrauch der Haushalte
• Wasserverbrauch der Industrie
• Wasserverbrauch der Landwirtschaft
• Prozentuale Wassernutzung der einzelnen Sektoren (Haushalt, Industrie und Landwirtschaft)

Problemkomplexe IMPETUS
INPUT Daten
• Häuslicher Wasserverbrauch in ruralen Gebieten
• Häuslicher Wasserverbrauch in urbanen Gebieten
• Bevölkerungsentwicklung
• Qualitative und quantitative Ergebnisse der Expertenbefragungen im Hinblick auf die industrielle
und landwirtschaftliche Wassernachfrage
• Entwicklung der Viehzahlen
• Entnahmequellen (Oberflächenwasser, Grundwasser)
• Wasserverbrauch in der Nutztierhaltung
• Planungsvorhaben, Richtlinien, Gesetze von nationaler Seite
• Landnutzungsänderungen (PK Be-L.1)
OUTPUT Daten
• Bewässerungsfläche auf Departementebene
• Wasserverbrauch auf Haushaltsebene (aufgeschlüsselt nach urbanen und ruralen Gebieten)
• Wasserverbrauch der Industrie
• Wasserverbrauch der Landwirtschaft
• Abgeleitete Gesamtnachfragefunktion für den Wasserverbrauch in Haushalt, Industrie
und Landwirtschaft
Szenarieneinbindung
Die Ermittlung des Wasserverbrauchs auf Haushaltsebene bezieht neben demographischen Szenarien
(PK Be-G.1) auch die Prognosen zu erwartender Abonnentenzahlen in den Städten mit
ein. Abgesichert werden die Ergebnisse innerhalb von Expertendiskussionen, besonders unter
Verwendung der Interventionsszenarien. In Bereich der Tierhaltung fließen die Ergebnisse über
den Wasserverbrauch unter Berücksichtigung von Veränderungen der Viehbestände und Temperaturschwankungen
ein (PK Be-E.5).
Meilensteine
Wasserverbrauch der Haushalte
Die Einbettung der Ergebnisse in die Szenarien wird mit Hilfe von Expertenwissen vergangener
Studien und darauf aufbauenden Diskussionen bis Mitte 2006 erfolgen.
149

150
IMPETUS Problemkomplexe
Wasserverbrauch in der Industrie und Landwirtschaft
Ausgehend von den Expertenbefragungen nach der Delphimethode vorangegangener Studien
werden die Erkenntnisse in den Bereichen Industrie und Landwirtschaft bis Ende 2006 weiter
ausgebaut und statistisch ausgewertet.
Im zweiten Jahr der letzten Projektphase ist die Analyse der Szenarien sowie eine Fortführung
der „Capacity Buildings“ in der verwendeten Methodik und Ergebnisauswertung abgeschlossen.
Transferprodukte
Ein wichtiges Transferprodukt ist die Quantifizierung des regional differenzierten Wasserbedarfs
auf Haushaltsebene, die besonders für die urbane und rurale Wasserversorgungsplanung von
großer Bedeutung ist. Neben diesen Ergebnissen sind gleichzeitig auch die prozentualen Entnahmen
einzelner Wasserquellen (Oberflächenwasser, Grundwasser) für das Management von
Bedeutung und stellen wichtige Eingangsdaten für weitere Problemkomplexe (z. B. PK Be-H.1)
dar.
Darüber hinaus werden Karten mit derzeitig und zukünftig geplanten bewässerten Flächen angefertigt.
Die Quantifizierung der Szenarien sind für weitere Planungen in den Bereichen Haushalt, Industrie
und Landwirtschaft von großer Bedeutung und ergänzen die Datengrundlage, da bislang in
diesen Bereichen keine eigenen flächendeckenden Erhebungen durchgeführt wurden.
Mögliche Anwender
Die möglichen Hauptanwender sind in erster Linie die beninischen Wasserbehörden (SONEB
und DGH) sowie das Landwirtschaftsministerium und Ministerien/Behörden der wirtschaftlichen
Entwicklung. In diesen Bereichen wurde bislang starkes Interesse an den Ergebnissen bekundet.
Darüber hinaus ist die Übertragung methodischer Ansätze auch auf Bereiche der Entwicklungszusammenarbeit
und universitären Einrichtungen denkbar, die auch schon in der Vergangenheit
im Rahmen der Expertengespräche eine große Rolle gespielt haben.
Die Ergebnisse dieses Problemkomplexes gehen gleichzeitig in andere Problemkomplexe mit ein
(z.B. PK Be-H.1).
Capacity Building
Der vorliegende Problemkomplex basiert auf Untersuchungen der ersten Phase, in dessen Rahmen
bereits Maßnahmen zum „Capacity Building“ mit Experten durchgeführt wurden.

Problemkomplexe IMPETUS
Daneben stehen Schulungen / Beratungen der „Stakeholder“ in der verwendeten Methodik im
Rahmen der empirischen Sozialforschung sowie die statistische Ausarbeitung mit dem Programm
SPSS im Vordergrund.
Personalbedarf
28,8 Mannmonate - Marion Schopp (Postdoc Wassernachfrage)
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Untersuchungen auf Haushaltebene in Bezug auf Wasserverbrauch sind abgeschlossen. Die
ersten Szenarien („Business as usual“) wurden bereits berechnet, weitere Szenarienberechnungen
sind bis zum Ende der 2. Phase unter Zuhilfenahme von Expertenmeinungen geplant.
Ebenfalls sind bis zu diesem Zeitpunkt die Erhebungen zum Wasserverbrauch der Landwirtschaft
und der Industrie abgeschlossen.
151

152
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-H.3 Satelliten-basiertes Niederschlags-Monitoring System zur Anwendung
in der Landwirtschaft und der Abflussvorhersage
Problemstellung
Die geringe Dichte, sehr späte Verfügbarkeit und die oft niedrige Qualität der Niederschlagsmessungen
in Westafrika stellt ein erhebliches Problem für die flächendeckende Abschätzung
von Niederschlag dar und behindert die Nutzung dieser Information für Landwirtschaft und die
Analyse und Vorhersage von Unwetter und Dürren. So ist eine Echtzeitdiagnose, kurzfristige
Vorhersage, oder Erstellung von täglichen Niederschlagskarten allein durch die Stationsdichte
wegen der hohen räumlichen Variabilität konvektiver Niederschläge nicht möglich. Existierende
satellitenbasierte Niederschlagsprodukte sind durch Ausrichtung auf die globale Skala und Klimatologie
zu grob aufgelöst und zu spät verfügbar. Durch ihre zudem sehr niedrige Qualität sind
sie wenig brauchbar für quantitative Anwendungen. Ursache hierfür ist die regionale und zeitliche
Abhängigkeit von systematischen Fehlern, die in global adaptierten Algorithmen außer Acht
gelassen werden müssen. Zur flächendeckenden und schnellen Abschätzung des gefallenen Niederschlags
wird daher ein Monitoring-System benötigt, welches den Verantwortlichen in z.B. in
Benin einerseits eine brauchbare quantitative Analyse, Nowcasting und Kurzzeit-Vorhersage des
Niederschlags ermöglicht, und andererseits bei zeitlicher Integration die Menge und regionale
Variabilität des Niederschlags für planerische Maßnahmen und auch wissenschaftliche Zwecke
brauchbar wiedergibt.

Problemkomplexe IMPETUS
Mitarbeiter
Diederich, El-Fahem
Kooperationspartner
Thomas Naus/Boris Thies (GLOWA Danube): Implementierung des ACT Algorithmus für West
Afrika und „METEOSAT Second Generation“ (MSG).
Aynur Bozoglu (EUMETSAT): Adaptation der MSG-SEVIRI / Mikrowellen-Kopplung.
Jörg Schulz (DWD): Bereitstellung von Daten, Verbindung mit „Satellite Application Facility
for Climate Monitoring“ (CM-SAF).
Ähnliche Kommunikationswege wie PK Be-E.3, z.B. Kooperation mit der „Direction Météorologique“
in Cotonou.
Rohdaten werden als Subset Standing Order durch die jeweiligen Organisationen
(NASA/NOAA/EUMETSAT) frei zur Verfügung gestellt, eine Verwendung eines direkten
MSG-Empfangs in Benin über PUMA („Preparation for the Use of MSG in Africa“).
Zielsetzung
Ein Ziel ist die Installation eines operationellen Niederschlags-Monitoring Systems für Benin
und Westafrika, welches Entscheidungsträger und lokale beratende Wissenschaftler innerhalb
eines Handlungs- und Reaktions-Zeitraumes mit verlässlichen Daten beliefert. Des weiteren wird
mit Hilfe des im Laufe der Jahre aufgebauten extensiven Archivs an hochaufgelösten Satellitenund
Stationsdaten ein Verfahren zum statistischen „Downscaling“ und zur Disaggregation von
Gitterbox-gemittelten Modelldaten erarbeitet, welches die Verwendbarkeit der Modelldaten
bzgl. Niederschlag auf höherer Auflösung ermöglicht.
Bei den Produkten des operationellen Monitoring-Systems wird es sich sowohl um aus Advektionsvektoren
und „Cell Tracking“ erstellte Vorhersagen, um instantane Schätzungen des Niederschlags
in 15-Minuten Intervallen, sowie um daraus abgeleitete Niederschlagssummen mit beliebiger
Integrationszeit handeln. Ein zentrales Anliegen ist dabei, die ersten Datenströme (geostationäre
MSG Daten) unmittelbar nach Eintreffen für Vorhersagen und erste quantitative Analysen
zu verarbeiten, und bei Ankunft weiterer Daten (Passive Mikrowellen, bis zu mehreren Tagen
Verzögerung, ggf. Stationsdaten mit weiterer Verzögerung) so zu ergänzen, dass am Ende
ein klimatologisch wie wissenschaftlich verwertbares Produkt zur Verfügung steht. Es gilt, die
benötigten Datenströme zu koordinieren, sowie die im Laufe der ersten und zweiten Phase von
IMPETUS erstellten Algorithmen und regionalisierten Anpassungen zu operationalisieren, und
153

154
IMPETUS Problemkomplexe
sie auf lokaler Ebene, z.B. beim Wetterdienst Benin, technisch und unter Einbindung und Un-
terweisung von lokalem Personal zu implementieren. Außerdem müssen Kommunikationswege
aufgebaut werden, um die Ergebnisse an lokale Entscheidungsträger und unterstützende Wissen-
schaftler weiterzuleiten.
Für den Transfer von Satellitendaten nach Benin stehen mehrere Alternativen zur Auswahl, von
denen die sinnvollste nach der Lage der Infrastruktur in der 3. Phase ausgewählt wird. Alle benötigten
Daten sind frei im Internet verfügbar und sind durch stehende Bestellungen auch komprimiert
und auf Regionen beschränkt per ftp lieferbar. Für den Fall, dass die Bandbreite existierender
Internetverbindungen zum Hindernis wird, können einige Daten zuerst gesammelt (z.B.
beim DWD/CM-SAF oder einer anderen geeigneten Institution z.B. Uni Bonn oder DKRZ), reduziert,
komprimiert und dann weitergeleitet werden. Auch für den Fall eines totalen Zusammenbruchs
der Internetverbindung kann das Monitoring-System anhand eines existierenden
MSG-Empfängers und den in der 2. Phase für die Region erstellten klimatologischen „Look-
Up“-Tabellen (siehe Erklärung in Modellierungsansatz) weiterarbeiten. Dabei würde jedoch die
quantitative Verbesserung durch Anpassung der Eichung an die Wettersituation mittels passiver
Mikrowellensensoren zunächst ausgesetzt.
Im Rahmen der Schulung zur technischen Umsetzung des Monitoring-Systems wird die im Laufe
von IMPETUS erstellte Software zur Verarbeitung von Bodenmessungen für die Niederschlagsklimatologie
an den Wetterdienst Benin und ggf. unterstützende Wissenschaftler übergeben.
Diese erlaubt eine einfache Aufarbeitung und Kreuzvalidierung der teilweise sehr unzuverlässigen
Bodenmessungen unter einander und mit Satellitendaten, sowie eine automatisierte Herstellung
von klimatologischen Niederschlagskarten. Dabei wird die Möglichkeit zur selbständigen
Weiterentwicklung der Software eingerichtet und durch entsprechende GIS und Programmierkurse
gesichert. Kommunikation und Datentransfer sollen auf ähnlichen Wegen wie bei PK
Be-E.3 erfolgen. Mit den Messungen von AMMA, insbesondere durch das X-Band Radar und
Mikro Regen Radar (MRR), erfolgt eine erheblich verbesserte Validierung und regionalen Anpassung
des operationellen Monitoring-Systems. Diese wird bereits in der 2. Phase von
IMPETUS begonnen und zu Beginn der dritten Phase abgeschlossen werden.
Modellierung
Wegen der Vielzahl an Sensortypen, Messgrößen und verschiedener Samplingtypen können die
Messungen nicht mit einem einfachen Ansatz verarbeitet werden, sondern müssen in einem umfangreichen
Modell kombiniert werden. Die primäre Basis zur Eichung ist das TRMM („Tropical
Rainfall Measuring Mission“) Niederschlagsradar, welches die verlässlichste und genaueste

Problemkomplexe IMPETUS
Niederschlagsmessung in dem Gebiet darstellt, dessen Abdeckung jedoch für operationelles
Niederschlags-Monitoring bei weitem nicht ausreichend ist.
Abb.: Blockdiagram: Schwarze Pfeile bedeuten operationelle Datenflüsse, rote Pfeile die Verwendung von Ergebnissen
der 2. Phase.
Durch den in der ersten Phase von IMPETUS entwickelten Mikrowellenalgorithmus werden die
Niederschlagschätzungen unter Berücksichtigung der variablen Bodenemissivität auf ein Netzwerk
von fünf (5) durch TRMM geeichte Passive Mikrowellensensoren ausgeweitet.
Diese Schätzungen stellen wiederum durch „Probability-Matching“ eine „Look Up“-Tabelle für
Regenraten zur nwendung auf Daten geostationärer Satelliten (MSG) mit hoher zeitlicher und
räumlicher Auflösung her. Die mit TRMM Radar und geeichten passiven Mikrowellensensoren
erreichte Abdeckung ist ausreichend, um auf langer Zeitskala Tagesgang, saisonale Abhängigkeit,
und kleinräumliche Verteilung der so erstellten „Look Up“-Tabellen zu ermitteln, und um
sie auf kurzer Zeitskala den großflächigen Wetterbedingungen anzupassen.
155

156
IMPETUS Problemkomplexe
So erhält man auf der einen Seite eine klimatologische Eichung der geostationären Satelliten
bzgl. räumlicher und zeitlich-zyklischer Gegebenheiten, sowie eine Anpassung an die individu-
elle Wetterlage durch Überflüge von Satelliten mit Mikrowellensensoren.
Aus den schnell eintreffenden geostationären Messungen wird zuerst ein „First Guess“ Feld aus
einer klimatologisch geeichten ACT-Schätzung („Advective-Convective-Technique“) erstellt.
Durch Lag-Korrelation zwischen MSG-Infrarot-Daten werden Advektionsvektoren berechnet,
die einerseits für die Propagation von Niederschlagsschätzungen für Vorhersagen verwendet
werden, und außerdem für die direkte zeitliche Interpolation der genaueren Mikrowellenschätzungen
(z.B. CMORPH) dienen.
Das so realisierte Niederschlags-Monitoring-System liefert damit kurzfristige Vorhersagen,
Echtzeitschätzungen, sowie durch regional und zeitlich adaptive Eichung korrigierte Niederschlagssummen.
Bei fehlenden Radar- oder Mikrowellendaten werden konstante oder zyklische
Änderungen anhand zuvor erstellten klimatologischer „Look Up“-Tabellen berücksichtigt, wodurch
die Anpassung der Eichung an die entsprechende Wetterlage zunächst entfällt. Sie kann
später für das klimatologische Produkt auf der Basis von weiteren Daten (z.B. Stationsdaten oder
andere Satelliten) erfolgen
Input-Daten
• MSG SEVIRI Daten
• Mikrowellen Helligkeitstemperaturen von SSM/I, TMI, AMSR-E, AMSU-B
• TRMM Precipitation Radar
Output-Daten
• Kurzfristige Vorhersage und Nowcasting von Niederschlag aus regional angepasster
ACT Schätzung
• Automatisiert hergestellte Niederschlagssummen über beliebige Zeiträume mit hoher
räumlicher Auflösung.
Szenarieneinbindung
Das statistische „Downscaling“ aus Fernerkundungsdaten ermöglicht die Verwendung von grob
aufgelösten Modelldaten für höhere Auflösungen in anderen Problemkomplexen.
Da es sich um ein Monitoring-Tool handelt werden keine Zukunftsszenarien aus IMPETUS verwendet.

Problemkomplexe IMPETUS
Meilenstein
Im ersten Jahr der dritten Phase wird die Vorhersage-Komponente realisiert und erprobt, sowie
die Umstellung von Meteosat-7 auf MSG abgeschlossen und getestet. Die Eichung des ACT anhand
der Mikrowellenschätzungen wird in mehreren Regenzeiten vorgenommen, und die Nutzung
/ Nutzbarkeit weiterer Mikrowellendaten für einen adaptiven Algorithmus werden evaluiert
und ggf. installiert. Die lokale technische Installation und der Datentransfer werden gemeinsam
mit den betreffenden lokalen Partnern entsprechend der dann existierenden Infrastruktur geplant.
Im zweiten Jahr wird das gesamte System unter realistischen Bedingungen am Meteorologischen
Institut Bonn operationalisiert und getestet, und die Ergebnisse über IMPETUS per ftp-
Abruf zur Verfügung gestellt. Die operationellen Ergebnisse werden anhand von Stations- und
Radarmessungen validiert. Die benötigten Schulungen werden vorbereitet, sowie die Kommunikationswege
zu den Anwendern gelegt.
Zu Beginn des dritten Jahres werden die benötigten Datenströme umgeleitet und das System
nach Benin übertragen. Unter Berücksichtigung der Validierungsergebnisse des 2. Jahres werden
die vorbereiteten Schulungen durchgeführt.
Transferprodukte
Die Transferprodukte des Monitoring-Tools sind kurzfristige Vorhersagen aus Fernerkundungsdaten
sowie operationell erstellte Niederschlagssummen, die auch in Nachbarländern und von
der wissenschaftlichen Gemeinschaft in Afrika wegen ähnlich schlechter Datenlage von großem
Interesse sind.
Mögliche Anwender
Neben Entscheidungsträgern in den Ministerien der Landwirtschaft, Hydrologie, Forstwirtschaft
und im Gesundheitswesen sind der Wetterdienst und auch die wissenschaftliche Gemeinschaft
wegen der schlechten Datenlage bzgl. Bodenmessungen für aktuelle Niederschlagsdaten auf die
Fernerkundung angewiesen.
Capacity Building
Am Ende der dritten Phase von IMPETUS wird der Wetterdienst Benin in die Lage versetzt sein,
das Niederschlags-Monitoring selbstständig zu betreiben, zu pflegen und weiter zu entwickeln.
Durch die Schulungen und die von IMPETUS geschaffenen Software-Tools werden lokale Wissenschaftler
die vom Monitoring-System gelieferten Daten sowie die gesammelten Bodendaten
157

158
IMPETUS Problemkomplexe
schnell aufarbeiten können, und diese nach Bedarf mit erlernten Software- und erweiterten Pro-
grammierkenntnissen weiterentwickeln können. Kommunikationswege zu direkten Anwendern
in Ministerien, Kommunen, und Wirtschaft werden während der aktiven 3. Phase hergestellt.
Personalbedarf
Für die Bearbeitung der oben genannten Fragestellungen werden für die dreijährige Projektphase
insgesamt 36 Mannmonate eines Wissenschaftlers benötigt. Alle Arbeiten (Fertigstellung der
Algorithmen, Validierung, Operationalisierung bei IMPETUS und in Benin, Schulungen) werden
von einem Wissenschaftlichen Angestellten in Kooperation mit den genannten Projektexternen
Partnern erledigt.
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Algorithmen zur Kalibrierung des Mikrowellennetzwerks sowie zur Kombination mit den
geostationären Daten (CMORPH, „Probability matching“ in verschiedenen Raum- und Zeitskalen)
wurden für die Regenzeit 2002 implementiert. Optimale Wichtungsfaktoren zwischen der
klimatologischen und der der Wettersituation angepassten Eichung werden derzeit bestimmt.
Programme zur Aufarbeitung der Bodenmessungen in Benin sowie zur Erstellung von klimatologischen
Niederschlagskarten wurden erstellt und liefern eine Grundlage zur Validierung des
Fernerkundungsproduktes in verschiedenen Jahren. Der (ungeeichte) ACT-Algorithmus wurde
von Partnern in GLOWA-Danube mit Hilfe der von IMPETUS durchgeführten Radiosondenaufstiege
für die Region angepasst. Ein Vergleich der Produkte in der Regenzeit 2002 steht unmittelbar
vor dem Abschluss mit dem Ziel die Möglichkeiten zur gegenseitigen Ergänzung zu beurteilen.
Die notwendige Übertragung des Kopplungsprogramms von Meteosat-7 (Projektjahre
1998 bis Mitte 2005) zu MSG (verwendet ab 2004) wird gegenwärtig in Bonn von einem
EUMETSAT „Visiting Scientist“ (Aynur Bozoglu) realisiert.
Die Regenzeiten 2002 bis 2004 werden in Form eines hoch aufgelösten (30 min, Meteosat-
Auflösung ~ 5 km) IR/MW Produktes bis April 2006 vorliegen und eine Validierung mit Bodenmessungen
für diese Zeit Abgeschlossen sein. Die ACT Niederschlagserkennung wird sich
zuerst nur auf Meteosat beschränken, da die Multispektralen Methoden für MSG noch in Entwicklung
sind. Das Niederschlagsprodukt wird in Bezug auf Korrelation, Bias, Wiedergabe der
räumlichen Variabilität, zeitlich/räumlicher Korrelationsfunktionen, und statistische Verteilung
der Intensitäten überprüft. Die anuelle Variabilität der systematischen Fehler wird außerdem in
Abhängigkeit von weiteren klimatischen Einflussfaktoren (z.B. Feucht- und Aerosoladvektion)
untersucht.

Problemkomplexe IMPETUS
IV.1.3 Themenbereich: Landnutzung in Benin
Zwischen der Biosphäre einerseits und der Atmosphäre, der Hydrosphäre, der Pedosphäre und
der Anthroposphäre andererseits bestehen bekanntlich unterschiedlich intensive Rückkopplungen
auf der lokale, regionale und globale Skalenebene. Von fundamentaler Bedeutung sind die
kausalen Zusammenhänge zwischen den direkten und indirekten Auswirkungen von „Climate
Change“ und der raumzeitlichen Vegetationsdynamik. In dem Themenbereich Landnutzung
werden anhand von drei repräsentativen Problemkomplexen die regional-spezifischen Veränderungsprozesse
zwischen Landnutzung und Landbedeckung und den sie steuernden Ursachen
modellhaft abgebildet und mit Hilfe von so genannten „Decision Support Systems“ (DSS) die
Grundlagen für Entscheidungsprozesse generiert.
In dem PK Be-L.1 „Landnutzungs- und Landbedeckungsänderungen“ wird die zukünftige
Landnutzung und Landbedeckung für das obere Ouémé-Einzugsgebiet und das Ouémé-
Einzugsgebiet unter Berücksichtigung der IMPETUS-Szenarien berechnet. Durch die Erweiterung
des regionalen CLUE-S-Modells mit der XULU-Modellplattform (lokale Maßstabsebene)
lassen sich der Einfluss von planerischen Maßnahmen (z.B. Bau von Straßen oder Anlage von
Stauseen) auf die zukünftige Landnutzung und Landbedeckung räumlich-explizit abschätzen.
Mit dem DSS Landnutzung und Landbedeckung können so kritische Entwicklungen (z.B. „Hot
Spots“) in Bezug auf die Ressource Land rechtzeitig erkannt und durch einem planerischpartizipativen
Prozess entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
In dem PK Be-L.3 „Einfluss von Landnutzung auf zukünftigen Niederschlag“ wird in einem
„Bottom-up-Approach“ der Anteil der anthropogen veränderten Landnutzung auf die zukünftig
zu erwartenden Verdunstungsraten und Gebietsniederschläge abgeschätzt. Den Rahmen bilden
dabei detaillierte Analysen der von den globalen Klimamodellen vorgegebenen Änderungen der
beiden Klimaelemente in verschiedenen Regionen Benins. Auf der regionalen und der lokalen
Ebene wird eine modellgestützte Kopplung der unterschiedlich hygrischen Reaktionen der verschiedenen
Agrarnutzungssysteme mit den regionalisierten Klimamodellen FOOT3DK und LM
im Zentrum der Arbeiten stehen.
Durch die flächendeckende Beschreibung des raumzeitlichen Wandels der landwirtschaftlichen
Nutzungssysteme in Bezug auf Ökovolumen, Kohlenstoffbilanz, Wassereffizienz lassen sich so
verbesserte Modellanalysen über die regional unterschiedlichen Entwicklungen von Niederschlag
und Verdunstung für zukünftige Regenzeiten ableiten.
Der dritte PK Be-L.5 „Feuermanagement für einen nachhaltigen Ressourcenschutz“ besitzt im
Kontext der großflächigen Erschließung neuer Agrargebiete (z.B. Gebiet bei Dogué) und der Intensivierung
in der landwirtschaftlichen Nutzung eine zunehmend hohe Bedeutung. Parallel mit
diesen Entwicklungen haben die Häufigkeit und die flächenhafte Ausbreitung von Buschfeuern
159

160
IMPETUS Problemkomplexe
überproportional zugenommen. Für ein verbessertes Verständnis der überwiegend negativen
Konsequenzen auf den Naturhaushalt, wie z.B. die Abnahme der Biodiversität, der Verlust an
Bodennährstoffen oder die Veränderungen im CO2-Haushalt, sind Aussagen über die Effekte der
verstärkt künstlich angelegten Feuer auf die zukünftige Entwicklung der Landnutzung und
Landbedeckung in Benin sehr wichtig.
Mit der Entwicklung des Monitoringsystems MABFIRE, das in seinem Kernmodul auf frei verfügbaren,
täglichen Satellitenbildern zugreifen wird, soll ein nationales Informationssystem geschaffen
werden. Dieses Informationssystem kann durch die Verbreitung von analogen und digitalen
Feuerkarten an unterschiedliche Nutzer (von der Dorfebene bis zu den zuständigen Landund
Forstwirtschaftsministerien) die Grundlage für einen nachhaltigen Ressourcenschutz leistet.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Be-L.1 Landnutzung und Landbedeckungsänderungen im Ouémé-
Einzugsgebiet: Erfassung, Ursachen, Prognosen, Maßnahmen
Problemstellung
Abb.: Landwirtschaftliche Felder in der Nähe von Wari-Maro
Landnutzung / Landbedeckung ist ein Schlüsselparameter innerhalb des hydrologischen Kreislaufs
und eine wichtige Steuergröße für die Produktion von Lebensmitteln („food security“).
In Benin konnten in den letzten Dekaden dramatische Veränderungen in der Landbedeckung und
Landnutzung beobachtet werden. Verursacht werden diese Veränderungen einerseits durch den
Einfluss des wirtschaftenden Menschen und andererseits durch Veränderungen im hydrologischen
Kreislauf.
Vor diesem Hintergrund hat die Modellierung von Szenarien der zukünftigen Entwicklung der
Landnutzung / Landbedeckung unter unterschiedlichen Randbedingungen eine große Bedeutung.
Die Interaktionen zwischen der Vegetationsbedeckung und dem hydrologischen Kreislauf sind
hierbei wichtige Untersuchungsfelder. Sie gelten als wichtige Basisinformationen für die Landnutzungsplanung
und eine nachhaltige Landwirtschaft. Außerdem können mögliche Brennpunkte
(„hot spots“), an denen es zu Problemen aufgrund des Mangels an landwirtschaftlich nutzbarem
Land gibt, identifiziert werden. So können Interventionsgebiete ausgewiesen werden, in denen
der Staat oder Geberorganisationen eingreifen müssen, um Konflikte zu verhindern und die
Versorgung mit Lebensmittel zu garantieren.
161

162
Mitarbeiter
Thamm, Judex, Orekan, Stadler, Hiepe, Deng, Heldmann
IMPETUS Problemkomplexe
Notwendige Daten aus den Biowissenschaften werden durch PK Be-L.2 bereitgestellt.
Kooperationspartner
PGTRN, Geberorganisationen (GTZ, DED, DANIDA), Planungsbehörden, Forstbehörden, Dezentralisierungsbehören,
CENATEL
Zielsetzung
• Modellierung der zukünftigen Landnutzung und Landbedeckung unter Berücksichtigung
der unterschiedlichen Randbedingungen wie sie in den IMPETUS Szenarien formuliert
wurden.
• Modellierung des Einflusses von Infrastrukturentwicklungsprojekten, wie beispielsweise
Straßenbau, auf die Landbedeckung und Landnutzung.
• Bereitstellung von Inputparametern für klimatische und hydrologische Modellierung.
• Erkennung von Hot – Spots kritischer Entwicklungen.
• Schaffung eines DSS für die nachhaltige Landnutzungsplanung
Modellierung
Zur Berechnung von Landnutzungsszenarien wird eine Modellierungskette aufgebaut, basierend
auf der Analyse von Landnutzungsveränderungen und der dafür verantwortlichen driving forces.
Um den unterschiedlichen maßstabsabhänigen Prozessgefügen gerecht zu werden, werden unterschiedliche
Modelle verwendet: Für die kleinmaßstäbliche Modellierung des oberen Ouémé-
Einzugsgebietes und dem gesamten Einzugsgebiet wird CLUE-S verwendet, bei der Modellierung
im lokalen Maßstab kommt XULU (eine dynamische Modellierungsplattform, eine eigene
Entwicklung in Zusammenarbeit mit dem Institut für Informatik Bonn) zum Einsatz. Sie wird
auch verwendet, um lokale und regionale Fallbeispiele („case studies“), wie z.B. den Einfluss
einer neuen Strasse auf die Landnutzung / Landbedeckung, zu modellieren. Die Modelle verfahren
nach einem statistisch-dynamischen Ansatz. Auf lokaler Ebene wird mit Agenten-basierten
Ansätzen gearbeitet. Da die Ausprägung der Landbedeckung / Landnutzung sehr integral ist,
werden vielfältige Parameter von den unterschiedlichen Fachdisziplinen benötigt.

Problemkomplexe IMPETUS
Abb.: Methodik der Modellierung der Landnutzungsänderungen (nach Verburg, 2002)
Abb.: Grafik DSS: Landnutzung / Landbedeckung
163

164
IMPETUS Problemkomplexe
Auf der Grundlage der Modellierungen werden DSS aufgebaut mit der sich die Muster der Landnutzungen
unter unterschiedlichen Rahmenbedingungen darstellen lassen. Dadurch können kritische
Entwicklungen in Bezug auf Landknappheit und möglichen Konfliktpotenzial erkannt werden
und rechtzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden. In lokalen bis regionalen
Maßstäben werden DSS geschaffen mit denen die Auswirkung von konkreten Infrastrukturmaßnahmen
(z.B. Bau von Strassen) auf die Vegetation untersucht werden. Dadurch kann die Trassenführung
optimiert werden.
Responseindikatoren
• landwirtschaftlich genutzte Fläche
• noch verfügbare Flächen für landwirtschaftliche Produktion
• vorhandenen quasi-natürliche Flächen
INPUT Daten
• Karten der Landnutzung / Landbedeckung (A3),
• Vektordaten der Infrastruktur (Strassen, Siedlungen,…)(A3),
• Flächendatensätze der Topographie (DGM) (A3),
• Bodeneignung für Landwirtschaft (A2)
• Bevölkerungsdaten (Dichte, Migration, …)(A5)
• Bedarf an landwirtschaftlicher Fläche pro Einwohner (aufgesplittet in Neusiedler und autochthone
Bevölkerung) (A4, A5),
• Niederschlags- und Evapotranspirationsverteilung (A1)
OUTPUT Daten
• Karten der Landnutzung / Landbedeckung für die unterschiedlichen von IMPETUS definierten
Szenarien für jedes Jahr bis zum Jahr 2025
• Für die Fallstudien und Interventionsszenarien entsprechende Karten der Landbedeckung
/ Landnutzung und der Veränderung gegenüber des Ist-Zustands oder der Szenarien
• Flächendatensätze relevanter Parameter für den hydrologischen Kreislauf, wie LAI
(Blattflächenindex – „leaf area index“).
• Karten der verfügbaren landwirtschaftlichen Flächen (wichtig für Modellierung der agrarischen
Produktion). Daraus lassen sich Interventionsgebiete ableiten, im Hinblick auf
Ernährungssicherung und Konfliktprävention. Für eine ökologisch und ökonomisch
nachhaltige Nutzung der Wälder werden Karten der Waldbedeckung und des ökonomischen
Potenzials sowie der ökologischen Stabilität erstellt.

Problemkomplexe IMPETUS
Szenarienbildung
Wie fließen die IMPETUS Szenarien in die Modellierung ein?
Die drei IMPETUS Szenarien sind die Basis für die Parametrisierung der „Driving Forces“, wie
z.B. Flächenbedarf pro Einwohner, Einwohnerdichte, Eignung der Böden für die landwirtschaftliche
Nutzung und ähnliches. Für jedes der drei Szenarien werden Modellläufe durchgeführt.
Interventionsszenarien
Interventionsszenarien können problemorientiert in Abstimmung mit den „Stakeholdern“ oder
für andere aktuelle gesellschaftliche oder wissenschaftliche Fragestellungen berechtet werden.
Ein mögliches Interventionsszenarium könnte sein, wie sich die Landnutzung / Landbedeckung
verändert, wenn auf Grund von Unruhen in Nigeria sich 25000 Flüchtlinge im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet ansiedeln. Ein weiteres Beispiel könnte sein, wie sich die Einführung von Traktoren
auf das Muster der Landnutzung / Landbedeckung auswirkt.
Meilensteine
2006: Berechnung von Landnutzungsszenarien und Interventionsszenarien für das gesamte Ouémé-Einzugsgebiet.
Arbeit an den Tools für die Abschätzung des Einflusses von Infrastrukturmaßnahmen
auf die lokale Landbedeckung / Landnutzung. Modellierung von Landbedeckung /
Landnutzung für weite Teile Westafrikas als Input für die Klimamodelle. Start der Implementierung
der Modelle in Benin
2007: Weitgehende Implementierung der Modelle und DSS bei unterschiedlichen Organisationen
in Benin. Anpassung der Modelle. Testen der lokalen Modelle in den Testkommunen. Kalibrierung
der Modellergebnisse und Modellweiterentwicklung in den unterschiedlichen Maßstabsebenen.
Identifikation der Hot Spots der Entwicklung.
2008: Bessere Kopplung der Modelle und weitere Verankerung der Modelle in Benin. Verbessertes
Nesting der Modelle der unterschiedlichen räumlichen Skalen. Kalibrierung der Modelle.
Modellierung der Interventionsmaßnahmen in den identifizierten Hot Spots. Weitere Schulungen
von Beninischen Partnern.
2009: Abschluss der Arbeiten, Evaluation und Dokumentation.
Transferprodukte
Ein wichtiges Produkt sind die aus Fernerkundungsdaten abgeleiteten Karten der aktuellen
Landnutzung / Landbedeckung. Sie können auf der regionalen und kommunalen Ebene verwendet
werden, damit sich die Behörden und Hilfsorganisationen einen Überblick über die derzeitige
165

166
IMPETUS Problemkomplexe
Situation und das ökonomische Potenzial der Zonen kritischer Entwicklung machen können.
Dies sind besonders in Hinblick auf die Dezentralisierung wichtige Informationen. Für die Auf-
stellung von Flächennutzungsplänen sind die Modellergebnisse der zukünftigen Muster von
Landnutzung / Landbedeckung unter den definierten Rahmenbedingungen wichtig. Handlungs-
optionen sind Ausweisung von Schutzgebieten, Verbesserung der landwirtschaftlichen Anbau-
methoden an den Hot Spots, Vorschläge für eine verbesserte Forstwirtschaft.
Planungsbehörden haben einen Bedarf an Fallstudien, damit der Einfluss der Infrastrukturmaßnahmen
auf die Landbedeckung / Landnutzung abgeschätzt werden kann. Dies ist auch für mögliche
Umweltverträglichkeitsuntersuchungen ein wichtiger Aspekt.
Die Geberorganisationen benötigen Karten, in denen die „Hot Spots“ kritischer Entwicklung auf
Grund von Landknappheit angezeigt werden. Folgende Modelle können nach Benin transferiert
werden:
• XULU (Extendable landuse / landcover change model).
• CLUE-S (Conversation of land cover / land use)
• IMPETUS DECISION SUPPORT TOOLBOX Modul - Infrastructure
Mögliche Anwender
PGTRN, GTZ, Department für Planung und Dezentralisierung, Einzelne Kommunen, Universität
Abomey-Calavi, CIPMA, CENATEL, Ministerium für Infrastrukturplanung
Capacity Building
Um die verwendeten Modelle und die darauf aufsetzenden DSS in Benin erfolgreich anwenden
zu können, sind Schulungen auf unterschiedlicher Ebene, je nach Anwender und/oder Entwickler
notwendig. Zum einen müssen Schulungen für die sachgerechte Aufarbeitung der Inputdaten erfolgen,
die auch mit einer tiefer gehenden Schulung des Modellansatzes einhergehen kann (Universität
Abomey-Calavi). Die reine Anwendung und Interpretation der DSS und ihrer Ergebnisse
wird für die anwendungsorienten Planer und Entscheidungsträger erfolgen (GTZ, Kommunen,
…).
2006
• Workshop mit den unterschiedlichen Nutzern. Erläuterung des Systems, der Anwendung
der Outputergebnisse und Feinabstimmung der Anforderungen an die DSS (3 Tage)
• Implementierung der LUCC Modelle an einer beninischen Institution (UNB) und Intensiv
Kurs (10 Tage)

Problemkomplexe IMPETUS
2007
• Implementierung der DSS in den unterschiedlichen Nutzerorganisationen und Übergabe
der Source Codes. Kalibrierung der Ergebnisse (z.B. in den Pilotkommunen)
• Durchführung von Schulungen bezüglich DSS und Modellierung in Zusammenarbeit mit
der UNB (10 Tage)
2008
• Abschließende Nutzerschulung Schulung (7 Tage), Abschlusskonferenz (1 Tag)
Personalbedarf
Entwicklung Aufsetzung DSS:
10,8 MM - Thamm
10,8 MM - Judex
Evaluation der Auswirkungen unterschiedlicher Anbaumaßnahmen:
1,8 MM - Deng
Bereitstellung der unterschiedlichen Erträge:
0,9 MM - Stadler
Untersuchung der Bodeneignung:
0,9 MM - Hiepe
Stand der Arbeiten
Bis Ende 2005
• Berechung der IMPETUS Szenarien und einiger Interventionsszenarien für das obere
Ouémé-Einzugsgebiet
• erste Modelläufe für das gesamte Ouémé-Einzugsgebiet
Bis Ende April 2006:
• Modellierung des oberen Ouémé-Einzugsgebietes komplett fertig und validiert
• gesamte Ouémé-Einzugsgebiets-Modellierung
• erste Konzepte für die Tools für die lokale Modellierung
167

168
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-L.2 Ökosystemare Dynamik und ökonomisches Potenzial der Ressource
Wald
Problematik
Die wirtschaftliche Ressource Wald im oberen Ouémé-Einzugsgebiet gewinnt überregional immer
mehr an Bedeutung, da die Wertholzbestände in den feuchteren Regionen im Süden West
Afrikas aber auch in den trockeneren Regionen im Norden in den letzten Jahrzehnten bereits
deutlich dezimiert wurden. Die noch z.T. wertholzreichen Bestände im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet können einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit auf kommunaler Ebene
und Landesebene leisten. Gerade der langfristige Beitrag zur Versorgungssicherung ist durch
ein starkes Missmanagement der Wälder bedroht. Derzeit fehlen sowohl die Grundlagen zur Erarbeitung
von Managementplänen zur nachhaltigen Nutzung der Wälder als auch staatliche Kontrollen
für die Umsetzung forstlicher Regularien.
Eine veränderte Nutzung der Wälder hat immer einen starken Einfluss auf das gesamte Ökosystem
und verursacht eine Veränderung der dynamischen Prozesse. Dies beeinflusst die Bestandesstruktur
der Wälder mit Auswirkungen auf ihr Regenerationspotenzial, auf die Ausprägung der
Krautschicht und damit auf die Weideressource sowie die Ausprägung der Feuer. Des Weiteren
ist eine Wechselwirkung mit klimatischen und hydrologischen Prozessen zu erwarten, die für die
Szenarien quantifiziert werden sollen.

Problemkomplexe IMPETUS
Mitarbeiter
Orthmann, Thamm, Paeth
Kooperationspartner
Universität Abomey-Calavi
Zielsetzung
Die Modellierung der Bestandesstruktur der dominierenden Vegetationstypen soll fortgeführt
werden und um die Integration unterschiedlicher Holzeinschlags-, Feuer- und Beweidungsintensitäten
erweitert werden. Hieraus können ökosystemare Kenngrößen der Waldbestände wie die
holzige Biomasse, Baumdeckung, Blattflächenindex (LAI), abgeleitet werden und die Folgen für
die Weideressource und das Regenerationspotenzial nachgeschaltet modelliert werden. Hinsichtlich
des ökonomischen Potenzials steht die Ermittlung der einschlagbaren Wertholzbiomasse
(Festmeter), deren Werte und erzielbarer Gewinn unter Berücksichtigung der Szenarien im Vordergrund.
Dies liefert eine Entscheidungsgrundlage für die Erarbeitung forstlicher Managementpläne
im Sinne einer nachhaltigen Nutzung der forstlichen Ressource Wertholz, welche zur Integration
im DSS Landnutzung vorgesehen sind. Die Ergebnisse sollen über Schulungen an die
Forstbehörden und Forstprojekte in Benin übergeben werden. Zudem wird das Potenzial für die
Extrapolation der Ergebnisse für den Benin und die gesamte westafrikanische Südsudanzone untersucht.
Modellierung
Mittels eines zeitlich expliziten Populationsmodells der Waldbestände wird als zentrale Größe
die Bestandesstruktur der dominierenden Vegetationstypen (ökosystemare Zielgröße) modelliert.
Auf Grundlage der bisherigen detaillierten prozessorientierten Analysen (Orthmann, 2005) wird
die Ableitung der oben genannten Größen (holzige Biomasse, Baumdeckung, LAI) erarbeitet.
Als ökonomische Zielgröße wird aus der Bestandesstruktur der dominierenden Vegetationstypen
die einschlagbare Wertholzbiomasse ermittelt. Basierend auf der entnommenen Wertholzbiomasse
werden die erzielbaren Gewinne bilanziert. Die Szenarien regulieren die Wertholzentnahme
(Holzentnahmemodell), während Veränderungen des Niederschlages als Interventionsszenario
über das Holzzuwachsmodell die Bestandesstruktur beeinflussen. Durch die Verknüpfung
mit der Landnutzungskarte (PK Be-L.1) können die Daten für spezifische Regionen erarbeitet
werden, und die Auswirkungen unterschiedlicher Managementkonzepte untersucht werden.
169

170
Methode
Zielgröße
Ökosystem
Bestand t i+1
Beginn Regenzeit
Bestand t i
Ende Trockenzeit
Bestand t i
Ende Regenzeit
Bestand t i
Beginn Regenzeit
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-L.1, Be-L.4, Be-L.5, Be-E.5 Datentransfer PK Be-E.1
Abb.: Prozesskette des Modellierungsansatzes
Holz -
entnahme -
modell
Entnommene
Wertholzbiomasse
Mortalität durch
Holzeinschlag
Natürliche
Mortalität
Holzzuwachs
Holz -
wachstums -
m odell
Zielgröße
Ökonomie
Monetärer
Gewinn
Forstliches
Management
Szenarien
Niederschlag
Inter -
ventions
szenarien
Kombination eines forstlichen Holzzuwachsmodells und eines Holzentnahmemodells (Expertenmodell).
Mit dem Holzzuwachsmodell wird auf der Basis von Jahrringanalysen der altersund
niederschlagsabhängige jährliche Zuwachs an Wertholzbiomasse modelliert. Die jährliche
Entnahme an Wertholzbiomasse wird durch ein Holzentnahmemodell abgebildet. Die konzeptionelle
Entwicklung beider Modelle für eine Modellierung bis zum Jahr 2025 liegt bereits vor. Für
die umfassende Modellierung der Bestände ist allerdings eine deutlich längere Laufzeit, bei welcher
das Nachwachsen von Jungbäumen berücksichtig werden kann, erforderlich. Hierzu wird
die Regeneration der Baumarten in das Modell integriert. Die Datengrundlage hierfür und das
Prozessverständnis wurden in den ersten beiden Phasen des Projektes erworben. Die Umsetzung
des Prozessverständnisses in implementierbare Funktionen und die Erweiterung des Modells
werden folgen. Auswirkungen auf die Weideressource und die Feuerintensitäten können über die

Problemkomplexe IMPETUS
Verknüpfungen von Baumdeckung und den Parametergruppen Krautschicht und Feuer implementiert
werden. Basierend auf der profunden Datenlage werden die Zusammenhänge detailliert
analysiert und über Regressionsmodelle abgebildet.
Responseindikatoren
• Landbedeckung
• monetärer Gewinn
INPUT Daten
• Bestandesdaten dominierender Vegetationstypen (A3)
• Daten zur Jahrringanalysen ausgewählter Wertholzarten (A3)
• Daten zur derzeitigen forstlichen Nutzung (A3)
• Daten zum Erlös aus dem Verkauf von Werthölzern der Region (A3)
• Daten und Prozessverständnis im Bereich Regeneration der Baumarten (A3)
• Daten und Prozessverständnis bezüglich der Krautschicht und des Feuerregimes (A3)
• modellierte Niederschlagsdaten (AB1)
• Landnutzungskarte (A3)
OUTPUT Daten
Zeitlich und räumlich explizit: Ökosystemare Kenngrößen (Bestandesstruktur, holzige Biomasse,
Baumdeckung, LAI); ökonomische Kenngrößen (Menge an einschlagbarer Wertholzbiomasse
(Festmeter), erzielbarer Gewinn durch forstliche Nutzung). Abgeleitet werden forstliche Handlungsoptionen
(beispielsweise: natürliche Regeneration ausreichend / unzulänglich, Umtriebszeiten
für ein nachhaltiges Management, etc.) für die jeweiligen Szenarien. Die Weideressource und
des Feuerregime werden in Abhängigkeit von den Szenarien charakterisiert.
Szenarieneinbindung
Die Szenarien werden im Holzentnahmemodell über die Größe des forstlichen Managements
implementiert. Als Steuergrößen sind die forstliche Umtriebszeit und die Quantität und Qualität
der gefällten Baumindividuen von Bedeutung. Die Auswirkungen von Niederschlagsveränderungen
(Interventionsszenarien) werden über das Holzzuwachsmodell integriert.
171

172
Meilensteine
IMPETUS Problemkomplexe
12/2006: Berechnung von Holzentnahmeszenarien und Interventionsszenarien (Niederschlag)
für den Zeitraum bis 2025. Parametrisierung des Modells für die verschiedenen Baumarten. Er-
weiterung des bestehenden Modells um die Berechnung ökosystemare Kenngrößen (Bestandes-
struktur, holzige Biomasse, Baumdeckung, LAI). Aufbereitung der Regenrationsdaten.
12/2007: Implementierung der Regeneration in das bestehende Modell zur Modellierung länge-
rer Zeiträume und die Berechnung von Holzentnahme- und Interventionsszenarien für den Zeit-
raum bis 2100.
12/2008: Erarbeitung der Extrapolation der Daten für den Benin und die gesamte westafrikanische
Südsudanzone. Ableitung von Managementvorschlägen für ein nachhaltiges Forstmanagement.
Schulung von Beninischen Partnern.
2009: Abschluss der Arbeiten, Evaluation und Dokumentation.
Transferprodukte
Das ökonomische Potenzial der Wälder ist insbesondere für den PK Be-E.1 von Bedeutung. Für
den PK Be-L.1 werden die ökosystemaren Kenngrößen für die Bearbeitung der LAI-Daten und
der dynamischen Prozesse bereitgestellt. Das Feuerregime hängt entscheidend von der Dynamik
der Wälder ab und die Daten bezüglich des Feuerregimes können im PK Be-L.5 verwendet werden.
Die Ergebnisse für die Ausprägung der Krautschicht – der bedeutendsten Weideressource
finden Eingang in PK Be-E.5. Die Bestandesdaten werden im PK Be-L.4 benötigt. Handlungsoptionen
für ein nachhaltiges Forstmanagement werden dem Forstministerium in Cotonou übergeben
werden und den Kooperationspartnern auf lokaler Ebene zugänglich gemacht sowie in
dem DSS Landnutzung / Landbedeckung von Bedeutung sein.
Capacity Building
Die Ergebnisse hinsichtlich eines nachhaltigen Forstmanagement werden 2008 dem Forstministerium
vorgestellt und in Kooperation mit diesem ein Konzept für Schulungen den Forstbehörden
und laufenden Forstprojekten in Benin erarbeitet.
Mögliche Anwender
Forstbehörden, Forstprojekte (PAMF), Kommunen, PGTRN, GTZ

Problemkomplexe IMPETUS
Personalbedarf
23,4 MM - Orthmann
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Entwicklung der Modellstruktur ist abgeschlossen und implementiert. Für „Isoberlinia doka“
wurden die Funktionen für den alters- und niederschlagsabhängigen Holzzuwachs erstellt
und die Ergebnisse hinsichtlich des monetären Gewinnes für die Szenarien bis ins Jahr 2025 modelliert.
Monetärer
Gewinn (CFA)
Monetärer
Gewinn (CFA)
Monetärer
Gewinn (CFA)
500.000
400.000
300.000
200.000
100.000
0
500.000
400.000
300.000
200.000
100.000
0
500.000
400.000
300.000
200.000
100.000
0
2006 2006
2007 2007
2008 2008
2009 2009
2010 2010
2011 2011
2012 2012
2013 2013
2014 2014
2015 2015
2016 2016
2017 2017
2018 2018
2019 2019
2020 2020
2021 2021
2022 2022
2023 2023
2024 2024
A.1 „on pousse“
Summe bis 2025
1.107.368 CFA
2006 2006
2007 2007
2008 2008
2009 2009
2006 2006
2010 2010
2007 2007
2011 2011
2008 2008
2012 2012
2009 2009
2013 2013
2010 2010
2014 2014
2011 2011
2015 2015
2012 2012
2016 2016
2013 2013
2017 2017
2014 2014
2018 2018
2015 2015
2019 2019
2016 2016
2020 2020
2017 2017
2021 2021
2018 2018
2022 2022
2019 2019
2023 2023
2020 2020
2024 2024
2021 2021
2025 2025
2022 2022
2023 2023
2024 2024
2025 2025
A.2 „on fait avec“
Summe Jahr bis 2025:
1.666.105 CFA
2025 2025
A.3 „on se débrouille”
Jahr Summe bis 2025:
3.954.315 CFA
Jahr
�� Viele Altbäume
�� Hohe Regeneration
�� Keine Altbäume
�� Keine Regeneration
173
�� Wenige Wenige Altbäume
�� Geringe Regeneration

174
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-L.3 Einfluss der Landnutzungsänderung in den drei Untersuchungsregionen
auf das zukünftige Niederschlagsverhalten
Problemstellung
Der Klimawandel und die durch den Menschen veränderte Landnutzung beeinflussen die Niederschlagsvariabilität
im Untersuchungsgebiet. Es ist daher für eine realistische Approximation
zukünftiger Bedingungen notwendig, die im Wesentlichen bekannten Einflussfaktoren möglichst
genau abzuschätzen. Im PK Be-L.3 werden die Auswirkungen der von den globalen Klimamodellen
vorgegeben Klimaänderung auf den Niederschlag in verschiedenen Regionen Benins ermittelt.
Dabei ist der atmosphärische Antrieb ein wesentlicher Faktor für diesen Problemkomplex.
Der zweite maßgebliche Faktor ist die Auswirkung von Landnutzungsänderungen (z.B. andere
Nutzpflanzen, Wiederaufforstung, Siedlungsmanagement etc.). Die Vegetationsdynamik sowie
die Bodenfeuchte können für das Ergebnis der lokalen Simulationen und somit für die Niederschlagsprozesse
in manchen Fällen von mindestens ähnlich großer Bedeutung sein, wie der
großskalige Einfluss der SSTs (Meeresoberflächentemperaturen). Beide Faktoren und ihre Aus-

Problemkomplexe IMPETUS
wirkungen auf den Niederschlag sollen in Form von einfachen Diagrammen und tabellenbasierten
PC-Programmen sichtbar und sowohl für Anwendungen in IMPETUS, als auch für den Anwender
vor Ort nutzbar gemacht werden. In diesem Kontext ist die jahrzehntelange starke Ausdehnung
der landwirtschaftlichen Flächen in Benin zu nennen, die den Umfang und das Gefüge
der vegetativen Biomasse verändert hat; D. h. de facto eine Verminderung des Waldbestandes,
eine Verkürzung der Bracheperioden und eine Verringerung des Ökovolumens bewirkte. Die
Folge dieser Veränderungen für den Wasserhaushalt und das lokale Klima sind bislang nur unzureichend
erforscht und bilden einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit in diesem PK.
Mitarbeiter
A. Krüger, K. Born, T. Brücher, M. Christoph, Z. Deng, A. Fink, M. Judex, V. Mulindabigwi,
H. Paeth, H.-P. Thamm,
Kooperationspartner
Direction de la Météorologie Nationale, Benin
INRAB, Faculté d’Agronomie/Cotonou
Zielsetzung
Für die Region des oberen Ouémé-Einzugsgebietes stehen Simulationen für Episoden von ein bis
drei Tagen mit einer zeitlichen Auflösung von einer Stunde zur Verfügung. Der Niederschlag der
Regenzeit eines beliebigen Jahres wird mit Hilfe dieser Einzelepisoden des Jahres 2002 rekombiniert
(Regenzeit-Generator). Mit Unterstützung von Szenarien der Landnutzungsänderung aus
Teilprojekt A3, welche als untere Randbedingung in die Episodensimulationen eingehen, kann
auf diese Weise statistisch-dynamisch die Niederschlags- und Verdunstungsänderung zum Beispiel
für das Jahr 2025 abgeschätzt werden.
Hierfür werden Szenariensimulationen der meteorologischen Modellkette als Antrieb für den
Regenzeit-Generator genutzt, indem zunächst die Tage mit Niederschlägen identifiziert und typisiert
werden. Am geeignetsten zur Typisierung ist der Modelloutput des LM geeignet. Anschließend
erfolgt eine Rekombination der vorhandenen Einzelepisoden (trockene sowie feuchte) entsprechend
der in den Szenarienrechnungen analysierten Ereignisverteilung. Dabei ergeben sich
für die verschiedenen Konsortialläufe (REMO) auch unterschiedliche Zusammensetzungen der
Einzelepisoden. Beabsichtigt ist zunächst die Rekombination der Szenarienjahre mit einer
175

176
IMPETUS Problemkomplexe
Raumskala von 9 km bei einer stündlichen Auflösung. Die Raumskala wird später auf 3 km ver-
feinert.
In Zusammenhang mit der statistisch-dynamischen Methode sind Interventionsszenarien geplant
(in Zusammenarbeit mit A3), in welchen verschiedene Einflüsse berücksichtigt werden (z.B.
Wiederaufforstung oder gezielte Siedlungspolitik). Die Rückkopplungseffekte auf den regionalen
Niederschlag bzw. die Verdunstung, welche aufgrund solcher Maßnahmen eine Änderung
erfahren, können für die zukünftige Wasserverfügbarkeit eine maßgebliche Rolle spielen und
haben natürlich auch einen Einfluss auf die Ergebnisse des statistisch-dynamischen Ansatzes.
Die Berechnungen sollen im weiteren Verlauf auf die Gebiete Mittel-Ouémé und Nieder-Ouémé
ausgeweitet werden. Hierzu müssen die vorherigen Schritte zur Gänze wiederholt werden: d. h.
zunächst ist zu prüfen, inwieweit die Typisierung der Niederschlagsereignisse auf die Gebiete
weiter südlich übertragen werden kann. Falls sich die in der ersten Phase von IMPETUS speziell
für das obere Ouémé-Einzugsgebiet entwickelte und derzeit verwendete Typisierung als unzureichend
erweist, müssen weitere Kriterien definiert werden, die zur Auswahl geeigneter Episoden
gewählt werden können. Diese Kriterien können unter Umständen für die beiden hinzukommenden
Regionen unterschiedlich sein. Im Anschluss daran erfolgt analog zum bisherigen
Vorgehen die Simulation der ausgewählten Episoden für die Regionen Mittel-Ouémé und Nieder-Ouémé
für das Jahr 2002. Erneut sind die Kataster für die Skala von 9 km und 3 km neu zu
erarbeiten, die eine Landnutzung nach Vorgabe von der Fernerkundungsgruppe haben sollen.
Die genaue Gebietsauswahl für die beiden Bereiche Mittel-Ouémé und Nieder-Ouémé wird in
Absprache mit den Teilprojekten A2, A3 und A4 vorgenommen. Im letzten Schritt werden die
Episodensimulationen erneut entsprechend der Szenarien der meteorologischen Modellkette rekombiniert.
Zur Validierung der Simulationen müssen sowohl Vergleiche der Simulationen auf
der 9 km und der 3 km Skala mit den Beobachtungen an den Messstationen in Benin erfolgen.
Hierzu werden sowohl stündliche Werte, Tagesmittelwerte und die Episodenzeiträume verwendet.
Die Validierung der Evapotranspiration erfolgt darüber hinaus in Absprache mit Teilprojekt
A2. Die Modelldaten von FOOT3DK dienen ferner dem PK Be-G.4 als Input zur räumlich verbesserten
Erfassung der Malaria Ausbreitung.
Von der agrarökologischen Seite wird die kausale Verbindung zwischen Ökovolumen (PK
Be-L.4) und lokalem Klima mit Hilfe empirischer Methoden näher untersucht. Die mit Hilfe dieser
Betrachtungen gefundenen Zusammenhänge sollen in Bezug zu den meteorologisch modellierten
Parametern gesetzt und mit diesen abgeglichen werden. Infolge dieser Erhebungen werden
die besten anbaustrategischen Maßnahmen aus der „Conservation Agriculture“ (FAO) gesucht,
die zur Verbesserung des lokalen Klimas führen können. Inwiefern diese Verbesserungsmaßnahmen
umgesetzt werden können soll in enger Zusammenarbeit mit den künftigen Anwendern
vor Ort entschieden werden. Dieser Ansatz soll in ein „Decision Support System“ münden.

Problemkomplexe IMPETUS
Modellierung
rekonstrutiert
Referenz-Regenzeit
Klassifikation
Trockenphasen Regenereignisse
Simulationen mit FOOT3DK:
Reproduktion; Validierung
Sensitivität
„Regenzeit – Generator“
Abgleich auf Grundlage von
empirischen Beziehungen der
Agrarökonomie auf Gemeindebasis
Anbaustrategische Maßnahmen
regionale
Szenarien-
Bildung
aufgrund
verschiedener
Einfü sse
Aus den erstellten Episodensimulationen werden mit Hilfe der statistisch-dynamischen Regionalisierung
unter Berücksichtigung der klimatologischen Entwicklungen von Niederschlag und
Verdunstung sowie eines dynamischen Konvergenzverfahrens auf Basis der Biomassenerhebung
zukünftige Regenzeiten generiert. Verschiedene Interventionsszenarien (berechnet mit Hilfe des
statistisch-dynamischen „Downscalings“) können entsprechend der agrarökonomischen Vorgaben
(insbesondere von z. B. empfohlenen Anbaustrategien) im Modellierungsverfahren durch
zusätzliche Simulationen von Episoden implementiert werden. Diese werden analog zum oben
genannten Vorgehen wiederum rekombiniert.
177

178
Methodik
IMPETUS Problemkomplexe
Die Berechnungen werden mit dem nicht hydrostatischen mesoskaligen Modell FOOT3DK
durchgeführt. Es berechnet Episoden zwischen ein und drei Tagen auf einer Zeitskala von einer
Stunde bei einer räumlichen Auflösung von bis zu 3 km. Die simulierten Episoden gehen im Anschluss
in einen statistisch-dynamischen Ansatz ein, dessen Ergebnis mit agrarökologischen Erhebungen
abgeglichen wird.
Responseindikatoren
Niederschlag, Evaporation, Transpiration, Erosion, Abholzung, Busch Feuer
INPUT Daten
Der atmosphärische Antrieb wird von der meteorologischen Modellkette (ECHAM-REMO-LM
– AB1 und A1, T. Brücher, H. Paeth, K. Born) bereitgestellt. Als Bodenantrieb für FOOT3DK
finden die Ergebnisse der Fernerkundungsgruppe (A3 - M. Judex) Verwendung. Die Informationen
des Ökovolumens pro Anbausystem an 6 Standorten werden von Z. Deng (PK Be-L.4) geliefert.
Landnutzungsdaten hinsichtlich der agroökonomischen Nutzung werden aus verschiedenen
Problemkomplexen mit Beteiligung des Teilprojekts A3 geliefert (PK Be-L.1, PK Be-E.2
und PK Be-L.4). Agroklimatische Daten werden von den Teilprojekten AB1 und A1 zur Verfügung
gestellt.
OUTPUT Daten
Berechnet werden klimatologische Werte für Niederschlag und Verdunstung in hoher räumlicher
Auflösung unter verschiedenen Änderungsszenarien. Weitere nutzbare Daten sind das Ökovolumen
pro Gemeinde, der Blattfall, die Biomasse, etc.
Szenarieneinbindung
Alle zu erstellenden Szenarien werden mit Hilfe von Sensitivitätsstudien im Hinblick auf ihren
Einfluss auf den Niederschlag und die Verdunstung überprüft. Zur Berechnung der statistischdynamischen
Klimaszenarien muss lediglich die Rekombination der Episoden neu durchgeführt
werden. Bei Szenarien, die von einer Veränderung der physikalischen Randbedingungen des
Modells ausgehen, müssen die zu Grunde liegenden Episoden des Jahres 2002 jedoch völlig neu
berechnet werden. Dieser Prozess ist zum größten Teil automatisiert, nimmt jedoch mehr Zeit in
Anspruch als die Rekombination.

Problemkomplexe IMPETUS
Die Vorgaben von Seiten der Hydrologie, Fernerkundung und des Entwicklungsmanagements
können somit in den Interventionsszenarien, in denen das vorhandene Ökovolumen eine wichtige
Rolle spielt, vollständig berücksichtigt werden. Bei den Interventionsszenarien ist insbesondere
der Unterschied zwischen jährlichen und Dauerkulturen zu beachten.
Meilensteine
2006
• Bereitstellung der klassenbasierten Niederschlagsstatistik und Verdunstungsentwicklung
für die drei Regionen in Benin für das Jahr 2002.
• Erhebung der Biomassaparameter in Savalou im Mittel-Ouémé Transekt (wird von den
beninischen Magisterstudenten durchgeführt. Vor Ort werden den Arbeitskräften die Felderhebungsmethoden
beigebracht.
2007
• Validierung der Episodensimulationen auf Grundlage von Beobachtungsdaten des Jahres
2002 für alle drei Regionen
• Ermittlung des Niederschlags und der Verdunstung auf Grundlage der Episodensimulationen
für verschiedene Szenarien
• Die Erhebung der Biomasseparameter in Savalou (Mittel-Ouémé Transekt) wird von den
beninischen Magisterstudenten abgeschlossen. Die ersten DSS-Instrumente (in Form von
Anbauempfehlungen) werden auf ihre Anwendbarkeit „in situ“ ausgetestet.
• Die Ergebnisse der Niederschlagsmodellierung werden mit den gefundenen empirischen
Beziehungen, welche auf Grundlage der agrarökonomischen Erhebungen gebildet werden,
abgeglichen
• Fertigung einfacher Tabellen oder Karten des Niederschlags und der Verdunstung
(„Look-Up Table“) werden nach dem Abgleich mit den empirischen Erhebungen als Deliverable
für den Einsatz vor Ort entworfen
2008
• Entwicklung eines DSS des Niederschlags für gehobene Ansprüche zum Einsatz beim
Wetterdienst in Benin oder an Universitäten
• Das DSS zur optimierten Anbaustrategien wird am Ort verfeinert und die fehlende Felddaten
nachträglich von den Magisterstudenten erhoben.
179

180
Transferprodukte
IMPETUS Problemkomplexe
Simulierte Klimatologien für Niederschlag, Verdunstung und Temperatur sollen für verschiede-
ne Szenarien zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere können Interventionsszenarien, die
auf Ökovolumen und Blattfall basieren, mit Hilfe des Regenzeit-Generators erstellt werden.
Mögliche Anwender
• GTZ
• DED
• Ministerien (z. B. Umwelt, Forst- und Landwirtschaft)
• NGOs.
• Minagri, Gemeinden
• INRAB, Université Abomey-Cala
Capacity Building
Der auf die Bedürfnisse des Planungsmanagements erweiterte Regenzeit-Generator soll zu Verfügung
gestellt werden. Dieser kann als ein Entscheidungshilfesystem (DSS) für geplante Strukturmaßnamen
und deren Auswirkung auf das lokale Klima für die drei Regionen verwendet werden:
Als Produkte („Deliverables“) kommen in diesem Fall sowohl einfache akkumulierte Flächenniederschläge
für die Regenzeit in Form von „Look-Up Tables“ in Frage, als auch eine komplexere
Darstellung in Form einer Anwendungsoberfläche für den PC, hinter der sich die verschiedenen
Rekombinationsmöglichkeiten für den Regenzeit-Generator bei verschiedenen zugrunde
liegenden Landnutzungsoberflächen verbergen. Die Berechnung könnte hierbei variabel für eine
oder mehrere Regenzeiten durchgeführt werden. In dieser Form stellt der Regenzeit-Generator
ein einfaches DSS dar. Die Entwicklung erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt C2.
Für eine Weiterentwicklung auf der Ebene des beninischen Wetterdienstes oder einer Universität
vor Ort besteht ebenfalls die Möglichkeit den Rekombinationsmodus zu variieren, also entsprechend
der Veränderung von einer oder mehreren Randbedingungen anzupassen. Weiterhin besteht
die Möglichkeit eine zukünftige Entwicklung der Rekombination voranzutreiben, indem für
einen ersten Ansatz der Output eines auf der großen Skala operierenden Klimamodells verwendet
wird. Mit Hilfe einer Gruppierung an Hand von der Größenordnung des von einem solchen
Modell simulierten Niederschlags kann die Rekombination der vorhandenen Episoden neu modifiziert
werden. Dies kann entsprechend eines Wahrscheinlichkeitsansatzes der Häufigkeit der
verschiedenen Klassen auch über die Vorgaben der von IMPETUS genutzten Modelle hinaus

Problemkomplexe IMPETUS
erfolgen. Hiermit wird auch die Einschätzung der Szenarien mit anderen Klimamodellen ermöglicht.
Ein Transfer des Modells FOOT3DK nach Benin, und somit die Erstellung von weiteren
Episodensimulationen vor Ort, erscheint zum jetzigen Zeitpunkt nicht möglich zu sein.
Die Ergebnisse des Ökovolumens, der Biomasse und des Blattfalls werden auf Gemeindeebene
in entsprechenden Karten zur Verfügung gestellt. Diese sollen mit Hilfe der Vorgaben der FAO
in Vorschläge (im Sinne eines weiteren einfachen DSS) umgesetzt werden, die zu einer Beratung
auf Gemeindeebene hinsichtlich der geeignetsten lokalen Anbauprodukte und Systeme herangezogen
werden können.
Personalbedarf
36 MM - A. Krüger
5,4 MM - Z. Deng
1,35 MM - Judex
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Simulationen der auf Grundlage einer Niederschlagsklassifikation von Regenereignissen der
Regenzeit 2002 gewählten Repräsentanten (Einzelepisoden) werden aktuell auf einer Skala von
9 km durchgeführt. Diese sind nahezu abgeschlossen. Derzeit wird ein Kataster verwendet, welchem
die Landnutzung für das Jahr 2000 zu Grunde liegt. Hierfür musste die Landnutzung außerhalb
des von A3 auf Basis von Landsat klassifizierten Bereiches mit Hilfe des GLCC-
Datensatzes bestimmt werden. Dieser Datensatz wurde jedoch nur als Grundlage für Transferzuweisung
verwendet (siehe Abbildung folgende Seite).
Dabei ist unter einer Transferzuweisung die Zuordnung von Flächen ähnlicher Landnutzung innerhalb
des oberen Ouémé-Einzugsgebietes auf Bereiche außerhalb des oberen Ouémé-
Einzugsgebietes im FOOT3DK-Simulationsgebiet zu verstehen. Dieser Transfer wurde auf Rasterbasis
mit einem GIS vorgenommen.
Nach Auswertung zahlreicher Sensitivitätsstudien, deren Grundlage jeweils ein verändertes Bodenkataster
war, wurden mit dem aktuellen Kataster die besten Übereinstimmungen zwischen
simuliertem Niederschlag und beobachteten Werten für eine spezielle Episode gefunden. Auch
die Persistenz bei gestörtem Untergrund und die Wiedergabe der damit verbunden Variabilität
werden mit diesem Kataster am besten wiedergegeben. Dennoch gilt es aktuell noch zu prüfen,
ob eine Verwendung des „African Seasonal Land Cover Regions Datensatzes“ beim Bestimmen
der Transferzuweisung eine Verbesserung für das 9 km Kataster darstellt.
181

182
Landsat Landnutzungs-
Klassifizierung 2000 (A3)
African Seasonal Land Cover
Regions V2.0 (GLCC)
IMPETUS Problemkomplexe
Reklassifizierung
in
FOOT-LN-Klassen
Abgleich von
Landsat
mitGLCC
Auswertung der Flächenanteile für jede
Gitterzelle des FOOT-Katasters
Der Vergleich von modelliertem Niederschlag von einzelnen Episoden und Stationsmessungen
für das Jahr 2002 wird zurzeit vorgenommen: Es hat sich gezeigt, dass die akkumulierten Werte
des Niederschlags für die bisher simulierten Episoden die großräumige Struktur aus den Beobachtungen
wiedergeben. Dennoch werden in den 9 km Simulationen die maximalen Werte häufig
verschoben bzw. unterschätzt.
Mit den Episodensimulationen bei einer Auflösung von 3 km wurde begonnen. Es deutet sich an,
dass in diesen Läufen die maximalen Niederschlagsmengen derzeit überschätzt werden. Mit einer
räumlichen Auflösung von 9 km waren die Gesamtmengen in den bisher vorgenommenen
Simulationen realistischer. Es werden in den kommenden Wochen verschiedene Tests mit geänderten
modellinternen Parametrisierungen auf der 3km-Skala folgen, um das Modell auf die veränderten
Gegebenheiten der kleineren Skala anzupassen. Dazu werden die Erkenntnisse von
Teilprojekt B1 herangezogen.
Für den Regenzeit-Generator fehlen derzeit noch einige Trockenepisoden, welche in kürze modelliert
werden sollen. Die Episodensimulationen mit einer geänderten Landnutzung für das Jahr
2025 sind in Vorbereitung. Hierbei kann mit den Simulationen auf der 3 km Skala früher gerechnet
werden, da für die 9 km Auflösung noch die geänderten Transferzuweisungen für die
Landnutzung außerhalb des oberen Ouémé-Einzugsgebietes erarbeitet werden müssen. Das für
die Simulationen auf einer Skala von 3 km notwendige Kataster liegt bereits vor.

Problemkomplexe IMPETUS
Die Berechnungen auf Grundlage von Klimasimulationen (dynamisches „Downscaling“) sind für
das Jahresende vorgesehen. Hierzu wird eine Veränderung des FOOT3DK-Präprozessors nötig
sein, da die Daten des vorangehenden Modells LM für die Szenariensimulation aufgrund des enormen
Speicherbedarfs in geänderter Weise vorgenommen wurden. Mit der Vergleichsanalyse
zwischen den Ergebnissen des dynamischen Regionalisierungsverfahrens auf Grundlage von
globalen Klimaänderungsszenarien und den Ergebnissen des statistisch-dynamischen Ansatzes
wird Anfang des Jahres 2006 begonnen.
Die Feldmessungen wurden in Sérou und Dogué eingeleitet. Die Landnutzung in jedem Dorf
wurde weiter in vier Gruppen aufgeteilt: Wald, Brache, Cashew Nüsse und Ackerkulturen. Die
Kulturkalender und die Biomasseparameter (Biomasse, Landwirtschaftlicher Ertrag, Blattfall,
Höhe, Vegetationsvolumen, Leaf Area Index) wurden in jedem Dorf methodisch aufgezeichnet.
Jedes Mal wurde zusätzlich die Bodenatmung anhand eines Bodenatmungsgerät bestimmt. Die
überragende Rolle der Cashew Nussbäume zur Bekämpfung der Buschfeuer und zur Stabilisierung
der landwirtschaftlichen Anbausysteme wurde hervorgehoben. Abschließend sind die Anbausysteme
in Serou im Gegensatz zu Dogué von Flächenmangel und auch höhere Intensität gekennzeichnet.
Weiterhin wurde der Nord-Transekt im östlichen Teil rundum Ndali abgewickelt. Dann wurde
entschieden die Erhebungen zum Süd-Transekt vorzunehmen. Dort liegt eine bimodale Niederschlagsverteilung
für die Regenzeit vor. Folgende Ortschaften wurden dabei beprobt: im Osten
Pobe, im Westen Bohicon und im mittleren Transekt Savé. Die Modellierung mit dem Biomasseparameter
wurde erweitert. Neue Begriffe wie „Agro-Klimax“ und „Ökovolumen“ wurden
vorgeschlagen. „Leaf Area Index“ (LAI) und „Specific Leaf Area“ (SLA) wurden für weitere
Kulturpflanzen (z. B. Sorghum, Mango) und Schattenbäumen (Néré, Karité, Teak) bestimmt.
Eine einfache Beziehung zwischen Bruttophotosynthese und Blattfall wurde herausgearbeitet.
183

184
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-L.4 Ökovolumendynamik und Anpassung des Anbausystems an die
Klimaänderung im Ouémé-Einzugsgebiet
Problemstellung
Abb.: Ackersaaten in Südbenin
In den letzten Jahrzehnten änderte sich in Benin die Landnutzung (Wälder, Ackerflächen sowie
die Wasserverfügbarkeit) durch die große Nachfrage nach Lebensmittel, Pflanzenfasern, Wasser
und Platz für Siedlungen für die schnell wachsende Bevölkerung. Expandierende Ackerflächen,
Weiden, Plantagen und urbane Gebiete werden von einem zunehmenden Einsatz von Energie,
Wasser und Dünger begleitet.
Die Expansion und Intensivierung des agrarischen Anbausystems haben dem Menschen eine
stärkere Ausnutzung der Naturressourcen ermöglicht und dadurch zu einer enormen Zunahme
der Lebensmittelproduktion in den letzten 20 Jahren geführt. Gleichzeitig sind damit jedoch eine
Schädigung der Ökosystemkapazität für eine nachhaltige Nahrungsmittelproduktion, die Versorgung
mit Süßwasser, die Konservierung der Wälder, die Regulierung von Klima und der Verlust
von Bodenqualität einhergegangen.
Das nachhaltige Management von den „Trade-offs“ zwischen der Lebensmittelproduktion und
dem Erhalt der Ökosystemkapazität stellt eine große Herausforderung dar. Auf ökologischen
Kenntnissen basierende Anbaustrategien können die nachhaltige Agrarproduktion verstärken
und gleichzeitig die unerwünschten Nebeneffekte reduzieren.

Problemkomplexe IMPETUS
Trotz zahlreicher Szenarien und Auswirkungen des globalen Wandels und der Klimaänderungen
kommt der erwünschte Erfolg nicht automatisch zu Gunsten des Agrarsektors. So ist die ständige
Anpassung des Anbausystems an die Klimaänderung ein nicht-ignorierbarer Prozess, der eine
notwendige Handlungsoption eines landwirtschaftlichen Produzenten ausmacht, um die Vorteile
aus der Klimaänderung zu nutzen und die Nachteile zu minimieren.
Das Ökovolumen wird als „surface multiplied by the weighted average height (eco-height) of
given phytocenose or agricultural system” definiert. Es hat großen Einfluss auf den Wasserkreislauf,
demzufolge ist es ein wichtiger Indikator für die Ökosystemkapazität innerhalb der laufenden
Anpassung des beninischen Anbausystems an die Klimaänderung.
Im diesem Kontext stellen sich folgende Fragen:
• Was sind die Unterschiede zwischen den nördlichen, mittleren und südlichen Anbausystemen
jeweils unter dem unimodalen bzw. bimodalen Niederschlagregime im Einzugsgebiet?
• Was sind die jeweiligen Nach- und Vorteile der nördlichen, mittleren und südlichen Anbausysteme
bezogen auf die jeweiligen Anbaustrategien?
• Wie lassen sich die Anbausysteme im Einzugsgebiet an die Klimaänderung anpassen?
• Wie ändert sich die Ökovolumendynamik in den zukünftigen anbaustrategischen Szenarien?
Mitarbeiter
Deng, Röhrig, Kuhn, Paeth
Notwendige Daten aus den Biowissenschaften werden durch PK Be-L.2 bereitgestellt.
Kooperationspartner
Produzenten, INRAB, FSA, GTZ, DED
Zielsetzung
Aufbauend auf Analysen der Anbausysteme und deren Anpassungen an Klimaänderungen werden
zukünftige Anbaustrategien als Handlungsoptionen anhand Expertenwissens und ökologischer
Kenntnisse („Agroklimax – Konzept“) entwickelt und bewertet. Interventionsszenarien
werden vor allem auf folgende Optionen fokussiert: zunehmende Verbreitung von Dauerkulturen
anstelle jährlicher Kulturen, Plantagekulturen, „Agroforestry“, „conservation agriculture“ und
185

186
IMPETUS Problemkomplexe
„clean development mechanism“. Diese beinhalten einerseits ein großes Potenzial für eine An-
bausystemintensivierung und Einkommenssteigerung, andererseits wirken diese als effektive
Puffer gegen Entwaldung und Anbauflächenausdehnung.
Für die Umsetzung der in PK Be-L.4 entwickelten Anbaustrategien wird ein DSS („Decision
Support System“) entwickelt und mit den erhobenen Dateien kalibriert. Weiterhin wird das DSS
zum „Capacity Building“ eingesetzt.
Modellierung
Abb.: Blockdiagramm
Das Blockdiagramm (siehe Abbildung oben) veranschaulicht die logischen Zusammenhänge
zwischen der Ökovolumendynamik, den naturräumlichen und den sozio-ökonomischen Faktoren.
Die IMPETUS-Problemkomplexe werden vernetzt. Die Fokussierung liegt auf den Interventionsszenarien
zur Erarbeitung der Anbaustrategien im Bezug auf „trade-offs“ zwischen Ökosystemkapazität
und nachhaltiger Agrarproduktion.
Die Ökovolumendynamik wird auf der Basis eigener Messungen jährlich bis zum Jahr 2025 für
jede Gemeinde des Ouémé - Einzugsgebietes berechnet. Dabei werden alle drei IMPETUS -
Szenarien implementiert. Mit Unterstützung und Input von PK Be-E.6 kann die Ökovolumendynamik
in Form von GIS-Karten visualisiert werden.
Für die Berechnung der Ökovolumendynamik wird ein auf eine Multivariablenanalyse basiertes

Problemkomplexe IMPETUS
Verfahren stufenweise angewandt. Dieses methodische Verfahren erlaubt einen flexiblen Aufbau
der Berechnung von der Ökovolumendynamik je nach Datenverfügbarkeit.
Responseindikatoren
• Ökovolumen: dient als interdisziplinärer Indikator für Ökosystemkapazität und als Input
für PK Be-L.1, PK Be-E.1, PK Be-E.2, PK Be-E.3, PK Be-L.3, PK Be-E.6,
PK Be-E.7, PK Be-L.5, PK Be-H.3.
• Agroklimax-Index: dient als ein integriertes Kriterium für die Entscheidung über die
zukünftigen Entwicklungspfade der Anbausysteme. Er ist besonderes hilfsreich, wenn
nur wenige Daten zur Verfügung stehen.
INPUT Daten
Primärdaten
• “Basal Area”, “Height”, “Planting Density”, “Litter-fall”, “Specific Leaf Area”, “Soillitter”,
Bodenatmung, Biomasse (TP A4)
• Restriktionen der „food production“ aus Sicht der Bauer, Erträge, Kulturkalender, Rotation,
Anbaumanagementschema, Bodenqualität,...( TP A4)
Agrar-ökologische Rahmenbedingung
• Landnutzung, Agrarische Marginalität, LAI, NDVI (TP A3); Bodenqualität, Wasserverfügbarkeit
(TP A2)
• Klimaszenarien und Niederschlagvorhersage (TP A1)
Sozi-ökonomische Daten
• Landwirtschaftliche Flächenverteilung, Produktion, Produktivität, Rentabilität von verschiedenen
Verfahren, Populationsdynamik auf Kommunenebene, Landrecht, Transaktionskosten,
institutionelle Effizienz (TP A4 und TP A5)
OUTPUT Daten
Ökovolumendynamik
• Für jede Kommune des ganzen Ouémé-Einzugsgebietes, Jährlich bis 2025 für IMPETUS
Szenarien
• Für Interventionsszenarien
187

188
Interventionsszenarien
IMPETUS Problemkomplexe
• Anhand Expertenwissen und Agroklimax-Index Analyse der möglichen Entwicklungspfade
mit dem Ziel nachhaltiger Anbausysteme
Szenarieneinbindung
Die Ökovolumendynamik wird für alle drei IMPETUS-Szenarien berechnet. Als Interventionsszenarien
werden zukünftige Anbaustrategien formuliert und bewertet unter der Berücksichtigung
der praktischen Handhabung.
Meilensteine
Ende 2006: Mit eigenen erhobenen Daten wird ein Ökovolumenmodell entwickelt, das die aktuellen
Ökovolumen in dem ganzen Einzugsgebiet berechnet. DSS wird ausgewählt.
Sommer 2007: Implementierung der primären, agrarökologischen als auch sozio-ökonomischen
Daten in ein DSS.
Ende 2007: Kalibrierung des DSS mit den eigenen gemessenen Daten. Mit Input-Daten von anderen
Problemkomplexen können die Korrelationen zwischen Ökovolumen und anderen Faktoren
getestet werden. Das Berechnungsmodell wird vervollständigt und spezifiziert.
Sommer 2008: Zukunftorientierte Anbaustrategien als Interventionsszenarien, die sich an Klimaänderungen
anpassen, werden abgeleitet.
Ende 2008: DSS wird als Transferprodukt weiter in Benin für „Capacity Buildung“ eingesetzt.
Transferprodukte
• GIS-Karten von Ökovolumendynamik
• Anbaustrategien
• DSS für Anbaustrategien
Mögliche Anwender
• Produzent
• Gemeinden
• INRAB, Université Abomey-Calavi
• Ministère de l´Agriculture, de l´Élevage et de la Pêche (MAEP)
• NGOs

Problemkomplexe IMPETUS
Capacity Building
• Ausbildung von 2 beninischen Mitarbeitern (Magister-Studenten) über das DSS für Anbaustrategie
• Seminar mit anbautechnischer und –strategischer Schulung
• Publikation
Personalbedarf
5,40 MM - Zhixin Deng
2,70 MM - Julia Röhrig
2,88 MM - Arnim Kuhn
5,40 MM - Heiko Paeth
3,60 MM - Bettina Orthmann
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Felderhebungen der zweiten Phase werden bis Ende 2005 abgeschlossen. Das theoretische
Konzept ist ausgearbeitet, die Arbeitshypothesen sind formuliert und die Berechnungsverfahren
für den weiteren Verlauf diese Problemkomplexes ausgewählt.
Ein erstes Berechnungsmodell wurde erstellt und Szenarien für Anbauflächenerweiterung unter
Berücksichtigung von Bevölkerungswachstum und Ernährungsbedarf entwickelt. Weiterhin sind
Szenarien für die Ökovolumendynamik bis 2025 in Nord-Ouémé erstellt worden.
189

190
IMPETUS Problemkomplexe
PK Be-L.5 Nachhaltiges Feuermanagement für Ressourcenschutz mit
Fernerkundung und GIS
Problemstellung
Große Gebiete Benins sind in der Trockenzeit von Buschfeuern betroffen. Wie Untersuchungen
im Rahmen des IMPETUS Projektes gezeigt haben, sind mehr als 70% der Fläche des oberen
Ouémé-Einzugsgebietes von Feuern beeinflusst. Das Legen von Feuern ist in dem Untersuchungsgebiet
eine traditionelle Methode um Felder für den Anbau vorzubereiten. Feuer wird aber
auch von Viehzüchtern gelegt, um trockene, harte Gräser zu verbrennen, und so einen erneuten
Austrieb von jungen frischen Gräsern zu ermöglichen, die vom Vieh bevorzugt werden.
Auch zur Jagt werden Feuer gelegt.
Durch die ansteigende Bevölkerungsdichte und das damit einhergehende Zusammenbrechen des
traditionellen Feuermanagements stellen die Feuer ein zunehmendes Problem dar, besonders in
Hinblick auf die Bodendegradierung, Nährstoffkreislauf, Vegetationszusammensetzung und CO2

Problemkomplexe IMPETUS
Haushalt. Insbesondere die späten Feuer („late fires“), definiert als Feuer nach dem 16.12. jeden
Jahres, tragen besonders zur Bodendegradation bei, da die in der Asche gebundenen Nährstoffe
vor Einsetzen der Regenzeit nicht mehr in den Boden eingebunden werden können. So wird ein
Großteil der wertvollen Nährstoffe vom Regenwasser weggespült.
Aus diesem Grund gibt es gesetzliche Bestimmung und Vereinbarungen zwischen Dörfern und
Entwicklungsgesellschaften, dass nach dem 16. Dezember keine Feuer mehr gelegt werden dürfen.
Allerdings werden diese Verordnung bzw. speziellen Vereinbarungen sehr oft nicht eingehalten
und es stellt sich die Frage nach einem effektiven Kontrollsystem. Aus wissenschaftlicher
Sicht ist die Quantifizierung der vom Feuer beeinflussten Gebiete und der Nährstoffkreislauf
sowie die CO2 Bilanz ein wichtiges Forschungsfeld.
Mitarbeiter
Thamm, Judex, Orekan, Bako-Arifari, Hiepe
Notwendige Daten aus den Biowissenschaften werden durch PK Be-L.2 bereitgestellt.
Kooperationspartner
PGTRN, GTZ, INRAB, UNB, CENTATEL
Zielsetzung
Ein wichtiges Ziel ist die raumzeitliche Untersuchung der Feuerdynamik in Benin. Dazu gehört
die raumzeitliche Verteilung der Buschfeuer, sowie die Abschätzung der verbrannten Biomasse,
die Erfassung des Nährstoffumsatzes und die durch Feuer verursachte Bodendegradierung sowie
die Abschätzung des Einflusses von Buschfeuer auf den CO2 Haushalt.
Weitere Aufgaben im Sinne eines nachhaltigen Feuermanagements, ist die Überprüfung der Einhaltung
von gesetzlichen Bestimmungen und Dorfvereinbarungen bezüglich des Zeitpunktes der
Feuer. Zuwiderhandlungen werden umgehend erkannt und können an die verantwortlichen Stellen
gemeldet werden. Unter Verwendung von Niederschlags- und anderer Klimadaten sollen
Gebiete ausgewiesen werden die gefahrlos gebrannt werden können. Diese Daten können periodisch
den Kommunen zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann ein „Decision Support System“
für einen möglichst ressourcenschonenden Einsatz von Buschfeuern geschaffen werden.
Der Name des Systems ist MABFIRE („Managing Bush Fire“)
191

192
Modellierung
Struktur von MABFIRE
IMPETUS Problemkomplexe
Damit das System für sich entwickelnde Länder verwendet werden kann, sollen - so weit wie
möglich - auf frei erhältliche Fernerkundungsdaten zurückgegriffen werden. Neben der direkten
Nutzanwendung für Behörden und Entwicklungsgesellschaften können aus dem Problemkomplex
sehr wichtige Beiträge für die „scientific community“ abgeleitet werden, da die Frage des
Feuermanagements und des Nährstoffhaushaltes in weiten Gebieten der Welt große Bedeutung
hat. Übertragbarkeit unter Berücksichtigung der IMPETUS Szenarien.
DSS MABFIRE

Problemkomplexe IMPETUS
Methode
• Automatisiertes Herunterladen von frei verfügbaren täglichen Satellitenbildern, Kalibrierung,
Archivierung
• Schaffung einer Prozessierungskette für die weitgehende automatische Erkennung und
Abgrenzung der vom Feuer beeinflussten Gebiete.
• Analyse der Feuerfläche durch die Metadaten (meteorologische Daten, Vegetationskarten,
Landnutzungspraxis, Gemeindegrenzen,...)
• „Near real time“ Mitteilungen an die einzelnen Behörden (in Newsletter mit digitalen
und analogen Verteilern), inwieweit die Gesetze bezüglich des Feuermanagements und
die Dorfvereinbarungen eingehalten wurden
• „Risk Assessment“ für einzelne Gebiete unter Verwendung von Niederschlagsdaten und
anderen meteorologischen Parameter.
• Zusätzliche Abschätzung der Biomasse, der Biomassenverluste bzw. deren CO2 Bilanzen
und des Nährstoffhaushaltes
• Ableitung von qualitativen Aussagen zur raumzeitlichen Biomasseentwicklung unter Berücksichtigung
der IMPETUS Szenarien sowie der Auswirkungen unterschiedlichen Feuermanagements
Responseindikatoren
• Raumzeitliche Verteilung von Buschfeuern
• Verlust an Biomasse
• CO2-Emissonen und Nährstoffumsatz
INPUT Daten
• Digitales Geländemodell aus SRTM und ASTER
• Bodenkarten
• tägliche Satelliten Bilder
• hochaufgelöste Satellitenbilder und nach dem 16.12. zur Kalibrierung der Prozesskette
• tägliche Karten der Niederschläge und anderer meteorologische Parameter (Temperatur,
Feuchte, Verdunstung,…)
• Hochauflösende Vegetationsklassifizierung
• Überflüge mit einer Drohne zur Erfassung der Prozessdynamik
• Daten zum Biomassen- und Nährstoffumsatz aus Literatur, von Partnerinstitutionen und
Testfeldern
193

194
OUTPUT Daten
IMPETUS Problemkomplexe
• Karten der raumzeitliche Verteilung der Feuer beeinflusste Gebiete
• Automatische Kennung der Gebiete, in denen die Vereinbarungen zum nachhaltigen Feuermanagement
nicht eingehalten werden.
• Karten des CO2 Bilanz und des Nährstoffhaushalts.
• Die Daten werden sowohl digital (IMPETUS-Webserver) als auch anlog zeitnah verteilt
Szenarieneinbindung
Inwieweit fließen die IMPETUS Szenarien in die Modellierung ein?
Die berechneten Landbedeckungs- und Landnutzungsveränderungen verändern die Auftrittswahrscheinlichkeit
von Feuer und haben Einfluss auf die CO2 Bilanz sowie den Nährstoffkreislauf.
Des Weiteren beeinflussen Veränderungen der Niederschlagsmuster und anderer meteorologischer
Parametern das Auftreten von Feuern. Dies kann mit dem System untersucht werden.
Intervention Szenarios
Die Auswirkungen von unterschiedlichen Feuermanagement Systeme auf die CO2 Bilanz und
den Nährstoffkreislauf kann abgeschätzt werden.
Meilensteine
Ende 2006: Automatisches Herunterladen von Fernerkundungsdaten und den benötigten meteorologischen
Parameter, Erstellung der Prozesskette für die Erkennung von Feuer und Überlagerung
der Kommunengrenzen
Trockenzeit I: 2006-2007: Abschätzung des Nährstoffverlustes und des CO2 Haushaltes sowie
Kalibrierung des Systems, Einarbeitung der Meteosat-Daten der 2. Generation
Trockenzeit II: 2007-2008: Implementierung des Systems in Benin, erweiterte Kalibrierung,
diverse Anpassung, entsprechende Schulungen der Institutionen in Benin, erste Anwendung von
Feuermanagement in Absprache mit den „Stakeholdern“
Trockenzeit III: 2007-2008: Optimierung, Simulation der Szenarien, Test unterschiedlicher
Feuermanagementsysteme
Transferprodukte
• Karten der Feuerdynamik von Benin: Sie zeigen die raumzeitliche Verteilung der Feuer.
PGTRN und INRAB sowie Geberorganisationen können diese Karten nutzen, um die
Degradation von Böden und den Nährstoffverlust abzuschätzen und Gebiete, in denen interveniert
werden muss, zu identifizieren.

Problemkomplexe IMPETUS
• Kommunen und Departments erhalten Karten der Gebiete in denen die Gesetze und Vereinbarungen
zum Feuermanagement nicht eingehalten werden. Sie können daraufhin entsprechende
Maßnahmen ergreifen.
• Die Flächendatensätze mit der jeweiligen Feuergefahreignung für frühe Feuer, die den
Kommunen zur Verfügung gestellt werden, sind Voraussetzung für einen nachhaltigen
Ressourcenschutz durch besseres Feuermanagement. So können die Feuer immer zum
optimalen Zeitpunkt gelegt werden.
• Flächendatensätze des CO2 Umsatzes für Klimamodellierer.
• Das System kann anschließend auch in anderen Ländern in den wechselfeuchten Tropen
implementiert werden.
Mögliche Anwender
PGTRN, CENATEL, INRAB, GTZ, UNB
Capacity Building
Herbst 2006: Schulung von PGTRN, INRAP und GTZ in der Anwendung der Outputdaten des
Systems
Herbst 2007: Implementierung des Systems in Benin. Erfahrungsaustausch und weitere Schulungen
in dem System. Gemeinsame Feldkampagne zur Erarbeitung standardisierter Aufnahmen
der Brandflächen, des Biomassenumsatzes und des Nährstoffverlusts
Herbst 2008: Übergabe und Implementierung des Systems an der Universität, so dass es auch
nach Ablauf von IMPETUS weiterentwickelt werden kann. Gemeinsame Nutzerkonferenz
Personalbedarf
Aufsetzen des Systems
10,80 MM - Thamm
Austesten des Systems in den Pilotgemeinden
14,85 MM - Judex
0,90 MM - Hiepe
Stand der bisherigen Arbeiten
Eine Evaluation des Bedarfs für solch ein System in Benin erfolgte. In einer Machbarkeitsstudie
wurde für einzelne Zeitpunkte mit noch nicht automatisierter Bearbeitung die Funktion des Systems
getestet. Für die hinter dem DSS stehenden Modellkonzepte wurden Literaturstudien
durchgeführt.
195

196
IMPETUS Problemkomplexe
IV.1.4 Themenbereich: Gesellschaft und Gesundheit in Benin
Die schlechte Versorgungslage der beninischen Bevölkerung mit sozialen Basisdiensten drückt
sich durch zwei internationale Entwicklungsindikatoren eindrucksvoll aus: im Ranking des Human
Development Index (HDI) nimmt Benin den 162ten Platz von 177 Ländern ein und auf der
Skala des „Water Poverty Index“ (WPI) steht Benin auf einem der 10 letzten Plätze. Vor diesem
Hintergrund ist die nötige Verbesserung des Zugangs zu sauberem Trinkwasser im Rahmen der
neuen Entschuldungs- und Armutsbekämpfungsinititiative der Weltbank (seit 2002) für Benin
als zentrales Politikfeld bestätigt worden. Aktuelle Forschungsergebnisse zum gesellschaftlichen
Umgang mit Wasser liefern wichtige Informationen zur sozio-politischen Einbettung der Ressource
Süßwasser, kontextualisieren die Daten anderer naturwissenschaftlicher Projektbereiche
und machen „Capacity Building“ auf verschiedenen Ebenen planbar. Die im Rahmen des Themenbereichs
geleisteten Untersuchungen der vergangenen beiden Förderperioden nähern sich
der Komplexität der Ausgangsthematik multiperspektivisch. Wesentlich ist die Erkenntnis, dass
im Gegensatz zu anderen westafrikanischen Entwicklungsländern nicht absolute Ressourcenknappheit
das primäre Problem der schlechten Versorgungslage darstellt. Wie der institutionenund
akteurszentrierte Ansatz gezeigt hat, liegen Ursachen von Zugangsengpässen zu Naturressourcen
inklusive Wasser und sozialen Basisdiensten vielmehr in den Existenzsicherungsstrategien
und -strukturen verschiedener Bevölkerungsgruppen und einer institutionellen Ineffizienz
auf verschiedenen Verwaltungsebenen begründet. Die sozialwissenschaftlichen Problemkomplexe
des Themenbereichs tragen zur Einlösung des multiperspektivischen Ansatzes bei, indem sie
Wasser und andere Naturressourcen als sozial und kulturell eingebetteten Produktionsfaktor ansehen.
Nur dieser Blickwinkel ermöglicht es, die sozial differenzierte Vulnerabilität verschiedener
Existenzsicherungssysteme zu erklären. Unter dem multiperspektivischen Ansatz ist auch ein
weiterer Problemkomplex angesiedelt, der in einer volkswirtschaftlichen Orientierung zum Ausdruck
kommt, indem die Wassernachfrage der Sektoren (Haushalt, Industrie, Landwirtschaft)
unter Berücksichtigung möglicher Wasserkonflikte analysiert wird. Im Mittelpunkt einer institutionellen
Perspektive steht die formale Kompetenzaufwertung der dezentralisierten Verwaltungen
und anderer lokaler Akteure im Handlungsfeld der sozialen Basisversorgung. Auch die Verantwortung
für ein verbessertes Wassermanagement wird in diesem Kontext momentan von
zentralstaatlichen Behörden und lokalen Institutionen ausgehandelt.
Die medizinischen Analysen fokussieren Wasser als Krankheitsträger. Hierbei werden seit der
ersten Förderperiode verschiedene natürliche und anthropogene Trinkwasserquellen auf ihre virologische
und bakteriologische Kontamination untersucht. Inzwischen steht eine regionale
Brunnendatenbank zur Wasserqualität zur Verfügung, deren Nutzung durch beninische Anwender
und durch Experten der Entwicklungszusammenarbeit im Rahmen des Kompetenztransfers
der dritten Förderperiode ausgeweitet wird. Von großer perspektivischer Bedeutung für Planungszusammenhänge
ist auch ein zweiter medizinischer Problemkomplex, der sich mit dem
Zusammenhang von Klimaveränderungen und der Ausbreitung von Meningitis- und Malariaerkrankungen
befasst.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Be-G.1 Demographische Projektionen für das Ouémé-Einzugsgebiet
Problemstellung
Abb.: Arbeitsmigration in Zentralbenin
Wie gestaltet sich die demographische Entwicklung im Einzugsgebiet des Ouémé unter den in
den IMPETUS-Szenarien aufgestellten Rahmenbedingungen?
Mitarbeiter
Singer
Kooperationspartner
INSAE
Zielsetzung
Projektionen der demographischen Entwicklung in den IMPETUS-Szenarienregionen Hoch-,
Mittel- und Nieder-Ouémé. Die Projektionen werden auf Grundlage der storylines für die Ebene
der Departements gerechnet und die Ergebnisse anschließend durch demographische Gewichtung
auf die Ebene der Gemeinden (z. T. bis auf Ebene der Arrondissements und Dörfer bzw.
197

198
IMPETUS Problemkomplexe
Stadtviertel) übertragen. Parallel dazu erfolgt eine Projektion der städtischen Bevölkerung im
Ouémé-Einzugsgebiet. Alle demographischen Rechnungen haben einerseits zum Ziel anderen
Problemkomplexen Basisgrößen für eine zentrale Antriebskraft zur Verfügung zu stellen und
andererseits die demographischen Rahmenbedingungen für Entwicklung in Benin bis 2025 zu
analysieren.
Modellierung
Blockdiagramm
Für die Erstellung von demographischen Projektionen ist eine auf fundierter Regionalkenntnis
beruhende Hypothesenbildung bezüglich der wahrscheinlichen Entwicklung verschiedener demographischer
Parameter in der Zukunft entscheidend. Vor allem hier kann das multidisziplinäre
Potenzial innerhalb von IMPETUS genutzt werden.
Ökonomische
Entwicklung
Institutioneller Sozialer und kultureller
Wandel (PK Be-G.2) Wandel (PK Be-G.3)
Interdisziplinäre
Hypothesenbildung
Hydrologie
Methodik
Klima
ECHAM
REMO
Demographische
Ausgangsdaten
Räumlich differenzierte
Bevölkerungsprojektionen
bis 2025
Expertenmodell Spectrum/DemProj, bei vorhandenen Eingangsdaten (Fertilitäts-, Mortalitäts-,
Migrationsdaten) demographische Projektionen in Jahresschritten. Projektionen auf Departementsebene
für die Szenarien BI, II, III liegen vor.

Problemkomplexe IMPETUS
Responseindikatoren
Sind identisch mit den OUTPUT Daten.
INPUT Daten
Aktuelle Bevölkerungszahlen (Zensus 2002), Fertilitäts-, Mortalitäts- und Migrationsraten für
die administrative Einheit der Departements, Annahmen zur zukünftigen Höhe der Fruchtbarkeitsrate,
der Lebenserwartung und der Migration
OUTPUT Daten
Bevölkerungsdichten, geschlechts- und altersspezifische Bevölkerungszahl, unterschiedliche
Mortalitäts- und Fertilitätsmaße und Migration in Jahresschritten auf Departement-Ebene bis
2025. Demographische Ereignisse wie Wachstumsraten und Verdopplungszeiten. Bevölkerungszahl
und Bevölkerungsdichten für Gemeinden und Arrondissements in 5-Jahresschritten bis
2025. Städtische Bevölkerung 2025.
Szenarieneinbindung
Wie gehen die Szenarien in den PK ein?
• Szenarien BI, BII, BIII sind gerechnet.
Interventionsszenarien
• Mögliche Interventionsszenarien: Verstärkte internationale Einwanderung nach Benin
aufgrund politischer Instabilität in Nachbarstaaten (z.B. Nigeria) und/oder aufgrund einer
Verschlechterung der agrarökologischen Bedingungen in den angrenzenden Sahelstaaten
Niger und Burkina Faso
Meilensteine
In der dritten Phase werden räumlich differenzierte Interventionsszenarien geprüft und berechnet.
Des Weiteren werden vorliegende Ergebnisse gemäß dem Bedarf der Pilotgemeinden und
anderer Anwender zugeschnitten. Besondere Bedeutung haben Daten und Karten auf der Ebene
der Arrondissements, die als kleinräumlich differenzierte Planungsgrundlage dienen.
199

200
Transferprodukte
IMPETUS Problemkomplexe
Räumlich differenzierte Datensätze mit demographischen Kenngrößen (z. T. bereits auf der Im-
petus-Webseite), umfassende Visualisierung der Projektionen durch kartographische Produkte.
Mögliche Anwender
In Benin vor allem die Pilotgemeinden, und untergeordnete Verwaltungsstrukturen. Außerdem
Planungsbehörden (Planungsministerium, INSAE,) und EZ (GTZ, DED).
Capacity Building
Eventuell Schulungen in MS Access, SPSS, Excel und ArcGis, um einen sicheren Umgang mit
den Daten zu gewährleisten.
Personalbedarf
7,2 MM - Singer
Stand der bisherigen Arbeiten
Ende Juli 2005: Szenarien BI bis BIII wurden mit dem Expertenmodell Spectrum/DemProj berechnet,
die Ergebnisse wurden auf Departement- und Gemeindeebene visualisiert.
Ende April 2006: „Downscaling“: Die bisher vorliegenden Daten, die auf Gemeinde-Ebene darstellbar
sind, werden auf Arrondissement-Niveau berechnet und visualisiert. Abgleich und Vervollständigung
des dazu benötigten GIS-Datensatzes durch Rücksprache mit INSAE in Cotonou,
Dezember 2005.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Be-G.2 Wassermanagement und institutioneller Wandel
Problemstellung
Abb.: Montage eines dörflichen Leitungssystems
Dieser Problemkomplex geht von der institutionell verursachten Wasserknappheit, als einem
zentralen Existenzsicherungsproblem im ländlichen Benin aus. Der Stand der Forschung belegt,
dass die Wasserknappheit in Benin weniger ein Problem der absoluten Wasserverfügbarkeit als
des Zugangs zu sauberem Trinkwasser ist. Wichtige institutionelle Faktoren die zu dieser Situation
beigetragen haben, waren etwa die lokalen Ansprüche an die Wasserqualität, die nicht mit
medizinischen Konzeptionen von sauberem Wasser übereinstimmen müssen und die teilweise
nachrangige Bedeutung von Wasser gegenüber anderen Problemen der Lebenshaltung. Als zentrales
institutionelles Hemmnis ist die geringe Abflussrate der Finanzmittel innerhalb des Wassersektors
zu nennen.
201

202
IMPETUS Problemkomplexe
Die Trinkwasserversorgung ist derzeit durch die Dezentralisierung und die beninische Sektorre-
formstrategie im Wasserbereich einem tief greifenden Wandel ausgesetzt. Besonders die Zustän-
digkeiten und Kompetenzen der dezentralisierten Verwaltungen (Gemeinden, frz. „communes“)
im Bereich des Wassermanagement sind im Verhältnis zu den anderen Akteuren des Wassermanagements
noch nicht geklärt (siehe Abb. IV.1.4-1). Beispiele sind die Wartung des bestehenden
Versorgungsnetzes und die Standortwahl neuer Wasserstellen. Von besonderem Interesse ist
hierbei, ob das gemeindliche Wassermanagement zu einer optimalen Versorgungssituation führen
wird. Diese Fragestellung bezieht sich nicht nur auf Trinkwasserstellen, sondern vor allem
auf die immer zahlreicheren Kleinstauseen.
Da das Wassermanagement derzeit von institutioneller Unsicherheit geprägt ist, hängt seine Ausgestaltung
stark von den Partikularinteressen und -strategien der beteiligten Akteure ab. Dies erfordert
eine zwischen den Departements vergleichende Politikfeldanalyse zum Verständnis neuer
Managementweisen als Basis des Kompetenztransfers durch IMPETUS.
Mitarbeiter
Singer, Bako-Arifari, Hadjer
Kooperationspartner
Gemeinden Tchaourou und N’Dali, SRH, GTZ, DED, LASDEL, Université d’Abomey-Calavi
Zielsetzung
Das Ziel des Problemkomplexes ist es, die veränderten Planungs- und Implementierungspraktiken
des Wassermanagements im Kontext der Sektorreformstrategien und der Dezentralisierung
zu verstehen. Dieses Verständnis bildet zum einen die unabdingbare Vorraussetzung um
IMPETUS Transferprodukte im Bereich des Wassermanagements sinnvoll zu platzieren. Zum
anderen soll der Wissenstransfer über neue Managementregime im Bereich der Wasserversorgung
an zuständige Wasserinstitutionen zu einer effizienteren Planungspraxis im Sinne eines
„Capacity Building“ beitragen. Basis sind die analysierten „best-“ und „worst practices“, die in
einem Vergleich zwischen verschiedenen Verwaltungseinheiten identifiziert werden.

Problemkomplexe IMPETUS
Modellierung
Politikzyklusmodell
Das Politikzyklusmodell als zugrunde liegende Denkfigur der Politikfeldanalyse ist ein Expertenmodell.
Es teilt den politischen Prozess in die Phasen Problemdefinition, Agendasetzung, Politikformulierung,
Politikimplementierung, Reformulierung und Termination ein.
In jeder Phase sind unterschiedliche Akteure beteiligt, die neben der eigentlichen Wasserpolitik
auch ihre Eigeninteressen (z.B. Außenpolitik der Geber, Konkurrenzen zwischen Gebern, politische
Machtkämpfe auf der nationalen bis lokalen Ebene) verfolgen, so dass es zu einer Zielverschiebung
während des Prozessverlaufs kommt.
Was kann das Modell?
Das Modell ermöglicht ein Prozessverständnis der sich neu institutionalisierenden Praktiken des
Wassermanagements. Da die Handlungsstrategien der beteiligten Akteure aus zahlreichen
Aufträge
NRO
Policy-Vorschläge
Geberinstitutionen
und Finanzierung
Ministerium (MMEH)
Generaldirektorat (DRH)
Politikformulierung und Agendasetzung (PADEAR)
Regionale Wasserbehörden (SRHs) (Umsetzung der PADEAR)
Kompetenz- und Finanztransfer?
Gemeinden
Aufträge
Aufträge? Steuereintreibung?
Arrondissements
Baufirmen
Wasserstellen pro Dorf?
Bau der Wasserinfrastruktur
Dörfer
Capacity building
Eigenbeiträge?
Standortbedingungen der Wassernutzung
bisherige Beziehung
sich neu konstituierende Beziehung mit Beispiel
(= Gegenstand der Politikfeldanalyse
des Wassermanagements)
Nutzerkomitees
Nutzungstarife?
Wartung?
Lokale und regionale Wasserqualität
und -verfügbarkeit
Abb. IV.1.4-1.: Blockdiagramm: Die institutionelle Landschaft des Wassersektors in Benin als Basis der
Politikfeldanalyse
203

204
IMPETUS Problemkomplexe
Studien bekannt sind, ermöglicht die laufende Politikfeldanalyse eine realistische Einschätzung
der zukünftigen Praktiken des Wassermanagements in Form von qualitativen Szenarien (Wenn-
Dann-Aussagen) im Kontext der IMPETUS Szenarienanalyse.
Responseindikatoren
• Verhältnis geplanter zu gebauter Wasserstellen
• Art der Wasserstellen
INPUT-Daten
• 500 Planungsdokumente
• Interviews mit Akteuren des Wassermanagements in allen „Départements“ (außer Mono
u. Cotonou)
• Presseartikel
• 3 Abschlussberichte der Politikfeldanalyse des Wassersektors
• Feldforschungsdaten zum Wassermanagement der beteiligten Mitarbeiter
• Survey Daten zur Wasserversorgungssituation und dem Wassermanagement auf der lokalen
und Haushaltsebene im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
OUTPUT-Daten
siehe Transferprodukte
Szenarieneinbindung
Die in diesem PK generierten Daten zu den institutionellen Rahmenbedingungen des Wassermanagements
müssen mit den Ergebnissen der Problemkomplexe zusammengebracht werden, die
den Wasserkreislauf und die Faktoren, welche die Wasserqualität beeinflussen, untersuchen (insbesondere
PK Be-H.1 und PK Be-G.5) um die allgemeinen IMPETUS-Szenarien mit Inhalt zu
füllen
Da die intervenierenden Institutionen und Akteure des Wassermanagements sowie der Wandel
der institutionellen Rahmenbedingungen selbst den Untersuchungsgegenstand bilden, sind die
Inhalte der Interventionsszenarien mit den Inhalten der IMPETUS-Szenarien identisch (bspw.
Geberkoordination, Geberfinanzierung der Wasserpolitik, Umsetzung der Dezentralisierung
usw.).

Problemkomplexe IMPETUS
Meilensteine
In Zusammenarbeit mit PK Be-G.3 wird in der zweiten Hälfte 2006 und der ersten Hälfte 2007
die Identifikation strategischer Gruppen und Konfliktarenen auf Gemeindeebene sowie die Gremienbildung
zur Wasserwirtschaft und –nutzung stattfinden (siehe „Capacity Building“). Derartige
Gremien existieren bislang nicht, ihre Etablierung stellt einen wichtigen Grundpfeiler für
Verbesserungen im Bereich Wasserwirtschaft dar. Ab Juli 2007 werden in regelmäßigen Abständen
Ausbildungsmodule sowie eine Anleitung zur selbstständigen Fortführung angeboten.
Nach der abschließenden Dokumenten- und Interviewauswertung sollen ein „working paper“
und ein Artikel zum Wassermanagement entstehen.
Transferprodukte
Das zentrale Transferprodukt des PK Be-G.2 ist die Datenbank zum Wassermanagement, zur
Existenzsicherung und Demographie, die in Zusammenarbeit mit PK Be-G.1 und PK Be-G.3 als
gemeinsames A5 Produkt aufgebaut wird.
Auch das „working paper“ bzw. der Artikel zum Wassermanagement ist als politikbegleitendes
Transferprodukt zu sehen. Im Jahr 2004 wurde auf der Basis des Artikels „Politiques locales et
stratégies de mobilisation des ressources fincières á l’échelle communale au Bénin“ (Bako-
Arifari, Doevenspeck, Singer) in Zusammenarbeit mit der holländischen Agentur SNV und dem
ebenfalls holländischen Forschungsinstitut KIT ein Atelier mit Gemeindevertretern zur Thematik
durchgeführt. Eine ähnliche Vorgehensweise wird für den thematischen Bereich Wassermanagement
angestrebt.
Mögliche Anwender
Gemeinden, SRH, DRH, MMEH, Geberinstitutionen, Nutzergruppen, NGOs
Capacity Building
In Zusammenarbeit mit dem PK Be-G.3 werden vier wesentliche Schritte des „Capacity Building“
durchgeführt:
1. Sozialwissenschaftlich orientierte Identifikation strategischer Gruppen und Konfliktarenen
auf Gemeindeebene.
• ECRIS: Positionen und Sichtweisen verschiedener strategischer Gruppen, Identifikation
von Konflikten, Interessensdivergenzen, Schnittstellen, Koope-
205

206
IMPETUS Problemkomplexe
rationsmöglichkeiten und Vermittlungsbedarf auf Ebene der Gemeindevertreter
und der lokalen Bevölkerung
2. Gremienbildung zur Wasserwirtschaft und -nutzung. Derartige Gremien existieren bislang
nicht, ihre Etablierung stellt einen wichtigen Grundpfeiler für Verbesserungen im
Bereich Wasserwirtschaft dar.
3. Ausbildungsmodule:
• Coaching: Die Gremien werden in verschiedenen Modulen fortgebildet (Konzeptualisierung
von Programmen, Kompetenztransfer, Planungskompetenz
etc.)
• Supervision: Vermittlung zwischen verschiedenen strategischen Gruppen /
Gremien
• Vernetzung: zwischen Gemeinden / Gremien und potenziellen Gebern
4. Anleitung zur eigenständigen Fortführung: Erstellung übergreifender Programme, Formulierung
von Projekten, evtl. auch Etablierung von Institutionen wie monatlichen Treffen,
Autorenforen u. ä.
Personalbedarf
18 MM - Singer (Ethnologie)
12,6 MM - Hadjer (Ethnologie)
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Erhebung zum Wassermanagement ist abgeschlossen. Die laufende Auswertung wird bis
Ende der zweiten Phase mit den Produkten „working paper“ bzw. Artikel abgeschlossen.
Im Dezember 2005 findet ein erstes Atelier mit Einführung in die Nutzung der Datenbank mit
Gemeindevertretern von 7 Kommunen sowie 2 Departements statt.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Be-G.3 Wasser und Existenzsicherung
Problemstellung
Wasser spielt auf allen Ebenen der Existenzsicherung eine wesentliche Rolle. Die ökonomischen
Aktivitäten vieler Menschen sind von Wasser als produktivem Gut abhängig. Der Zugang zu
Wasser ist jedoch nicht gleichmäßig verteilt. Zahlreiche Menschen sind gezwungen, unsauberes
Wasser zu trinken oder Wasserzukauf zu tätigen. Die Analyse zeigt, dass Wasserzugang und -
207

208
IMPETUS Problemkomplexe
qualität einen direkten Einfluss auf Ökonomie, Ernährung und Gesundheit haben. Denn der Kon-
sum unsauberen Wassers bedroht die Gesundheit der Bevölkerung und führt zu Arbeitsausfall,
Ausgaben für die Behandlung von Krankheiten und im Folgeschluss zu Einkommensausfällen.
Die einher gehende erhöhte Vulnerabilität begrenzt die Bevölkerung durch eigenständige Sicherungsstrategien
wie z. B. informelle Netzwerke.
Mitarbeiter
Hadjer, Singer
Kooperationspartner
• Institut National de la Statistique et de l’Analyse Economique (INSAE)
• Laboratoire d'Etudes et de Recherches sur les Dynamiques Sociales et le Développement
local (LASDEL)
• Hôpital l’Ordre de Malte (Djougou)
• Centre de Santé Djougou
Zielsetzung
Auf Gemeinde-Ebene bedarf es in Benin dringend des „Capacity Building“. Es fehlt an Gremien
und „Know-how“ dazu, wie Mittel und Kompetenzen zu einer Verbesserung der Situation im Bereich
„Wasser und Existenzsicherung“ erreicht werden können.
Der Kompetenztransfer („Capacity Building“) wird u.a. durch die Vermittlung und Bereitstellung
statistisch repräsentativer Analysen zu Bedingungen und Strategien der Existenzsicherung
im oberen Ouémé-Einzugsgebiet bis 2025 in den Bereichen Wassermanagement, Wasserzugang,
Wasserqualität, Arbeit, Landzugang, Ressourcennutzung, Kapital(bildung), Medizin, Risikostrategien
und Ernährung geschaffen. Die Antworten auf die folgenden zentralen Fragen des Problemkomplexes
können eine Basis für eine verbesserte Gemeindeplanung liefern:
• Wie gestaltet sich die Existenzsicherung der ländlichen und städtischen Bevölkerung im
oberen Ouémé-Einzugsgebiet im Kontext von Wasserzugang, Wasserqualität und –
management unter den in den IMPETUS-Szenarien aufgestellten Rahmenbedingungen?
• Trinkwasser ist nicht für alle Menschen gleichmäßig zugänglich. Wie viele Menschen
sind zum Zukauf von Wasser gezwungen?
• Mit welchem finanziellen Budget wirtschaftet der Einzelne? Bleibt z. B. Sparkapital übrig,
das in andere Sicherungsstrategien investiert werden kann?

Problemkomplexe IMPETUS
• Welche Rolle spielt Wassergebrauch bei der Werterschließung anderer Ressourcen (z. B.
Nahrungstransformation, Bewässerung,...) und inwieweit wird Wasser dadurch geldwerte
Ressource?
• Welchen Einfluss hat (verunreinigtes) Wasser auf die Gesundheit und damit die Existenzsicherung
(Arbeitsausfall, Kosten, ...)?
• Welche Netzwerke und Risikostrategien werden in Zeiten der Nahrungs- und / oder Wasserunsicherheit
bzw. im Krankheitsfall aktiviert?
Modellierung
Wasserzugang und -qualität haben einen direkten Einfluss auf Ökonomie, Ernährung und Gesundheit.
Das Existenzsicherungsmodell dient der Analyse von Zusammenhängen zwischen
Wasserzugang, Wasserqualität und Existenzsicherung sowie der Identifikation von Risikofaktoren
und -strategien.
Transformation
Land
Kollektive
Arbeit
Methodik
Handel
Produktion
Landwirtschaft
Arbeitsausfall
GESUNDHEIT
ARBEIT
Zeremonien Netzwerke Gaben
RISIKOSTRATEGIEN
Tierhaltung
WASSER
RESSOURCEN-
MANAGEMENT
Konsumption
ERNÄHRUNG
Food Supply
Nahrungszukauf
KAPITAL
EINKOMMEN & AUSGABEN
Sparen Kredite
Speicherung
Existenzsicherungsmodell: Die Analyse von Vulnerabilität setzt im ethnologischen Sinne eine
holistische (ganzheitliche) Betrachtung der Lebensumstände voraus: Es reicht nicht aus, Wasser
als einen isolierten Faktor wahrzunehmen. Deshalb fließt in das Modell eine Vielzahl von Daten
209

210
IMPETUS Problemkomplexe
aus den oben dargestellten unterschiedlichen Bereichen ein. Diese wurden in dem statistisch re-
präsentativ durchgeführten Regionalsurvey für die Region 2004 gewonnen.
Responseindikatoren
Themenkomplexe Statusindikatoren
Wasserquelle (Anzahl, Nutzung %),
Responseindikatoren
WASSER
Wasserkonsumtion (Liter / Kopf), Quellen
mit Gesundheitsrisiko (%)
Ökonom. Aktivitäten / Ertrag (%, Haushaltsbudget (FCFA /
ARBEIT
FCFA); Einnahmen, Ausgaben, Kredite
und Sparverhalten (FCFA)
Kopf / Jahr)
ERNÄHRUNG
Konsummuster: Menge, Art (Gramm /
Kopf)
Arbeitsausfall (Tag / Kopf / Jahr), Be- Risikostrategien
GESUNDHEIT
handlungsart (Art, %) und -kosten
(FCFA), Anzahl wasserspezifischer Erkrankungen
(Art, %)
(Art, %)
INPUT Daten
Statistisch repräsentative Daten zu folgenden Themenbereichen: Wasser, Subsistenz- und
Marktproduktion, Arbeit, Kapital, Land, Ressourcennutzung, Gesundheit und Medizin, Risikostrategien
wie Distribution und Tausch, Ernährung, Tierhaltung
OUTPUT Daten
• Statistisch repräsentative Analyse von Wirkbezügen zwischen Wasser und Existenzsicherung
(siehe auch Transferprodukte)
• Einbindung der Daten 1. in ein qualitatives Modell der Existenzsicherung mit Fokus auf
Wasser, 2. ins Agrarsektormodell BenIMPACT, 3. in den medizinischen Problemkomplex
„Mikrobiologische und virologische Belastung von Trinkwasserquellen im oberen
Ouémé-Einzugsgebiet“.
• Daten werden für PK Be-E.1 und PK Be-G.5 geliefert.

Problemkomplexe IMPETUS
Szenarieneinbindung
Wie gehen die Szenarien in den PK ein?
Die Szenarien fließen auf Ebene des Punktes Kapital als ein wichtiger Faktor der Existenzsicherung
ein (siehe Modellierungsansatz). Zum einen wird Kapital für den Zukauf von Wasser bzw.
Brunnen- und Pumpenbau benötigt, zum anderen wird es häufig durch wasserabhängige ökonomische
Tätigkeiten erwirtschaftet.
Eine weitere für die Szenarienanalyse zentrale Größe ist Gesundheit, die in einem engen Zusammenhang
zu Kapital steht. Beispielsweise führen je nach Szenario mehr oder weniger Erkrankungen
zu einer Veränderung des Einkommens über Arbeitsausfälle und Behandlungskosten.
Die Existenzsicherung der Bevölkerung ist unter den verschiedenen IMPETUS-Szenarien
jeweils stark von ihrem Gesundheitsstatus abhängig.
Interventionsszenarien
Die im Blockdiagramm dargestellten Analysebereiche des Existenzsicherungsmodells und ihre
Wirkbezüge sind als dynamisch zu verstehen und verändern sich somit auch unter den Bedingungen
der IMPETUS-Interventionsszenarien. Auch hier steht die Betrachtung der Wirkbezüge
zwischen Kapital und Gesundheit im Vordergrund. Beispielsweise würde ein Zusammenbruch
der beninischen Baumwollwirtschaft (negatives Szenario) aufgrund anhalten fallender Weltmarktpreise
zu einer drastischen Erhöhung der Vulnerabilität der meisten Haushalte führen.
Durch die steigende Armut der Bevölkerung könnten keine Eigenbeteiligungen mehr geleistet
werden - weder zu Brunnen- noch Pumpenprojekten. Das Krankheitsaufkommen würde sich
durch eine Zunahme der Bevölkerung bei stagnierender hygienischer Infrastruktur erhöhen. Dies
würde sich wiederum negativ auf das Einkommen der Bevölkerung auswirken.
Meilensteine
In der zweiten Hälfte 2006 und der ersten Hälfte 2007 wird die Identifikation strategischer
Gruppen und Konfliktarenen auf Gemeindeebene sowie die Gremienbildung zur Wasserwirtschaft
und –nutzung stattfinden (siehe „Capacity Building“). Derartige Gremien existieren bislang
nicht, ihre Etablierung stellt einen wichtigen Grundpfeiler für Verbesserungen im Bereich
Wasserwirtschaft dar. Ab Juli 2007 werden in regelmäßigen Abständen Ausbildungsmodule sowie
eine Anleitung zur selbstständigen Fortführung angeboten.
Transferprodukte
Als Transferprodukte stehen Datenbank und qualitative Szenarien bezüglich Wassernutzung und
Existenzsicherung inklusive best practices als „policy decision tools“ zur Verfügung. Bei Bedarf
können spezifische Daten als GIS-Karten verfügbar gemacht werden.
211

212
Mögliche Anwender
IMPETUS Problemkomplexe
Mögliche Anwender stellen Institutionen der Entwicklungszusammenarbeit, Infrastrukturplaner,
Gemeinden („communes“), DRHs, NROs, PADEARs und ihre Geberinstitutionen dar. Erste
Kontakte wurden bereits geknüpft.
Capacity Building
Das „Capacity Building“ beinhaltet vier wesentliche Schritte:
1. Sozialwissenschaftlich orientierte Identifikation strategischer Gruppen und Konfliktarenen
auf Gemeindeebene: Damit werden erste Erkenntnisse aus dem PK Wassermanagement
fortgeführt.
• ECRIS: Positionen und Sichtweisen verschiedener strategischer Gruppen, Identifikation
von Konflikten, Interessensdivergenzen, Schnittstellen, Kooperationsmöglichkeiten
und Vermittlungsbedarf auf Ebene der Gemeindevertreter
und der lokalen Bevölkerung
2. Gremienbildung zur Wasserwirtschaft und –nutzung. Derartige Gremien existieren bislang
nicht, ihre Etablierung stellt einen wichtigen Grundpfeiler für Verbesserungen im
Bereich Wasserwirtschaft dar.
3. Ausbildungsmodule:
• Coaching: Die Gremien werden in versch. Modulen fortgebildet (Konzeptualisierung
von Programmen, Kompetenztransfer, Planungskompetenz etc.)
• Supervision: Vermittlung zwischen verschiedenen strategischen Gruppen /
Gremien
• Vernetzung: zwischen Gemeinden / Gremien und potenziellen Gebern
4. Anleitung zur eigenständigen Fortführung: Erstellung übergreifender Programme, Formulierung
von Projekten, evtl. auch Etablierung von Institutionen wie monatlichen Treffen,
Autorenforen u. ä.
Personalbedarf
23,4 MM - K.Hadjer
7,2 MM - U.Singer
Stand der bisherigen Arbeiten
Im Dezember 2005 findet ein erstes Atelier mit Einführung in die Nutzung der Datenbank mit
Gemeindevertretern von 7 Kommunen sowie 2 Departements statt.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Be-G.4 Risikoabschätzung bezüglich des Auftretens von Malaria- und
Meningitis - Erkrankungen unter dem Einfluss des heutigen
und eines modifizierten zukünftigen Klimas
Problemstellung
Abb.: Anopheles Moskito beim möglichen Übertragen des Malaria-
erregers auf den Menschen
Die Malaria und die Meningitis sind Krankheiten, die in Westafrika aufgrund ihrer hohen Mortalitätsraten
für die indigene Bevölkerung von Bedeutung sind. Während der Regenzeit entsteht in
dieser Region eine Witterung, welche die Mückenpopulation stark anwachsen lässt. Die Mücken
stechen in dieser Zeit häufig Menschen und es kommt zur Übertragung des Malariaparasiten
zwischen Mensch und der Mücke.
Die Meningitis tritt im Gegensatz zur Malaria besonders während der Trockenzeit auf, wenn es
durch den geringen Vegetationsgehalt häufig zu Staub- und Sandaufwirbelungen kommt und dadurch
vermutlich die respiratorische Immunabwehr der Menschen geschwächt wird.
Auch wenn die betrachteten Krankheiten nicht immer zum Tode führen, können die betroffenen
Menschen während des Ausbruchs der Krankheit nicht für ihren Lebensunterhalt sorgen. Der
entstehende Arbeitsausfall führt zu erheblichen Einkommensverlusten, wovon besonders die ar-
213

214
IMPETUS Problemkomplexe
me Bevölkerung betroffen ist. Für die finanzschwachen, westafrikanischen Staaten verursachen
die Krankheiten damit ebenfalls einen nicht unerheblichen ökonomischen Schaden.
Mitarbeiter
V. Ermert, A. H. Fink, J. Verheyen, M. Christoph, A. P. Morse, A. E. Jones, A. Gagnon
Kooperationspartner
Durch einen Kontakt mit der Weltgesundheitsorganisation (WHO=“World Health Oranization“)
werden Daten über Krankheitsfälle bezogen. Im Hinblick auf die Malaria stehen beispielsweise
für 2003 und 2004 jährliche, klinische Fallzahlen für Gesamtbenin zur Verfügung. Für die Meningitis
sind wöchentliche Fallzahlen für die jeweiligen Departements erhältlich.
Zielsetzung
Für die Malaria und Meningitis soll deren Auftreten zunächst in der Vergangenheit und zur heutigen
Zeit analysiert werden, anschließend kommt es durch Klimaszenarien zur Risikoabschätzung
in der Zukunft.
Zunächst wird mit Hilfe des sog. „Liverpool Malaria Model“ (LMM) auf der Basis von mit
REMO (REMO=“Regional Model“) herunterskalierten Beobachtungsdaten des Zeitraums 1979–
2003 das Auftreten der Malaria simuliert. Um die Sensitivität des LMM in Bezug auf den Niederschlag
und die Temperaturen einschätzen zu können, werden Malariahäufigkeiten anschließend
mit Hilfe von Stationsdaten entlang eines Transektes in 2°O für die Jahre 1980–2004 nachsimuliert.
Für die Abschätzung von Veränderungen, die sich für das Malariarisiko in einem modifizierten
Klima ergeben, werden Szenarienläufe von REMO verwendet.
Ein hoher Staubgehalt der Luft scheint für den Krankheitsverlauf der Meningitis förderlich zu
sein. Dies soll mittels Daten von Wetterstationen aus Mittel- und Nordbenin sowie aus dem
Südwesten des Niger untersucht werden. Der Nord-Süd-Transekt wird klären, inwiefern der Witterungsverlauf
in der Trockenzeit das Auftreten von Meningitisfällen beeinflusst. Die vorhandenen
Zusammenhänge zwischen meteorologischen Variablen und Meningitisfällen werden in einem
zu entwickelnden primitiven Modell integriert. Damit ist es möglich mit Hilfe der Klimaszenarien
das Auftreten von Meningitis-Erkrankungen in Westafrika in der Zukunft abzuschätzen.

Problemkomplexe IMPETUS
Modellierung
Niederschlag Temperatur
Vergangenheit/
Vergangenheit/
heute
Malaria
Zukunft
REMO-Szenarien
REMO-Szenarien +
Intervention
REMO-Szenarien +
Intervention
Zukunft
Abb.: Flussdiagramm bzgl. des Wirkungsgefüges und der geplanten Arbeitsschritte
Witterung
Meningitis
zukünftige zukünftige
Witterung
In der Universität Liverpool ist ein dynamisches Malariamodell, das LMM, entwickelt worden,
welches auf der Basis von täglichen Temperatur- und Niederschlagsangaben durch Parametrisierungen
sowohl das Vorkommen von Moskitos, als auch das Vorkommen der Malaria in der Bevölkerung
simuliert. Die Simulation des LMM gliedert sich dabei in drei Modellansätze. Der erste
Modellansatz berechnet eine stationäre Lösung der Malariaverbreitung, im zweiten wird zu
jedem Zeitpunkt dynamisch das Malariavorkommen in der Bevölkerung berechnet. Der dritte
Ansatz trifft lediglich die Aussage, ob generell die Witterung für die Malaria geeignet ist.
Die REMO-Szenarien werden es ermöglichen, die Untersuchung der Malaria bzgl. mehrerer
Klimaszenarien durchzuführen und das Risiko von Malariaerkrankungen in der Zukunft abzuschätzen.
Zusätzlich werden Interventionen simuliert und deren Wirkung untersucht.
Im Falle der Meningitis wird analysiert, welche meteorologischen Variablen einen Einfluss auf
diese Krankheit haben. Ein verändertes Klima wird sich entsprechend auf die Meningitiserkrankungen
in der Zukunft auswirken. Ein noch zu entwickelndes primitives Modell soll mittels atmosphärischen
Antriebs das zukünftige Erkrankungsrisiko der Meningokokken-Meningitis bewerten.
215

216
Responseindikatoren
IMPETUS Problemkomplexe
Zeitliche und räumliche Verbreitung der Malaria und Meningitis in der westafrikanischen Be-
völkerung.
INPUT Daten
jeweils Temperatur und Niederschlagsdaten von 9 beninischen und nigerischen synoptischen
Stationen (1980-2004); REMO-Simulationen bzgl. 1979-2003; REMO-Szenarienläufe bzgl.
2000-2050; jährliche klinische Malariafallzahlen bzgl. Gesamt-Benin; wöchentliche Meningitisfälle
aus Benin/Niger (2003-aktuell) bzgl. Departements.
OUTPUT Daten
Modelliertes Auftreten der Malaria für Westafrika und entlang eines Transekts in 2°O für den
Zeitraum zwischen 1979–2050 (räumliche Auflösung: bis zu 0,5°; zeitliche Auflösung: bis auf
Tagesbasis); statistische Zusammenhänge zwischen meteorologischen Variabeln und Meningitisfällen;
zeitliches und räumliches Auftreten von Meningitisfällen zwischen 1979–2050 (räumliche
Auflösung bis zu 0,5°; zeitliche Auflösung: bis auf Tagesbasis).
Szenarieneinbindung
Auf der Basis von REMO-Klimaszenarien können die heutigen Inzidenzraten von Malaria und
Meningitis mit einem zukünftigen verglichen werden. Durch die modifizierten Klimabedingungen
wird auf Veränderungen bzgl. des Auftretens von Malaria und Meningitis geschlossen.
Das verwendete LMM besitzt verschiedene Parametereinstellungen, die verändert werden. Eine
Intervention kann darin bestehen, dass sich die Menschen zukünftig gegen Malaria besser schützen,
z. B. durch eine verwendete Prophylaxe oder etwa der Verwendung von Moskitonetzen.
Meilensteine
• Ergebnisse zur Veränderung der Malaria in Westafrika in einem zukünftigen Klima mittels
der transienten REMO-Läufe bzgl. des A1B- sowie B1-Klimaszenariums der Jahre
2001-2050. Zum Vergleich mit dem heutigen/vergangenen Klima dient zum einen das
Kontroll-Klima der Periode 1960-2000, als auch der REMO-Lauf der Jahre 1979-2003.
• Statistische Zusammenhänge zwischen meteorologischen Variablen und wöchentlichen
Meningitisfällen.

Problemkomplexe IMPETUS
• Fertigstellung eines primitiven Meningitismodells auf Basis der gefundenen Korrelationen.
• Karten bzgl. des räumlichen und zeitlichen Auftretens der Meningitis in Westafrika für
den Zeitraum 1979-2003.
• Ergebnisse bzgl. des veränderten Auftretens von Meningitisfällen in einem zukünftigen
Klima mittels der transienten REMO-Läufe.
Transferprodukte
Geeignete Produkte für die Weitergabe an Dritte sind Output-Daten des LMM und des primitiven
Meningitismodells sowohl in Form von visualisierten Karten und Grafiken als auch durch
die Dokumentation in Tabellen.
Für die Meningitis werden zusätzlich statistische Zusammenhänge zwischen meteorologischen
Variablen und der Krankheit geliefert. Mit Hilfe eines einfachen Modells kann beispielsweise
anhand einer Stationszeitreihe das örtliche Erkrankungsrisiko analysiert werden. Durch weitere
Nachforschungen bzgl. der statistischen Korrelationen zwischen meteorologischen Variablen
und wöchentlichen Meningitisfallzahlen wird es beninischen Wissenschaftlern möglich sein, die
angehäuften Kenntnisse zu erweitern und zu präzisieren. Das primitive Modell kann vor Ort auf
der Grundlage von ENSEMBLE-Vorhersagen (vgl. Teiprojekt AB1) eingesetzt werden, um für
einige Wochen und Monate im Voraus das Meningitis-Erkrankungsrisiko abzuschätzen.
Mögliche Anwender
Durch die Studie wird verdeutlicht, wann (zukünftig) mit Malaria- und Meningitisausbrüchen zu
rechnen ist. Die Ergebnisse werden für Gesundheitsbehörden hilfreich sein, ihre Planungen bzgl.
der zukünftigen Entwicklung dieser tödlichen Krankheiten zu koordinieren. Aufgrund dessen
wird versucht mit der nationalen beninischen Gesundheitsbehörde in Kontakt zu treten. Diese
soll dazu gewonnen werden, regionale Behörden anzuleiten, gezielte Maßnahmen gegen die Malaria
bzw. Meningitis zu ergreifen.
Die WHO hat bessere finanzielle Möglichkeiten, wenn es darum geht, Krankheiten wie Malaria
und Meningitis effektiv zu bekämpfen. Deshalb wird eine Verbindung mit der WHO angestrebt,
um diese auf das modifizierte, zukünftige Erkrankungsrisiko der Malaria und Meningitis aufmerksam
zu machen.
Die Beteiligung von NGOs (NGO=“Non Governmental Organization“), dem DED
(DED=“Deutscher Entwicklungsdienst“) oder im Allgemeinen der Entwicklungshilfe wird angeregt.
Diese Organisationen werden motiviert, Programme zur Verbesserung der Ausbildung der
Einheimischen zu entwickeln.
217

218
Capacity Building
IMPETUS Problemkomplexe
Die Ergebnisse des LMM bzgl. der Malaria als auch im Falle der Meningitis werden in Form
von leicht verständlichen Grafiken, Karten oder auch Tabellen bereitgestellt. Zum Verständnis
dieser Datenprodukte werden Schulungen für Mitarbeiter von Gesundheitsbehörden und nationalen
sowie regionalen Behörden abgehalten. Die Grafiken werden die Abhängigkeit der Malaria
vom Niederschlag und der Temperatur verdeutlichen und zeigen wie das LMM die Malariaverbreitung
in der Vergangenheit als auch in der Zukunft simuliert.
Für die Berechnung des Risikos an Meningitis zu erkranken wird den beninischen Wissenschaftlern
eine einfache Version des zu entwickelnden Meningitismodells überreicht. Für den Einsatz
des Modells vor Ort werden ebenfalls Schulungen abgehalten, in denen die Verantwortlichen
lernen, wie das Modell betrieben wird.
Personalbedarf
Für die Bearbeitung des vorliegenden Problemkomplexes ist Herr V. Ermert mit 18 Mannmonaten
vorgesehen.
Stand der bisherigen Arbeiten
Folgende Arbeiten sind bereits abgeschlossen:
Parametrisierung des LMM
Die ersten Ergebnisse der simulierten Malaria des LMM zeigen, dass die Simulation von den
Annahmen des LMM abhängt. Zum Beispiel wird im LMM das Überleben der Moskitos in
Abhängigkeit der Temperatur modelliert und dabei ist entscheidend, welches Überlebensschema
verwendet wird. Die Verifikation mittels MARA-Karten (MARA=“Mapping Malaria Risk
in Africa“) zeigt, dass das Modell so eingestellt werden kann, dass belastbare Ergebnisse entstehen.
Malariaverbreitung entlang des Transekts in 2°O
Das LMM modelliert entlang des Transekts in 2° O generell eine Abnahme der Malariahäufigkeit
von Süden nach Norden. Das LMM simuliert die Malaria damit vor allem in Abhängigkeit
von der zeitlichen und räumlichen Verteilung des Niederschlags.
Malariaverbreitung in Westafrika
In Westafrika zeigt sich, dass die Malaria nördlich von etwa 15° N entlang eines 2-3 Breitengrade
breiten Streifens stark variabel ist und damit in dieser Region epidemisch ist. Südlich
dieser Region tritt die Malaria jedes Jahr auf und zeigt einen endemischen Charakter.
Malaria im Jahr 2025 und 2000
Auf der Basis der Zeitscheiben-Experimenten von REMO sind bereits Simulationen des LMM
für das Jahr 2025 durchgeführt. Feststellbar ist, dass die Malariaverbreitung in der Sahelzone
aufgrund des dortigen geringeren Niederschlags gegenüber dem Jahr 2000 zurückgeht.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Be-G.5 Bakteriologische und virologische Belastung von Trinkwasserquellen
im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
Problemstellung
Wassergebundene Infektionskrankheiten sind eine Gefahr für die Bevölkerung in ökonomischer
(Arbeitsausfall) und gesundheitlicher (Krankheiten, Mortalität) Hinsicht. Ca. 2 Mio. Menschen,
darunter besonders Kinder unter 5 Jahren, sterben jährlich weltweit an Durchfallerkrankungen,
die auf kontaminiertes Wasser zurückzuführen sind. Verfahren zur Bestimmung von bakteriologischen
und virologischen Kontaminanten im Trinkwasser stehen außerhalb des IMPETUS Labors
in Parakou nur sehr eingeschränkt zur Verfügung. Erst die Etablierung der entsprechenden
Nachweisverfahren zusammen mit einer ständig aktualisierten Brunnendatenbank (Bauart, Ort,
Tiefe, Lage und Zustand aller Wasserquellen im Beprobungsgebiet) machen eine Analyse der
Wasserqualität möglich. Risikokonstellationen für die Trinkwasserkontaminationen können jetzt
erkannt und Handlungsoptionen zur Behebung derselben erstellt werden. Dabei ist es wichtig,
dass Sanierungsmaßnahmen kontrollierbar sind (Vorher-Nachher-Analysen) und dass Entscheidungsträgern
Informationen über die Dringlichkeit einer Intervention bekommen. Neben dem
Nachweis und der Sanierung von aktuellen Kontaminationen ist es aber auch wichtig die bakterielle
und virologische Trinkwasserqualität unter sich ändernden Rahmenbedingungen abschät-
219

220
IMPETUS Problemkomplexe
zen zu können. Auf diese Weise könnten weitere Handlungsoptionen entwickelt und Entschei-
dungsträger umfassend informiert werden.
Mitarbeiter
Verheyen, Uesbeck, NN, Baginski, Mazou, Dossou, Budayeva, NN
Kooperationspartner
• HELVETAS, PACEA
• Universitätsklinik Parakou
• SONEB
• DH/SRH, Parakou
• Service de l´Hygiène, Parakou
• DED
• GTZ
Zielsetzung
Es soll eine Brunnendatenbank mit aktuellen Informationen über die bakteriologischen und virologischen
Kontaminationen der Trinkwasserquellen in dem Untersuchungsgebiet in dem
IMPETUS-Labor in Parakou dauerhaft etabliert werden. Darüber hinaus soll MIVIK als Expertenmodell
wichtige Informationen über die Trinkwasserqualität unter sich ändernden Bedingungen
geben sowie Interventionsszenarien bewerten. Das Labor in Parakou soll zusammen mit den
dort etablierten Methoden nach dem Ende der dritten Phase an einen noch zu findenden Träger
übergeben werden und so einen nachhaltigen Wissenstransfer gewährleisten. Die Ausbildung
beninischen Laborpersonals in den etablierten Nachweisverfahren sowie die Anbindung des Labors
an lokale Institutionen bilden weitere wichtige Ansatzpunkte für die dauerhafte Verbesserung
der Trinkwasserqualität in Benin.
Modellierung
• Abschätzung des Einflusses folgender Faktoren auf die Trinkwasserqualität im oberen
Ouémé-Einzugsgebiet:
• Art der Wasserquelle
• Hygieneverhalten der Brunnen-Nutzer
• Tierhaltung

Problemkomplexe IMPETUS
• Geologie des Brunnenstandortes
• Klimatische Bedingungen
• Sanierungsmaßnahmen
• Desinfektionsmaßnahmen
Anhand der ermittelten Daten zur bakteriologischen und virologischen Wasserqualität werden
die erwähnten Einflussfaktoren bewertet und entsprechend ihrer Bedeutung in das Expertenmodell
MIVIK integriert. Eine Verbindung ergibt sich zwischen Trinkwasserqualität und den Investitionen
in sichere Trinkwasserquellen wie Pumpen sowie Anzahl der Bewohner, die diese nutzen
können. Eine weitere wichtige Einflussgröße ist das Verhalten der Brunnennutzer vom allgemeinen
Hygieneverhalten (Körperhygiene / Brunnenhygiene) bis hin zur Wahl der Trinkwasserquelle.
Feedback
Abb.: Blockdiagramm
Brunnendatenbank
A -5 Survey
Handlungsoptionen
PACEA Direction de SONEB Direction
l`Hydraulique
de l`Hygiène
Verbesserung der Wasserqualität
Bakteriologische,
virologische
Analysemethodik
221

222
IMPETUS Problemkomplexe
Geologische Faktoren bestimmen die Tiefe der Brunnen in bestimmten Regionen, somit auch die
Nutzbarkeit bei veränderten Grundwasserspiegeln und die Anfälligkeit für Kontaminationen
durch oberirdische oder in den oberen Erdschichten stattfindende Wasserbewegungen. Gerade
aber diese Art der Kontamination ist abhängig von klimatischen Faktoren wie der 24-stündigen
Regenmenge.
Methodik
• Zur Ermittlung der Trinkwasserqualität werden die Kontaminanten mit etablierten Analyseverfahren
bestimmt.
• Wassergebundene pathogene Bakterien werden durch Anreicherung auf verschiedenen
selektiven Nährmedien isoliert und durch den Nachweis biochemischer Merkmale als
auch serologisch klassifiziert.
• Die virale Kontamination wird mittels eines speziellen transportablen Filtrations-Systems
und eines Virusnachweises basierend auf Light-Cycler-PCR Technik bestimmt.
Responseindikatoren
• Art und Anzahl der bakteriellen Kontaminanten
• Art und Anzahl der viralen Kontaminanten
INPUT Daten
Ergebnisse der bakteriologischen und virologischen Trinkwasseranalysen:
• 70% aller offenen Wasserquellen sind mit Bakterien der Fäkalflora kontaminiert davon
weisen 8% Kontaminationen durch Salmonellen auf. 9% aller Trinkwasserquellen sind
mit Adenoviren kontaminiert.
Ergebnisse des A5-Surveys:
• Befragung zur Wasserqualität; Gesundheitliche Probleme im Zusammenhang mit Wasser,
Daten zur Haltung bestimmter Tierarten (Schweine, Geflügel) die als Salmonellenträger
in Frage kommen
• Geologie ausgewählter Brunnenstandorte: Erhebung Sept. 2005
• Ergebnisse der Vorher-, Nachher- Untersuchungen sanierter Brunnen
• Regelmäßige Beprobungen der fünf Auswahldörfer, um Aussagen zum Verlauf der Wasserkontaminationen
in Abhängigkeit vom Klima machen zu können
• Meteorologie: 24h Niederschlagsdaten in dem gewählten Untersuchungszeitraum und
Vorhersagen über zukünftige Verteilungen durch REMO.
• Epidemiologische Daten über das Beprobungsgebiet.

Problemkomplexe IMPETUS
OUTPUT Daten
• Datensatz mit ca. 1300 georeferenzierten, dokumentierten Trinkwasserquellen
• Analyse-Ergebnisse einzelner Trinkwasserquellen
• Beurteilung der Wasserqualität unter sich ändernden Rahmenbedingungen innerhalb der
Szenarien und Interventionsszenarien.
• Ableitung von Handlungsoptionen zur Verbesserung der Trinkwasserhygiene, die im
Rahmen von Kooperationen umgesetzt werden
• Wasserqualitätsabschätzungen bei sich wechselnden Rahmenbedingungen.
Szenarieneinbindung
Die Szenarieneinbindung erfolgt über die verschiedenen Einflussgrößen der Trinkwasserqualität,
die in dem Expertenmodell MIVIK herausgestellt wurden. Innerhalb bestimmter Zeitscheiben
kann somit eine Bewertung der Wasserqualität vorgenommen werden. Diese wiederum hat
Auswirkung auf die Szenarienläufe die Trinkwasserqualität berücksichtigen.
Meilensteine (3. Phase)
Pflege und Aktualisierung der Brunnendatenbank (2006-2009)
Etablierung der chemischen Wasseranalytik in Anlehnung an die von der DH angewandte Methodik.
(2006)
Entwicklung einer Vor-Ort anwendbaren Methode zur Schnell-Detektion viraler Trinkwasser-
Kontaminationen (2006) und Etablierung der Methode in Parakou (2007).
In Kooperationen mit dem schweizerischen Projekt HELVETAS, anderen NGOs und staatlichen
Behörden soll der Zugang zu sauberem Trinkwasser in einzelnen Dörfern sichergestellt werden.
IMPETUS führt die Qualitätsanalysen durch, stellt Handlungsoptionen auf und sensibilisiert verantwortliche
Stadt- und Dorf-Komitees für die Notwendigkeit der Brunnen-Restaurationen durch
die Darlegung der Analyseergebnisse (2006-2008).
Korrelation von viralen Durchfallerkrankungen mit der ermittelten virologischen Trinkwasserqualität
zur Aufdeckung von Infektionsketten und zur Etablierung eines zweiten viralen Responseindikators
aus den tatsächlichen Krankheitsdaten der Bevölkerung. (2006-2008)
Untersuchungen zur Herkunft des isolierten neuen Salmonellen-Serotyps „Salmonella Parakou“
und molekularbiologische Charakterisierung. (2006-2009)
Quantitative Risikoanalyse („Quantitative risk assessment“) zum Erwerb wassergebundener Infektionskrankheiten.
(2008)
223

224
IMPETUS Problemkomplexe
Der Laborbetrieb in Parakou wird auf eine Routine-Diagnostik für den Bereich bakteriologische
und chemische Wasseranalytik vorbereitet und umgestellt; Ein potenzieller zukünftiger Träger
des IMPETUS-Labors wird ermittelt; die entsprechende Übergabe des Labors wird vorbereitet.
(2009)
Transferprodukte
• Brunnendatenbank mit bakteriologischen und virologischen Kontaminationen.
• Labor in Parakou in dem Verfahren zur bakteriologischen, chemischen und virologischen
Wasseranalytik etabliert sind.
• Das Expertenmodell MIVIK zur Abschätzung der Trinkwasserqualität unter sich ändernden
Rahmenbedingungen.
Mögliche Anwender
• Wasserkonsumenten
• HELVETAS, PACEA
• Brunnenkomitees, Gemeinden
• DH
• DED, GTZ
Capacity Building
• Ausbildung beninischer Labor-Assistenten
• Hygiene-Aufklärungs-Kampagnen in ausgewählten Dörfern
• Aufbaustudium von Farouk Mazou: „Qualité de l’eau“ mit Abschluss DESS (Master) an
den „Facultés des Sciences et Techniques“ (FAST), womit ihm die Möglichkeit gegeben
wird, zukünftig eine Lehrtätigkeit im Wasserfach aufzunehmen und somit die von
IMPETUS in Benin etablierte Methodik zur bakteriologischen Trinkwasseranalytik zu
verbreiten.
• Nutzung der Einrichtungen des mikobiologisch-chemischen Labors in Parakou für Studentenausbildung
in Kooperation mit den „Facultés des Sciences et Techniques“ (FAST)
• Lehrveranstaltung zur Aufklärung von Schülern über die Ursache von Trinkwasser-
Kontaminationen und Trinkwasseranalytik sollen verstärkt wie bereits im September
2005 in Zusammenhang mit der NGO „Alpha et Oméga“ durchgeführt werden.

Problemkomplexe IMPETUS
Personalbedarf
18 MM - Alexandra Uesbeck (Biologische Doktorandin Mikrobiologie)
18 MM - N.N. (Biologischer Doktorand Virologie)
3,6 MM - El-Fahem (Hydrogeologischer Doktorand)
Stand der bisherigen Arbeiten
Durch kontinuierliche Beprobungen und Trinkwasseranalysen wurde in den ersten beiden Förderphasen
die wasserhygienische Situation im Beprobungsgebiet ermittelt. Die Methoden zum
Nachweis von Bakterien und Viren aus Wasserproben sind etabliert und validiert.
Aufgrund der Untersuchungsergebnisse konnten bereits einige Regeln bezüglich des Risikos einer
Trinkwasserkontamination abgeleitet werden.
Im Rahmen einer Kooperation haben von IMPETUS aufgestellte Handlungsoptionen bereits erfolgreich
Anwendung gefunden:
Bis Juli 2005 wurden in 13 Dörfern von dem schweizerischen Projekt HELVETAS große Dorfbrunnen
saniert. Aufgrund der von IMPETUS im Vorfeld ermittelten Ergebnisse bezüglich der
Kontaminationen verschiedener Trinkwasserquellen, wurde der Beschluss gefasst, sanierungsbedürftige,
offene Brunnenanlagen zu geschlossenen Pumpensystemen umzufunktionieren. Die
von IMPETUS-Mitarbeitern durchgeführten bakteriologischen Vorher-Nachher-Analysen verdeutlichen,
dass die Belastung des Trinkwassers durch „E. coli“ und coliforme Bakterien nach
dem Umbau deutlich abgenommen hat.
225

226
IV.2 Marokko und seine Themenbereiche
IMPETUS Problemkomplexe
IV.2.1 Themenbereich: Existenzsicherung in Marokko
Die Ressource Wasser wird in der Region Drâa hauptsächlich für die landwirtschaftliche Produktion
in den Oasen genutzt. In den nördlich Oasen der Hochtäler werden neben Getreide diverse
Gemüsesorten, Rosen und Baumobst angebaut, in den südlich von Ouarzazate gelegenen
Oasen dominieren Getreide, Ackerfutterbau und Dattelpalmen. Traditionelle Anbau- und Bewässerungssysteme
stehen neben einem staatlich kontrollierten Bewässerungsmanagement in Form
von festen Bewässerungskanälen und so genannten Lâchers, bei denen kontrolliert Wasser aus
dem Staudamm Mansour Eddahbi in die großen Oasen des südlichen Drâa-Tals abgegeben wird.
Die hohe Verdunstung aus dem Stausee bildet einen Großteil der Wasserverluste, dem gegenüber
ist der Verbrauch für den menschlichen Konsum (v.a. Stadtbevölkerung und Tourismus)
mit nur ca. 15 – 20% eher gering. Nachlassende Niederschläge und eine somit geringere Wasserspende
aus dem Hohen Atlas haben in den letzten Jahren dazu geführt, dass der Füllstand des
Mansour Eddahbi Stausees stark abgesunken ist, Anzahl und Umfang der Lâchers zurückgehen,
und damit die Bewässerung der südlichen Oasen mittels traditioneller Einstauverfahren nur noch
in wesentlich geringerem Umfang möglich wird. Dies führt zu einer deutlichen Ertragsminderung,
und ggf. zur Aufgabe von Ackerflächen, besonders am Rande der Oasen, der Versalzung
auch von günstiger gelegenen Feldern und dem Absterben von Dattelpalmen, besonders um und
südlich von Zagora. Für Familien, die hauptsächlich von landwirtschaftlichen Erträgen leben
müssen, bedeutet das erhebliche Einkommensverluste oder gar eine Bedrohung ihrer Existenz.
Zudem wird vermehrt Grundwasser zur Bewässerung herangezogen, insbesondere, wenn im südlichen
Drâa-Tal die Landwirtschaft in ihrer traditionellen Form beibehalten wird.
Bei einem geschätzten jährlichen landwirtschaftlichen Wasserbedarf von zwischen 1200 und
2000 mm besteht für die Grundwasserentnahme eine Konkurrenz zwischen der traditionellen
Landbewirtschaftung, dem wachsenden Wasserbedarf für die städtisch lebende Bevölkerung sowie
dem Tourismus.
Wasser muss daher künftig anders bewirtschaftet werden als dies gegenwärtig der Fall ist. Unter
welchen Bedingungen ein geändertes pflanzenbauliches Management die Fortführung landwirtschaftlicher
Nutzung bei geringerem Wasserverbrauch unter Beibehaltung landwirtschaftlicher
Produktivität ermöglicht, soll dabei zunächst geprüft und anschließend Handlungsoptionen erarbeitet
werden. Die Menge des eingesetzten Wassers für die landwirtschaftliche Produktion wird
in Abhängigkeit von den angebauten Kulturarten, unterschiedlichen Sorten und geänderter Bewässerungstechnik
berechnet. Anschließend wird untersucht, welche Optionen noch eine sinn-

Problemkomplexe IMPETUS
volle landwirtschaftliche Nutzung, unter den Prämissen geringer Wasserverbrauch und landwirtschaftliche
Produktivität, weiter ermöglichen (vgl. PK Ma-E.2).
Die Nutzung und Bewirtschaftung der Ressource Wasser folgt ökonomischen Zwängen. Die
Entwicklung eines ökonomisch basierten Planungs- und Optimierungstools für die Wasserverteilung
ist somit eine weitere zentrale Aufgabe, die im nachstehenden Themenbereich (vgl. PK
Ma-E.1) erarbeitet wird. Das verwendete Flusslaufmodell MIVAD ermöglicht die Simulation
zahlreicher Managementoptionen zur nachhaltigen Wassernutzung, wie zum Beispiel technische
Innovationen im Bewässerungsbereich oder die Einführung von Wasserpreisen und den Handel
mit Wassernutzungsrechten. Dabei werden sowohl der Wasserverbrauch der Oasen nördlich des
Staudammes, die noch einen ungehinderten Zugang zum Wasser besitzen, als auch der für die
südlich gelegenen Gebiete berücksichtigt.
Da die touristische Entwicklung bei geringer werdenden landwirtschaftlichen Erträgen eine wesentliche
Chance für die Entwicklung der Region bietet, andererseits direkt (für die wachsende
Zahl an Hotels), aber auch indirekt (für die mittelbar oder unmittelbar hauptsächlich vom Tourismus
lebende Bevölkerung) eine Steigerung der Grundwasserentnahme bedeutet, ist eine Steuerung
des Tourismus für eine nachhaltige Entwicklung und einen möglichst schonenden Umgang
mit Wasserressourcen erforderlich. Diesem Feld widmet sich daher ein weiterer PK (vgl.
PK Ma-E.3) dieses Themenbereiches, der eine dritte Grundlage für ein verbessertes Wasser-
Managementsystem im Drâa-Tal bieten soll. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Extremfall -
keine zusätzliche Bewässerung der Oasen mehr zu Gunsten der touristischen Entwicklung - eine
völlige Verödung der Oasen bewirkt, was wiederum dazu führen könnte, dass das Drâa-Tal als
Ziel und Ausgangspunkt für touristische Unternehmungen weniger attraktiv würde. Eine Optimierung
der unterschiedlichen Ansprüche und Abgleich der verschiedenen Interessen ist daher
notwendig.
227

228
IMPETUS Problemkomplexe
PK Ma-E.1 Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet
des Drâa
Problemstellung
Die Wirtschaft in der Region Drâa ist wesentlich durch landwirtschaftliche Produktion geprägt,
welche wiederum aufgrund der geringen Niederschläge stark abhängig von Bewässerung ist.
Letztere erfolgt hauptsächlich durch den Fluss Drâa und seine Seitenarme aus dem Hohen Atlas,
aber auch durch die Nutzung von Grundwasser. Seit dem Bau des Reservoirs Mansour Eddahbi
Anfang der siebziger Jahre wird die Wasserverteilung durch so genannte Lâchers (periodische
Wasserablässe aus dem Reservoir) geprägt.
Die Wasserversorgung im Drâa-Tal steht vor großen Herausforderungen: Zum einen wird das
Wasserangebot durch geringere Zuflüsse aus dem Hohen Atlas und den dadurch niedrigeren
Wasserabgaben des Mansour Eddahbi-Damms negativ beeinträchtigt. Zusätzlich führt eine verstärkte
Nutzung von Pumpen zu einer Absenkung des Grundwasserspiegels, die verringerte Häufigkeit
von Überschussbewässerung teilweise auch zu einer Versalzung von Böden und Grundwasser.
Zusätzlich werden die Ansprüche an die Trinkwasserversorgung für eine weitere Entwicklung
der Region durch Tourismus und die wachsende Bevölkerung größer, was im südlichen
Drâa-Tal zu einem Zielkonflikt zwischen landwirtschaftlichem Verbrauch von Wasser ge-

Problemkomplexe IMPETUS
genüber dem Trinkwasserangebot führt. Dies verursacht bereits heute in einigen Oasen Engpässe
in der Trinkwasserversorgung, vor allem angesichts einer Abfolge von trockenen Jahren. Weiterhin
besteht ein erheblicher Unterschied in der landwirtschaftlichen Nutzung und ihrer Bewässerung
zwischen den Oasen. Die näher am Staudamm gelegenen Oasen haben trotz gegenteiliger
Bemühungen der Wasserbehörden Zugang zu mehr und qualitativ besserem Wasser als die flussabwärts
gelegenen Oasen. Diese müssen fehlendes Wasser aus zentraler Zuteilung mit Grundwasser
ausgleichen, welches jedoch gleichfalls stark mit Salz belastet ist.
Die Wasserverteilung zwischen und innerhalb der Oasen des Drâa basiert heute zu großen Teilen
auf überregionalen Entscheidungen durch die für das Drâa-Tal zuständige „Agence du Bassin“.
Dieses im Gegensatz zu früher stärker zentralisierte Wassermanagement bedarf auch einer ökonomischen
Planung, welche die Wertschöpfung des Wassers in seinen wichtigsten Verwendungen
(Landwirtschaft, häuslicher Verbrauch, Industrie, Wasserenergie) sowie ökologische Einschränkungen
und Anforderungen mit berücksichtigt.
Mitarbeiter
Heidecke, Kuhn, Klose, Roth, Jaeger, Zeyen
Kooperationspartner
ORMVAO (Office Régional de Mise en Valeur Agricole de Ouarzazate), DGH (Direction Générale
de l’Hydraulique, Ouarzazate)
Zielsetzung
Ziel des PK Ma-E.1 ist die Entwicklung von nachhaltigen und akzeptablen Wasserverteilungsstrategien
bei unterschiedlicher Wasserverfügbarkeit mittels eines ökonomischen Optimierungsmodells.
Die räumliche Ebene umfasst in der dritten Phase das gesamte Einzugsgebiet des
Drâa (siehe auch die unten folgende Abbildung zum Knotennetzwerk), wobei die Drâa-Oasen als
landwirtschaftliche Verbrauchseinheiten sowie kommunale Körperschaften als Trinkwasserverbrauchseinheiten
analysiert werden. Argumente der Zielfunktion sind die Rohgewinne der
landwirtschaftlichen Betriebe, der Nutzen der Verbraucher (Differenz zwischen Wasserpreis und
der Zahlungsbereitschaft für Trinkwasser) sowie die Gewinne aus der Stromerzeugung und anderer
Verwendungen für Wasser. Berücksichtigt werden hierbei klimatische, hydrologische, agronomische,
technische und soziale Begrenzungen im Rahmen der interdisziplinären Modellierung.
Die empfohlenen Strategien werden aus den Ergebnissen der Analyse alternativer Mana-
229

230
IMPETUS Problemkomplexe
gement-Strategien (zum Beispiel: zentrale Planung, Wasserpreise, Wasserhandel, Ausgleich zwischen
Gewinnern und Verlierern) abgeleitet.
Modellierungsansatz
Das integrierte River-Basin Management Model MIVaD („Modèle Integrée du Vallée du Drâa“)
ist ein hydro-agro-ökonomisches Modell, welches Daten und Prozesse aus naturwissenschaftlichen
wie auch sozialwissenschaftlichen Bereichen miteinander interdisziplinär verknüpft.
Das MIVaD Modell verteilt aus der Perspektive eines zentralen Planers das verfügbare Wasser,
um einen maximalen monetären Nutzen für die Drâa Region zu realisieren. Es basiert auf drei
Komponenten: die hydrologische Verteilung des Wassers an den Knotenpunkten, agronomische
Ertragsfunktionen für die in den Oasen angebauten Feldkulturen, sowie eine ökonomische Komponente,
die Gewinne durch Bewässerung, Stromerzeugung und städtische/industrielle Nutzung
berechnet. Das Modell basiert auf einem Knotennetzwerk, welches die räumlichen Zusammenhänge
in der Drâa Region darstellt (Beispiel siehe Abb. IV.2.1-1). Die Knoten bilden Flussarme,
Staubecken und Nachfragepunkte wie Oasen und Dörfer ab. Simulationen spiegeln derzeit ein
Jahr in monatlichen Schritten wider. Für die dritte Phase ist eine Dynamisierung des Modells
vorgesehen, sowie die Einbeziehung der Wassernutzer nördlich (d.h. flussaufwärts) des Staudamms,
die zwar keiner zentral regulierten Wasserzuteilung unterworfen sind, aber dennoch einen
erheblichen Einfluss auf die Zuflüsse in das Reservoir und damit auf die Wasserverfügbarkeit
im Unterlauf besitzen.
Abb. IV.2.1-1: Knotennetzwerk für das Drâa-Tal

Problemkomplexe IMPETUS
Methodik
Die Analyse des Wassermanagements der Drâa Region ist ein integrativer Bestandteil des
IMPETUS-Projektes. Meteorologische, hydrologische und hydrogeologische Kenntnisse werden
mit agrarökonomischen und sozialwissenschaftlichen Aspekten verknüpft.
Hydrology
Hydrology
parameters on
groundwater and
surface water
Natural
sciences
Social
sciences
Water use by
economic
sectors
Legend
Input from other
disciplines
Output;
Input for other
disciplines
Climate
research
Current and
future rainfall
Economic analysis
Direct links
Indirect links
Geology and
soil science
Farming
systems,
potential yields,
crop response
Farm incomes,
water use by
economic sectors,
inherent water
prices
Agronomy,
Remote
sensing
Agricultural land
use and actual crop
yields in the river
basin
Population trends,
changes in water
demand (e.g. tourism)
Sociology,
demography
and ethnology
Das Blockdiagramm beschreibt die interdisziplinäre Zusammenarbeit aus der Perspektive des
PK Ma-E.1 mit dem MIVaD–Modell als zentralem Analysetool. Externe Daten und Ergebnisse
anderer Arbeitsgruppen in IMPETUS bilden eine wesentliche Grundlage für die MIVaD-
231

232
IMPETUS Problemkomplexe
Datenbasis. Diese wird vervollständigt durch eigene Erhebungen zu landwirtschaftlichen Syste-
men, Erträgen und Strategien zum Ende der zweiten Phase von IMPETUS.
Responseindikatoren
• Hydrologische und hydrogeologische Kennzahlen
• Wasserverteilung und –nutzung
• saisonale Wasserengpässe
• durchschnittliche und Gesamtanbauflächen im Agrarbereich
• Wasserverbrauch und Verteilung im Haushalt, Landwirtschaft und Industrie
Inputdaten
Das MIVaD Modell benötigt eine umfassende Datengrundlage, um aussagekräftige Simulationen
durchführen zu können. Derzeit werden im Modell einerseits offizielle Daten von marokkanischen
Behörden verwendet, andererseits fließen Daten aus anderen IMPETUS-Teilprojekten ein:
• Regionaler Klimawandel (aus PK Ma-H.4, PK Ma-H.5)
• Hydrogeologische Charakteristika des Einzugsgebiets, Grundwasserdynamik (aus PK
Ma-H.1, PK Ma-H.2)
• Agronomische Prozesse (PK Ma-E.2)
• Bevölkerungsentwicklung, Wasserverbrauch, Wasserinstitutionen (aus PK Ma-G.1, PK
Ma-L.13, PK Ma-E.3)
Daten, die nicht von anderen Projektbeteiligten geliefert werden können, werden entweder selbst
erhoben oder mit Hilfe lokaler Kooperationspartner (ORMVAO, DRH) zugänglich gemacht.
Outputdaten
• Wasserpreise
• ökonomischer Wert von Wasser als Produktionsmittel
• Deckungsbeiträge landwirtschaftlicher Produzenten
Szenarieneinbindung
IMPETUS-Basisszenarien
Die Einbindung der IMPETUS Szenarien erfolgt in vier Bereichen

Problemkomplexe IMPETUS
• Meteorologische und hydrologische Voraussagen: Niederschlag, Veränderung der Wasserverfügbarkeit
des Drâa Flusses und die Übernutzung von Grundwasser
• Technischer Wandel im Agrarbereich: Anbau von wassereffizienteren Sorten und die
Einführung verlustärmerer Bewässerungssysteme
• Bevölkerungsentwicklung: Veränderung der Nachfrage nach Trinkwasser sowie die Veränderung
der Verfügbarkeit von Arbeitskräften und deren Kosten
• Ökonomische Trends: Erhöhte Wassernachfrage für den zunehmenden Tourismus in der
Region sowie andere Gewerbe
Interventionsszenarien
Als Interventionsszenarien werden insbesondere alternative Managementstrategien betrachtet,
welche die Wasserverteilung des Mansour Edahbi unter Berücksichtigung verschiedener Situationen
der Wasserverfügbarkeit darstellen. Die Einführung unterschiedlicher Preisregimes für
Wasser soll untersucht werden. Als weitere Möglichkeit könnten Inputsubventionen oder die
Unterstützung wassersparender Techniken analysiert werden. Effekte des Ausbaus von Infrastruktur,
insbesondere der Staudammbau, werden berücksichtigt.
Meilensteine der dritten Phase
• Validierung der in MIVAD verwendeten Produktionskosten mit Hilfe des Landwirtschaftsfragebogens
(Mai 2006)
• Transformation von MIVaD in ein rekursiv-dynamisches Modell (Juli 2006)
• Einbeziehung der Wasserverbraucher nördlich des Staudammes (Sept. 2006)
• Integration der hydrogeologischen Ergebnisse für das Einzugsgebiet (Dezember 2006)
• Abbildung von Dynamik und Auswirkungen der Salinität im Bewässerungs- und Trinkwasser
(Mitte 2007)
• Integration eines verbesserten Pflanzenertragsmodells (Ende 2007)
• Studie zu Tourismus als Verbrauchs-Subsektor (Mitte 2008)
Transferprodukte
Das MIVaD-Modell kann von akademischen Einrichtungen (Universitäten, Forschungsinstitute)
zur Beratung von nationalen, regionalen und lokalen Institutionen im Bereich Wassermanagement
eingesetzt werden. Dabei ist wichtig zu sehen, dass die Ergebnisse von MIVaD auf der Basis
ökonomischer Optimierungsüberlegungen entstanden sind, und daher Aspekte wie Traditionen
oder politische Präferenzen nur in eingeschränktem Maß berücksichtigen können. Die kom-
233

234
IMPETUS Problemkomplexe
petente Nutzung des Modells setzt profunde Vorkenntnisse in Ökonomie voraus, um die Ergeb-
nisse angemessen einschätzen und kommunizieren zu können.
Mögliche Anwender
Agence de Bassin de Sous/Drâa, ORMVAO, DRH, ONEP (Office National de l’Eau Potable),
Universität Agadir
Capacity Building
Die erfolgreiche Verwendung von MIVaD in Marokko setzt voraus, dass eine marokkanische
Fachkraft (vorzugsweise ein Ökonom oder Wirtschaftsingenieur) in Deutschland geschult wird.
Dies sollte im Rahmen eines mehrmonatigen gastwissenschaftlichen Aufenthaltes geschehen.
Ein weiterer Teil des „Capacity Building“ besteht in der Bearbeitung von Interventionsszenarien
gemeinsam mit den marokkanischen „Stakeholdern“ und Kommunikation der Ergebnisse in allgemein
verständliche Handlungsoptionen.
Personalbedarf
15,3 MM - Claudia Heidecke (Agrarökonomie)
9 MM - Dr. Arnim Kuhn (Agrarökonomie)
0,9 MM - Andreas Roth (Pflanzenbau)
7,2 MM - Annekathrin Jaeger (Pflanzenbau)
0,9 MM - Stefan Klose (Hydrogeologie)
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Datengrundlage sowie die Grundstruktur des Simulationsmodells konnten erst in der zweiten
Phase von IMPETUS, dann jedoch in relativ kurzer Zeit, erarbeitet werden. MIVAD bildet die
hydrologischen und agronomischen Proportionen des Drâa-Tals bereits heute so ab, dass erste
Simulationen ermöglicht werden.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Ma-E.2 Agronomische Anbaustrategien im Drâa-Tal bei Wasserknappheit
Problemstellung
Im Durchschnitt der letzten Jahre zwang ein stark verringerter Zufluss aus dem Hohen Atlas in
den Stausee „Mansour Eddahbi“ mit der Folge eines stark abgesenkten Füllstandes zu deutlich
verminderten Lâchergaben. Lâchers sind staatlich gesteuerte Bewässerungsgaben aus dem Stauseereservoir.
Die Landwirtschaft ist abhängig von diesen stark variierenden Mengen an Wasser
für die Bewässerung. Die landwirtschaftliche Produktion in den Drâa-Oasen, größtenteils auf
Subsistenzwirtschaft ausgerichtet, leidet darunter. Um einen ausreichenden Erntertrag zu erwirtschaften,
müssen die meisten Landwirte zunehmend auf individuelle Brunnenbewässerung zurückgreifen,
welche als Folge die Grundwasserreserven negativ beeinflusst. Die Anbausysteme
müssen daher dieser Entwicklung angepasst werden, um noch künftig landwirtschaftliche Nutzung
bei stärkerer Schonung von Wasserreserven und unter Vermeidung einer Salzanreicherung
im Oberboden, insbesondere im mittleren und südlichen Drâa-Tal betreiben zu können.
235

236
Fragestellung
IMPETUS Problemkomplexe
• Wie wirken sich die in Zukunft zu erwartenden Niederschläge, das verfügbare Grund-
wasser und Lâchers auf die Agrarproduktion aus?
• Welche landwirtschaftlichen Anbaustrategien lassen sich daraus ableiten?
• Welche Anbaustrategien wurden bei vergleichbaren Situationen in der Vergangenheit
Arbeitsschritte
angewendet? Können Sie für die Zukunft nützlich sein?
• Analyse der aktuellen Fruchtfolgen hinsichtlich Wasserverbrauch/benötigter Wassermenge
im südlichen Drâa-Tal
• Berechnung der Ertragsleistung in Abhängigkeit von Wasserdargebot (Menge und zeitliche
Verteilung), Art und Sorte
• Vergleich alternativer Fruchtfolgen hinsichtlich Wasserbedarf und Produktivität
• Berechnung des Einflusses alternativer Bewässerungstechnik im Hinblick auf die Produktivität
unter den jeweils verfügbaren Niederschlags-, Bewässerungs- und Grundwassermengen;
Vergleich Vergangenheit und Gegenwart durch Feld-, Luftbild- und Fernerkundungsdaten.
• Multidisziplinäre Simulationen von kohärenten Zukunftsszenarien der Agrarstruktur und
der sie maßgeblich beeinflussenden Faktoren in den Drâa-Oasen Mithilfe der vorhandenen
Modelle
Mitarbeiter
Roth, Zeyen, Poete, Finckh, Klose, Rademacher, Jaeger, Linstädter
Kooperationspartner
Institutionelle Kooperation
ORMVAO (M. Abdelloui), DRH
Wissenschaftliche Kooperation
Université de Rabat (M. Yassin), Université de Rabat (M. Ait Hamza)

Problemkomplexe IMPETUS
Zielsetzung
Das Ziel des Problemkomplexes ist die Entwicklung eines agronomischen Strategiekataloges im
Hinblick auf die landwirtschaftliche Produktivität und den Schutz der Ressource Wasser unter
der Berücksichtigung unterschiedlicher Wasserverfügbarkeit. Auf der Grundlage der Analyse der
verschiedenen Einflussfaktoren auf die agronomische Produktivität und die Verfügbarkeit der
Ressource Wasser hinsichtlich Quantität und Qualität wird eine Bewertung der aktuellen Situation
sowie potenzieller Entwicklungen möglich sind. Diese dienen im Folgenden als Grundlage
für die multidisziplinären Modellrechnungen. Aus den Simulationsergebnissen gemäß der
IMPETUS Szenarienentwürfe lassen sich landwirtschaftliche Handlungsoptionen ableiten.
Modellierung
Der Modellierungsansatz setzt sich aus fünf Modellen zusammen, deren Grundlagen und Zielsetzung
im folgenden Diagramm (vgl. Abb. IV.2.1-2) dargestellt sind.
Ziel der Modellierung sind Entwicklung und Analyse von Szenarien im Hinblick auf die landwirtschaftliche
Produktivität. Grundlage bildet das Prozessverständnis der Einflussfaktoren. Die
Auswertung und Analyse von historischem und aktuellem Kartenmaterial, Luft- und Satellitenbildern,
sowie der Ergebnisse der Feldforschung liefern die Grundlagen zum Systemverständnis
durch (Modell-)Basisinformationen und systemimmanente Parameter. Die Interpretationen der
Modellergebnisse liefern Daten, auf deren Grundlage Entscheidungen getroffen und Handlungsoptionen
entwickelt werden können. Die Ergebnisse werden in einem Fachinformationssystem
zusammengefasst.
DSSAT: Numerisches Modell zur Simulation landwirtschaftlicher
Anbaustrategien, sowie des Nährstoffkreislaufs und des Wasserverbrauchs von
Kulturpflanzen (N.N. Doktorand, TP B3). Auf der Grundlage von
sortenspezifischen Wachstums- und Bodeneigenschaften sowie Klimaparametern werden
monokulturelle oder in Fruchtwechselwirtschaft angebaute Kulturpflanzen in den Drâa Oasen
simuliert.
PESERA: Modellierung der Bodenerosion durch Wasser (Anna Zeyen, TP B2):
Die Bewässerung hat indirekte Auswirkungen auf die Bodenerosion durch die
daraus resultierende Änderung der Landnutzung. Der Einfluss dieser Änderungen
auf den Bodenabtrag wird modelliert. PESERA ist ein physikalisch basiertes Modell, welches an
semi-aride Bedingungen angepasst ist und für die Modellierung großer Einzugsgebiete konzipiert
wurde. Das Modell wurde bereits in einer ersten Version angewendet, welche derzeit überarbeitet
wird.
237

238
IMPETUS Problemkomplexe
Abb. IV.2.1-2: Schematische Darstellung des Forschungsansatzes in PK Ma-E.2
MODFLOW(PMWIN): Modellierung der Grundwasserströmung (Stephan
Klose, TP B2); MODFLOW ist ein Pogramm zur numerischen Modellierung
der Grundwasserströmung, basierend auf der Finite-Differenzen-Methode.
PMWIN („Processing Modflow for Windows“) ist ein Simulationswerkzeug
für die Modellrechnung mit MODFLOW. Derzeit wird ein Modell für die
naturräumlich exemplarische Situation in der Feija parametrisiert.
YES: Modellierung des landwirtschaftlichen Ertrages in den Drâa-Oasen
(Annekathrin Jaeger, TP C1, Andreas Roth, TP B3); das Modell YES (Yield
Estimation Model) berechnet mit Hilfe von klimatischen, hydrologischen,
bondenkundlichen und landwirtschaftlichen Daten die Erträge von
Kulturpflanzen. Das Modell wird zurzeit für die Anwendung in den Drâa-Oasen parametrisiert.
CEM Drâa: „consommation d´eau menagere“ - Ethnologisches
Expertenmodell (Christina Rademacher, TP B4); analytisches Modell zur
Beurteilung des Wasserbrauchs anhand der Veränderung der Haushaltsgrößen
beziehungsweise der Bevölkerung.

Problemkomplexe IMPETUS
Responseindikatoren
• der Anteil der Subsistenzwirtschaft an der landwirtschaftlichen Produktion
• der Anteil an „cashcrops“ an der landwirtschaftlichen Produktion
• die Landwirtschaftlich genutzte Fläche
• die Einführung anderer Arten und neuer Sorten als Innovationen in der Landwirtschaft
• die Bewässerungstechnik
• der Düngemitteleinsatz
• der Pestizideinsatz
• das Farmmanagement im Drâa-Einzugsgebiet,
• Prozentsatz der Mechanisierung in der Landwirtschaft
• die Bodenbearbeitungstechniken / Innovationen in der Bodenbearbeitung
• die Produktivität des Landwirtschaftssektors.
INPUT Daten
• regionale Klimadaten (K. Born, TP B1 und O. Abdelloui ORMVAO/CVM)
• Bodendaten (A. Zeyen, TP B2)
• Luft- und Satellitenbildinterpretationen über räumliche Verteilungsmuster der Vegetation
(M. Finckh und P. Poete, TP B3)
• Feldfrüchte, Erträge, Bewässerung (A. Roth, TP B3; C. Rademacher, TP B4)
• Hydrogeologische Karten und Grundwassereigenschaften (S.Klose, TP B2)
• Bevölkerung, Haushaltswasserverbrauch (C. Rademacher, TP B4)
OUTPUT Daten
• Landwirtschaftliche Produktivitätszahlen (A. Roth, TP B3 und A. Jaeger, TP C2)
• Landwirtschaftliche Bewässerungsberechnungen (C. Rademacher, TP B4 und A. Roth,
TP B3)
• Räumlich-zeitliche Dynamik der Vegetationsverteilung (M. Finck und P. Poete, TP B3)
• Pflanzlicher Nährstoffkreislauf (M. Finckh, A. Roth, TP B3)
• Agronomisches Potenzial (M. Finckh und A. Roth, TP B3 und A. Jaeger, TP C2)
• Risikoabschätzung zur Versalzung des Bodens (S. Klose und A.Zeyen, TP B2)
• Wasserhaushaltsbilanz (Zusammenarbeit aller Mitarbeiter)
239

240
Szenarieneinbindung
IMPETUS Problemkomplexe
Auf der Grundlage der Feldforschungsergebnisse wird die Simulation in den Modellen gemäß
der bestehenden IMPETUS Szenarien ausgerichtet. Gemessen an Responseindikatoren werden
die Forschungsergebnisse interpretiert.
• Das IMPETUS Szenario des Temperaturanstiegs mit gleichzeitigem Rückgang der Niederschläge
bzw. Übergang zu Starkregenereignissen wird in Bezug auf deren Auswirkungen
auf verschiedene Fruchtspezies, deren Bewässerungsgaben und relevante Fruchtfolgesysteme
hin untersucht.
• Ein weiteres Szenario bilden Innovationen, zum Beispiel die Mechanisierung (Bodenbearbeitung)
in der Landwirtschaft
• Weitere Szenarien sind anthropologische Veränderungen beispielsweise in der dörflichen
Altersstruktur, der Verfall von landwirtschaftlich genutzter Fläche und der damit einhergehenden
vermehrten Abwanderung
• Ein weiteres Szenario ist die Öffnung zum Tourismus durch einen Großteil der in der
Landwirtschaft Beschäftigten und dem darauf folgenden ökonomischen sekundären Charakter
der Landwirtschaft
Interventionsszenarien
• Als Interventionsszenario ist vorgesehen die Wasserverluste durch die traditionellen Bewässerungskanäle
die so genannten „Seguia“, durch moderne Formen zu ersetzen und
dieses im Hinblick auf ihre Ertragsleistung zu modellieren. Eine weitere Möglichkeit bieten
unterschiedliche Verknüpfungsgrade der Bewässerungsformen und ihre Auswirkungen
auf die Ertragsfähigkeit.
• Weitere Interventionsszenarien stellen die Innovationen in der Bewässerung und im
landwirtschaftlichen Anbau, beispielsweise die Tröpfchenbewässerung, und deren ökonomische
und ökologische Auswirkungen dar.
• Weitere Interventionsszenarien behandeln eine regionale Agrarsubventionsorientierte Politik,
die an zentralen Orten zu einer Stärkung landwirtschaftlicher Strukturen führen
kann

Problemkomplexe IMPETUS
Meilensteine
Bis September 2006
• Fertigstellung einer modellorientierten Untersuchung zum Einfluss des Fruchtwechsels
aus Gerste und Mais auf den lokalen Wasserhaushalt und die Biomasseentwicklung anhand
des Beispiels zweier Oasen, Ameskar und Tichki im Atlasgebirge (Diplomarbeit
mit Modell DSSAT B3). Prüfung der Übertragung der Modellergebnisse und Anwendbarkeit
des Modells in den Drâa Oasen (Doktorarbeit B3)
• Parametrisierung, Kalibrierung der Modelle auf lokaler Ebene
• Sicherstellung der Vergleichbarkeit der Modellergebnisse
Bis Juli 2007
Szenarienrechnungen auf lokaler Ebene
• Diskussion der Arbeitszwischenergebnisse mit Anwendern
• Validierung der Modellergebnisse auf lokaler Ebene
Schulung der Anwender bei der Nutzung der Ergebnisse
Bis Juli 2008
• Kalibrierung der Modelle auf regionaler Ebene
• Szenarienrechnungen auf regionaler Ebene
• Diskussion der Arbeitszwischenergebnisse mit Anwendern
• Validierung der Modellergebnisse auf regionaler Ebene
• Schulung der Anwender bei der Nutzung der Ergebnisse
Bis April 2009
Erstellung eines GIS gestützten Fachinformationssystems bestehend aus hydrogeologischen, bodenkundlichen,
ethnologischen und pflanzenkundlichen Feldstudien sowie die jeweilige monodisziplinäre
Kalibrierung und Validierung der verschiedenen Modellansätze in den Drâa-Oasen.
Die Einarbeitung des Szenarienkataloges, inklusive der Ausarbeitung und Anwendung der Interventionsszenarien
in die Modellrechnungen. Erstellung eines zusammenfassenden GIS Kataloges
der Projektionen über die Struktur der Oasen bis zum Jahr 2020 in Deutsch, Französisch und
Englisch.
• Präsentation und Übergabe der Handlungskataloge und Fachinformationssysteme an die
marokkanischen Anwender
241

242
Transferprodukte
IMPETUS Problemkomplexe
Die Entwicklung und Veröffentlichung zielgruppenorientierter Handlungskataloge, von Fach
(spezifischen)-Informationssystemen, worin die Ergebnisse der multidisziplinären Modellrechnungen
sowie der Feldforschung und deren wissenschaftliche Interpretation, also Projektionen
möglicher Agrarstrukturen und Landnutzungsstrukturen unter Einwirkung der vorgeschlagenen
Szenarien vorgestellt und Möglichkeiten zum Ressourcenschutz diskutiert werden. Dieses soll in
Form von Computer-gestützten GI-Systemen, Karten, Berichten (in der Berbersprache und Arabisch),
Veröffentlichungen und/oder in Interessenversammlungen geschehen.
Mögliche Anwender
Bäuerliche Assoziationen in den Drâa-Oasen (Gespräche Herbst 2005)
ORMVAO (O.Abdelloui)
Université de Rabat (Prof. Yassin),
Genossenschaften/ Vermarkter
Capacity Building
Einbindung von Mitarbeitern der ORMVAO in die Entwicklung von Interventions-/ Szenarien
und Problemkomplexen, Einarbeitung in die verwendeten Modellansätze.
Vorstellung und Diskussion des PK Konzeptes auf dem GIS Workshop: Einarbeitung von
ORMVA Mitarbeitern in GIS, Szenarienbildung und -analyse im Herbst 2005.
• Gemeinsame Erarbeitung einer Liste mit potenziellen Anwendern
• Empfehlungen zur Ausgestaltung der Transferprodukte
Diskussionen über Forschungszwischenergebnisse und Ergebnisorientierte Beteiligungen der
Anwender an den genutzten Modellen sind fester Bestandteil des PK Konzeptes.
Personalbedarf
7,2 MM – Andreas Roth
1,8 MM – Christina Rademacher
0,9 MM – Anna Zeyen
1,8 MM – Stephan Klose
7,2 MM – Annekathrin Jaeger
3,6 MM - Peter Poete
18 MM – N.N. (DSSAT)

Problemkomplexe IMPETUS
Stand der bisherigen Arbeiten
Juli 2005
Eine erste Grundwassergleichenkarte, Isotopenkarte, Karte der Brunnenteufen für die Fezouata
Oase sind von Stephan Klose (TP B2) erstellt worden. Die Datensammlung zu Klima- und Bodenparametern
der Oasen sowie zu Agrarstrukturen wird derzeit katalogisiert.
Die Auswahl der Modelle und deren Überprüfung auf Eignung sind abgeschlossen. Die Modelle
MODFLOW, das Expertenmodell, und YES werden derzeit parametrisiert. Für PESERA und
DSSAT sind erste Modellläufe abgeschlossen. Die Parametrisierung wird derzeit verfeinert.
Ausarbeitung einer Haushalts- und Landwirtschaftsbefragung in der Fezouata
Ende April 2006
Die Durchführung einer Landnutzungskartierung, Erhebung ergänzender Informationen über
Klima und Böden in den Oasen und eine detaillierte Befragung zu Wassergebrauch in Landwirtschaft
und Haushalt. Diese Daten werden als Modellkalibrierungs- und –
Modellvalidierungsparameter genutzt.
243

244
IMPETUS Problemkomplexe
PK Ma-E.3 Tourismus: Integration eines neuen Wirtschaftsbereichs bei
knappen Ressourcen in den Schwerpunktregionen Ouarzazate,
Dadestal und Zagora-M’Hamid
Problemstellung
Abb.: Hinweisschild zu einem touristischen Kleingewerbe im Aufbau in der Dadesschlucht
Wegen zunehmender Wasserverknappung, deren Folgen wie Versalzung der Böden in den südlichen
Drâa-Oasen, und geringer werdender Wettbewerbsfähigkeit kann die Landwirtschaft als
vorherrschende Wirtschaftsweise in der Region immer weniger Menschen eine vollwertige Beschäftigung
bieten. Unabhängig von den wirtschaftlichen Bedingungen und der Tragfähigkeit
der Natur hat sich seit den 60er Jahren, vermehrt aber seit 15 Jahren, Tourismus in der Untersuchungsregion
als zweiter Wirtschaftsbereich neben der Landwirtschaft etabliert. Das Produkt
Rundreisetourismus hat die Untersuchungsregion als festen Bestandteil in die meisten Marokkotouren
eingegliedert, ist aber in der Hand von Großinvestoren. In jüngster Zeit nimmt ein eigenständiger
Tourismus in den Bergen und vor allem in der Wüste immer vielfältigere Formen an.
Im Gegensatz zu den etablierten Formen des Rundreisetourismus in luxuriösen Großhotels bieten
diese neuen Kleingewerbe die Chance, mit überschaubaren Investitionen interessante und

Problemkomplexe IMPETUS
verlässliche Einkommensmöglichkeiten aufzubauen und lassen mitunter auch eine Integration
des touristischen Gewerbes in die bestehende familiäre Landwirtschaft zu.
Der Tourismus verschärft in wasserarmen Regionen die Konkurrenz um die knappen Wasservorräte,
die bei geringeren Lâchergaben besonders die Nutzung des Grundwassers betreffen. Diese
Konkurrenz besteht besonders zum Haupt-Wasserverbraucher Landwirtschaft, die durch Einsatz
von Pumpen zunehmend auf die knappen Grundwasservorräte zurückgreift. Der Gewinn vom
Wassereinsatz im Tourismus ist daher im Vergleich zur Landwirtschaft zu sehen. PK Ma-E.3
untersucht die gegenseitigen Abhängigkeiten und daraus erwachsenden Konflikte der Wasser
verbrauchenden Wirtschaftsbereiche. Zusätzlich werden Einschätzungen zur finanziellen Verwertung
des im Tourismus eingesetzten Wassers gegeben. Zur Erhaltung der touristischen Attraktivität
des südlichen Drâa-Tals ist vermutlich auch ein gewisser Anteil an Oasenwirtschaft
fortzuführen.
Mitarbeiter
Frank, Heidecke
Kooperationspartner
Durch die große Entsprechung der Arbeit im PK Ma-E.3 mit den Anliegen und Arbeitsweise der
Abteilung für Biodiversität innerhalb der ORMVA Ouarzazate, die ein Ökotourismusprojekt in
der Region betreut, können hier Ergebnisse ausgetauscht und Erfahrungen aus der praktischen
Arbeit der ORMVAO in den PK Ma-E.3 einfließen.
Lokale NGOs, u.a. die Frauenorganisation „OXYGENE“ und „Assoziation Tichka“ können dem
PK den Hintergrund möglicher Umsetzungen durch ihre Projekterfahrung erleichtern.
Die „Délégation de la Ministère du Tourisme“ in Ouarzazate verfügt über eigene Schnittstellen
zur Entwicklungsförderung der Region und führt eigene Erhebungen durch, deren Inhalte die
Datenbasis des Problemkomplexes erweitern können.
Als Impulsgeber und zur Diskussion der Vorgehensweise können die Kooperationspartner Prof.
Ait Hamza („Faculté des sciences et lettres“, „Université Rabat“) und Prof. Slimane Aziki („Faculté
des sciences et lettres“, „Université d’Agadir“) herangezogen werden.
Zudem können lokale Assoziationen in den touristischen Schwerpunktregionen als Multiplikatoren
Hinweise zur Integration der betroffenen Lokalbevölkerung in die wirtschaftlichen Entwicklungen
und Potenziale geben.
245

246
Zielsetzung
IMPETUS Problemkomplexe
Zentrales Anliegen des PK Ma-E.3 ist es, die Beziehung zwischen Wassereinsatz und wirt-
schaftlichem Nutzen für die Untersuchungsregion herauszuarbeiten, sowie wirtschaftliche Prog-
nosen in Bezug auf die mögliche Wasserverknappung zu erstellen.
Im Einzelnen arbeitet der PK Bedingungen heraus, unter denen touristische Gewerbe wirtschaftlich
Erfolg haben. Hierzu gehören die Erhebung der Besitzverhältnisse, Beschäftigungs- und
Einkommenseffekte auf der einen und die Analyse der angebotenen touristischen Produkte, sowie
der lokalen Bedingungen auf der anderen Seite.
Die Einflussfaktoren, unter denen der Tourismus die wirtschaftlichen Schwierigkeiten in der
Landwirtschaft ausgleichen kann, ohne durch den zusätzlichen Wasserverbrauch die Lebensgrundlage
der Bevölkerungsmehrheit weiter zu gefährden, stehen im Fokus der Untersuchung.
Davon ausgehend will der PK Prognosen und Handreichungen für den zukünftigen Einsatz von
Wasser und die wirtschaftliche Entwicklung in den drei touristischen Schwerpunktregionen
erstellen.
Modellierungsansatz
Legende für Blockdiagramm
Folge / Reaktion
Blickrichtung auf Zusammenhängen
und Potenziale
im PK
bestehende Wirtschaftsbereiche
im PK untersuchte Folge /
Reaktion
Einflussfaktoren
neue Wirtschaftsbereiche /
Ausweichwirtschaften

Problemkomplexe IMPETUS
Blockdiagramm
OASEN - Landwirtschaft und
Nomadismus
sozioökon.
Wandel
moderne
Wirtschaftsbereiche
Methodik
Bevölkerungszunahme
Bedarf nach zusätzlichen
Arbeitsplätzen und
wirtschaftlichen Aktivitäten
Trockenheit
Militär Migration
Die Methodik beruht auf folgenden Säulen:
Wasserkonkurrenz:
wirtschaftliche
Effekte und
Verbrauch
Qualität und
Quantität der
Arbeitsplätze
Möglich-
keiten und
Größenordnung des
Gewerbeausbaus
Individualreisende
lokale
touristische
Kleingewerbe
etablierter internationaler
Massentourismus
Moden
Konkurrenz
neue tour.
Produkte
und
Geschäftsfelder
• Erhebungen durch standardisierte Befragungen in den Bereichen Ökonomie, Arbeitsplätze
und Wasserverbrauch im Tourismus (TP B5) und in der Landwirtschaft (TP B4). Ergänzt
werden diese Kerngrößen durch Erhebungen zu den Reiserouten (Verkehrszählungen,
Reisebudget, Interviews).
• Einarbeitung von Daten der regionalen Verwaltungsebene, besonders des „Ministère du
Tourisme“. Durch diese Daten können die sozialwissenschaftlichen Daten in größeren
regionalen Einheiten abstrahiert werden.
• Kartierung der touristischen Infrastruktur mit GPS, Einspeisung der Ergebnisse in die
GIS-Datenbank. Die wirtschaftlichen Potenziale und Entwicklungen im Tourismus können
dann in Bezug zu naturräumlichen und landwirtschaftlichen Prognosen gestellt werden
und mit der Prognose des weiteren Ausbaus im Tourismus, können Prognosen über
den Trinkwasserverbrauch der Region konkretisiert werden.
• Die Daten zum wirtschaftlichen Nutzen und dem Wasserverbrauch im Tourismus erhalten
Eingang in das River Basin Model MIVAD (PK Ma-E.1).
247

248
Responseindikatoren
IMPETUS Problemkomplexe
• Daten zum Touristenaufkommen nach Teilregionen und Reiseformen
• Größenordnung der Arbeitsplätze in Tourismus, Landwirtschaft nach Teilregionen
• finanzielle Rückflüsse und Gewinnmöglichkeiten in touristischen Gewerben
• Herkunft der Gelder für Aufbau touristischer Gewerbe
• Lage und Vernetzung der touristischen Gewerbe
• Wasserverbrauch in Hotels
INPUT Daten
• Größenordnungen zur Wasserverfügbarkeit in den Kernregionen des Tourismus (Teilprojekt
B4)
• Ergebnisse aus PK Ma-E.1 zu Erträgen und Wandel in der Landwirtschaft
• Daten aus GPS-Kartierung und quantitativer Befragung touristischer Gewerbe in den
Schwerpunktregionen zu Auslastung, Arbeitskräften, Integration anderer Wirtschaftsbereiche
• Daten aus qualitativer Befragung im Tourismus zu Gewerbeausbau, Re-Investitionen von
Gewinnen, parallele Aktivitäten in Tourismus und Landwirtschaft, Aufbau des Gewerbes
und Gewinnmöglichkeiten
• Daten der lokalen Tourismusverwaltung
OUTPUT Daten
• Berechnungen des „Benefits“ durch Wasser bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen
in der Landwirtschaft und im Tourismus
• Gewinnmöglichkeiten in touristischen Gewerben nach Teilregionen
• Herkunft und Größenordnung der Gelder für Aufbau touristischer Gewerbe
• Prognose von Tragfähigkeit der Wirtschaftsbereiche in den touristisch genutzten Teilregionen
in Hinblick auf Wassereinsatz
• Hinweise für den PK Ma-G.1 zur wirtschaftlichen Potenzialen der Region
Szenarieneinbindung
Für die beiden definierten Regionen „Becken von Ouarzazate“ und „Mittleres Drâa-Tal“ wird
der PK die Szenarien zur Reflexion und als Kontext der eigenen Ergebnisse nutzen. Dadurch
können die Szenarien in Bezug auf ihren Status Quo überdacht und die Ergebnisse des Problemkomplexes
in die Gesamtentwicklung der Regionen eingeordnet werden.

Problemkomplexe IMPETUS
Vor allem durch seine Aussagen zur regionalen, staatlichen und internationalen Förderung wie
auch zur Bildung liefern die Szenarien wichtige Hintergründe für Prognosen zur Tourismusentwicklung.
Die Aussagen zu Wasserverbrauch und Wasserverfügbarkeit geben dem Problemkomplex
Hinweise zu den Begrenzungen touristischer Entwicklungsmöglichkeiten in den Teilregionen.
Im Hinblick auf die Szenarien wird der PK Ma-E.3 Quantifizierungen zu den Bereichen Arbeitsplätzen,
Wertschöpfung in der Region und damit zu den wirtschaftlichen Potenzialen in den
unterschiedlichen Teilregionen zulassen.
Interventionsszenarien
Außerhalb der sich abzeichnenden Entwicklungen im Tourismus können Maßnahmen im Marketing,
internationale Kooperationen und Infrastrukturausbau zu einer erheblichen Steigerung der
Touristenzahlen führen, damit ein hohes Maß an Arbeitsplätzen schaffen und auch aus touristischen
Kleinstunternehmen relevante Unternehmer werden lassen. Gleichzeitig verschärft sich
die Konkurrenz mit Landwirtschaft und Privatverbrauchern um das verfügbare Wasser. Politische
Großereignisse – vor allem islamistischer Terrorismus – können zu einem abrupten Zusammenbruch
des Tourismus in der Untersuchungsregion führen. In den touristischen Boomregionen
würde die sich neu etablierende Mittelschicht ihre Wirtschaftsgrundlage verlieren, in der
Gesamtregion würden massenhaft Arbeitsplätze und Investitionsmöglichkeiten verloren gehen,
so dass durch Arbeitsmigration und Überschüsse aus anderen Wirtschaftsbereichen nicht mehr in
der Region investiert werden. Die Region verliert den wirtschaftlichen Hoffnungsträger und wird
einseitig abhängig von internationalen Entwicklungsbemühungen und der Regierung.
Meilensteine
• GPS-Aufnahme der gesamten touristischen Wirtschaft der Region im: Frühjahr 2006 abgeschlossen
• Karte zur touristischen Infrastruktur der Untersuchungsregion: Mitte 2006
• Berechnungen zum wirtschaftlichen Ertrag von Wassereinsatz im Tourismus und der
Größenordnung von Arbeitsplätzen im Tourismus: Ende 2006
• Im Winter 2006/7 werden landwirtschaftliche Daten in das Modell eingearbeitet und Bezugspunkte
zwischen den beiden Wirtschaftsbereichen herausgearbeitet sein.
• Bericht zur wirtschaftlichen Tragfähigkeit des Tourismus unter Berücksichtigung von
Prognosen zur Tourismusentwicklung und der Wasserverknappung in den ausgewählten
Teilregionen: Frühjahr 2007
• Konzept, Kontakte und ausgearbeitete Inhalte zur Beratung von NGOs zur besseren Integration
der vorherrschenden Wirtschaftsbereiche in ihre Arbeit: Herbst 2007
249

250
IMPETUS Problemkomplexe
• Durchführung von Beratungen und Schulungen vor Ort: Winter 2007
• Zum Ende der PK Ma-E.3-Laufzeit im April 2008: Vorlegen eines lokal nutzbaren Manuals
zur Einbindung von touristischen Aktivitäten in entwicklungsbezogene Projektarbeit
Transferprodukte
• GPS-basierte Karten zum wirtschaftlichen Ausbau in den touristischen Schwerpunktregionen
der Arbeitsregion, durch die sich NGOs mit Maßnahmen gezielter in wirtschaftliche
Nischen und touristische Boomregionen einbringen können und die staatlichen Wasserbehörden
einen Überblick über den neuen Wirtschaftsbereich und seine Bedarfe erhalten.
• Bericht über Investitions- und Beschäftigungsmöglichkeiten im Tourismus nach Teil-
Regionen in Hinblick auf einen nachhaltigen Umgang mit Süßwasser
Mögliche Anwender
• Planungsabteilung der lokalen Tourismusverwaltung
• lokale NGOs im Bereich Einkommen - schaffende Maßnahmen und ländliche Entwicklung
• Hotelfachschule Ouarzazate
• Handelskammer in Ouarzazate
Capacity Building
Beratung von NGOs bei Aktivitäten im Sektor Tourismus, da diese oftmals ohne touristische Erfahrungen,
Kenntnisse um expandierende touristische Produkte und Kontakte mit Akteuren im
Tourismus handeln.
Personalbedarf
2,7 MM - Claudia Heidecke
18 MM - Claudia Frank

Problemkomplexe IMPETUS
Stand der bisherigen Arbeiten
Bis Ende Juli 2005: In den Regionen Ouarzazate und Dades-Becken ist ein Großteil der GPS-
Punkte zu touristischen Gewerben aufgenommen und ein Großteil der touristischen Gewerbe in
Ouarzazate und dem Dades-Tal standardisiert befragt. Verkehrszählungen in der touristischen
Hoch- und Nebensaison in der Untersuchungsregion sind durchgeführt. Erste qualitative Interviews
in der Tourismuswirtschaft sind geführt. Die inhaltlichen und methodischen Eckpunkte
der Untersuchung sind festgelegt und verifiziert.
Bis Ende April 2006: Im Herbst und Winter 2005/06 werden die erhobenen Daten bearbeitet
und in Beziehung gesetzt. Im Frühjahr 2006 werden die fehlenden Regionen und Wirtschaftsbereiche
durch standardisierte Befragungen und GPS-Aufnahme und vor Ort ergänzt und fortgeführt.
Die Daten werden bearbeitet und standardisiert.
251

252
IMPETUS Problemkomplexe
IV.2.2 Themenbereich: Hydrologie (Wasserdargebot, Wasserverbrauch,
Wasserqualität) in Marokko
Im Themenbereich „Wasserdargebot, Wasserverbrauch, Wasserqualität“ sind alle Problemkomplexe
zusammengefasst, bei denen das Wasser im Mittelpunkt des Interesses steht. Darüber hinaus
ist das Thema Wasser jedoch für eine Vielzahl weiterer Problemkomplexe wichtig.
Der Themenbereich umfasst fünf Problemkomplexe. Im PK Ma-H.1 werden die Wasserressourcen
für das gesamte betrachtete Einzugsgebiet des Drâa in der Größe von ca. 30.000 km2 berechnet.
Aufbauend auf den derzeitigen Arbeiten, die sich auf den Hohen Atlas als wesentliche
Quelle des nutzbaren Wasserdargebotes konzentrieren, werden die Berechnungen auch für den
semi-ariden bis ariden Süden durchgeführt. Im Gegensatz zu Benin konzentriert sich der Hauptwasserverbrauch
auf die Oasen. Daher müssen Wassernutzungsstrategien detailliert berücksichtigt
werden. Während die Region oberhalb des Staudamms im Wesentlichen direkt von den
Wasserflüssen aus dem Hohen Atlas abhängen, sind die Oasen auf die Abgabe von Wasser aus
dem Staudamm angewiesen. Mit dem eingesetzten Modellsystem kann untersucht werden, wie
sich die Wasserressourcen in den nächsten Jahrzehnten entwickeln werden und welche Auswirkungen
dieses auf den Bewässerungsfeldbau der Oasen haben wird.
Während der PK Ma-H.1 sich auf die regionale Skala konzentriert, werden im PK Ma-H.2 die
Prozesse auf der Skala der Oasen untersucht. Die Auswirkung der Bewässerung auf den Grundwasserhaushalt
und somit auf die lokale Wasserverfügbarkeit wird hierbei mittels Simulationsmodellen
quantifiziert. Des Weiteren werden die Folgen des Bewässerungsfeldbaus auf die Bodenqualität
(Versalzung) wird simuliert, um die Abnahme der Bodenfruchtbarkeit abschätzen zu
können. Die einzelnen Modellkomponenten, ergänzt um Aussagen zum häuslichen Wasserverbrauch,
werden in ein DSS integriert, mit dem man Managementmaßnahmen untersuchen und
bewerten kann.
Eine wesentliche Quelle des zur Bewässerung eingesetzten Wassers ist der Schnee des Hohen
Atlas, da die Schneeschmelze für die Auffüllung des Staudamms von großer Bedeutung ist. Für
eine längerfristige Planung der zukünftig zur Bewässerung zur Verfügung stehenden Wasserressourcen
ist somit eine Quantifikation der im Schnee gespeicherten Wassermenge notwendig, was
im PK Ma-H.3 bearbeitet wird. Ziel dieses Problemkomplexes ist die Entwicklung und Implementierung
eines Monitoringtools, das eine saisonale Abflussvorhersage für die Zuflüsse in den
Stausee El Mansour Eddahbi bei Ouarzazate und dessen Füllstand ermöglicht. Dieses Tool basiert
auf einer Kombination von weitgehend automatischer Auswertung von Satellitendaten sowie
der Erfassung und Verarbeitung aktueller Daten von marokkanischen und projekteigenen
Wetterstationen mit der Simulation der Schneeschmelze mittels eines Schneeablationsmodells.
Die Unsicherheit bei der zukünftigen Entwicklung der Witterung (wichtig für die Bestimmung

Problemkomplexe IMPETUS
der Sublimationsverluste) kann über stochastische Simulationen mit einem Wettergenerator
quantifiziert werden. Für die Prognose der zukünftigen Wasserressourcen kann dann ein Konfidenzintervall
angegeben werden, welches davon abhängt, wie weit im Voraus die wahrscheinlich
zur Verfügung stehenden Wasserressourcen berechnet werden.
Unsicherheiten und Vorhersagepotenzial der Abflussprognosen werden im PK Ma-H.4 bearbeitet.
Die Ergebnisse der PK Ma-H.1 und PK Ma-H.3 werden zusammen mit Szenarien des
Lâcher-Managements auf ein nachhaltiges Staudamm-Management ausgewertet. Betrachtet wird
nicht eine Saison, d.h. Winter bzw. Frühjahr wie in PK Ma-H.3, sondern eher Jahre, was für eine
langfristige Planung der zukünftigen Nutzung der Oasen und insbesondere der Planung des
Staudammmanagements von Bedeutung ist. Wenn feuchte Jahre genutzt werden können, um das
Wasserdefizit trockener Jahre ausgleichen zu können, ist ein langfristiges Management der Oasen
möglich. Dieses setzt jedoch eine detaillierte Betrachtung und Bewertung der damit verbundenen
Unsicherheiten voraus, um Entscheidungen zum Bewässerungsmanagement fällen zu können.
Noch längere Zeitskalen werden in PK Ma-H.5 betrachtet. Die Rückkopplung zwischen Landnutzung,
Wasserbedarf und Klima sind erst auf der klimatologischen Zeitskala (≥ 30 Jahre) präzise
bestimmbar. Während dieses in homogenen Landschaften mit grob aufgelösten Modellen
analysiert werden kann, ist es in ariden bzw. semi-ariden Gebieten wie in Marokko, insbesondere
bei dem dort vorhandenen starken Höhen- und Temperaturgradienten, nicht möglich. Hier
müssen räumlich fein aufgelöste Atmosphärenmodelle eingesetzt werden, um die Auswirkung
des Globalen Wandels auf das Klima quantifizieren zu können. In PK Ma-H.5 werden die Ergebnisse
der kompletten meteorologischen Modellkette genutzt, um den Einfluss großskaliger
Klimavariabilität auf die sehr heterogene Drâa-Region zu ermitteln und in angemessen hoher
Auflösung darzustellen. In Szenarien wird einerseits das „Downscaling“ realisiert werden, um
die Grundlagen für die räumliche Disaggregierung der Klimadaten aus den gröber aufgelösten
Modellen für die anderen Problemkomplexe zu gewährleisten. Andererseits wird untersucht, wie
sich der Landnutzungswandel etc. auf das lokale Klima auswirkt.
253

254
IMPETUS Problemkomplexe
PK Ma-H.1 Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Dynamik von
Wasserressourcen im Drâa-Einzugsgebiet
Problemstellung
Das durch die naturräumlichen Gegebenheiten vorhandene Wasserdargebot wird maßgeblich
durch Umweltfaktoren wie Klimaschwankungen und Landnutzungsänderungen aber auch durch
die anthropogene Nutzung beeinflusst. Generell sind die Wasserressourcen des semi-ariden
Drâa-Einzugsgebietes durch Klimavariabilität und wachsende Bedürfnisse der Wirtschaft und
Bevölkerung heute und zukünftig gefährdet.
Mitarbeiter
N.N., Born, Klose, Poete, Schulz, Zeyen
Kooperationspartner
DRH, ORMVAO, Universität Rabat

Problemkomplexe IMPETUS
Zielsetzung
Das Ziel des Problemkomplexes ist eine quantitative Bewertung der verfügbaren Wasserressourcen
für das gesamte Drâa-Einzugsgebiet für den Ist-Zustand, die verschiedenen IMPETUS-
Szenarien und Interventionsszenarien. Auf der vorliegenden umfangreichen Datenbasis (Literatur,
DRH, ORMVAO, eigene Arbeiten) werden mit einem integrativen Modellansatz alle quantitativen
Änderungen in den einzelnen Systemkompartimenten (Schnee, Bodenwasser, Grund- und
Oberflächenwasser, künstliche Reservoire) abgeschätzt. Die veränderten Inputbedingungen im
Bereich des mittleren Drâa-Tals durch das „Lâcher“-Managment des Mansour Eddahbi Staussees
sowie die damit verknüpfte Oasenbewässerung und anthropogene Wasserentnahme werden
berücksichtigt.
Modellierung
Klima Vegetation
Mensch
Schneemodul Grundwassermodul
Abb.: Modellkonzept PK Ma-H.1.
Hydrologische Einzugsgebietsmodell
Wasserverfügbarkeit
Boden Grundwasser
Modular Modular
Modeling Modeling
System System
255

256
Kurzbeschreibung der Einzelmodelle
Einzugsgebiet des Drâa: MMS (Postdoc (N.N.), TP B2):
IMPETUS Problemkomplexe
• Das von Leavesley et al. (1996) entwickelte objekt-orientierte Modulare Modell-System
(MMS), das in der zweiten Phase erfolgreich für die naturräumlichen Gegebenheiten des
oberen Drâa-Einzugsgebietes adaptiert wurde, wird auf das Gesamteinzugsgebiet erweitert
um so szenarienbedingte Änderungen im regionalen Wasserhaushalt und im Wasserdargebot
zu quantifizieren.
Grundwasser: MODFLOW, SDM (Stephan Klose, TP B2):
• MODFLOW ist ein Programm zur numerischen Modellierung der Grundwasserströmung,
basierend auf der Finite-Differenzen-Methode. Derzeit wird ein Modell für die naturräumlich
exemplarische Situationen des Beckens von Ouarzazate und der Feija bei
Zagora parametrisiert.
• SDM (Speicher-Durchfluss-Modell) ist ein niedrig parametrisiertes analytisches Modell,
bei dem die einzelnen Speicher (hydrogeologisch klar abgrenzbare Gesteinskörper) vergleichbar
zu dem Nash-Speicherkaskaden-Modell für die Niederschlags-
Abflussmodellierung verknüpft werden. Die SD-Modelle werden über die Umwelttracer
(2H, 18O, 3H, 14C) mit bekannter Inputfunktion kalibriert.
Bodendegradation: PESERA (Anna Zeyen, TP B2):
• Die Bewässerung hat indirekte Auswirkungen auf die Bodenerosion durch die daraus resultierende
Änderung der Landnutzung. Der Einfluss dieser Änderungen auf den Bodenabtrag
wird modelliert. PESERA ist ein physikalisch basiertes Modell, welches an semiaride
Bedingungen angepasst ist und für die Modellierung großer Einzugsgebiete konzipiert
wurde. Das Modell wurde bereits in einer ersten Version angewendet, welche derzeit
überarbeitet wird.
Vegetationslayer: SAVANNA und MOVEG Drâa
• SAVANNA - prozessorientiertes pastorales Ökosystemmodell (Andreas Roth, TP B3):
Ein auf GRID Basis räumlich explizites Ökosystemmodell. Auf der Basis von pflanzenphysiologischen,
klimatologischen und bodenkundlichen Parametern (Modulen), z.B.
pflanzenverfügbares Bodenwasser, Licht und Nährstoffe, wird die Interaktion zwischen
Biomassedynamik und Weidenutzung untersucht.
• MOVEG Drâa - auf GRID Basis räumlich explizites Ökosystemmodell (Peter Poete TP
B3): Basierend auf das Monitoring der phänologischen Abläufe der Vegetation mit Fernerkundungsdaten
(zeitliche Auflösung: 10 Tage) werden mit Hilfe von Klimadaten Triggerfunktionen
von Temperatur und Niederschlag auf verschiedene Vegetationseinheiten
analysiert und mit Hilfe statistischer Verfahren im Modell MOVEG Drâa für eine multi-

Problemkomplexe IMPETUS
Methodik
temporale Kartierung und eine Trendfortschreibung eingesetzt. Die Daten können sowohl
für die Kalibrierung als auch für die spätere Validierung des okösystemaren Modells
SAVANNA mit realen Vegetationsanalysen basierend auf dem Monitoring mit Fernerkundungsdaten
eingesetzt werden.
Die Ermittlung der natürlichen Wasserverfügbarkeit wird mit dem integrativen in verschiedene
Modulen aufgebauten regionalen Einzugsgebietmodell MMS (Modular Modeling System)
durchgeführt. Die Einteilung in hydrologisch einheitliche Teileinzugsgebiete (HRUs) mit den
jeweiligen dominanten Abflussmechanismen erfolgt basierend auf verschiedenen „Layers“ (GIS
basierte Datenbanken für Topographie, Pedologie, Geologie, und Vegetation), welche die Gebietseigenschaften
repräsentieren. Die besonderen hydrologischen Bedingungen in den durch die
anthropogene Bewässerung dominierten Oasengebieten werden mit einem Teilmodul, dem so
genannten Oasenmodul simuliert.
Die einzelnen Layers und die als Inputfaktoren wichtigen klimatischen Parameter werden mit
Hilfe anderer Modelle erzeugt. Die Integration des physikalischen „Utah Energy Balance Model“
(UEB) zur flächenhaften Modellierung von Schneeschmelze und Sublimation in das MMS
ist in der Testphase (MMS/UEB-Modul). Zurzeit wird noch das Standardschneemodul des MMS
genutzt, um die Menge des durch Schneeschmelze verfügbaren Wassers zu berechnen. Die Einbindung
eines auf dem Grundwasserströmungsmodell MODFLOW basierenden Grundwassermoduls
für Teilbereiche (Becken von Ouarzazate, Oasen) soll bis zum Ende der zweiten Phase
abgeschlossen sein. Weitere grundwasserrelevante Inputfaktoren auf der regionalen Skala liefert
ein niedrig parametrisiertes Speicher-Kaskaden-Modell, das für die Parametrisierung der in
MMS enthalten Grundwassermodule benötigt wird. Eine vergleichbar lose Kopplung zwischen
MMS und anderen Modelle besteht in Form von Inputdaten (Klimamodelle: LM und Remo) oder
den GIS-basierten Layers für die Vegetation (SAVANNA und MOVEG Drâa) und für die
Böden und die Bodendegradation (PESARA).
Die anthropogene Komponente wird schwerpunktmäßig in den Problemkomplexen PK Ma-L.1,
PK Ma-H.2, PK Ma-G.1 oder PK Ma-E.3 erfasst. Der Wasserverbrauch durch die Bewässerung
einschließlich der Evapotranspiration aus den Oasengebieten wird mit dem Oasenmodul
quantifiziert. Veränderungen im Trink- und Brauchwasserverbrauch kann an Hand des Outputs
der anderen Problemkomplexe räumlich und zeitlich differenziert auf die einzelnen HRUs in das
MMS eingepasst werden.
257

258
Responseindikatoren
IMPETUS Problemkomplexe
• Wasserverfügbarkeit Oberflächenwässer
• Wasserverfügbarkeit Grundwasser
• Grundwasserstände in Teileinzugsgebieten (z.B. Becken von Ouarzazate, Feija)
• Verdunstung / Sublimation aus Schnee
• Schneeanteil am Gesamtniederschlag
• Pegelstände des Stausees El Mansour Eddahbi
INPUT Daten
• Klimadaten auf Tagesbasis (Kai Born, TP B1 und Oliver Schulz, TP B2)
• Karten der Schneedeckenverbreitung (MODIS-Satellitenbilder, Oliver Schulz, TP B2)
• Karte der Bodeneigenschaften (Anna Zeyen, TP B2)
• Hydraulische Kennwerte (Permeabilität, Transmissivität) (Stefan Klose, TP B2)
• Digitales Geländemodell (Peter Poete, TP B3)
• Landnutzungs- und Vegetationsdaten ( Peter Poete und Andreas Roth, TP B3)
• Hydrogeologische Karten (Sébastien Cappy und Stephan Klose, TP B2)
• Grundwasserstände in Teilregionen (Sébastien Cappy und Stephan Klose, TP B2)
• Abflussdaten (DRH, ORMVAO)
• Wasserverbrauch (PK Ma-L.1, PK Ma-H.2)
OUTPUT Daten
• Abfluss mit allen Zwischenspeichern (Interflow, Baseflow, Bodenfeuchte, Schnee)
• Verfügbarkeit des Oberflächenwassers
• Grundwasserdargebot
• Pegelstände des Stausees El Mansour Eddahbi
• Evapotranspiration
• Wasserbilanz
• Schmelz-, Verdunstungs- und Sublimationsraten
Szenarieneinbindung
Wie gehen die Szenarien in den PK ein?
MMS verwendet die mit REMO und LM erstellten Klimadaten als wichtigen Inputfaktor, so dass
Auswirkungen der drei IMPETUS-Klimaszenarien auf die Wasserverfügbarkeit direkt abgeschätzt
werden können. Aufgrund der verschiedenen „Basis-Layers“ (z.B. Vegetation, Pedologie)
reagiert das System äußerst empfindlich auf Landnutzungsänderungen, so dass für alle drei

Problemkomplexe IMPETUS
Impetusszenarien die in den Themenfeldern Umwelt und Ressourcen, Entwicklung im Agrarsektor
sowie Demographische Entwicklung / Lebensqualität genannten Faktoren berücksichtigt
werden.
Interventionsszenarien
Als Interventionsszenarien denkbar wären Veränderungen in den verschiedenen Bewässerungssystemen,
insbesondere im „Lâcher“-Management oder Veränderungen in der Wasserentnahme
durch Haushalte oder Tourismus. Generell werden aber die Interventionsszenarien nur in enger
Absprache mit dem „Comité de Pilotage“ modelliert.
Meilensteine
Oktober 2006
• Parametrisierung und Test des mittleren und südlichen Drâa-Tales im MMS mit Einbindung
des fertig gestellten Grundwassermoduls
• Szenarienberechungen für das Obere Drâa-Einzugsgebiet
Mai 2007
• Szenarienberechungen für das Gesamteinzugsgebiet
• Parametrisierung und Test der räumlichen MMS/UEB-Schneemodule für alle Teileinzugsgebiete
des oberen Drâa nach Auswertung der im Winter 2006/07 durchgeführten
schneehydrologischen Vergleichsmessungen an DRH-Stationen abgeschlossen
Oktober 2007
• Klima- und Abflussdaten der DRH bis Frühjahr 2007 sind aufbereitet, Schneemodellergebnisse
für den oberen Drâa in 2006/07 liegen vor und sind validiert
Mai 2008
• Berechnung der Interventionsszenarien für das Gesamteinzugsgebiet nach Rücksprache
mit dem „Comité de Pilotage“
• Dokumentation zu den Schneemodulen liegt vor, Veröffentlichung zu Modellergebnissen,
Berechnung der Klimaszenarien mit Schneemodul
• Ein wesentlicher Bestandteil der dritten Phase ist die Überprüfung der MMS-
Modellergebnisse auf Rückkoppelungseffekte mit den anderen Modellen und den anderen
Problemkomplexen. Ebenfalls müssen neue Daten aus dem bereits installierten
IMPETUS-Messstellennetz zur kontinuierlichen Validierung und Verfeinerung der Modelle
genutzt werden. Da das Messnetz an die marokkanischen Kollegen übergeben werden
soll, müssen diese im Sinne des „Capacity Building“ entsprechend geschult werden.
259

260
Transferprodukte
IMPETUS Problemkomplexe
• digitale Datenbank von „Hydrological Response Units“ für alle Teileinzugsgebiete
• digitale Datenbank von klimatologischen und hydrologischen Parametern (DRH und
IMPETUS Stationen) auf Tages-, Monats- und Jahresbasis
• digitale GIS Datenbank von Geologie, Vegetation, Flussbette, Oasenzonen und jahreszeitliche
Sequenzen von Schneebedeckung
• modellierte Wasserbilanzen (Oberflächenabfluss, Interflow, Baseflow, Evapotranspiration,
Schneespeicher, Stauseeniveau) auf Tages- und Monatsbasis
• modellierte Wasserstände des Mansour Eddahbi Reservoirs
• lauffähiges MMS für das Drâa-Einzugsgebiet
Mögliche Anwender
Direction de l'Hydraulique de Souss Massa et Drâa, ORMVAO (Office Regional de Mise en Valeur
Agricole de Ouarzazate), Ministere d'Eaux et Forets, Ministere d'Agriculture, Secretaire
d'Etat Chargé de l'Eau, Office National de l’Eau Potable, GTZ, ROSELT-OSS, Universitäten
von Rabat, Agadir und Cadi Ayadd, NGOs
Capacity Building
Für eine nachhaltige Nutzung der verwendeten Modelle sind in der dritten Phase mehrere Schulungskampagnen
für die potenziellen Anwender (DRH, ORMVAO, Universitäten) vorgesehen.
Oktober 2007: Vorstellung und erste Einführung der Anwender in das MMS sowie das
MMS/UEB-Schneemodul.
Oktober 2008: Schulung der Anwender in das MMS, das MMS/UEB Schneemodul und das
MMS-Grundwassermodul.
April 2009: Übergabe des lauffähigen MMS für das Drâa-Einzugsgebiet an die Anwender. Zusätzlich
werden einzelne marokkanische Kollegen, die mit dem Modellsystem weiterarbeiten
sollen, in entsprechende Schulungsmaßnahmen in Bonn eingebunden.
Personalbedarf
25,2 MM – N.N.
1,8 MM – Kai Born
7,2 MM – Oliver Schulz
4,5 MM – Stephan Klose
1,8 MM – Anna Zeyen
1,8 MM – Peter Poete

Problemkomplexe IMPETUS
Stand der bisherigen Arbeiten
Schnee (Oliver Schulz)
• bis Ende Juli 2005: Das „Utah Energy Balance Model“ (UEB) ist für die IMPETUS-
Klimastationen im Hohen Atlas parametrisiert und für einzelne Zeiträume angewendet
und validiert
• bis Ende April 2006: Modellierung aller IMPETUS-Klimastationen für 2001-2005 mit
dem UEB-Punktmodell; Implementation der Fortran-Version des UEB zur räumlichen
Modellierung als Alternative zum Standard-Schneemodul in das MMS
Grundwasser (Stephan Klose)
• Geländearbeiten sind in der zweiten Phase weitgehend abgeschlossen; die für
MODFLOW ausgewählten Gebiete sind parametrisiert, das konzeptionelles SDM ist fertig,
erste Läufe für Teilspeicher liegen vor.
Boden (Anna Zeyen)
• Geländearbeiten sind in der zweiten Phase weitgehend abgeschlossen; für PESARA liegen
erste Modellläufe vor; die Parametrisierung wird derzeit verfeinert.
Vegetation (Peter Poete, Andreas Roth)
• Geländearbeiten sind in der zweiten Phase weitgehend abgeschlossen; vorläufige Karten
der Vegetationseinheiten werden bis Ende 2005 zur Verfügung stehen; für MOVEG Drâa
ist die Prozessierungskette bis zur Integration der Klimadaten bis April 2006 abgeschlossen,
die Teilmodule in IDL liegen dann auch zur Weitergabe bereit; Parametrisierung
wird derzeit angegangen.
MMS (Carmen de Jong, Rebecca Machauer)
• Ende Juli 2005: Erste Simulationsläufe mit dem MMS wurden für das Ifre-
Einzugsgebiet durchgeführt. Das Modell wird derzeit ergänzt durch ein Oasenmodul, so
dass erste Simulationen des vollständigen Moduls Ende Oktober 2005 vorliegen.
• Ende April 2006: MMS ist für das obere Einzugsgebiet des Stausees lauffähig. Das Modell
ist anhand vorhandener Abflussdaten kalibriert und validiert und steht somit für die
Berechnung von Szenarien zur Verfügung.
261

262
IMPETUS Problemkomplexe
PK Ma-H.2 Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien und
den Grundwasser- und Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-
Tal
Problemstellung
Aufgrund der anhaltenden Dürreperiode ist eine Wasserversorgung der Drâa-Region durch
Lâchers aus dem Stausee Mansour Eddhabi nicht mehr gewährleistet. Die resultierende Strategie,
vermehrt Grundwasser auch für die Bewässerung zu nutzen, wird durch den Einsatz von
Motorpumpen ermöglicht. Auswirkungen dieser Wassernutzung sind eine deutliche Absenkung
des Grundwasserspiegels, eine Verschlechterung der Wasserqualität und eine zunehmende Versalzung
der Böden. Die komplexen Wechselwirkungen zwischen Wassernutzung einerseits sowie
Wasserverfügbarkeit und -qualität andererseits stellen somit den Untersuchungsgegenstand
dar.
Interdisziplinäre Studien zu den folgenden Fragestellungen bilden die Grundlage für die Modellierung
des Systemverhaltens:
• Wie groß sind die Einflüsse der natürlichen und anthropogenen Komponenten auf den
Wasserhaushalt?
• Wie wirkt sich die Grundwasserabsenkung durch den Motorpumpeneinsatz auf die Qualität
und Verfügbarkeit in verschiedenen Maßstäben aus?
• Wie stark beeinflusst die Qualität und die Menge des jeweiligen Bewässerungswassers
die Bodenversalzung?

Problemkomplexe IMPETUS
• Wie werden die Qualität des Brunnenwassers und ihre zeitliche Variabilität von den Nutzern
wahrgenommen? Führt die Kombination lokalen Wissens und naturwissenschaftlicher
Ergebnisse zu erweiterten Erklärungsansätzen der problematischen Wassersituation?
• Wie wirken sich die Art des Wasseranschlusses (traditionelle Ziehbrunnen, moderne
ONEP-Anschlüsse) sowie mögliche anfallende Kosten auf den Wasserverbrauch im
Haushalt aus?
Die räumlichen Untersuchungsschwerpunkte dieses Problemkomplexes sind:
• Mittleres Drâa-Tal mit Schwerpunkt Oasen (regionale Ebene)
• Feija und die Region um Zagora (sub-regionale Ebene)
• Ouled Yaoub/südliche Tinzouline-Oase (lokale Ebene)
• Beni Zoli/ Oase Ternata (lokale Ebene)
Mitarbeiter
Klose, Rademacher, Zeyen, Roth, Jaeger
Kooperationspartner
Institutionelle Kooperation
• ORMVAO (M. Abdellaoui)
• Service Hydraulique (M. Lahmouri)
• ONEP (M. Sahid)
Wissenschaftliche Kooperation
• Universität Rabat (M. Yassin)
• Universität Rabat (M. Ait Hamza)
• Universität Agadir (M. Aziki)
Zielsetzung
Ziel dieses Problemkomplexes ist es, durch verbesserte Kenntnis über die Einflüsse der hausund
landwirtschaftlichen Wassernutzung sowie der hydrogeologischen und bodenkundlichen
Gegebenheiten die möglichen Entwicklungspfade der Ressourcen Wasser und Boden zu simulieren.
Ferner werden Handlungsoptionen zum Umgang mit diesen Ressourcen abgeleitet.
263

264
IMPETUS Problemkomplexe
Zunächst wird ein konzeptionelles Modell entwickelt, das Aussagen über das Wirkungsgefüge
von Wasserverbrauch, -nutzung, -verfügbarkeit und -qualität enthält. Daraus werden Bewertun-
gen der aktuellen Situation sowie möglicher Entwicklungen vorgenommen.
Darauf aufbauend werden fachspezifische Modellierungen zu Grundwasserströmung
(MODFLOW), häuslichem Wasserverbrauch (Expertenmodell), Bodenabtragsprozessen
(PESERA), Bodenversalzung (Versalzungsmodell) sowie zum landwirtschaftlichen Ertrag
(YES) durchgeführt.
Die Modellergebnisse werden GIS-gestützt dargestellt und dienen zunächst in einer losen Kopplung
an ein GI-System als Fachinformationssystem. Die Modelle werden anschließend in Zusammenarbeit
mit dem Teilprojekt C2 in ein DSS integriert.
Modellierung
Der Modellierungsansatz setzt sich aus 5 Modellen zusammen, die in Abb. IV.2.2-1 dargestellt
sind. Ziel der Modellierung ist eine Interpretation der relevanten Daten, auf deren Grundlage
Entscheidungen getroffen und Handlungsoptionen entwickelt werden können (Fachinformationssystem
/ DSS). Dabei werden die beiden Faktorenfelder Mensch und Umwelt betrachtet.
Ausgehend von den natürlichen und sozio-ökonomischen Gegebenheiten (Modellparameter)
werden das Fließsystem des Grundwassers, Bodenabtrag und -versalzung, der Landnutzungswandel
sowie die Strategien der Wassernutzung in spezifischen Modellen abgebildet. Folgend
werden in Bezug auf die untersuchten Auswirkungen der gestiegenen Nutzung von Motorpumpen
Simulationen für die Szenarien gerechnet.
MODFLOW - Modellierung der Grundwasserströmung (Stephan Klose, TP B2):
MODFLOW ist ein Pogramm zur numerischen Modellierung der Grundwasserströmung, basierend
auf der Finite-Differenzen-Methode. Derzeit wird ein Modell für die naturräumlich exemplarische
Situation in der Feija parametrisiert.
PESERA - Modellierung der Bodenerosion durch Wasser (Anna Zeyen, TP B2): Die Bewässerung
hat indirekte Auswirkungen auf die Bodenerosion durch die daraus resultierende Änderung
der Landnutzung. Der Einfluss dieser Änderungen auf den Bodenabtrag wird modelliert.
PESERA ist ein physikalisch basiertes Modell, welches an semi-aride Bedingungen angepasst ist
und für die Modellierung großer Einzugsgebiete konzipiert wurde. Das Modell wurde bereits in
einer ersten Version angewendet, welche derzeit überarbeitet wird.

Problemkomplexe IMPETUS
Ressourcen
• Niederschlag,
•Verdunstung
•Grundwasserbeschaffenheit
• Grundwasservorkommen
•Bodeneigenschaften
WasserWasserhaushaltnutzungHandlungsoptionen/
Decision Support
System
Landnutzung
Landwirtschaft
• Motorpumpen
•Lâchers
• Anbaustrategien
Haushalt
• ONEP-
Wasserleitungen
• Ziehbrunnen
Umwelt Mensch
Szenarien
Abb. IV.2.2-1: Diagramm zum Modellierungsansatz in PK Ma-H.2.
Versalzungsmodell / “Soil Salinity“ – Modellierung der Versalzung des Bodens und des
Grundwassers (Anna Zeyen, TP B2): Um Aussagen über die Entwicklung der Salzkonzentration
in der Bodensäule zu treffen wird ein einfaches numerisches Modell eingesetzt. Die entscheidenden
veränderbaren Faktoren sind die Qualität und Quantität des Bewässerungswassers.
Das Modell wird derzeit parametrisiert.
YES – Modellierung zum landwirtschaftlichen Ertrag (Annekathrin Jaeger, TP C2): Basierend
auf Daten zu Landnutzung und Anbautechniken, Bodeneigenschaften sowie hydrogeologischen,
hydrologischen und Klimadaten wird der landwirtschaftliche Ertrag modelliert.
CEM Drâa - Empirisches Modell zur Berechnung des häuslichen Wasserverbrauchs
(Christina Rademacher, TP B5): Die Zusammenhänge zwischen demographischen, sozialen
und ökonomischen Faktoren sowie dem Wasserverbrauch werden in analytischen Gleichungen -
basierend auf empirischen Daten und lokalem Expertenwissen - beschrieben.
265

266
Responseindikatoren
IMPETUS Problemkomplexe
Als Responseindikatoren gelten verschiedene Faktoren, von denen die wichtigsten im Folgenden
aufgeführt sind:
• Grundwasserstand
• Maximale Grundwasserentnahmemenge (nachhaltige Wasserverfügbarkeit)
• Grundwasserqualität
• Anzahl der Motorpumpen
• Menge des häuslichen Wasserverbrauchs
• Menge des landwirtschaftlichen Wasserverbrauchs
• Ausmaß der Bodendegradation
• Kosten für Wassernutzung (ONEP-Anschluss, Diesel für Motorpumpen)
INPUT Daten
• Kartendarstellungen (GIS-gestützt):
• Digitales Geländemodell (TP B3; alle Modelle)
• Topographische Karten (1:100 000, digital und georeferenziert; TP B2; Diskretisierung
MODFLOW)
• Landnutzungskarten (Peter Poete, TP B3; YES, PESERA)
• Hydrogeologische Karten (Stephan Klose, TP B2; MODFLOW)
• Hydrochemische Karten (Stephan Klose, TP B2; MODFLOW, Versalzungsmodell)
• Geologische Karten (Stephan Klose, TP B2; MODFLOW)
• Karten der Bodeneigenschaften (Anna Zeyen, TP B2; YES, PESERA, Versalzungsmodell)
• Klimadaten (Kai Born, TP B1 und Oliver Schulz, TP B2; alle Modelle)
• Satellitenbilder (Peter Poete, TP B3; Modellvalidierung PESERA)
Weitere Daten:
• Ethnologische Informationen (z.B. Menge des häuslichen Wasserverbrauchs; Christina
Rademacher und M. Heldmann, TP B5; MODFLOW, Expertenmodell)
• Landwirtschaftlicher Wasserverbrauch (z.B. Bewässerungsmenge; Andreas Roth, TP B3;
MODFLOW, Expertenmodell, Versalzungsmodell)
• Informationen zum Anbau von Feldfrüchten/Bewässerungstechnik (Andreas Roth, TP
B3; YES, Versalzungsmodell, Expertenmodell)
• Hydraulische Durchlässigkeiten / Kf-Werte (Stephan Klose, TP B2; YES, MODFLOW)
• Grundwasserstandshöhen (Stephan Klose, TP B2; MODFLOW)

Problemkomplexe IMPETUS
• Flurabstände des Grundwassers (Stephan Klose, TP B2; MODFLOW, Versalzungsmodell)
• Bevölkerungsprojektionen (M. Heldmann, TP B5; Expertenmodell)
• Abflussdaten (Omar Abdellaoui/ORMVAO; MODFLOW, YES, Expertenmodell)
OUTPUT Daten
• Kartendarstellungen (GIS-gestützt):
• Grundwasserhöffigkeitskarten (Stephan Klose, TP B2)
• Grundwassergleichenkarten (Stephan Klose, TP B2; MODFLOW)
• Flurabstandskarten (Stephan Klose, TP B2; MODFLOW)
• Karte zur Grundwasserchemie (Stephan Klose, TP B2)
• Karte zu Grundwasserneubildungsraten (Stephan Klose, TP B2; MODFLOW)
• Verteilung der hydraulischen Durchlässigkeit (Stephan Klose, TP B2; MODFLOW)
• Karte des Bodenabtrags (Anna Zeyen, TP B2; PESERA)
• Karte zur Bodenversalzung (Anna Zeyen, TP B2; Versalzungsmodell)
• Risikoabschätzungen zur Bodendegradation und Grundwassergefährdung (Zusammenarbeit
S. Klose und A. Zeyen, TP B2)
• Landwirtschaftliche Ertragszahlen verschiedener Kulturen (Annekathrin Jaeger, TP C2;
YES)
Weitere Daten:
• Wasserhaushaltsbilanz (Zusammenarbeit aller Mitarbeiter)
• Daten zum häuslichen Wasserverbrauch (Christina Rademacher, TP B5; Expertenmodell)
• Informationsblätter zu alternativen Anbautechniken, Bewässerung und Wassernutzung
(Christina Rademacher, TP B5)
Szenarieneinbindung
Vor dem Hintergrund der Forschungsergebnisse wird die Simulation in den Modellen gemäß der
bestehenden Szenarien ausgerichtet. Beispielsweise wird die Grundwasserstandsentwicklung bei
erhöhter, gleich bleibender und verringerter Entnahmemenge aus Brunnen berechnet. Gemessen
an Responseindikatoren wird von den Forschungsergebnissen auf den Szenarienverlauf rück geschlossen.
Für den Problemkomplex sind vor allem die in den Szenarien entwickelten Themenfelder (1)
Entwicklung im Agrarsektor, (2) demographische Entwicklung/Lebensqualität und (3) Umwelt
und Ressourcen von Bedeutung.
267

268
Dabei ergeben sich folgende mögliche Interventionsszenarien:
IMPETUS Problemkomplexe
• Auswirkungen einer künstlichen Grundwasseranreicherung (Verrieselung, Reservoirs)
auf die Wasserverfügbarkeit.
• Auswirkung einer staatlichen Kontrolle der privaten Grundwasserentnahme auf die Nutzung
und die landwirtschaftlichen Anbauflächen sowie die Wasserverfügbarkeit.
• Auswirkungen von veränderten Bewässerungstechniken auf Bodenqualität, Ernteertrag
sowie Wasserverfügbarkeit und -qualität.
• Auswirkungen einer veränderten Landnutzung auf Bodenqualität, Ernteertrag sowie
Wasserverfügbarkeit und -qualität.
• Auswirkungen des steigenden oder fallenden Wasserpreises auf die Wassernutzung und
das Grundwasser.
• Ferner können zu den folgenden Interventionsszenarien qualitative Aussagen getroffen
werden:
• Auswirkung von staatlichen Maßnahmen zur Eindämmung der Landflucht/Migration auf
die Herkunftsregion und auf die Wasserversorgung.
• Verteilungskonflikte zwischen den Oasen aufgrund des staatlichen „Lâcher“-
Managements.
Meilensteine
Datenauswertung
August 2006: Analyse der Felddaten und konzeptionelle Modelle
August 2006: Themenkarten Hydrogeologie, Bodeneigenschaften, Landnutzung sowie Daten
zum Wasserverbrauch für die räumlichen Untersuchungsschwerpunkte
Oktober 2006: Informationsblätter zu den Themen Grundwassernutzung, Anbautechniken,
Bewässerung für die räumlichen Untersuchungsschwerpunkte
Januar 2007: Themenkarten Hydrogeologie, Bodeneigenschaften, Landnutzung im regionalen
Maßstab
Modellierung
MODFLOW/Versalzungsmodell/PESERA/YES
August 2006: Parametrisierung für die räumlichen Untersuchungsschwerpunkte
Januar 2007: Szenarienrechnungen für die räumlichen Untersuchungsschwerpunkte
August 2007: Parametrisierung auf der regionalen Ebene
Januar 2008: Szenarienrechnungen auf der regionalen Ebene

Problemkomplexe IMPETUS
CEM Drâa
August 2006: Parametrisierung auf der lokalen Ebene
Januar 2007: Szenarienrechnungen auf der lokalen Ebene
August 2007: Entwicklung des Wasserverbrauchs auf der regionalen Ebene
GIS–gestütztes Fachinformationssystem / DSS
August 2008: Kopplung der Modellresultate/Implementierung
Januar 2009: Datenintegration und -darstellung
Capacity Building
November 2006: Vorstellung und Diskussion von Ergebnisse der interdisziplinären Studien
auf der regionalen institutionellen Ebene (ORMVAO/DRH) sowie Informationsveranstaltung
zur Vermittlung von Handlungsoptionen der lokalen institutionellen Ebene (CMVs, AUEAs).
Mai 2007: Präsentation der Ergebnisse der Szenarienrechnungen (Untersuchungsschwerpunkte)
sowie Durchführung eines Modell–Workshops für die Institutionen ORMVAO, DRH und
die wissenschaftlichen Kooperationspartner.
Mai 2008: Präsentation der Szenarienrechnungen für das mittlere Drâa-Tal und Vermittlung
der abgeleiteten Handlungsoptionen; Vorstellung des Konzepts zum Fachinformationssystem
/ DSS und Abstimmung desselben mit den marokkanischen Partnern (ORMVAO, DRH und
wissenschaftliche Kooperationspartner) sowie Modellschulung.
April 2009: Übergabe des Fachinformationssystems / DSS und weitere Schulung der möglichen
Anwender (ORMVAO und DRH)
Transferprodukte
Handlungsoptionen ergeben sich einerseits aus den konzeptionellen Modellen und andererseits
aus den Szenarienrechnungen. Letztere liefern eine Bewertung der Auswirkung eines bestimmten
Eingriffs in das System und dienen somit als Grundlage für die Entscheidungsfindung. Die
Handlungsoptionen werden für die potenziellen Anwender wie folgt in unterschiedlicher Form
aufbereitet:
• GIS-gestütztes Fachinformationssystem / DSS (lauffähige Modelle, Themenkarten und
Szenarienrechnungen)
• Möglichkeiten zu alternativen Landnutzungs- und Bewässerungssystemen (Handlungskatalog,
Karten und Informationsblätter)
• Möglichkeiten für staatliche Eingriffe in das System der Wasserverfügbarkeit über Wasserpreis/Regelung
der Entnahme (Handlungskatalog, Berichte und Informationsblätter)
269

270
IMPETUS Problemkomplexe
• Möglichkeiten alternativer Grundwassernutzung (z.B. Grundwasseranreicherung, Brunnenstandorte;
Handlungskatalog, Berichte und Karten sowie Informationsblätter)
• Informationen zur potenziellen Boden- und Grundwassergefährdung (Karten und Informationsblätter)
• Daten zum Wasserverbrauch in Haushalt und Landwirtschaft (Bericht und Tabellenwerk)
Mögliche Anwender
Regionale institutionelle Ebene
• ORMVAO
• Service Hydraulique
• ONEP
Lokale institutionelle Ebene
• Centres de Mise en Valeur (CMVs)
• Wasservereine (AUEAs)
Capacity Building
„Capacity Building“ erfolgt nach unterschiedlichen Konzepten in Abhängigkeit von der angesprochenen
Zielgruppe. Auf der regionalen institutionellen Ebene werden die Forschungsergebnisse
präsentiert. Dazu finden Schulungen zu den einzelnen Modellen sowie dem Fachinformationssystem
/ DSS statt. Auf der lokalen Ebene werden konkrete Forschungsergebnisse vermittelt,
die direkten Anwendungsbezug haben. In Informationsveranstaltungen und anhand von Informationsblättern
werden die Handlungsoptionen aufgezeigt. Die Planung hierzu findet sich im Abschnitt
Meilensteine.
Personalbedarf
9 MM – Stephan Klose
5,4 MM – Christina Rademacher
8,1 MM – Anna Zeyen
2,7 MM – Andreas Roth
5,4 MM – Annekathrin Jaeger
2,7 MM - Moritz Heldmann

Problemkomplexe IMPETUS
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Feldarbeiten sind abgeschlossen und es sind Arbeitskarten zu verschiedenen Themen verfügbar.
Die Auswahl der Modelle und deren Überprüfung auf Eignung sind abgeschlossen. Im
Folgenden ist der Stand der jeweiligen Modellierung aufgeführt:
• MODFLOW wird derzeit parametrisiert.
• CEM Drâa wird derzeit parametrisiert.
• Für PESERA sind erste Modellläufe abgeschlossen. Die Parametrisierung wird derzeit
verfeinert.
• YES wird derzeit parametrisiert.
• Das Versalzungsmodell wird derzeit parametrisiert.
271

272
IMPETUS Problemkomplexe
PK Ma-H.3 Saisonale Abflussprognosen aus der Schneeschmelze für das
Bewässerungsmanagement
Problemstellung
Abb.: Blick vom Ufer des Oued Dadès (oberes Drâa-Tal) auf den verschneiten
Hohen Atlas
Die Wasserversorgung im Drâa-Tal stützt sich in hohem Maße auf die Niederschläge im Hohen
Atlas, die in höheren Regionen im Winterhalbjahr überwiegend als Schnee fallen, der je nach
Witterung bis in das Frühjahr liegen bleibt. Die Trockenheit der letzten Jahrzehnte führte zu verringerten
Abflüssen, somit zu einem generell niedrigen Füllstand des Stausees El Mansour Eddahbi
und zu einer verringerten Anzahl der Lâchers für das mittlere Drâa-Tal.
Die wichtige Funktion des Schnees als Wasserspeicher ist für die Einwohner des Drâa-Tals bekannt,
eine Schneedecke im Hohen Atlas hat für sie visuelle Aussagekraft und wird als erhöhte
Wasserverfügbarkeit in den kommenden Monaten gedeutet. Gleichwohl wird diese Einschätzung
bisher nicht in Prognosen zu Abflussmengen und Wasserverfügbarkeit quantifiziert. Quantitative
Abschätzungen über die in Schnee und Regen zur Verfügung stehende Wassermenge und deren
zeitliche Verfügbarkeit sowie über Verluste durch Verdunstung und Sublimation sind durch die
bisherige Projektarbeit vorhanden. Kenntnisse zur Schneelage am Ende des Winters könnten in
Verbindung mit Wetterprognosen das Stauseemanagement und die Bewässerungsplanung unterstützen.
Die Folgen von Klimaänderungen auf Saisonalität, Höhe und Schneeanteil der Niederschläge
und damit auf die zukünftige Wasserverfügbarkeit der Region sind zu untersuchen.

Problemkomplexe IMPETUS
Mitarbeiter
Schulz, Born
Kooperationspartner
• Direction Régionale de l’Hydraulique, Agence du Bassin de Souss-Massa / Drâa, Agadir
(K. Makroum)
• Service Hydraulique Ouarzazate (M. Sebbar)
• ORMVA Ouarzazate (O. Abdellaoui)
Zielsetzung
Ziel des Problemkomplexes ist die Bereitstellung eines Monitoringtools PROG-RESERV
(„PROGnostic du niveau d’eau du RESERVoir El Mansour Eddahbi“; „PROGnostication of the
water level of El Mansour Eddahbi RESERVoir“), das eine saisonale Abflussvorhersage für das
Einzugsgebiet des oberen Drâa bis zum Stausee El Mansour Eddahbi bei Ouarzazate ermöglicht.
Solche Vorhersagen, die immer wieder von Anwendern aus der Wasserwirtschaft gefordert werden,
könnten gerade in einer semi-ariden Region wie dem Drâa-Tal den Betreiber des Staudamms
bei der Bewässerungsplanung der kommenden Monate und bei Empfehlungen für die
regionale Landwirtschaft unterstützen.
Grundlagen für eine Vorhersage vom späten Winter bis zum Sommer sind Kenntnisse über die
Wassermenge, die in der winterlichen Schneedecke gespeichert ist, Abschätzungen für die im
Frühjahr noch hinzukommenden Niederschläge, über die Abflusscharakteristik der einzelnen Zuflüsse
in den Stausee sowie über Verluste durch Verdunstung / Sublimation und Bewässerung.
Modellierung
Blockdiagramm
Das Monitoringtool PROG-RESERV wird neu entwickelt und soll aus einer einheitlichen Oberfläche
bestehen, unter der Satellitendaten (MODIS snowmap), Schneeschmelz-Abfluss-Modelle
(Snowmelt Runoff Model, MMS/UEB), ein Wettergenerator und eine Klimadatenbank (Atmosphärendaten,
aktuelle und historische Stationsmeldungen) über Schnittstellen gekoppelt sind
und Abflüsse sowie daraus der Füllstand des Staussees berechnet werden.
273

274
Methodik
MODIS
snowmap
IMPETUS Problemkomplexe
PROG-RESERV
Prognostizierte
Abflussmengen der
Zuflüsse und Füllstand
des Stausees
Zur Modellierung des Abflusses aus der Schneeschmelze wird das Snowmelt Runoff Model
(SRM) betrieben sowie Modellergebnisse des gekoppelten „Modular Modelling System / Utah
Energy Balance Model“ (MMS/UEB) zum Abfluss vom PK Ma-H.1 übernommen. MODIS-
Satellitendaten liefern die raumzeitlichen Veränderungen in der Ausbreitung der Schneedecke.
Mit gemessenen Klima- und Abflussdaten der Stationen der „Direction Régionale de
l’Hydraulique“ (DRH) und der IMPETUS-Stationen sowie den Ergebnissen aktueller schneehydrologischer
Untersuchungen werden die genutzten Modelle parametrisiert und betrieben. Aktuelle
und für die nächsten Monate prognostizierte Wetterdaten werden mit einem Wettergenerator
erzeugt, dem eine atmosphärische Modellkette und eine Klimastatistik zugrunde liegen. Während
des modellierten Zeitraums (später Winter bis Sommer) erfolgt ein Update der Wetterprognosen
durch aktuelle Messdaten. Die Abflussprognosen des Monitoringtools werden mit gemessenen
Abflussdaten validiert. Für die Steuerung der Eingangsdaten und Modelle sowie des Datenaustauschs
wird eine Benutzeroberfläche mit Schnittstellen (PROG-RESERV) programmiert.

Problemkomplexe IMPETUS
Das „Snowmelt Runoff Model“ (SRM) zur Abflussmodellierung aus der Schneeschmelze für das
M’Goun-Einzugsgebiet bis zum Pegel Ifre ist für zwei hydrologische Jahre parametrisiert und
validiert. Das „Modular Modelling System“ (MMS) wird im PK Ma-H.1 betrieben. Validierte
Modellergebnisse zur Schneeschmelze und Sublimation für einzelne Standorte und Zeiträume im
M’Goun-Einzugsgebiet mit dem physikalischen „Utah Energy Balance Model“ (UEB) liegen
vor. Ein gekoppeltes MMS-UEB-Modell zur flächenhaften Modellierung ist beim Modellentwickler
zurzeit in der Testphase. Die atmosphärische Modellkette wird bereits betrieben, der
Wettergenerator ist noch zu entwickeln.
Mit der Nutzung der Modellergebnisse zweier Schnee- und Abflussmodelle wie auch gemessener
und generierter Klimadaten wird eine Doppelstrategie verfolgt. Einerseits wird hiermit die
detaillierte Untersuchung von Möglichkeiten und Unsicherheiten der Abflussvorhersage mit unterschiedlichen
Methoden ermöglicht. Darüber hinaus stellt es ein Angebot an die möglichen
Anwender dar, mit dem SRM ein weit verbreitetes, einfacheres Modell zu nutzen, für das weniger
Eingangsdaten erforderlich sind als für das MMS/UEB. Die Ergebnisse aus diesem Problemkomplex
gehen in die PK Ma-H.1, PK Ma-H.4 und PK Ma-L.3 ein, wo Atmosphären- und
hydrologisches Modell in derselben Weise genutzt werden.
Responseindikatoren
Wasserverfügbarkeit für Landwirtschaft und häuslichen Verbrauch:
• Abfluss (Höhe und zeitliche Variabilität)
• Füllstand des Stausees
• Verdunstung/Sublimation aus Schnee
• Schneeanteil am Gesamtniederschlag
INPUT Daten
• Klimaparameter auf Tagesbasis (Modellkette Meteorologie, Statistik): Niederschlag,
Temperaturminimum und –maximum für historische und aktuelle Zeiträume (TP B1)
• Abflüsse und Wetterstationsdaten der Teileinzugsgebiete des oberen Drâa (Kooperationspartner)
und Daten der automatischen IMPETUS-Wetterstationen (TP B2)
• Schneehydrologische Messungen (Kooperationspartner, TP B2)
• Schneeverbreitungskarten aus MODIS-Satellitenbildern (TP B2)
• Modellergebnisse zu Abflussmengen der Teileinzugsgebiete des oberen Drâa und zum
Füllstand des Stausees aus dem MMS/UEB (TP B2)
275

276
OUTPUT Daten
IMPETUS Problemkomplexe
• Gemessene und (SRM-) modellierte Abflussmengen an den Pegeln der Teileinzugsgebiete
des oberen Drâa (für Kooperationspartner, TP B2, TP B3)
• Gemessener und (SRM-) modellierter Füllstand des Stausees El Mansour Eddahbi (für
Kooperationspartner, TP B2, TP B3)
• Prognosen am Ende des Winters zu Wetter und Abfluss der nächsten Monate (für PK
Ma-E.2 und PK Ma-H.2)
• Schneewasseräquivalente, Schmelz-, Verdunstungs- und Sublimationsraten an den Wetterstationen
sowie als Verbreitungskarten (Messungen, Berechnungen) (für TP B1, PK
Ma-H.1)
Szenarieneinbindung
Wie gehen die Szenarien in den PK ein?
• Der PK ist in die IMPETUS-Klimaszenarien eingebunden, da die Bildung und Persistenz
von Schneedecken von der Umgebungstemperatur und der Niederschlagshöhe abhängt.
Temperatur- und Niederschlagstrends werden im Klimaänderungsmodus des SRM umgesetzt.
• Änderungen der Wasserverfügbarkeit (z.B. durch geänderte landwirtschaftliche Anbaustrategien)
werden mit den MMS/UEB-Modellergebnissen des PK Ma-H.1 übernommen
bzw. im SRM parametrisiert. Die Auswirkungen extremer Wetterereignisse auf den Abfluss
werden im Klimaänderungsmodus des SRM bzw. mit Daten historischer Extremwerte
für Niederschlag und Temperatur berechnet.
Meilensteine
April 2007
• erste Version des Monitoringtools PROG-RESERV mit Schnittstellen zu Daten und Modellen
ist programmiert
• aktuelle Klima- und Abflussdaten, Parametrisierung und Modellergebnisse des SRM für
die Teileinzugsgebiete des oberen Drâa bis zum Frühjahr 2007 liegen vor
• eine erste Version des Wettergenerators ist getestet
April 2008
• ein Verfahren zur schnelleren Aktualisierung der Schneebedeckung aus MODIS-
Satellitenrohdaten ist entwickelt, getestet und über eine Schnittstelle mit PROG-
RESERV gekoppelt

Problemkomplexe IMPETUS
• die Entwicklung des Wettergenerators ist abgeschlossen
• PROG-RESERV läuft in der Endversion
• die saisonale Abflussprognose mit PROG-RESERV wird als „Nachhersage“ für historische
Zeiträume betrieben und validiert, Unsicherheiten sind abgeschätzt
• Szenarienrechnungen
November 2008
• Übergabe des Monitoringtools an die Anwender
• paralleler Betrieb für Winter/Frühjahr 2008/09 in Deutschland und durch Kooperationspartner
in Marokko im „Vorhersagemodus“ ist organisiert
• weitere Szenarienrechnungen
April 2009
• deutsch-marokkanischer Arbeitsbericht zum Einsatz des Monitoringtools PROG-
RESERV
Transferprodukte
• Monitoringtool PROG-RESERV zur saisonalen Wetter- und Abflussvorhersage im oberen
Drâa-Einzugsgebiet bis zum Stausee El Mansour Eddahbi
• Modell SRM inkl. historischer sowie aktueller Daten und Parametrisierung für die Teileinzugsgebiete
des oberen Drâa bis zum Stausee El Mansour Eddahbi
• Konzeption und statistische (historische) Datenbasis des Wettergenerators
• Saisonale Abflussraten und Unsicherheiten (zusammen mit PK Ma-H.4)
• Karten der Schneebedeckung im Hohen Atlas auf Basis von MODIS-Satellitendaten
Mögliche Anwender
• Direction Régionale de l’Hydraulique, Agence du Bassin de Souss-Massa Agadir (K.
Makroum)
• Service Hydraulique Ouarzazate (M. Sebbar)
• ORMVA Ouarzazate (O. Abdellaoui)
• ONEP Ouarzazate
• Ministère d'Eaux et Forets Rabat (M. Lahmouri)
277

278
Capacity Building
IMPETUS Problemkomplexe
Herbst 2006: Konzeption von Messkampagnen zum Schnee- und Abflussmonitoring im Winter
2006/07 mit den Betreibern der Wetterstationen und Abflusspegel in den Teileinzugsgebieten
des oberen Drâa; Begutachtung und eventuell Verbesserung der Messeinrichtungen
Herbst 2007: Vorstellung einer ersten Version des Monitoringtools und der Modellierungsergebnisse
für den letzten Winter; Schulung der Anwender in der Abflussmodellierung mit dem
Snowmelt Runoff Model (SRM); Planung der Messkampagnen der Stationsbetreiber für den
Winter 2007/08
Frühjahr 2008: Schulung der Anwender in der Nutzung der zweiten Version des Monitoringtools
Herbst 2008: Übergabe der dritten Version des Monitoringtools an die Anwender incl. Schulung;
Planung der Messkampagnen der Stationsbetreiber für den Winter 2008/09
Winter/Frühjahr 2008/09: ständiger Informationsaustausch und Hilfestellung während des parallelen
Betriebs des Monitoringtools bei IMPETUS und den Anwendern zur saisonalen Vorhersage
der Abflussmengen im oberen Drâa-Einzugsgebiet und des Stauseefüllstands; gemeinsamer
Abschlußbericht
Personalbedarf
3,6 MM - K. Born
21,6 MM - O. Schulz
Stand der bisherigen Arbeiten
Das Snowmelt Runoff Model (SRM) wurde bereits erfolgreich zur Abflussmodellierung aus der
Schneeschmelze für das M’Goun-Einzugsgebiet bis zum Pegel Ifre für die Monate November bis
Mai der hydrologischen Jahre 2001/02 und 2002/03 eingesetzt. Mit dem Utah Energy Balance
Model (UEB) konnte die Differenzierung in Schneeschmelze und Schneesublimation für einzelne
Schneebedeckungsphasen an den IMPETUS-Klimastationen im Winter 2003/04 modelliert
und validiert werden. Schneebedeckungskarten aus Satellitendaten für das ganze relevante obere
Drâa-Einzugsgebiet liegen für den Zeitraum 2001 bis 2004 vor. Gesamtniederschlagsmengen an
den automatischen IMPETUS-Wetterstationen im M’Goun-Einzugsgebiet aus registrierten Regen-
und Schneefällen sind für 2001 bis 2004 berechnet. Die meteorologische Modellkette ist
aufgebaut und wird bereits genutzt. Eine Schnittstelle zwischen dieser und dem Modular Modelling
System (MMS) ist eingerichtet, die dynamische Modellierung auf dekadischen Zeitskalen
ist erfolgreich getestet worden.
Das SRM-Parametrisierung für das Einzugsgebiet M’Goun bis zum Pegel Ifre ist auf ganzjährige
Modellierung erweitert, und die Abflüsse der hydrologischen Jahre 2001/02 bis 2004/05 sind
modelliert. Der auf der meteorologischen Modellkette und auf Klimastatistik basierende Wettergenerator
zur Erstellung von Wetterprognosen für die nächsten Monate ist konzipiert.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Ma-H.4 Interannuelle Niederschlagsvariabilität und Wasser-
management
Problemstellung
Die Analyse langjähriger Niederschlagsreihen in Marokko hat gezeigt, dass trockene und feuchte
Jahre nicht vollkommen erratisch auftreten, sondern dass der Jahresniederschlag eine Erhaltungsneigung
von 2-4 Jahren besitzt. Daher ist vor allem der Süden der Drâa-Region regelmäßig
entsprechend langen Dürreperioden ausgesetzt. In den trockenen Jahren wird der im Speicherbecken
„El Mansour Eddahbi“ bei Ouarzazate gesammelte Wasser-Überschuss der feuchteren Jahre
zu einem Puffer für die Wasserversorgung vor allem im ariden Süden des Drâa-Tales. Anzahl
und Stärke des Lâchers könnte effizienter gewählt werden, wenn eine saisonale Vorhersage des
Niederschlags vorläge. Diese oft gewünschte Prognose ist vor allem dann sinnvoll, wenn sie mit
einer Wahrscheinlichkeitsaussage gekoppelt wird. Parameter der Wahrscheinlichkeitsverteilung
können unter Kenntnis der Niederschlagsvariabilität – und damit der Erhaltungsneigung – in der
Vergangenheit abgeleitet werden. Damit kann die Füllstandsprognose für den Stausee durch Angabe
eines Unsicherheitsbereiches verbessert werden.
279

280
Mitarbeiter
K. Born, N. N. (Meteorologie), N. N. (Hydrologie)
Kooperationspartner
DGH, ORMVAO, ONEP
Zielsetzung
IMPETUS Problemkomplexe
Das primäre Ziel besteht in der Erstellung einer Wahrscheinlichkeitsaussage zur Vorhersage des
Staudamm-Füllstands auf unterschiedlichen Zeitskalen (der nächsten Monate bis Jahre) auf der
Basis statistisch-dynamischer Modellierung. Dynamisch berechnete Abflussprognosen können
bisher nur mit Mittelwerten klimatologischer Niederschläge angetrieben werden, weil eine dynamische
Vorhersage der Niederschläge mit Atmosphärenmodellen für einen aktuellen Zeitraum,
der sich über mehrere Monate erstreckt, durch den stochastischen Charakter der Niederschläge
keinen Wert besitzt. Eine statistische Information über die Erhaltungsneigung des Niederschlags
von Jahr zu Jahr kann jedoch zumindest mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit die
enorme Schwankungsbreite der Niederschlagsvariabilität eingrenzen. Dafür werden die mit den
regionalen Klimamodellen REMO und LM gewonnenen Daten analysiert. Angewandt auf die
Abflussprognosen von PK Ma-H.3 oder PK Ma-H.1, mündet sie letztlich in eine Optimierung
der Planung von Lâchers. Die Angaben von Wahrscheinlichkeiten für Speicherbeckenfüllstände
ermöglichen eine Abschätzung der Unsicherheit von Abflussprognosen. Die Klimaszenarien von
IMPETUS geben Aufschluss darüber, ob diese Erhaltungsneigung sich in den nächsten 20-25
Jahren ändert; und welchen Einfluss das auf eine Vorhersagbarkeit des Abflusses haben könnte.
Modellierung
Blockdiagramm
Die Verbindung zwischen atmosphärisch-klimatologischer und hydrologischer Modellierung,
die vor allem in den PK Ma-H.1 und PK Ma-H.3 erarbeitet und genutzt wird, bedarf einer Abschätzung
der Wahrscheinlichkeit, mit der eine bestimmte Abflussmenge zu erwarten ist. Dazu
tragen nicht nur die Unsicherheit aus Modell-immanenten Prozessen, sondern auch die Variabilität
und damit die Erhaltungsneigung des Antriebs bei. Inhalte dieses Problemkomplexes werden
durch die außerhalb der grauen Box platzierten Elemente gekennzeichnet. Klimadaten werden
durch das Tool „Lokale Aggregation und Interpolation“ für unterschiedliche Anwendungsberei-

Problemkomplexe IMPETUS
che zur Verfügung gestellt. Die Abflussmodellierung in den Stausee erfolgt durch das hydrologische
Modell MMS, das die Speicherkaskade vom Hochgebirge bis zu Stausee abbildet. Die geschätzten
Füllstände des Speicherbeckens in der Zukunft können als Grundlage für die Planung
von Lâchers zur Bewässerung des Drâa-Unterlaufs dienen.
Methodik
Meteorologie:
• Atmosphärische Modellkette: Klimatologien von der globalen zur regionalen Skala, klimatologische
Beobachtungsdaten.
• Tool: Statistische Generation von Klimaszenarien
• Tool: Interpolation und Aggregation von Klimadaten
• Tabellarische Darstellung statistischer Eigenschaften von Klimadaten.
Hydrologie:
• MMS: Das MMS erlaubt Ensemblerechnungen mit verschiedenen Antrieben, so dass der
Lösungsbereich für eine Wahrscheinlichkeitsverteilung unterschiedlicher Antriebe abgedeckt
werden kann.
281

282
Responseindikatoren
• Füllstand des Stausees
• Abflusskurven auf saisonaler Skala
INPUT Daten
Antrieb
• Klimadaten (TP B1)
Randwerte
• Geomorphologie (TP B2, PK Ma-H.1)
• Geologie, Hydrogeologie
• Abfluss aus Schneeschmelze (TP B2, PK Ma-H.3)
OUTPUT Daten
IMPETUS Problemkomplexe
• Wahrscheinlichkeitsaussagen für den zukünftigen Füllstand des Stausees
• Anzahl, Dauer und Stärke von „Lâchers“ in „Was-wäre-wenn-Abschätzungen“
• Wasserverfügbarkeit in Sub-Einzugsgebieten
Szenarieneinbindung
Die Anwendung des Verfahrens erfolgt sowohl auf vergangene Zeiträume als auch auf Zeiträume
im Bereich der Szenarien. Die Änderung der interannuellen und interdekadischen Niederschlagsvariabilität
und der Einfluss auf die Vorhersagbarkeit werden untersucht.
Interventionsszenarien beziehen sich auf Änderungen im Abflussverhalten aufgrund von Landnutzungsänderungen
(Aufforstung / Kultivierung) und den Betrieb neuer Staudämme, vor allem
in der Ebene von Ouarzazate.
Meilensteine
Bis Ende 2006
• Implementation der ersten Version der Klimadaten-Tabellen
• Vereinheitlichung der Schnittstellen zwischen Modellen (zusammen mit PK Ma-H.1 u.
PK Ma-L.3)
• Sensitivitätstests des Modellkomplexes (zusammen mit PK Ma-H.1 u. PK Ma-L.3)

Problemkomplexe IMPETUS
2007
• Programmtechnische Weiterentwicklung für praktische Anwendungen
• Abschätzung der Auswirkungen von Klimaszenarien
• Abschätzung der Unsicherheiten und Anwendbarkeitsgrenzen
• Vorstellung bei „Stakeholdern“
• weitere Entwicklungsschritte gemeinsam in Diskussion mit potenziellen Anwendern
• Praxistest und Anpassung
• Formulierung eines Handlungsoptions-Modells
Bis Ende 2008
• Anwenderschulung
• Aufbau für operationelle Einsatzfähigkeit
Transferprodukte
• Abschätzungen der Abflüsse bzw. Stausee-Füllstände
• Angabe einer Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Abfluss- bzw. Füllstandswerte
• „Was-wäre-wenn Analysen“ für „Lâchers“
Mögliche Anwender
ORMVAO
Capacity Building
Einsatz auf PCs möglich. Eine Anwenderschulung ist unbedingt notwendig. Anpassung der Modellparameter
und eine letzte Kalibrierung könnte durch den ortskundigen Anwender erfolgen.
Personalbedarf
9 MM - Born
2,7 MM - N.N. (Doktorand)
3,6 MM - N.N. (Postdoc)
283

284
Stand der bisherigen Arbeiten
IMPETUS Problemkomplexe
Atmosphärenmodelle
Die meteorologischen Modelle sind in der zweiten Phase als Klimamodelle angewandt worden.
Die vollständige Durchführung der Szenarienrechnungen ist bis Ende 2005 geplant. Bis zur synoptischen
Skala (ECHAM / REMO) erfolgt die Berechnung der Klimaszenarien in transienter
Form. Für die mesoskaligen Modelle LM und FOOT3DK wird eine Methodik der statistischdynamischen
Rekombination für die Erstellung der Szenarien angewandt. Die Technik für
FOOT3DK wurde bereits entwickelt und bereitgestellt (Juli 2005), für das LM bedarf sie noch
einiger Modifikation (bis Ende Phase 2). Die Anwendung der Rekombination muss weiter verbessert
und bewertet werden (Phase 3).
Tools
Die Komponente „Interpolation und Aggregation“ meteorologischer Parameter liegt in der ersten
Fassung vor (Juli 2005). Die Anwendung der auf statistischem Wege rekombinierten Klimaszenarien,
bisher beschränkt auf die Ergebnisse von FOOT3DK, wird auf das LM übertragen, um
höher aufgelöste Szenarien zu produzieren (bis April 2006). Die Auswahl alternativer Klassifikationsparameter
für die Cluster-Analyse repräsentativer Wetterlagen erfolgt nach April 2006.
Hydrologisches Modell MMS
Das MMS ist bis Mitte 2005 in ein Stadium der Anwendbarkeit gelangt. Die Kalibrierung und
Validierung des Modells erfolgt bis April 2006. Die Ausdehnung des Einzugsgebietes über das
Ifre-Einzugsgebiet wird in der 2. Hälfte 2006, wenn die Anwendung der Modelle geplant ist, fertig
gestellt sein. Der Vergleich des Schneemodells im MMS, das in PK Ma-H.1 Anwendung
findet, mit anderen, externen Schneeabflussberechnungen (PK Ma-H.3) verspricht hier eine optimale
Anpassung des Werkzeugs.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Ma-H.5 Auswirkung von Klimawandel und veränderter Wassernutzung
auf den Niederschlag und die Verdunstung
Abb.: Überschussbewässerung in der Flussoase, auch gerne als „Ozean der Palmen“ bezeichnet, in der
Nähe von Agdz. Die bewässerte Fläche ist deutlich an der dunklen Färbung zu erkennen (Foto: Born).
Problemstellung
Für klimatologische Zeiträume (≥30 Jahre) mit gleichzeitig hoher räumlicher Auflösung (≤3km)
sind Niederschlag und Verdunstung weder aus Messungen noch aus Simulationen für die Region
verfügbar. Auf diesen Skalen sind jedoch präzise Informationen zum Verständnis des aktuellen
Klimas und zur Abschätzung möglicher zukünftiger Entwicklungen unerlässlich. Interdisziplinäre
Untersuchungen über die Zusammenhänge zwischen z.B. Bevölkerungswachstum, Landnutzung,
Hydrologie und Klima sind notwendig, um Änderungen realistisch einschätzen zu können.
Besonders für Fragen der Erosion und der Niederschlagseinträge in verschiedene hydrologische
Einzugsgebiete ist eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung der meteorologischen Daten unerlässlich.
285

286
Mitarbeiter
IMPETUS Problemkomplexe
N.N., T. Brücher, K. Born, N.N. (Hydrologie), S. Klose, N.N. (Pflanzenkunde), A. Roth, A.
Kuhn, M. Heldmann, C. Frank
Kooperationspartner
DMN, ORMVAO
Zielsetzung
Im PK Ma-H.5 werden mit der Methode der statistisch-dynamischen Regionalisierung die Auswirkungen
verschiedener möglicher Entwicklungen in der Zukunft auf den Niederschlag und die
Verdunstung sowohl im Oasenbereich südlich des Stausees, als auch im Hohen Atlas ermittelt.
Es werden Szenarien untersucht, die von unterschiedlichen Disziplinen im Rahmen von
IMPETUS entwickelt werden, z.B. Klimawandel, wassernutzungseffizientere landwirtschaftliche
Nutzpflanzen, evtl. Anbau von Viehfutterpflanzen, Weidemanagement, andere Bewässerungstechnik
und / oder -häufigkeit, Bevölkerungsentwicklung, Migration, wirtschaftliche Entwicklung
der Region, Einfluss des Tourismus, etc. Die Resultate werden in Form von Simulationsergebnissen
sichtbar und nutzbar gemacht. Ein Datenbanksystem wird aufgebaut, das es lokalen
Entscheidungsträgern ermöglicht, die Ergebnisse anhand konkreter Fragestellungen selbst zu
interpretieren und auszuwerten.
Modellierung
Blockdiagramm
Angetrieben durch die meteorologische Modellkette werden mit dem hochauflösenden Atmosphärenmodell
FOOT3DK Episodensimulationen durchgeführt. Statistische Informationen über
das derzeitige Klima, sowie über verschiedene Szenarien (Änderungen des Klimas, des Grundwasserspiegels,
der Landnutzung, der Bewässerung, der Bevölkerungsdynamik oder der wirtschaftlichen
Entwicklung) gehen in die Regionalisierung und in die Episodensimulationen ein.
Daraus werden klimatologische Entwicklungen von Niederschlag und Verdunstung als Ergebnisse
(Szenario 1 bis 4, siehe Abb. IV.2.2-2) der verschiedenen Inputszenarien oder Kombinationen
von Inputszenarien berechnet.

Problemkomplexe IMPETUS
Methodik
Klimaszenarien
wirtsch.
Entwickl.
szenarien
Niederschlag
und
Verdunstung
Szenario 1
Hydrologische
Szenarien
Statistisch-dynamische Regionalisierung
Niederschlag
und
Verdunstung
Szenario 2
Meteorologische
Modellkette
Episoden
Simulationen
mit FOOT3DK
Niederschlag
und
Verdunstung
Szenario 3
Abb.IV.2.2-2: Blockdiagramm des Modellierungsansatzes
Bevölkerungsszenarien
Bewässerungsszenarien
Landnutzungsszenarien
Niederschlag
und
Verdunstung
Szenario 4
Die Methode der statistisch-dynamischen Regionalisierung (engl.: „Statistical-dynamical Downscaling“,
vgl. Fuentes und Heimann, 2000; Heimann, 2001) besteht aus zwei Teilen: zunächst
wird ein großskaliges Antriebsfeld gesucht, das in globalen Modellen gut wiedergegeben wird
und das mit der zu untersuchenden Größe auf der kleinen Skala eng korreliert ist. Im nächsten
Schritt werden alle zu untersuchenden Termine in für die Fragestellung relevante Gruppen eingeteilt.
Schließlich werden typische Vertreter (Repräsentanten) der Gruppen mittels dynamischen
„Nestings“ mit einem hochauflösenden Modell simuliert und die resultierenden Simulationsergebnisse
werden nach Vorgabe der statistischen Verteilung der Gruppen, für welche die
Repräsentanten stehen, rekombiniert. Das Prinzip der statistisch-dynamischen Regionalisierung
ist in Abb. IV.2.2-3 schematisch dargestellt.
Für die vorliegende Fragestellung werden als Antriebsfelder auf der großen Skala Windrichtungsklassen
aus dem Druck im Meeresniveau berechnet. Diese werden zu Gruppen zusammen-
287

288
IMPETUS Problemkomplexe
gefasst, die gemeinsame synoptische Charakteristiken aufweisen und typische Vertreter (einzel-
ne Tage) der verschiedenen Gruppen werden ausgewählt. Für diese Vertreter (Repräsentanten)
werden mittels einer meteorologischen Modellkette hochaufgelöste Simulationen mit dem me-
soskaligen Modell FOOT3DK mit einer horizontalen Auflösung von 3 km durchgeführt. Weitere
Informationen über das nicht-hydrostatische prognostische Atmosphärenmodell mit angeschlossenem
SVAT Bodenmodul finden sich z.B. in Shao et al., 2001 und Huebener et al., 2005. Die
nachsimulierten Repräsentanten werden gewichtet mit der Auftrittshäufigkeit der Gruppe, für die
sie stehen, zu einer Klimatologie rekombiniert.
Abb. IV.2.2-3: Graphische Darstellung des Verfahrens der statistisch-dynamischen Regionalisierung
Für das mittlere Drâa-Tal sind die notwendigen Anpassungen des Modells an die lokalen Gegebenheiten
(Bewässerung in den Oasen, Grundwasser in tiefen Bodenschichten) abgeschlossen.
Für das obere Drâa-Tal müssen noch Sensitivitätsstudien durchgeführt und Modellanpassungen
für die lokalen Gegebenheiten (sehr steile Orographie verursacht ausgeprägte Berg-Tal-Wind
Systeme, Schneefall mit Einfluss auf Versickerungsdynamik und Albedo, starke konvektive Prozesse
durch Aufheizung der hochgelegenen Flächen im Sommer, etc.) entwickelt und umgesetzt
werden. Die Episodensimulationen zur Erstellung der aktuellen Klimatologie und der Klimaszenarien
sind für den südlichen Bereich bereits durchgeführt und die Klimaszenarien IS92a und

Problemkomplexe IMPETUS
SRES A1B sind erstellt. Die Auswertungen der anderen Szenarien müssen auch für den südlichen
Bereich (südlich des Staudamms) noch umgesetzt werden. Im nördlichen Bereich (Hoher
Atlas) kann die für den Süden entwickelte Statistik genutzt werden, allerdings ist für dieses Gebiet
noch ein hochaufgelöstes Landnutzungs- und Orographiekataster zu erstellen und sämtliche
Episodensimulationen sind noch durchzuführen.
Responseindikatoren
• Niederschlag
• Evaporation
• Transpiration
INPUT Daten
• Landnutzungs- und Orographiekataster (TP B3, TP B4)
• LM Simulationen mit allen relevanten atmosphärischen Faktoren (TP B1)
• Grundwasserniveau (TP B2)
• Anzahl und Umfang der Bewässerungsaktionen aus dem Stausee pro Jahr (TP B3, TP
B4)
• spezifische Pflanzenparameter von Agrarpflanzen und natürlichem Bewuchs, Beweidung
(TP B3)
• Bewässerungsmethode mit Angaben über Wassermengen pro m 2 und Versickerungsge-
schwindigkeiten (TP B5)
• Wasserentnahme aus Brunnen (TP B5).
OUTPUT Daten
• Klimatologische Werte für Niederschlag und Verdunstung in hoher räumlicher Auflösung.
Szenarieneinbindung
• Alle zu erstellenden Szenarien (Klimaszenarien, hydrologische Szenarien, wirtschaftliche
Entwicklungsszenarien, Landnutzungs-, Bewässerungs- oder Bevölkerungsszenarien)
werden auf ihren Einfluss auf den Niederschlag und die Verdunstung überprüft. Zur Berechnung
der Klimaszenarien oder der Änderung der Häufigkeit der Bewässerung werden
lediglich die statistischen Berechnungen neu durchgeführt. Bei Szenarien, die in die phy-
289

290
IMPETUS Problemkomplexe
sikalischen Prozesse eingreifen, die im Modell simuliert werden, ist das Vorgehen etwas
komplexer: Die konkrete Einflussnahme (z.B. vermehrte Wasserentnahme aus Brunnen)
wird in Modellvariablen umformuliert (in diesem Fall: Absenkung des virtuellen Grundwasserspiegels)
und unter diesen Bedingungen werden die Episoden neu simuliert und zu
einer geänderten Klimatologie rekombiniert.
• Folgende Variationen bereits entwickelter Basis-Szenarien werden bearbeitet: geänderte
Wasserverteilung zur Bewässerung der südlichen Oasen (Anzahl und Umfang von Bewässerungsaktionen
aus dem Stausee), Änderung der Bewässerungsmethode (Übergang
von der Überschussbewässerung zur Tröpfchenbewässerung), Anbau wassernutzungsoptimierter
landwirtschaftlicher Kulturpflanzen, Anbau von Viehfutter, Weidemanagement,
Bevölkerungsdynamik, Ausweitung des Tourismus, etc.
Meilensteine
• Erstellung der Kataster für das nördliche Simulationsgebiet (Hoher Atlas) bis Ende
12.2006
• Berechnung von Verdunstungs- und Niederschlagklimatologien der Szenarien (Landnutzungsänderung,
Bevölkerungsdynamik, Änderung des Grundwasserspiegels, etc.) für das
mittlere Drâa-Tal mit Neusimulation der Repräsentanten bis Ende 09.2006
• Berechnung von Verdunstungs- und Niederschlagklimatologien der Szenarien für den
Hohen Atlas bis 06.2007
• Entwicklung eines Datenbank-Moduls zur statistisch-dynamischen Regionalisierung für
lokale Entscheidungsträger in Marokko (interaktive Auswahl von Szenarioparametern
mit nachgeschalteter automatischer Berechnung der Verdunstungsklimatologie bis
06.2008. Aufgrund der Rechenzeit und Komplexität der Anwenug von FOOT3DK ist eine
Einbindung des Modells selbst nicht vorgesehen. Das Modul ist beschränkt auf die
vorab durchgeführten Simulationen zur Berechnung der Ergebnissklimatologien.
Transferprodukt
Simulierte Klimatologien für Niederschlag und Verdunstung für verschiedene Szenarien, sowohl
für ein Untersuchungsgebiet im mittleren Drâa-Tal (südlich des Stausees), als auch für ein Untersuchungsgebiet
im Hohen Atlas.

Problemkomplexe IMPETUS
Mögliche Anwender
Die Ergebnisse der statistisch-dynamischen Regionalisierung zur Erstellung von Verdunstungsund
Niederschlagsklimatologien können z.B. von Mitarbeitern der Forstbehörde genutzt werden
um den Einfluss einer Reduktion oder Erhöhung des Bestandes mit natürlicher Vegetation auf
die zukünftige Entwicklung des Wasserhaushaltes zu ermitteln. Lokale und regionale Entscheidungsträger
im Bereich Landwirtschaft können mit den Simulationsergebnissen z.B. die Auswirkungen
des Anbaus wassernutzungseffizienterer Agrarpflanzen visualisieren. Darüber hinaus
lässt sich der Einfluss einer geänderten Bewässerungspraxis abschätzen oder die Folgen eines
Anbaus von Viehfutter anstelle der Beweidung der Flächen außerhalb der Oasen darstellen. Sowohl
Behörden, als auch Vertreter von Tourismusinteressen können die Simulationsergebnisse
nutzen, um z.B. den Einfluss eines Ausbaus von Hotelkapazitäten auf den Wasserhaushalt in verschiedenen
Regionen des Drâa-Tals im Vorfeld zu eruieren. Vertreter von Wirtschaft und Politik
können das Modul zur Visualisierung verschiedener Planungsvorhaben, aber auch als optische
Argumentationshilfe bei der Präsentation verschiedener Maßnahmen und ihrer Auswirkungen
auf den Wasserkreislauf verwenden.
Capacity Building
Die Erstellung des Datenbank-Moduls wird in iterativen Schritten mit den Anwendern und Kooperationspartnern
erarbeitet. Hierzu werden regelmäßige Treffen zur Einbindung der Partner in
die Planungs- und Erstellungsarbeiten des zu entwickelnden Datenbank-Moduls durchgeführt.
Die Anwendung der Datenbank zur individuellen Erstellung von Szenarien aus einem vorgegebenen
Fundus an Simulationen kann und soll in einem abschließenden Kurs vermittelt werden.
Personalbedarf
12,6 MM - N.N (Entwicklung, Test und Anwendung des Modells FOOT3DK für das Untersuchungsgebiet
im Hohen Atlas)
3,6 MM - K. Born (Klimaszenarien LM, Erstellung eines Orographiekatasters für das Untersuchungsgebiet
im Hohen Atlas)
Stand der bisherigen Arbeiten
In den ersten beiden Projektphasen wurde zunächst die Modellkette etabliert und anhand von
Sensitivitätsstudien die Anwendbarkeit von FOOT3DK im südlichen Untersuchungsgebiet nachgewiesen.
Verschiedene Anpassungen (z.B. Einführung einer Methode die Bewässerung in den
Oasen darzustellen, sowie die Implementierung eines tief liegenden Grundwasserspeichers) wur-
291

292
IMPETUS Problemkomplexe
den umgesetzt, um die realen Bedingungen im Untersuchungsgebiet angemessen abzubilden.
Das Modell FOOT3DK ist somit für das südliche Gebiet einsatzfähig. Für das nördliche Einzugsgebiet
(Hoher Atlas) müssen noch Sensitivitätsstudien durchgeführt und ggf. notwendige
Modellanpassungen realisiert werden. Die theoretischen Vorarbeiten zur Anwendung der Methode
der statistisch-dynamischen Regionalisierung wurden durchgeführt, um den Nachweis zu
erbringen, dass die verwendeten großskaligen Felder (Zirkulationsklassen, engl: „ Circulation
Weather Types CWTs“), berechnet aus täglichen Bodendruckfeldern) tatsächlich einen relevanten
Zusammenhang mit den zu untersuchenden Größen (Verdunstung und Niederschlag) im Untersuchungsgebiet
zeigen. Die Analyse der CWTs und die Einordnung in niederschlagsrelevante
Gruppen ist abgeschlossen und aus den zur Verfügung stehenden LM-Simulationen wurden geeignete
Repräsentanten der einzelnen Gruppen nach einer Kombination aus objektiven und subjektiven
Kriterien ausgewählt. Die Eignung der Repräsentanten und der Methode wurde in einem
zusätzlichen Schritt für das Gebiet südlich des Stausees für einzelne Jahre untersucht und (soweit
möglich) mit Messdaten aus dem Untersuchungsgebiet validiert. Eine aktuelle Klimatologie für
das südliche Untersuchungsgebiet wurde auf Basis von NCEP-Reanalysen für den Zeitraum
1958-1997 berechnet. Für dieses Gebiet sind auch bereits Klimatologien des Niederschlages und
der Verdunstung für zwei verschiedene Klimaszenarien (IS92a und SRES A1B) erstellt. Theoretische
Vorarbeiten zur Umsetzung der Szenarien der anderen Disziplinen (z.B. Bevölkerungsdynamik)
sind bereits erfolgt, bei Fertigstellung der entsprechenden Szenarien kann daher direkt
mit deren Umsetzung in FOOT3DK Modellparameter begonnen werden. Die Simulationen für
das obere Drâa-Tal sind noch nicht erfolgt.
Im Text zitierte Literatur
Fuentes, U.; Heimann, D., 2000: An improved statistical-dynamical downscaling scheme and is application to the Alpine precipitation
climatology. Theor. Appl. Climatol., 65, 119-135
Heimann, D., 2001: A model-based wind climatology for the eastern Adriatic coast. Meteorologische Zeitschrift, 10, 5-16
Hübener, H.; Schmidt, M.; Sogalla, M.; Kerschgens, M., 2005: Simulating Evapotranspiration in a Semi-Arid Environment.
Theor. Appl. Climatol., 80, 153-167
Shao, Y.; Sogalla, M.; Kerschgens, M.; and Brücher, W., 2001: Effects of land surface heterogeneity upon surface fluxes and
turbulent conditions. Meteorol. Atmos. Phys., 78, 157-181

Problemkomplexe IMPETUS
IV.2.3 Themenbereich: Landnutzung in Marokko
Die Landnutzung und die naturnahe Landbedeckung im Drâa-Einzugsgebiet sind durch einen
extrem hohen hygrischen Gradienten geprägt. Großflächig wird der Hohe Atlas und der Anti-
Atlas durch eine traditionelle Wanderweidewirtschaft (Transhumanz) genutzt - nur entlang des
Wadi Drâa ist durch die Seqiua-Kanalbewässerung eine relativ intensive Oasenwirtschaft möglich.
In diesen extrem wasserabhängigen Bioökosystemen sind deshalb die raumzeitliche Niederschlagsverteilung
sowie die Entwicklung des Gebietsniederschlags in den kommenden Dekaden
von fundamentaler ökologischer und sozio-ökonomischer Bedeutung.
In drei Problemkomplexen zur Landnutzung (PK Ma-L.1, PK Ma-L.2 und PK Ma-L.3) werden
deshalb die kausalen Zusammenhänge zwischen der zukünftig knapper werdenden Ressource
Wasser einerseits und ihren Auswirkungen auf die Regenerationsfähigkeit der natürlichen Vegetation
(PK Ma-L.2), die Anpassungsstrategien der lokalen Bevölkerung (PK Ma-L.1) und den
aus extremen Wetterereignissen resultierenden Gefahrenpotenzialen (PK Ma-L.3) andererseits,
in themenspezifischen „Decision Support Systemen“ (DSS) untersucht und methodisch weiterentwickelt.
Folgende Schlüsselfragen sollen mit Hilfe der neu entwickelten DSS beantwortet werden:
• Wie und in welchem Maße hängen die aktuellen und zukünftigen Landnutzungssysteme
vom lokal verfügbaren Wasser und von der Bevölkerungsstruktur ab?
• Welche kulturellen und technologischen Anpassungsstrategien kann die lokale Bevölkerung
im Umgang mit der knappen Ressource einsetzen?
• Welchen Einfluss besitzt die Veränderung in der Vegetationszusammensetzung auf die
Wasserverfügbarkeit im Einzugsgebiet?
• In welcher Weise ändern sich meteorologische Extremereignisse (Magnitude und Frequenz)
und welchen Impact haben diese für die Oberflächenprozesse (z.B. Erosion, Sedimenttransport,
Flächenspülungen, etc.)?
• Lassen sich potenzielle Umweltschäden in Risikogebieten durch Rekultivierungs- bzw.
bauliche Maßnahmen wirksam reduzieren?
Die für die Beantwortung dieser Fragen notwendigen Modellansätze (z.B. SAVANNA,
MOVEG, STAHAB, BUFFER) bzw. Modellierungsketten (z.B. ECHAM4, REMO, LM und
FOOT3DK) wurden bzw. werden in der laufenden 2. Phase an das Untersuchungsgebiet erfolgreich
angepasst und es wurde mit den Berechungen der IMPETUS-Szenarien begonnen.
Über die Integration der disziplinären Modellansätze in die themenspezifischen „Decision Support
Systeme“ (DSS) lassen sich so innerhalb der Problemkomplexe verschiedene Interventions-
und Planungsszenarien für ein nachhaltiges Weidemangement berechnen bzw. unterschiedliche
Nutzungsoptionen eine zukünftige Oasenwirtschaft daraus ableiten.
293

294
IMPETUS Problemkomplexe
PK Ma-L.1 Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen
im Zentralen Hohen Atlas
Problemstellung
Abb.: Maisernte im Hohen Atlas
Obwohl die Wasserverfügbarkeit im Zentralen Hohen Atlas generell weniger problematisch ist
als in anderen Teilen des Drâa-Einzugsgebietes, kommt es auch hier in der Landwirtschaft immer
wieder zu Engpässen bei der Versorgung mit Wasser. Auch der Zustand der Weideflächen
ist neben den regionalen Eigenheiten im extremen Maße intra- und interannuellen Schwankungen
unterworfen. Der PK geht der Frage nach, wie Systeme der Landnutzung im Zentralen Hohen
Atlas vom lokal verfügbaren Wasser abhängen und welche Möglichkeiten die Bevölkerung
hat, durch strategische Entscheidungen die lokale Wasserverfügbarkeit und Wassernutzung zu
beeinflussen.
Dabei gehen wir davon aus, dass das tatsächlich in einem Anbaugebiet verfügbare Wasser sowohl
von der naturräumlich bedingten lokalen Wasserverfügbarkeit als auch von historisch gewachsenen
und sozial kontrollierten Verfahren der Wasserverteilung abhängt. Die Analyse dieser
kulturell determinierten Techniken und Managementsysteme, die von der lokalen Bevölkerung
entwickelt wurden um mit den knappen Ressourcen umzugehen, bilden neben den naturwissenschaftlichen
Untersuchungen die Ausgangsbasis für durchzuführende Analysen. Im Vor-

Problemkomplexe IMPETUS
dergrund steht die Frage, mit welchen Strategien die Bevölkerung auf eine Veränderung der Versorgungssituation
reagiert. Neben einer klimatisch bedingten Veränderung des verfügbaren Wassers
hat vor allem die Veränderung der Bevölkerungsstruktur Einfluss auf mögliche Strategien.
Durch die Kombination von naturwissenschaftlichen und sozialwissenschaftlichen Systemanalysen
sollen Handlungsempfehlungen zur Optimierung der Landnutzungsstrategien erarbeitet werden.
Darüber hinaus werden Verfahren entwickelt, das hierfür notwendige Wissen in einem dialogischen
Prozess mit institutionellen Vertretern der Bevölkerung zu transferieren.
Mitarbeiter
Kirscht, Finckh, Linstädter, N.N. (B3), Schulz, Roth, Heldmann, NN (Postdoc TP B2)
Kooperationspartner
• NGOs, Träger der technischen Zusammenarbeit, regionale und kommunale Planungseinrichtungen,
Lokale „associations de development“,
• Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Abteilung Ökosystemanalyse
• Universitäten von Agadir und Rabat
Zielsetzung
Für das hydrologische Teileinzugsgebiet Ifre werden die Wasserverfügbarkeit und der Wasserverbrauch
im Jahresgang quantifiziert. Der Einfluss der Beweidung auf die Vegetationsdynamik
unter Berücksichtigung der Wasserverfügbarkeit wird simuliert. Hier ergeben sich Schnittstellen
zu den Problemkomplexen PK Ma-H.1, PK Ma-L.2 und PK Ma-G.2. Aus der Modifikation
lokaler Anbaustrategien in Abhängigkeit von der jeweiligen Ressourcendisponibilität kann auf
prinzipielle Strategien der Existenzsicherung geschlossen werden. Diese Strategien sowie die
ihnen zugrunde liegenden Wechselwirkungen zwischen lokalen Anbausystemen und Umwelt
werden modellhaft beschrieben und auf Optimierungsmöglichkeiten überprüft.
An Hand der fachlichen Begleitung eines kommunalen Ressourcenplanungsprojektes im Zielgebiet
sollen innovative Formen des Wissenstransfers zu lokalen „Stakeholdern“ beispielhaft demonstriert
werden.
295

296
Modellierung
Blockdiagramm
IMPETUS Problemkomplexe
Der PK kombiniert für lokale Fallbeispiele Driving Forces aus den Bereichen „Anthroposphäre“
und „Umwelt“, um unter Anwendung der Szenarien und möglichen Strategien der Bevölkerung
Aussagen über Responseindikatoren aus den Bereichen Landnutzung und außerlandwirtschaftliche
Einkommensgenerierung zu treffen.
Methodik
Sub-Modelle
LLD-HA Expertenmodell: Landwirtschaftliche Konzepte und lokale Entscheidungsfindung.
Auf Grundlage der gesammelten sozialwissenschaftlichen Daten werden Entscheidungsmöglich-

Problemkomplexe IMPETUS
keiten der lokalen Bevölkerung in gewichteten „look up-sheets“ zusammengestellt. Die Veränderung
naturräumlicher Parameter sowie die der lokalen demographischen Entwicklung verweisen
je nach Fragestellung auf verschiedene Strategietabellen.
Savanna: Pastorales Ökosystemmodell SAVANNA: flächenhaft explizites, prozessorientiertes
Modell zur Ökosystemanalyse. Dieses Modell dient der Modellierung der Dynamik von Pflanzenpopulationen
basierend auf spezifischen Pflanzenverteilungsmustern (Habitatmustern), sowie
der Modellierung ihrer Biomasseproduktion unter dem Einfluss von Beweidung und ihrer Funktion
auf den Wasserhaushalt.
Regelbasiertes ökologisch-ökonomisches Modell BUFFER: Das Management der natürlichen
Ressourcen in Wechselwirkung mit ihrer räumlichen und zeitlichen Verfügbarkeit steht im Mittelpunkt
von BUFFER (vgl. PK Ma-L.2). Der Modellansatz kann postulierte nachhaltige Konzepte
der Wassernutzung direkt in ihrer Auswirkung auf die natürlichen Ressourcen abprüfen.
Dabei stehen die Dynamiken und die „Puffer-Qualität“ der natürlichen Ressourcen Weide und
Wasser im Vordergrund.
MMS: Das von Leavesley et al. (1996) entwickelte objekt-orientierte, physikalisch basierte Modulare
Modell-System (MMS) wurde in der zweiten Phase erfolgreich für die naturräumlichen
Gegebenheiten des oberen Drâa-Einzugsgebietes adaptiert. Es dient zur Quantifizierung der
Wasserverfügbarkeit im Jahresgang unter Berücksichtigung der Bewässerungsentnahme bzw. -
zugabe.
Die Modelle sollen in Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt C2 in ein DSS überführt werden.
Responseindikatoren
Die zu ermittelnden Responseindikatoren lassen sich in zwei Gruppen klassifizieren.
1.) Indikatoren, die eine Veränderung der Landnutzungsmuster beschreiben und die Bereiche
Tierhaltung, Vegetation und Oasenlandwirtschaft umfassen, sowie
2.) Indikatoren, die die Diversifizierung der Einkommensstrukturen, mit den Bereichen Handel,
Tourismus und Arbeitsmigration beinhalten.
INPUT Daten
• demographische Entwicklung
• lokale Wasserverfügbarkeit
• Vegetation und Einfluss von Klima auf die Vegetationsentwicklung
• Bewertung der Beweidungsmöglichkeiten
297

298
IMPETUS Problemkomplexe
• physikalische Wasserverfügbarkeit (PK Ma-H.1)
• Informationen zur Geomorphologie sowie verschiedenen Karten wie das DGM / zum
Landcover / Schneekarten, Klimadaten
OUTPUT Daten
Eine Abschätzung des Wasserverbrauchs durch Landwirtschaft und Tourismus. Dafür wurden
exemplarisch Detailuntersuchungen zu Ernteerträgen und Wasserverbrauch von Kulturpflanzen
in Ameskar und Tichki, im Assif N'Ait Ahmed, durchgeführt. Daten zu demographischen Entwicklung
werden auf Commune/Douar-Ebene geliefert, die Vegetationsdynamiken werden beschrieben.
Szenarieneinbindung
Wie gehen die Szenarien in den PK ein?
Besonders die in den Szenarien postulierte Veränderung bei der Bevölkerungsentwicklung, den
Weidemanagementsystemen und dem Ausbau der Infrastruktur geht in den PK ein. Ansonsten
„profitiert“ die Region, wie in den Szenarien angegeben, relativ wenig von den möglichen Veränderungen.
Interventionsszenarien
Staatliche Eingriffe in Weidemanagement / Entwicklung von angepassten Weidemanagementsystemen.
Forcierter Ausbau der Infrastruktur und staatliche Förderung des Berg / Trekkingtourismus.
Landwirtschaftliche Innovation und Modifizierung der Bewässerungssysteme.
Meilensteine
2006: Fertigstellung der GIS-Plattform als Arbeitsgrundlage für lokale DSS. Synthetische Beschreibung
von raumzeitlicher Wasserverfügbarkeit und Landnutzungssystemen in modellhaften
Feucht- und Trockenjahren. Karten der relativen Wasserverfügbarkeit bzw. der hydrologischen
Vulnerabilität in Trockenjahren.
2006: DSS 1.Version als Basisinformationen für ein Pilotprojekt kommunaler Ressourcenplanung,
2006-2007: Anwendung des DSS im Arbeitsgebiet. Fachliche Begleitung des Planungsprozesses
und Erstellung von angepassten Informationsmodulen zum Wissenstransfer.
2007-2008: Integration der Expertenkonzepte in BUFFER, Modifikationen des DSS und Einbeziehung
der räumlichen Fachplanung in das DSS.

Problemkomplexe IMPETUS
Transferprodukte
GIS-basierte Grundlageninformationen für lokale und raumbezogene Ressourcenplanung. Ein
weiteres Endprodukt werden Trainings- und Informationsmodule für Akteure ruraler Entwicklung
sein. Diese Module beinhalten standardisierte Frageleitfäden zu Ermittlung des lokalen Bedarfs.
Darauf aufbauend werden Handlungsempfehlungen auf Grundlage der von IMPETUS gelieferten
Modellergebnisse erstellt, die in einem zu entwickelnden „Decision Support System“
zusammengefasst werden.
Mögliche Anwender
Lokale und regionale NGOs. Träger der technischen Zusammenarbeit wie GTZ oder KfW. Regionale
und kommunale Planungseinrichtungen, insbesondere eine Pilotgemeinde. Lokale „associations
de développement“ die im Arbeitsgebiet vermehrt gegründet werden und als Ansprechpartner
für von KfW und Provinzverwaltung /marokkanischem Staat kofinanzierte lokale Entwicklungsvorhaben
dienen.
Capacity Building
Training von Akteuren ländlicher Entwicklung zur unabhängigen Nutzung von Modellergebnissen
und zur Identifizierung lokaler Dynamiken ländlicher Ressourcenentwicklung.
Personalbedarf
28,8 MM - Kirscht (Postdoc)
0,9 MM - Heldmann, (Doktorand)
3,6 MM - Finckh (Postdoc)
3,6 MM - Oldeland (Doktorand)
1,8 MM - Roth (Doktorand)
3,6 MM - NN (Postdoc)
1,8 MM - Schulz (Postdoc)
Stand der bisherigen Arbeiten
Die sozialwissenschaftliche Datenerhebung ist weitgehend abgeschlossen. Die Lokalisierung für
demographische Daten ist erst nach Verfügbarkeit der Zensusdaten 2004 auf Dorfebene möglich.
Eine GIS-Plattform als Ausgangsbasis für das zu entwickelnde DSS ist im Aufbau und soll bis
2006 vorläufig abgeschlossen werden. Die genannten Daten werden in ein regelbasiertes, prozessorientiertes
Modell der Ressoucennutzung und Verfügbarkeit (BUFFER) integriert. Daneben
ist aber ein ständiger Zufluss aktueller oder aktualisierter Daten notwendig und vorgesehen.
299

300
IMPETUS Problemkomplexe
PK Ma-L.2 Auswirkungen von Landnutzungs- und Klimawandel auf die
Resilienz und Regenerationsfähigkeit der Vegetation in Südmarokko
Problemstellung
Die Pflanzendecke spielt eine steuernde Rolle für die Verteilung von Niederschlagswasser in
verschiedene Teilkompartimente von Ökosystemen. In semiariden und ariden Räumen wie dem
Drâa-Einzugsgebiet sind insbesondere zwei Steuerungsmechanismen der Vegetation relevant:
• zum einen die Beeinflussung der Oberflächeneigenschaften und damit die Schaltstelle
zwischen Infiltration und oberflächlichem Abfluss. Diese Steuerfunktion wird durch
strukturelle Merkmale der Vegetation beeinflusst: Höhe und Dichte der Pflanzendecke
und die dadurch verursachte Oberflächenrauhigkeit, Durchwurzelung des Bodens und
dadurch modifizierte Porengrößenverteilungen und Porenkontinuitäten. Diese strukturellen
Merkmale sind zunächst art- bzw. ökosystemspezifisch und unterliegen jahreszeitlichen
und interannuellen Veränderungen.
• zum anderen der direkte Verbrauch von Wasser durch Pflanzen und damit die Rückleitung
von Niederschlagswasser aus dem Bodenspeicher zur Atmosphäre (Evapotranspiration).
Diese Steuerung ist hauptsächlich eine Funktion der transpirierenden Biomasse

Problemkomplexe IMPETUS
sowie der Artenzusammensetzung der Vegetation. Auch diese Merkmale unterliegen
wiederum jahreszeitlichen und interannuellen Veränderungen.
Da die Mechanismen teilweise gegenläufig sind (dichtere Vegetation erhöht einerseits die Infiltration,
mehr transpirierende Biomasse erhöht andererseits den Verbrauch von Wasser), ist die
Beschreibung dieser Steuerfunktionen vom Monitoring der Biomasse-Entwicklung und einer
modellhaften Beschreibung der damit verbundenen Vegetationsdynamiken und Wasserflüsse
abhängig.
Die Vegetation selbst stellt in den semiariden und ariden Gebieten Marokkos eine zentrale natürliche
Ressource dar. Ihr Zustand und ihre raumzeitliche Dynamik werden daher nicht allein
durch die hochvariable Umwelt und langfristige Prozesse wie den globalen Klimawandel beeinflusst.
vielmehr spiegelt ihr aktueller Zustand (Vitalität bzw. Degradation) auch die Nutzungsgeschichte
(„environmental history“) eines Gebietes sowie den aktuellen Nutzungsdruck in Abhängigkeit
von individuellen oder kollektiven Entscheidungen pastoraler und agrarischer Nutzergruppen
wider. Um den Einfluss des historischen und rezenten Weidemanagements auf die
komplexen Vegetationsdynamiken (und auf die damit verbundenen Prozesse wie Infiltration und
Evapotranspiration) herausarbeiten zu können, ist es essentiell, über experimentelle Ansätze Informationen
zur Resilienz und zur Regenerationsfähigkeit der Vegetation einzubringen. Hier
sind besonders die seit 2002 bestehenden Beweidungsausschlussexperimente bedeutsam.
Die Nutzung selbst unterliegt staatlicher Rahmengesetzgebung sowie komplexen ökonomischen,
rechtlichen und arbeitsorganisatorischen Abwägungen seitens der Nutzer. Diese gesellschaftswissenschaftlichen
Prozesse werden in PK Ma-G.2 untersucht.
Aus der oben beschriebenen Problematik ergeben sich drei Kernfragestellungen für den PK
Ma-L.2:
1.) Welchen Einfluss haben die (historische, aktuelle und sich künftig wandelnde) Landnutzung
sowie das Klima auf die raumzeitlichen Muster flächenrelevanter Vegetationseinheiten?
2.) Wie beeinflussen Nutzung und Klimaverlauf die Produktivität und Struktur flächenrelevanter
Vegetationseinheiten? Wie vital und stabil (im Sinne von resilient) ist die Vegetation?
Lassen sich Indikatoren für schleichende oder (im Sinne von „State-and-Transition“-Modellen)
katastrophische Degradationsprozesse identifizieren und lässt sich darauf aufbauend ein Frühwarnsystem
für Ressourcen-Überbeanspruchung etablieren? Welche Bedeutung hat die Schaffung
ökologischer Puffer für ein nachhaltiges Ressourcenmanagement (vgl. PK Ma-G.2)?
3.) Welche Anteile des Niederschlagswassers werden in welches ökosystemare Teilkompartiment
(Geosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre) gelenkt und wie wirken nutzungs- bzw. klimabedingte
Vegetationsdynamiken auf die raumzeitliche Wasserverfügbarkeit im Einzugsgebiet zurück?
301

302
Mitarbeiter
Finckh, Poete, Roth, Linstädter, N.N. (B3), Born, Klose
Kooperationspartner
Institutionelle Kooperation
• Service d'Élevage Ouarzazate.
IMPETUS Problemkomplexe
Wissenschaftliche Kooperation
• I.A.V. Hassan II, Rabat (Achhal El Kadmiri) und Recherche Forestière.
• Umweltforschungszentrum Leipzig, Abteilung Ökosystemanalyse
Zielsetzung
Für die miteinander verwobenen Teilfragestellungen ergeben sich jeweils spezifische Zielsetzungen:
• Ökologisch-ökonomische Modellierung raumzeitlicher Vegetationsmuster unter verschiedenen
Landnutzungs- und Klimaszenarien. Mit Hilfe eines regelbasierten Modells werden vegetationsökologische
Prozesse und sozio-ökonomische Informationen über das Weidemanagement
miteinander verknüpft
• Räumlich explizite Modellierung der raumzeitlichen Biomassedynamik und Transpirationsverläufe
der Vegetation in ausgewählten Ökosystemen. Dieses Modell soll als Grundlage für
regionales Landnutzungsmanagement mit Blick auf kontinuierliche Wasserverfügbarkeit
(Bedeutung pastoraler Nutzung für die Wasserverfügbarkeit) dienen.
Modellierung
Das Blockdiagramm zeigt das Ineinanderfassen der Modellieransätze auf ihren spezifischen
Fachebenen, die Anbindung an Szenarien sowie die Rückkopplung mit den Anwendern. Ziel der
Modellierung ist die Erstellung verschiedener Tools für Monitoring und Modellierung der Vegetationsdynamik
und pastorales wie agrarisches Ressourcenmanagement
Methodik
• Für dominante Arten und wichtige Großvegetationseinheiten werden statistische Habitatmodelle
vom Typ log-GLM entwickelt. Diese Modellfamilie (STAHAB) schätzt aus
Verbreitungsdaten und Habitateigenschaften die Vorkommenswahrscheinlichkeit für die

Problemkomplexe IMPETUS
jeweilige Art bzw. Vegetationseinheit. STAHAB ist eine Gruppe statischer „open source
Modelle“, die aber mit den Ergebnissen dynamischer Modelle (z.B. Klimamodellrechnungen)
gespeist werden können, also an dynamische Modellrechnungen angekoppelt
werden kann. Dies erlaubt die Bedeutung einzelner Umweltparameter für die Verbreitung
des Zielobjekts abzuschätzen. Die Auswirkungen von Szenarien auf die Habitate können
über veränderte Umweltparameter simuliert werden.
INPUT
Landbe -
deckung
Vegetations
-
einheiten
Phänologie
DEM
Klima
Böden
Geomor -
phologie
Oasen -
wirtschaft
Vieh -
wirtschaft
PK Ma-L.2 Modellierungsansatz der Vegetationsdynamik
M O D E L L I E R U N G S K E T T T E
KALIBRIERUNG VALIDIERUNG OUTPUT / DSS
STAHAB
(B3)
Statistisches
Habitatmodell
MOVEG Drâa
(B3)
Monitoring und
Modellierung der
Vegetationsdynamik
SAVANNA
(B3)
Prozessorientiertes
Ökosystemmodell
BUFFER
BUFFER
(B3)
Regelbasiertes
ökologischökonomisches
Modell
S
Z
E
N
A
R
I
E
N
A
N
W
E
N
D
E
R
Monitoring - Tool f ü r
Vegetationsbedeckung
Analysetools für
NDVI - Zeitreihen
Modellierungtools
der
Vegetationsdynamik
Handlungsoptionen
f ü r
Weidemanagement
Handlungsoptionen
f ü r
Agrarwirtschaft
• Der zeitlich hochaufgelösten Erfassung der großflächigen Vegetationsdynamik kommt
eine Schlüsselrolle sowohl für das ökosystemare Verständnis des Raumes als auch für die
Kalibrierung und Validierung der Ökosystemmodelle zu. Basierend auf das Monitoring
der phänologischen Abläufe der Vegetation mit Fernerkundungsdaten (zeitliche Auflösung:
10 Tage) werden mit Hilfe von Klimadaten Triggerfunktionen von Temperatur und
Niederschlag auf verschiedene Vegetationseinheiten analysiert und mit Hilfe statistischer
Verfahren im Modell MOVEG Drâa für eine multitemporale Kartierung und eine
Trendfortschreibung eingesetzt. Die Daten können sowohl für die Kalibrierung als auch
für die spätere Validierung des ökosystemaren Modells SAVANNA mit Vegetationsanalysen
basierend auf dem Monitoring mit Fernerkundungsdaten eingesetzt werden.
303

304
IMPETUS Problemkomplexe
• Als räumlich explizites, prozessorientiertes Modell zur Ökosystemanalyse dient das Ökosystemmodell
SAVANNA. Dieses Modell wird Dynamiken von Pflanzenpopulationen
basierend auf spezifischen Pflanzenverteilungsmustern (Habitatmustern – aus STAHAB)
simulieren. Es dient weiterhin der Modellierung der Primärproduktion in Abhängigkeit
vom Nutzungsdruck und dessen Bedeutung für den Wasserhaushalt
• Die Ergebnisse der vorgestellten untergeordneten Modelle werden – gemeinsam mit sozio-ökonomischen
Daten zum Weidemanagement – in ein regelbasiertes, ökologischökonomisches
Simulationsmodell integriert (BUFFER).
Responseindikatoren
Statistische Habitatmodelle (STAHAB)
• Veränderungen der Raummuster der Modellobjekte unter Szenarienbedingungen (Höhenverschiebung,
Nord-Süd-Verschiebung, Veränderungen der Vorkommenswahrscheinlichkeiten,
etc.)
Monitoring und Modellierung der Vegetationsdynamik (MOVEG Drâa)
• Vegetationszustand (Deckungsgrad)
• Herdenmanagement
• Oberflächenabfluss (mm)
Ökosystemmodell (SAVANNA)
• Vegetationszustand (Deckungsgrad)
• Besatzdichten (Anzahl/ha)
• Herdenmanagement
• Wasserverbrauch der Vegetation (mm)
• Oberflächenabfluss (mm)
Ökologisch-ökonomisches Modell (BUFFER)
• Vegetationszustand in Abhängigkeit von Nutzung und Wasserhaushalt (Deckungsgrad,
Vitalität, Produktivität)
• Dominanzverschiebungen von Indikatorarten und Pflanzenfunktionstypen in Abhängigkeit
von Nutzung und Wasserhaushalt (Deckungsgrad, Vitalität, Populationsstruktur)
• Besatzdichten (Anzahl/ha)
• Weidemanagement (Nutzungsregeln)
• Vegetationsdynamiken unter Szenarienbedienungen der Nutzung und des Wasserhaushalts
(Deckungsgrad, Vitalität, Produktivität)

Problemkomplexe IMPETUS
INPUT Daten
Statistische Habitatmodelle (STAHAB)
Vegetationsaufnahmen in BIOTA-WestBase Format (Präsenz / Absenz, Deckung und durchschnittliche
Höhe von Arten in räumlich expliziten Untersuchungsplots).
Raumbezogene Informationen über Habitatrelevante Umweltfaktoren (in ArcGIS-
Rasterformat) (Überwiegend vorhanden für Status Quo, teilweise bzw. weitgehend fehlend für
Szenarien):
• Klimaparameter (Durchschnitts und Extremtemperaturen, Durchschnittsniederschläge,
Lage der Frostgrenze).(Quelle: B1 Born, B2 Schulz)
• Karten phänologischer Ablaufmuster aus fernerkundlicher Zeitreihenanalyse in variabler
zeitlicher Auflösung
• Topologische Parameter (Höhe, Exposition, Inclination)
• Geologisch / bodenkundliche Parameter (Geologische Einheit, Böden, naturräumliche
Einheit, Substrateigenschaften, etc.) (Quelle: z.T. B2 Zeyen, Klose)
• Landnutzungsparameter (Viehzahl/Weidedruck, Siedlungsdichte) (Quelle: z.T. B5
Kirscht, B4 Kuhn)
MOVEG Drâa
• SPOT Vegetation NDVI-Daten (1998 bis aktuell, 10 Tage Auflösung)
• NOAA AVHRR NDVI Daten (nur für Zeitreihe vor 1998)
• Klimaparameter (Temperatur, Niederschlag). (Quelle: B1 Born, B2 Schulz)
• Karten der Landbedeckung (5-7 Klassen, selbst erstellt)
• Pflanzenverteilungsmuster (Quelle: B3 Finckh)
• Bedeckungsdichten von Pflanzengesellschaften (Quelle: B3 Finckh)
SAVANNA
• Phänologische Daten aus fernerkundlicher Zeitreihenanalyse der Vegetationsdynamik
mit MOVEG Drâa
• Pflanzenverteilungsmuster
• Herdengröße, Herdenverteilungsmuster (Quelle: z.T. B5 Kirscht, SEL)
• Bodenkarte (Quelle: B2 Zeyen)
• Klimadaten (Quelle: B1 Born, B2 Schulz))
Regelbasiertes ökologisch-ökonomisches Modell (BUFFER)
Weideökologische Daten
• Artenzusammensetzung auf Monitoringflächen (Deckungswerte in %)
305

306
IMPETUS Problemkomplexe
•
tät)
Populationsstruktur ausdauernder Arten (Individuen: Maße, Altersklasse, Vitali-
• Position ausdauernder Individuen in Rasterfeldern � Mortalitäts-
/Etablierungsdaten
• Phänologische Daten aus fernerkundlicher Zeitreihenanalyse der Vegetationsdynamik
mit MOVEG Drâa
• Zugehörigkeit zu Vegetationseinheiten
• Standortdaten (einschließlich aktueller Nutzungsdruck und Nutzungsgeschichte)
• Vergleichsdaten der Weideausschluss-Experimente (s.o.)
• Klimadaten der Dauerflächen
Sozioökonomische Daten
• Räumliche Aspekte Landmanagement: räumliche Differenzierung der Flächen in
bestimmte Nutzungstypen wie „Sacrifice areas“, reguläre Weiden und Notzeitweiden
• Zeitliche Aspekte Weidemanagement: Regeln der Weidenutzung in guten / durchschnittlichen
/ schlechten Regenjahren sowie in Dürreperioden, umgesetzt in Besatzdichten
• Raumzeitliche Aspekte Holznutzung: Regeln der Holznutzung, umgesetzt in
Holzaustrag
OUTPUT Daten
Statistische Habitatmodelle (STAHAB)
• raumspezifische Vorkommenswahrscheinlichkeit für Arten bzw. Vegetationseinheit
(aktuell und unter Szenarienbedingungen). (Format: ARC GIS Raster)
Modellierung der Vegetationsdynamik (MOVEG Drâa)
• Zeitreihen der phänologischen Abläufe über mehrere Jahre
• Karten der Vegetationsbedeckung zu beliebigen Zeitpunkten
• Deckungsgrad natürlicher Vegetationseinheiten
• Responsezeiten von Vegetationseinheiten auf Niederschlagsereignisse
• Modellierte Vegetationsdynamik mit verschiedenen Klimaszenarien
Pastorale Ökosystemmodelle (SAVANNA)
• Deckungsgrad von Vegetationseinheiten
• Herdengrößen im Modellgebiet
• Biomasseentwicklung der Modellarten
• Einfluss der Modellarten auf den Gebietswasserhaushalt
• Jahreszeitlich aufgelöste Karten des anteiligen Pflanzenwasserverbrauchs am Gesamtniederschlag.

Problemkomplexe IMPETUS
Regelbasiertes ökologisch-ökonomisches Modell (BUFFER)
• Wechselwirkungen zwischen Veränderungen der Landnutzung, der Vegetation
und des Wasserhaushalts unter ökonomischen und klimatischen Szenarien
• Resilienz und Regenerationspotenzial der aktuellen Vegetation
• Nachhaltigkeit des Weidemanagements, auch unter veränderten ökonomischen
und klimatischen Rahmenbedingungen
Szenarieneinbindung
Die Szenarien werden auf den verschiedenen thematischen Ebenen in den PK eingebunden:
Für die Modellierung der räumlichen Vegetationsmuster werden Modellergebnisse aus den Klimaszenarien
als Randbedingungen in die Habitatmodelle eingespeist. Die Modellergebnisse
können dann mit den Ergebnissen unter aktuellen Klimabedingungen verglichen werden, um
Trends der Vegetationsveränderung vorherzusagen.
Die sozio-ökonomischen Szenarien für Marokko können in Blick auf die Entwicklung der Viehbestände
eingebunden werden. Die Analyse der Zeitreihen aus den Zäunungsversuchen an den
Testsites ermöglicht es, Degradationsindikatoren sowie Trends der Vegetationsveränderung unter
zu- bzw. abnehmender Weidenutzung zu identifizieren.
In die Modellierung der Biomassedynamik können sowohl die Klima- als auch die sozioökonomischen
Szenarien direkt über Ergebnisse aus den dort verwendeten Modellen eingebunden
werden. Die Modellergebnisse erlauben es, in Szenarienrechnungen den jahreszeitlich nach
Evapotranspiration übrig bleibenden Niederschlagsanteil zu quantifizieren und mit den Ergebnissen
von PK Ma-H.1 abzugleichen bzw. dort als Inputparameter zu verwenden.
Interventionsszenarien sind für den PK Ma-L.2 denkbar durch Modifikationen der Viehzahlen
oder Brennholzentnahme und durch Ausweitung der Flächen mit Regenfeldbau (Zerstörung der
ausdauernden Steppenvegetation).
Meilensteine
Bis Mai 2006: Fertigstellung der Habitatmodelle für die wichtigsten Großvegetationseinheiten
des Drâagebiets. Erstellung eines Trendmodells der qualitativen und quantitativen Vegetationsveränderungen
für eine ausgewählte Monitoringfläche.
Kopplung der Fernerkundungs- und Habitatmodelldaten zur Verbesserung des GIS-
Vegetationsmodells.
Fertigstellung des Tools für die Zeitreihenanalyse der NDVI-Satellitendaten.
307

308
IMPETUS Problemkomplexe
Bis Mai 2007: Typisierung phänologischer Phasenverläufe unter unterschiedlichen klimatischen
Triggern. Erstellung eines Prognosemodells zur weidebaren Biomasse in Abhängigkeit von Niederschlagsmenge
und –verteilung (SAVANNA).
Erstellung eines Konzepts zur innermarokkanischen institutionellen Anbindung des Monitoringsystems
(I.A.V., Recherche Forestière). Konzipierung eines "Early Warning Systems" für Desertifikationsprozesse
auf Basis der Dauerbeobachtungsflächen und von Fernerkundungsdaten.
Diskussion des GIS-Vegetationsmodells und des Desertifikationswarnsystems mit Fachleuten
des SEL.
Einbindung der Evapotranspirationsmodelle in ein lokales Gebietswasserhaushaltsmodell an einer
der IMPETUS-Testsites (El Miyit oder Taoujgalt).
Bis Mai 2008: Schulung marokkanischer Fachleute / Technicians für Vegetationsmonitoring.
Erarbeitung eines "Early Warning Systems" für gravierende Degradation mittels Vegetationsindikatoren
(Dynamiken von Decreaser-/ Increaser-Arten; Vitalität) auf den Dauerbeobachtungsflächen.
Modellierung der Vegetationsdynamiken und der weidebaren Biomasse unter unterschiedlichen
sozio-ökonomischen Szenarien mit BUFFER; Einbindung der Ergebnisse in eine Modellplanungsstudie
in einer ausgewählten Commune (IFRE).
„Upscaling“ der Evapotranspirationsmodelle auf Teilregionen des Drâa-Einzuggebiets für die
Beckenlandschaften des sedimentären Antiatlas oder die Artemisia herba-alba-Steppen von Hohem
Atlas und Anti-Atlas.
Schulung marokkanischer Fachleute im Vegetationsmonitoring.
Bis Mai 2009: Implementierung und institutionelle Einbindung eines Degradations- und Desertifikationswarnsystems
für das Drâa-Einzugsgebiet.
Fertigstellung der Modelle von Vegetationsindikatoren und Indikatorprozessen unter klimatischen
und landnutzungsgetriebenen Szenarien als Entscheidungshilfen für pastorale „Stakeholder“.
Transferprodukte
• Modelle für Biomasseproduktivität und weidewirtschaftliche Tragfähigkeit der naturnahen
Rangelands.
• Raumzeitlich auflösende Modelle für Dynamik und Wandel der Phytodiversität unter
verschiedenen Landnutzungs- und Klimaszenarien.
• Landnutzungskriterien für eine optimale GW-Neubildung.
• Frühwarnsystem für Degradations- und Desertifikationsprozesse.
• Ausbildungsmodul "Vegetationsmonitoring" für lokale technische Mitarbeiter.

Problemkomplexe IMPETUS
Mögliche Anwender
ORMVAO (Service d’Élevage, Projet CBTHA), Recherche Forestière, DRH, Associations d'Utilisation
d'Eau Agricole (AUEAs), Landnutzungs- und Regionalplanungsprojekte.
Capacity Building
Auf verschiedenen Ebenen sollen Anwender im Umgang mit den entwickelten Tools und Modellen
geschult werden. Dies umfasst ebenso die Aus- und Weiterbildung lokaler Techniker für Geländearbeiten
zum Vegetationsmonitoring wie die Schulung marokkanischer Experten aus den
Fachbehörden im Umgang mit den verwendeten Modell- und Programmfamilien (SAVANNA;
MOVEG Drâa; GLM; ARC-GIS, Monitoringdatenbanken).
Personalbedarf
25,2 MM – Manfred Finckh
25,2 MM – Linstädter
12,6 MM – Peter Poete
5,4MM – Andreas Roth
10,8 MM – Jens Oldeland
1,8 MM – Klose
Stand der bisherigen Arbeiten
Habitatmodelle existieren bereits für ausgewählte Arten, Vegetationseinheiten und Teilgebiete
des Drâa-Einzugsgebietes. Das Ökosystemmodell SAVANNA wurde bisher für die Taoujgalt
Hochebene kalibriert, die Ausweitung ist vorgesehen. Weideökologische Ausgangsdatensätze für
die ökologisch-ökonomische Modellierung (BUFFER) sind die Vegetationsdynamiken auf gezäunten
und ungezäunten Flächen. Diese existieren für alle IMPETUS Testsites in beweideten
Ökosystemen. Die räumlich statistischen Analysen werden derzeit an Testdatensätzen erprobt.
309

310
IMPETUS Problemkomplexe
PK Ma-L.3 Risiken und Gefahren durch extreme Niederschläge: Überflutungen
und Bodenerosion im Drâa-Tal
Abb.: Eine nach einem Starkregen zerstörte Brücke im Antiatlas.
Problemstellung
In der Umgebung hoher Gebirge sind Starkniederschlagsereignisse besonders häufig zu beobachten.
Die durch sie verursachten Schäden – Überflutungen, Hangrutschungen und spontane Erosion
auf der kleinen zeitlichen Skala, anhaltende Bodenerosion auf der langen Zeitskala – stellen
neben der Aridität die wichtigste klimatische Bedrohung für die Menschen in der Drâa-Region
dar. Neben den kurzfristigen wirtschaftlichen Schäden durch Vernichtung landwirtschaftlicher
Güter führt die anhaltende Erosion durch Wasserabfluss zu starken Sedimenttransporten in den
Flüssen und trägt somit zur Versandung des Stausees „El Mansour Eddahbi“ bei, dessen
„Lâcher“-Management ein wichtiges Werkzeug zur Steuerung der Wasserversorgung ist. Die
Einflussmöglichkeiten des Menschen auf diese negativen Umwelteinflüsse durch Rekultivierung
besonders bedrohter Hänge oder geeignete bauliche Maßnahmen werden auf ihre Wirksamkeit
hin geprüft.

Problemkomplexe IMPETUS
Mitarbeiter
Born, N. N., Zeyen, N. N.
Kooperationspartner
ORMVAO, ONEP, DRH/DGH
Zielsetzung
Der Einfluss gezielter Maßnahmen (Aufforstung, Abflusskanäle, neue Staubecken) auf das zeitliche
Verhalten des Abflusses auf unterschiedlichen Zeitskalen sowie auf Bodenerosion und Sedimenttransporte
in den Stausee wird unter den für Marokko beschriebenen Klima- und Entwicklungsszenarien
dargestellt. Methoden zur Identifikation von extremen Abflussereignissen, aber
auch von Risikogebieten werden erarbeitet. Am Ende der Entwicklung steht ein Modellkomplex,
mit dessen Hilfe „Was-wäre-wenn-Analysen“ und Szenarien berechnet werden können.
Modellierung
Blockdiagramm
311

312
IMPETUS Problemkomplexe
Der PK Ma-L.3 nutzt die Verknüpfung atmosphärischer Modelldaten mit hydrologischen Mo-
dellen, die auch in anderen Problemkomplexen Verwendung findet. Die längerfristigen Folgen
der Starkniederschläge in Form der Bodenerosion werden von dem Erosionsmodell PESERA
abgeschätzt, kurzzeitliche Folgen und der Sedimenttransport mit dem hydrologischen Modell
MMS, das im PK Ma-H.1 im Mittelpunkt steht. Die eigentliche Verbindung stellt das Tool „Lokale
Interpolation und Aggregation“ her, das räumlich aufgelöste Klimaparameter für die Verwendung
in PESERA und MMS liefert.
Methodik
Meteorologie: Die Ergebnisse der kompletten atmosphärischen Modellkette finden in diesem
Problemkomplex Anwendung. Benötigt werden Niederschlagsklimatologien von der globalen
zur regionalen Skala, für Abflussmodellierungen auf der saisonalen Skala oder sogar von einzelnen
Episoden werden zeitlich hochauflösende, räumlich interpolierte bzw. aggregierte Daten benötigt.
Klimatologische Beobachtungsdaten erlauben eine Validierung der Interpolationsergebnisse.
Die Einzelkomponenten – statistisch-dynamisches „Downscaling“ und Korrektur der Niederschlagsverteilungen
– sind in den Ausführungen zu Teilprojekt B1 erläutert.
Hydrologie: Die Simulation des Abflusses auf der kürzeren Zeitskala erfolgt mit dem MMS unter
Berücksichtigung geomorphologischer Informationen. Das komplexe MMS wird in PK
Ma-H.1 näher beschrieben. Die Zeitskalen umfassen Wochen bis hin zu dekadischen Simulationen,
in denen Änderungen der Saisonalität auch in Starkniederschlägen untersucht werden.
Die langfristige Bodenerosion wird mit dem Modell PESERA berechnet. Dabei handelt es sich
um ein Erosionsmodell, das lediglich den Einfluss von Oberflächenabfluss auf langen Zeitskalen
berücksichtigt. Die Kombination der Kenntnis von Erosionsraten in der Fläche von PESERA
und dem Abflussverhalten aus dem MMS erlaubt eine Abschätzung des Sedimenteintrags in den
Stausee.
Responseindikatoren
• Erosionsraten
• Sedimenttransport
• Abflussverhalten: saisonale und episodenbezogene Abflusskurven

Problemkomplexe IMPETUS
INPUT Daten
• Atmosphärendaten (aus Teilprojekt B1)
• geomorphologische Daten (aus Teilprojekt B2)
• Geländemodell (aus Teilprojekt B3)
• Vegetation (aus Teilprojekt B3)
OUTPUT Daten
• Abflussdaten an den Ableitungspunkten der „Hydrological Response Units“ des MMS
• Zeitreihen des Sedimentflusses in den Stausee
• Flächenhafte Erosionsraten
Szenarieneinbindung
Unter Klimaänderungen ändern sich Niederschlagscharakteristiken (saisonales Verhalten, räumliche
Muster etc.), was sowohl Einfluss auf die Bodenerosion als auch auf Abflüsse hat. Diese
Einflüsse sind aber sicherlich geringer als anthropogene Maßnahmen zur Vermeidung von Folgeschäden
durch heftige Niederschläge, so dass Interventionsszenarien der Bewaldung und der
Änderung von Bewässerungstechniken – z. B. durch Verwendung vieler, kleinerer Rückhaltebecken
– aussagekräftiger sind als allein klimabezogene Szenarien. Mögliche Interventionsszenarien
umfassen Rekultivierungsprojekte, Bau kleiner Rückhaltebecken und größerer Staudämme,
Kanalisation des Abflusses, Änderung der Beweidung.
Meilensteine
Bis Ende 2006
• Aufbau der Kopplung der Modelle
• Ausbau des MMS für das gesamte Drâa-Einzugsgebiet,
• Einbau der Klimadaten aus statistisch-dynamischen Klimaszenarien
• Interpretation verschiedener Szenarien
• Identifikation der durch starken Abfluss betroffenen Regionen.
2007
• Interventionsszenarien
• Diskussion mit Kooperationspartnern und möglichen Anwendern zur Gestaltung des
Endproduktes durch Austausch von Wissenschaftlern
• Schulungen für potenzielle Anwender
• Gestaltung der Anwendungssoftware.
313

314
IMPETUS Problemkomplexe
2008/9
• Implementation der Systeme bei den Anwendern und Übergang zur quasi-operationellen
Phase
• Testbetrieb und Optimierung des Systems.
Transferprodukte
• Informationen über die Versandung des Stausees
• Informationen über bei Starkregen besonders gefährdete Gebiete und den Einfluss von
Gegenmaßahmen.
Mögliche Anwender
ORMVAO, Planungsbehörden (Straßenbau)
Capacity Building
Die Anwendung von PESERA und MMS ist auf PCs möglich und erlaubt somit den praxisorientierten
Einsatz in Behörden und Organisationen vor Ort. Klimatologische Daten werden in Form
von Tabellen zur Verfügung gestellt. Modellierungsstrategien und physikalischer Hintergrund
der Modellierung werden den Anwendern in Schulungen näher gebracht, damit eine sinnvolle
Bewertung der Modellergebnisse erfolgt. Die Anpassung der Modelle an regionale Gegebenheiten
für den operationellen Einsatz erfolgt durch den fachkundigen Anwender.
Personalbedarf
5,4 MM - Born (Meteorologie, Postdoc)
2,7 MM - N.N. (Meteorologie, Doktorand)
7,2 MM - Zeyen (Hydrologie, Doktorand)
3,6 MM - N.N. (Hydrologie, Postdoc)
Stand der bisherigen Arbeiten
Die Schnittstelle zwischen meteorologischen Daten und hydrologischem Modell bzw. Bodenerosionsmodell
wurde bereits eingerichtet, erste Tests der mit modellierten Klimadaten angetriebenen
dynamischen Modellierung waren in beiden Fällen erfolgreich (Juli 2005). Eine Evaluierung
in Modellierphasen für die Vergangenheit erfolgt bis April 2006. Für die vorliegenden Simulati-

Problemkomplexe IMPETUS
onen wurden bisher lediglich die Modelldaten von REMO verwendet. Die feinere räumliche
Darstellung klimatologischer Daten aus der statistisch-dynamischen Modellierung mit
LM/FOOT3DK ist ebenso wie die Bewertung der Modellergebnisse der Szenarien für die dritte
Projektphase geplant Das statistisch-dynamische „Downscaling“ ist seit Mitte 2005 in einem
anwendungsreifen Stadium. Eine Strategie der Modellierung zur Abschätzung von Unsicherheiten
besonders der Abflusssimulation, die direkt an die mit sehr großen Schwankungsbreiten versehenen
Niederschlagsdaten gekoppelt sind, wird in PK Ma-H.4 erarbeitet und in diesem Problemkomplex
eingebunden. Die Methodik der Identifikation extremer Abflussereignisse und von
Risikogebieten ist ebenfalls Gegenstand der dritten Projektphase.
315

316
IV.2.4 Themenbereich: Gesellschaft in Marokko
IMPETUS Problemkomplexe
Der Themenbereich Gesellschaft erstreckt sich in den Problemkomplexen zu Marokko vornehmlich
auf die Aspekte der Bevölkerungsdynamik (PK Ma-G.1) und der Entscheidungen zur Ressourcennutzung
(PK Ma-G.2). Hinsichtlich der Bevölkerungsdynamik werden einzelne demographische
Faktoren, dabei auch die für Südmarokko besonders wichtige Migration, in ihrer gegenseitigen
Bedingtheit und soziokulturellen Einbettung zur Modellbildung und zum Entwurf
von Szenarien herangezogen. Die demographischen Prozesse im Einzugsgebiet des Drâa werden
mit Hilfe sowohl qualitativer als auch quantitativer Modelle auf unterschiedlichen räumlichen
Skalen erfasst, um daraus Folgerungen für das Erstellen von Szenarien abzuleiten. Neben quantitativ-numerischen
Analysen der Bevölkerungsentwicklung unter dem Einfluss der Migration
werden die zentralen driving forces und weitere soziokulturelle Variablen, die in der Untersuchungsregion
in umfassenden Migrationsbewegungen resultieren, auch in qualitativer Hinsicht
analysiert. Im Zentrum steht bei beiden Verfahren das Problem, dass die durch Dürreperioden
erheblich beeinträchtigte Verfügbarkeit von Wasser für Landwirtschaft und Haushalte in multipler
Form auf demographische Prozesse einwirkt. Entsprechende quantitative Daten zu Migration,
Fertilität und Mortalität werden über das Modell Spectrum/DemProj in die Szenarienberechnung
einfließen. Daneben werden ebenfalls soziokulturelle und ökonomische Faktoren erfasst und mit
Hilfe eines qualitativen Expertenmodells in der Analyse umgesetzt. Die Kombination beider
Modelle liefert Daten zur Entwicklung von Bevölkerungsstruktur und -größe für die Bildung von
Szenarien und Interventionsszenarien.
Einen weiteren bedeutsamen Aspekt gesellschaftlicher Prozesse neben der Bevölkerungsdynamik
stellen Konflikte zwischen konkurrierenden Nutzern kollektiver Ressourcen dar, wobei bezüglich
letzterer vor allem Wasser und Weide als Basis der Landwirtschaft im südlichen Marokko
eine tragende Rollen spielen. Im PK Ma-G.2 werden diese zwischen individuellen und kollektiven
/ staatlichen und traditionellen Interessen liegenden Rechtsansprüche hinsichtlich des
Ressourcenzugangs im Rahmen einer Institutionenanalyse untersucht. Auf diese Weise sollen
Entscheidungsmechanismen mit Bezug auf das Ressourcenmanagement auf unterschiedlichen
Hierarchieebenen dargelegt und die spezifischen Eigenschaften von lokalen Nutzungsrechten
identifiziert werden. Auf der Grundlage einer Kartierung der Kompetenzbereiche unterschiedlicher
Institutionen des Ressourcenmanagements werden dessen Wirkweisen (einschließlich der
möglichen Reaktionen) und charakteristischen Entscheidungsbäume mit Hilfe eines konzeptionellen
Expertenmodells erfasst. Dieses, orientiert an „Stakeholdern“ und Ressourcen, soll letztendlich
dazu beitragen, typische Konfliktfelder zu identifizieren und dadurch gleichzeitig Lösungsmöglichkeiten
für nachhaltige Strukturen des Ressourcenmanagements zu entwickeln. Das
Expertenmodell kann auf unterschiedlichen Hierarchieebenen an ein DSS angebunden werden,
um „Stakeholder“-Gruppen und potenzielle Nutzungskonflikte zu identifizieren und mit Hilfe
des DSS Konflikte um Ressourcen abschwächen zu können.

Problemkomplexe IMPETUS
PK Ma-G.1 Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des Drâa
Problemstellung
Die geographische Randlage des Drâa-Einzugsgebietes führt zu einer Marginalisierung in diversen
Bereichen, die sich unter anderem in fehlenden Investitionen zur Verbesserung der schwachen
Infrastruktur hinsichtlich Bildung, Gesundheit und Wirtschaft manifestiert. Immer wiederkehrende
Dürreperioden verschlimmern die wirtschaftliche Lage der Bevölkerung dieser Region,
die ihr Einkommen überwiegend aus der Landwirtschaft generiert. Der Wegfall von Ernteeinkommen
über mehrere Jahre hinweg führt zum einen direkt zu einer hohen Abwanderung der
männlichen Bevölkerung im arbeitsfähigen Alter und zum anderen indirekt zu Problemen im Bereich
der Ernährung, Hygiene, reproduktiver Gesundheit und Lebensqualität.
Gegenstand dieses Problemkomplexes ist die Analyse des Wandels der Bevölkerungsgröße und -
struktur im Einzugsgebiet des Drâa, darunter die demographischen Faktoren Fertilität, Mortalität/Morbidität,
Migration und Lebensqualität. Modelle, mit deren Hilfe Szenarien für demographische
Entwicklungen entworfen werden, müssen die Komplexität dieser Prozesse beachten.
Zum einen bedingen sich die Einflussgrößen wechselseitig und zum anderen muss der soziokul-
317

318
IMPETUS Problemkomplexe
turelle Kontext betrachtet werden. Mikrostudien sind die Basis, dieser Komplexität gerecht zu
werden.
Mitarbeiter
Heldmann, Rademacher
Kooperationspartner
• Direction de la Statistique, Rabat
• Faculté des sciences et lettres, Université Rabat (Prof. Ait Hamza)
• Faculté des sciences et lettres, Université d’Agadir (Prof. Aziki)
• Délégation de la Ministère de la Santé, Ouarzazate
• Délégation de la Ministère de la Santé, Zagora
• ORMVA Ouarzazate
• ORMVA Zagora
• AFDES - Association des femmes pour le développement et la solidarité, Bni Zoli
• Corps de la paix des Etats Unis, Secteur de la Santé, Rabat
Zielsetzung
Ziel dieses Problemkomplexes ist es, demographische Prozesse auf verschiedenen räumlichen
Skalen sowohl quantitativ als auch qualitativ zu erfassen und zu analysieren. Dafür wird ein qualitativ-analytisches
Expertenmodell entwickelt. In Kombination mit dem quantitativnumerischen
Modell DemProj werden sowohl lokale als auch regionale Aussagen zur Bevölkerungsdynamik
im Drâa-Einzugsgebiet für verschiedene Szenarien abgeleitet.
Mit quantitativen und qualitativen Daten werden die aktuelle Größe und Struktur der Bevölkerung
sowie deren Entwicklung im Kontext der regionalen und soziokulturellen Charakteristika
analysiert.
Zusätzlich zur Bilanz von An- und Einwanderung findet der Faktor Migration im qualitativ- analytischen
Expertenmodell Eingang, indem die verschiedenen Variablen der Migrationsmotivation,
die zur Migration führenden driving forces sowie die Effekte der Migration auf Dorf- sowie
Haushaltsebene hinsichtlich sozialer und kultureller Faktoren (u.a Lebensqualität, Geschlechterverhältnis,
sozialer Status) herausgearbeitet werden. Darüber hinaus werden in Kombination mit
demographischen Daten Aussagen über die mögliche Entwicklung der Migration im mittleren

Problemkomplexe IMPETUS
Drâa-Tal und deren Rückwirkungen (gesellschaftliche Veränderungen, Technik, Innovationen
und Wasserverbrauch) auf das Herkunftsgebiet getroffen.
Modellierung
Blockdiagramm
1. Bewässerungswasser LW
Migration
Abnahme
landwirtschaftl.Produktion
Dürreperioden
Verminderung von
Mangelernährung
2. Trink-/ Haushaltswasser
Hygiene
Fertilität Altersstruktur Urbanisierung Mortalität/ Lebensqualität
Morbidität
Dürreperioden vermindern die Verfügbarkeit von Bewässerungswasser. Die Lebensgrundlage
Landwirtschaft wird bedroht und wirkt sich direkt und indirekt auf die verschiedenen demographischen
Faktoren aus. Die abnehmende Quantität und Qualität des Trink- und Haushaltswassers
wirkt sich negativ auf die Lebensqualität aus. Die Angaben zu Migration, Fertilität, Mortalität /
Morbidität, Altersstruktur, Urbanisierung und Lebensqualität – finden Eingang in das Modell
„Spectrum/DemProj“, mit dem die drei Szenarien hinsichtlich der Bevölkerungsgröße bis zum
Jahr 2020 berechnet werden.
319

320
Methodik
IMPETUS Problemkomplexe
Da demographische Prozesse weder primär noch ausschließlich durch statistisch erfassbare Größen
determiniert sind, sondern auch soziale, ethnische und ökonomische Faktoren sowie kulturelle
Überzeugungen von zentraler Bedeutung sind, werden die Daten und Analysen bisheriger
Forschung in zwei Modellen Eingang finden. Ein primär qualitatives Expertenmodell wird entwickelt,
mit dem durch Einbezug weicher Daten die komplexe Realität abgebildet werden kann,
z.B. die „driving forces“ hinsichtlich einer Migrationsentscheidung. In das numerische Modell
„Spectrum/DemProj“ fließen quantitativ erfassbare Daten ein wie z. B. die Bevölkerungsgröße
und die Alterstruktur. Mit dem erlangten regionalen Hintergrundwissen können Trends für eine
zukünftige Entwicklung bestimmter Faktoren eingegeben werden, so dass das Modell die Bevölkerungsgröße
für einen erwünschten Zeitpunkt errechnet.
Die Datenbasis bilden zum einen Sekundärquellen (von: „Haut Commissariat du Plan“, „Ministère
de l’Agriculture“, „Ministère de la Santé“, „Ministère de l’Education“ etc.) und zum anderen
Primärquellen (eigener demographischer Survey, teilnehmende Beobachtung, offene und
semistrukturierte Interviews, Experteninterviews).
Responseindikatoren
• Fertilität
• Mortalität/Morbidität
• Migration
• Lebensqualität
• Urbanisierung
• Altersstruktur
• Wasserverfügbarkeit
INPUT Daten
Primärdaten
• Daten aus regionalem Survey und Experteninterviews (Gesamtbevölkerung; Bevölkerungswachstum;
Fertilitätsrate; Lebenserwartung; (Kinder-)Sterblichkeit; Heiratsalter;
Altersstruktur; Migrationsrate u.a.)
• Daten aus 2 Untersuchungsschwerpunkten (Bni Zoli und Ouled Yaoub)
Sekundärdaten
• Daten aus den nationalen Zensus 1994 und 2004, Pager Zagora
• Daten aus Berichten des Ministère de l’Agriculture, Ministère de la Santé
• Ergebnisse aus anderen Problemkomplexen zur Wasser- und Klimasituation

Problemkomplexe IMPETUS
OUTPUT Daten
• Angaben zur Entwicklung bis 2020 hinsichtlich Bevölkerungsgröße und -struktur auf regionaler
Ebene (Gesamtbevölkerung, Fertilitätsrate, Heiratsalter, Altersstruktur, Einkommensniveau;
Urbanisierungsrate; Lebenserwartung; Krankheitsraten; sozialer Status
je nach ethnischer Gruppenzugehörigkeit)
• Angaben zu Migrationmotivationen, Migrationszielen, Auswirkungen auf Herkunftsfamilie
und -dorf, ökonomische Veränderungen (Geldrückfluss, Investitionen)
• Datenpräsentation in geographisch referenzierten Karten (GIS)
• Ergebnisse demographischer Entwicklung gehen als Input-Daten in den PK Ma-H.2 und
PK Ma-L.13 ein, u.a. um Veränderungen des Wasserverbrauchs simulieren zu können
Szenarieneinbindung
Das Bevölkerungsmodell (die Kombination eines qualitativ-quantitativen Expertenmodells mit
dem Modell „Spectrum/DemProj“) liefert Daten zur Bevölkerungsgröße und -struktur für die
Szenarienbildung sowie für Interventionsszenarien.
Die bestehenden Szenarien geben Veränderungen in den Sektoren Wirtschaft, Bildung, Gesundheit
und Infrastruktur vor, deren Auswirkungen auf die Bevölkerungsdynamik modelliert werden.
Als Interventionsszenarien können staatliche Investitionen in Einkommensalternativen zur
Landwirtschaft, in Bildung, Gesundheit (insbes. reproduktive Gesundheit) und Infrastruktur und
staatliche Maßnahmen zur Eindämmung der Landflucht / Migration gedacht werden.
Meilensteine
Sommer/Herbst 2006: Aufbereitung der Feld- und Sekundärdaten abgeschlossen, ausgewertete
Daten zur allen demographischen Faktoren liegen vor (lokale Ebene; Punktdaten aus dem Drâa-
Tal)
Sommer/Herbst 2006: Konzeption des qualitativen Expertenmodells zu Bevölkerung und Migration
Frühjahr 2007: Aufbau und Parametrisierung des qualitativen Expertenmodells abgeschlossen
Sommer 2007: Bearbeitung der Interventionsszenarien
321

322
IMPETUS Problemkomplexe
Sommer/Herbst 2007:
• Modellergebnisse des Expertenmodells zur Entwicklung der Migration im Drâa-Tal im
regionalen Maßstab liegen vor
• Erstellung GIS basierter Karten zu Migration und Urbanisierung
Winter/Frühjahr 2008/2009: Modellergebnisse zu Interventionsszenarien mit dem Expertenmodell
liegen vor
Transferprodukte
• Situationsberichte zu den Themenbereichen Gesundheit, Frauenförderung, Bildung und
Migration, die auf den Forschungsergebnissen basieren und aus denen Handlungsanweisungen
zur ruralen Entwicklung entstehen
• Daten zur Bevölkerungsgröße sowie -struktur in verschiedenen Interventionsszenarien in
den Modellen „Bevölkerung“ und „DemProj“
Mögliche Anwender
Staatliche, nationale Akteure in der Analyse demographischen Wandels
• Haut Commissariat du Plan, Direction de la Statistique, Centre d’Etudes et de Rechercher
Démographiques
Universitäten
• Faculté des sciences et lettres, Université Rabat (Prof. Ait Hamza)
• Faculté des sciences et lettres, Université d’Agadir (Prof. Aziki)
• Centre d’Etudes sur les Mouvements Migratoires d’Oujda
Staatliche, regionale Akteure im Bereich ruraler Entwicklung
• Delegationen des Ministère de la Santé von Ouarzazate und Zagora
• Delegationen des Ministère de l’Education von Ouarzazate und Zagora
• Provinzverwaltungen von Ouarzazate und Zagora
• Organisationsbüro der staatlichen lokalen Büros zur Frauenförderung („El-Nadi“), Zagora
Nicht-staatliche regional und lokal agierende Organisationen
• Corps de la paix des Etats Unis, Secteur de la Santé, Rabat
• AFDES - Association des femmes pour le développement et la solidarité, Bni Zoli
• Helen Keller International, Agdz

Problemkomplexe IMPETUS
Capacity Building
Herbst 2006: Vorstellung und Diskussion der ethnologischen Forschungsergebnisse zur Migration
auf der institutionellen Ebene
• Universitäten Rabat, Agadir und Oujda (Institut für Migrationsstudien)
Herbst 2006 : Vorstellung der Mikro-Studien bei den Delegationen des Gesundheitsministeriums
in Zagora und Ouarzazte
Herbst 2006: Vorstellung der Ergebnisse des Survey bei der Direction de la Statistique in Rabat
(Vergleich der Ergebnisse des ethno-demographischen Surveys mit dem national einheitlichen
Zensus)
Frühjahr 2007:
• Schulung in „Spectrum/DemProj“ an den Universitäten Rabat und Agadir
• Vorstellung beider Modelle bei staatlichen Institutionen in Marokko; gemeinsame Entwicklung
von Aktionsplänen zur Verbesserung der marginalisierten Stellung der Region
Herbst 2007:
• Vorstellung der Modellergebnisse des Expertenmodells
• Workshop zum Expertenmodell mit möglichen Anwendern in Marokko
Frühjahr 2008:
• Vorstellung der Modellergebnisse zu Interventionsszenarien
• Workshop mit Übergabe des Expertenmodells an die Anwender
Herbst 2008: Vorstellung beider Modelle in Marokko bei lokalen / regionalen staatlichen und
nicht-staatlichen Institutionen der ruralen Entwicklung
Personalbedarf
11,7 Mannmonate – Heldmann
9 Mannmonate – Rademacher
Stand der bisherigen Arbeiten
Bis Ende Juli 2005: Die quantitativen Primär- und Sekundärdaten zu Demografie und Lebensqualität
sind erhoben.
Bis Ende April 2006: Qualitative und quantitative Datenerhebung abgeschlossen; Ergebnisse
aus der ethnologischen Forschung liegen vor; Identifizierung weiterer möglicher Anwender abgeschlossen.
323

324
IMPETUS Problemkomplexe
PK Ma-G.2 Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld zwischen traditionellen
Entscheidungsprozessen und staatlichen Institutionen
Problemstellung
Abb.: Treffen von Dorfbewohnern
Wasser und Weideland sind die Grundlagen der landwirtschaftlichen Nutzung im ländlichen
Raum Südmarokkos. Beides sind traditionell kollektive Ressourcen, deren Nutzung und Verteilung
die ansässigen Gemeinschaften regelten. Seit Beginn der französischen Protektoratszeit beansprucht
aber der Zentralstaat die Entscheidungskompetenz über den Zugang zu diesen Ressourcen.
Trotz der formalen Zuständigkeit des Zentralstaates sind auf lokaler Ebene islamisch
begründete und auf traditionellen Vorgehensweisen basierende Kontroll- und Verteilmechanismen
wirksam. Viele Managementprobleme haben ihre Wurzeln in diesem Konfliktfeld konkurrierender
Rechtsansprüche. Diese Indifferenz wird in jüngster Zeit immer häufiger von Individuen
ausgenutzt, die finanzielle Ressourcen einsetzen, um unter Ausnutzung der divergierenden
Ebenen rechtlichen und politischen Handelns eigne Interessen durchzusetzen, auch wenn sie im
kollektiven Interesse liegenden Entscheidungen zuwider laufen. Der Problemkomplex soll daher
die Entscheidungsprozesse untersuchen, die über den Zugang zu kollektiven natürlichen Ressourcen
bestimmen.

Problemkomplexe IMPETUS
Mitarbeiter
Kirscht, Finckh, Linstädter, N.N. (B3), Heldmann, Rademacher
Kooperationspartner
• SEL, Eaux et Forêts, associations de développement, GTZ, Universität Agadir
• Umweltforschungszentrum Leipzig, Abteilung Ökosystemanalyse
Zielsetzung
In dieser Institutionenanalyse (IA) soll ein Prozessverständnis für Grundlagen und Mechanismen
von kollektiven und individuellen Nutzungsentscheidungen bezüglich kollektiven Besitzes gewonnen
werden:
• Wie werden Entscheidungen zu Nutzungsrechten und konkreter Nutzung getroffen?
• Wie werden Nutzungskonflikte geregelt? Welche realen und virtuellen Gremien und Institutionen
sind an Nutzungsentscheidungen beteiligt (Institutionenanalyse)? Wie interagieren
formelle und informelle Instanzen und welche Prozesse der Entscheidungsfindung
existieren? Wie statisch oder dynamisch sind kollektive Nutzungsrechte, sind Landnutzungsentscheidungen
im Sinne nachhaltiger Landnutzung lenkbar?
• Welche sind die zugrunde liegenden Mechanismen eines nachhaltigen Ressourcenmanagements?
Welche Bedeutung hat die Schaffung ökologischer bzw. ökonomischer
Puffer?
Eine Institutionenanalyse soll auf den verschiedenen Hierarchieebenen die Kompetenzverteilung
für Ressourcenmanagement in modern-zentralstaatlichen wie traditionell-tribalen Institutionen
aufzeigen und ihre aktuelle Bedeutung bzw. Akzeptanz beurteilen.
Modellierung
Das nachfolgende Blockdiagramm zeigt die Unterschiede in räumlichen Kompetenzbereichen,
Institutionalität und Akzeptanz zwischen "staatlich/formal gültigen" und "traditionell / informellen"
Institutionen des kollektiven Ressourcenmanagements.
325

326
Methodik
IMPETUS Problemkomplexe
Es soll versucht werden, die räumlichen, formellen und thematischen Kompetenzbereiche von
Institutionen des Ressourcenmanagements zu kartieren. Darauf aufbauend sollen in einem konzeptionellen
Expertenmodell die Entscheidungsbäume und Wirkungsmechanismen des Ressourcenmanagements
abgebildet werden.
Dieses Expertenmodell kann direkt in eine regelbasierte, ökologisch-ökonomische Modellierung
des Ressourcenmanagements mit seinen Wechselwirkungen zur Verfügbarkeit dieser natürlichen
Ressourcen umgesetzt werden (BUFFER; vgl. PK Ma-L.2).
Abb.: Blockdiagramm
Das konzeptionelle Modell kann Entscheidungsabläufe abbilden, Konfliktfelder der beteiligten
Akteure identifizieren und damit institutionelle Ansatzpunkte für nachhaltige Landnutzungskonzepte
und Managementpläne aufspüren helfen. Mit Hilfe des Simulationsmodells BUFFER können
postulierte nachhaltige Landnutzungskonzepte direkt in ihrer Auswirkung auf die natürlichen
Ressourcen abgeprüft werden. Da ein nachhaltiges Ressourcenmanagement in ariden und

Problemkomplexe IMPETUS
semiariden Klimata an die zeitlich und räumlich extrem heterogene Ressourcenverfügbarkeit angepasst
sein muss, werden die zugrunde liegenden Prinzipien des Landmanagements (wie etwa
die Schaffung ökologischer bzw. ökonomischer Puffer, die in dieser hochvariablen Umwelt als
Versicherung für Krisensituationen dienen), ebenso im Fokus des ökologisch-ökonomischen
Modells BUFFER stehen wie die Dynamiken und die „Puffer-Qualität“ der natürlichen Ressourcen
Weide und Wasser.
Responseindikatoren
Responsindikatoren betreffen die Abgrenzung lokaler und staatlicher Kompetenzbereiche. Die
Rechtssicherheit über Ressourcenansprüche soll dargestellt werden, um die Akzeptanz von Ressourcenplanung
zu gewährleisten.
INPUT Daten
Als Inputdaten werden allgemeine Informationen über traditionelle und staatliche Institutionen
auf verschiedenen Ebenen benötigt:
Eine Bestandsaufnahme der Institutionen des Ressourcenmanagements beschreibt die Akteure.
Daneben müssen die Kompetenzbereiche der Institutionen (legal, räumlich und thematisch) aufgezeigt
werden und die Entscheidungsmechanismen bei Nutzungsentscheidungen sind zu beschreiben.
Dabei werden Kriterien wie Kommunikation, Transparenz und Akzeptanz von Entscheidungen
sowie die Partizipativität der Entscheidungsfindung bewertet
OUTPUT Daten
Wirkungsanalyse von traditionellen und staatlichen Institutionen sowie eine Beschreibung der
Bandbreite möglicher Reaktionen:
• Entscheidungswege werden abgebildet und Kompetenzüberschneidungen aufgezeigt.
Darüber hinaus werden aktuelle und potenzielle Konfliktfelder (legal, räumlich und thematisch)
identifiziert.
• Bedeutung ökonomischer Puffer (soziale Netzwerke, institutionalisierte und informelle
Formen von Versicherungen) für die nachhaltige Nutzung der zeitlich und räumlich extrem
heterogenen Ressourcen.
327

328
Szenarieneinbindung
IMPETUS Problemkomplexe
Die in den Szenarien postulierte Veränderung des staatlichen Engagements im ländlichen Raum
bewirkt eine Verschiebung der aktuell angewendeten Entscheidungsgrundlagen hin zu stärkerer
oder schwächerer staatlicher Einflussname bzw. zu erhöhter / geringerer lokaler Partizipation bei
der Entscheidungsfindung.
Interventionsszenarien
Bewusste Förderung traditioneller Institutionen und ihre Einbindung in überregionale Entscheidungsfindungsprozesse.
Einbinden partizipativer Verfahren in Entscheidungen über Ressourcenmanagement.
Meilensteine
Wirkungsanalyse von traditionellen und staatlichen Institutionen 2006. Anwendung Schulung im
Rahmen von „Capacity Building“ in Pilot Communes im Drâa-Tal 2007-2008 (Verbindung zu
PK Ma-L.1)
Transferprodukte
Transferprodukte bilden Organisationsstrukturdiagramme der betreffenden Institutionen sowie
Verlaufsdiagramme zu Entscheidungsprozessen. Textuelle Beschreibungen über den Ablauf von
Entscheidungsprozessen dienen der Identifizierung der Mechanismen und Findungswege von
Entscheidungsprozessen über die Nutzung kollektiver Naturressourcen die als Voraussetzung für
eine partizipative Landnutzungsplanung dienen können.
Das Expertenmodell liefert im Sinne einer Institutionenanalyse in erster Linie statische Informationen.
Das Modell wird jedoch im Sinne von WENN/DANN-Beziehungen formalisiert werden
und zur Identifikation von „Stakeholder“-Gruppen und des inhärenten Konfliktpotenzials im
Rahmen von Ressourcenplanungsprozessen bzw. Nutzungsentscheidungen an ein DSS angebunden
werden. Ziel des DSS ist, je nach thematischer Ausrichtung, Ressourcenkonflikte zu erkennen
und die Möglichkeit zu schaffen sie durch seinen Einsatz zu mildern. Weiterhin können die
WENN/DANN-Beziehungen in enger Zusammenarbeit mit Weideökologen (B3) direkt in ein
regelbasiertes ökologisch-ökonomisches Simulationsmodell (BUFFER) umgesetzt werden.
Mögliche Anwender
Associations de developpement, GTZ, NGO's, Behörden

Problemkomplexe IMPETUS
Capacity Building
Schulungen von NGOs über Bedeutung, Funktion und Wirkungsweise lokaler und zentraler Entscheidungen.
Personalbedarf
7,2 MM - Kirscht (Postdoc)
7,2 MM - Finckh (Postdoc)
7,2 MM - Linstädter (Postdoc)
1,8 MM - Rademacher (Doktorand)
2,7 MM - Heldmann (Doktorand)
Stand der bisherigen Arbeiten
Eine exemplarische Analyse von dörflichen Institutionen der Verteilung von Wasser- und Weideressourcen
für die Südregion ist weitgehend abgeschlossen. Eine GIS-Plattform als Ausgangsbasis
für die GIS-Modellierung der ressourcenabhängigen Nutzungsmuster mobiler Viehhalter
und das zu entwickelnde DSS ist im Aufbau und soll bis 2006 vorläufig abgeschlossen werden.
Neuere Daten zur demographischen Entwicklung sind auf Gemeindeebene verfügbar und werden
zum Ende der Phase zwei auch auf die Dorfebene herunterskaliert sein.
329

V Darstellung der Teilprojekte
IMPETUS
Obwohl das Kernstück der dritten Phase zweifelsfrei die Bearbeitung der Problemkomplexe in
dem in Kapitel IV ausführlich dargestellten Sinne ist, bleibt jedoch aus Gründen der Praktikabilität
die in den ersten beiden Phasen bewährte Struktur der Teilprojekte weiterhin erhalten. Die
Teilprojekte dienen dabei gewissermaßen als reale Kompetenzknoten für verwandte Disziplinen
und deren Mitarbeiter innerhalb eines virtuellen Netzwerkes. Während in Kapitel IV eine umfangreiche
Charakterisierung der Problemkomplexe nach einheitlichen Kriterien erfolgte, werden
die zur Durchführung notwendigen Schritte – wie „Stand der Wissenschaft“, detaillierte Arbeits-
und Zeitpläne sowie Stellenbegründungen für Mitarbeiter – in den Teilprojekten im vorliegenden
Kapitel V dargestellt. Dabei wird auch auf die Beteiligung der jeweiligen Teilprojekte
an unterschiedlichen Problemkomplexen hingewiesen.
331

IMPETUS
Projektbereich A
Der hydrologische Kreislauf des Ouémé-Einzugsgebietes
und sozioökonomische Implikationen
333

Teilprojekt AB1 IMPETUS
Dachprojekt AB1
Externe Klima-Antriebsszenarien auf der globalen und kontinentalen Skala
HD Dr. A. H. Fink (Koordinator)
Institut für Geophysik und Meteorologie,
Universität zu Köln
Prof. Dr. P. Speth
Institut für Geophysik und Meteorologie,
Universität zu Köln
Antragsteller Fach
Bearbeitet wird in dem Teilprojekt der folgende Problemkomplex:
335
Meteorologie:
Klimamodellierung und Klimadynamik
Meteorologie:
Klimamodellvalidierung und
Klimadynamik
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Be-E.3 Saisonale Niederschlagsvorhersage in Benin und Einsatzmöglichkeiten in der
landwirtschaftlichen Beratung (Federführung)
PK Ma-H.4 Interannuelle Niederschlagsvariabilität und Wassermanagement
PK Ma-L.3 Risiken und Gefahren durch extreme Niederschläge: Überflutungen und Bodenerosion
im Drâa-Tal
PK Be-G.4 Risikoabschätzung bezüglich des Auftretens von Malaria- und Meningitis-
Erkrankungen unter dem Einfluss des heutigen und eines modifizierten zukünftigen
Klimas
Zusammenfassung
Das Teilprojekt AB1 versteht sich wie schon in der 2. IMPETUS-Phase als Dachprojekt für die
meteorologischen Forschungsarbeiten in IMPETUS. Eine vordringliche Zielsetzung besteht dar-
in, klimatologische und meteorologische Datensätze auf der globalen bis kontinentalen Skala zu
erzeugen bzw. bereitzustellen. Neben der Aktualisierung verschiedener (Re-)Analyse- und Beo-
bachtungsdatensätze liegt der Schwerpunkt auf der globalen und regionalen Klimamodellierung.
Damit umfasst dieses Teilprojekt mit dem globalen Klimamodell ECHAM5 sowie dem regiona-
len Klimamodell REMO die beiden großskaligen Modellebenen innerhalb der meteorologischen
Modellkette (s. Kap. II-1). Die Ausgabeparameter beider Modelle fungieren als Eingabedaten
für diverse Folgemodellierungen in IMPETUS. Dies bezieht sich nicht nur auf die höher aufge-
lösten Klimamodelle LM und FOOT3DK (s. Teilprojekte A1 / B1), sondern auch auf hydrologi-
sche (A2 / B2), agrarökonomische (A4 / B4) und medizinische (A5) Modellieransätze sowie zahl-
reiche Problemkomplexe (insbesondere PK Be-E.3, PK Ma-H.4, PK Ma-L.3 und PK Be-G.4),
„Basis Tools“ und „Decision Support Systeme“. Angesichts der gegenwärtigen Computerres-

336
IMPETUS Teilprojekt AB1
sourcen können mit ECHAM5 und REMO Simulationszeiträume von mehreren Jahrhunderten
bzw. Jahrzehnten realisiert werden. Somit eignen sich beide Modelle für die Untersuchung der
relevanten Einflussfaktoren bei den langfristigen Schwankungen und Änderungen im afrikanischen
Klima. Bereits während der 2. IMPETUS-Phase haben ECHAM5 und REMO die Grundlage
für die Abschätzung zukünftiger Klimaänderungen in Westafrika geliefert. Die folgenden
Punkte fassen die bereits erfolgten Vorarbeiten und die darauf aufbauenden geplanten Forschungstätigkeiten
während der 3. Antragsphase zusammen:
• Mittlerweile stehen einige ECHAM5-Prognosen mit steigenden Treibhausgas- und Aerosolkonzentrationen
sowie interaktiver Vegetationsbedeckung zur Verfügung. Diese sollen
nun in der 3. Phase um weitere Ensembleläufe ergänzt und statistisch-meteorologisch
ausgewertet werden. Dabei liegt ein besonderer Augenmerk auf der zukünftigen Entwicklung
von Extremereignissen sowie auf den tropisch-außertropischen Wechselwirkungen
in einem erwärmten Globalklima.
• Des Weiteren soll eine Weiterentwicklung des Globalmodelles erfolgen, indem eine adäquatere
Hintergrundklimatologie der atmosphärischen Aerosolkonzentrationen implementiert
wird. Anhand einiger Sensitivitätsstudien und Vergleiche mit aktualisierten Beobachtungs-
und Analysedaten soll abgeschätzt werden, inwiefern sich eine realistischere
Simulation der beobachteten Niederschlagscharakteristika erreichen lässt. Von solchen
realistischeren Globalmodelldaten würden dann die gesamte meteorologische Modellkette
und die diversen Folgemodellierungen in IMPETUS profitieren.
• Auf der synoptischen Skala stehen auch einige langjährigr Ensemblesimulationen mit
REMO zur Verfügung. Diese Läufe umfassen den Zeitraum 1960 bis 2050 und unterliegen
neben steigenden Treibhausgaskonzentrationen auch zunehmenden Landnutzungsänderungen
in Westafrika. Vorab hatten verschiedene Sensitivitätsstudien mit REMO gezeigt,
dass beide Faktoren eine Schlüsselrolle bei den langfristigen Klimaänderungen in
Afrika spielen. Es liegt jeweils ein anthropogen stark und schwach beeinflusstes Klimaszenario
vor, so dass sich aus dem Vergleich der beiden Szenarien Abschätzungen zum
politischen Handlungsspielraum ableiten lassen. Zu Beginn der 3. Antragsphase ist zunächst
eine detaillierte statistische Auswertung dieser Langfristsimulationen geplant,
wobei ebenfalls den Klimaextremen ein besonderes Augenmerk zukommt. Dabei werden
nicht nur klimatologische Fragestellungen bearbeitet, sondern auch eine statistische Aufbereitung
der REMO-Daten vorgenommen, um die Datensätze an die Schnittstellen mit
der Folgemodellierung in IMPETUS anzupassen.
• Ein weiterer zentraler Aspekt dieses Teilprojektes betrifft die Erweiterung des REMO um
eine komplexe Aerosolchemie und eine interaktive Vegetationsbedeckung. Die benötigten
Zusatzmodule sind bereits entwickelt worden und werden gegenwärtig im Globalmodell

Teilprojekt AB1 IMPETUS
ECHAM5 getestet. Mit Hilfe dieser erweiterten REMO-Version sollen noch realistischere
Klimaänderungsszenarien entwickelt und in Form zahlreicher Zeitscheibenexperimente
berechnet werden. Aus der Streuung dieser Sensitivitätsstudien um die Klimazustände
der Langfristsimulationen lassen sich weitere Aussagen über das Spektrum der denkbaren
Klimaentwicklungen in Afrika im Sinne einer probabilistischen Klimaprognose treffen.
• Kernstück der geplanten Arbeiten mit REMO bildet das Basis Tool PK Be-E.3 (s. Kap.
IV), bei dem ein komplexes statistisch-dynamisches Verfahren zur saisonalen Vorhersage
im tropischen Westafrika entwickelt und operationell in Benin und ggf. in den Nachbarstaaten
implementiert werden soll. Dabei werden die Klimadaten direkt auf agrarökonomische
Daten wie Ertragszahlen, Anbaumethoden und Nutzpflanzen projiziert, um Einblicke
in die entsprechenden klimabedingten landwirtschaftlichen Potenziale und Risiken
zu gewinnen. Des Weiteren werden in Kooperation mit dem Teilprojekt A2 die Pflanzenwachstumsmodelle
YES und EPIC eingesetzt, um den klimainduzierten Einfluss auf die
Ertragszahlen noch besser isolieren zu können. Neben der auf den operationellen Betrieb
ausgerichteten saisonalen Zeitskala werden auch die langfristigen Änderungen in der
Landwirtschaft beurteilt. Das operationelle Vorhersagesystem erfordert auch die Schaffung
eines praktikablen und allgemein zugängigen Kommunikationssystems, um die Vorhersagen
auf direktem Wege an die Entscheidungsträger und Akteure in der landwirtschaftlichen
Produktion weiterzuleiten.
• Gegen Ende der 3. Antragsphase soll ein umfassender Bericht über die zu erwartenden
Klimaentwicklungen auf der globalen und regionalen Skala erstellt und mit Entscheidungsträgern
in Benin und Marokko als Grundlage für mittelfristige politische Planungen
und Schutzmaßnahmen diskutiert werden. Dabei werden neben den direkten klimatischen
Aspekten auch die resultierenden Risiken und Potenziale für die Landwirtschaft
dokumentiert und kommuniziert.
• In diesem Teilprojekt wird der notwendige Transfer von Wissen und/oder Klimamodelldaten
an die in Westafrika arbeitenden nationalen Partnerprojekte (GLOWA-VOLTA,
BIOTA-West-WEST) sowie die Anbindung an die internationale AMMA-Initiative sichergestellt.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
In den letzten drei Jahren ist der Kenntnisstand zur Atmosphärendynamik und Klimavariabilität
in Westafrika vorangetrieben worden. Wie unten dargelegt haben hierzu vor allem auch die Forschungsarbeiten
in IMPETUS beigetragen. Dabei wurde insbesondere die Rolle der Landober-
337

338
IMPETUS Teilprojekt AB1
flächenbedingungen wie Vegetationsbedeckung und Bodeneigenschaften näher beleuchtet
(GLACE-Team, 2004; Osborne et al., 2004). Nachdem Lotsch et al. (2003) die Sahelzone als
eine der am stärksten durch die Landdegradation beeinträchtigten Niederschlagsregionen der Er-
de ausgewiesen haben, konnten Eklundh und Olsson (2004) diesen Tatbestand nun auch anhand
von Satellitenmessungen nachvollziehen. Van den Hurk et al. (2004) verwiesen ferner auf die
enge Kopplung zwischen der Saisonalität des Blattflächenindex in Afrika und der saisonalen
Verteilung von Niederschlag und anderen Klimaparametern.
In diesem Kontext sind auch die in IMPETUS geleisteten Modellierarbeiten mit dem globalen
Zirkulationsmodell ECHAM zu nennen, das zunächst in seiner nun neusten Version 5 (Roeckner
et al., 2003) auf die Plattformen des ZAIK („Zentrum für angewandte Informatik Köln“) transportiert
und um das dynamische Vegetationsmodul SVege (engl.: „Simple Vegetation model“,
Zeng et al., 1999) erweitert wurde. Im Gegensatz zu vorangegangenen Experimenten mit diesem
Vegetationsmodul agiert in IMPETUS SVege nur genau in dem Bereich der Tropen, der oberhalb
eines gewissen Schwellwertes mit Vegetation versehen ist. Dieses hat zur Folge, dass der
im Rahmen der Modellentwicklung von ECHAM4 auf ECHAM5 erreichte Informationsgewinn
durch die Verwendung eines deutlich verbesserten Bodendatensatzes (Hageman, 2002) nicht
durch den Ansatz des einfachen Vegetationsmoduls verloren geht. Weiterhin werden in der
IMPETUS eigenen Modellversion Ozon und Sulfat (Boucher et al., 2002) aus bereits existierenden
vierdimensionalen Feldern eingelesen, um diesen rechenintensiven Part aus bereits realisierten
Klimaszenarien zu übernehmen. Mit dieser Modellversion steht nun ein gegenüber der Standardversion
optimiertes, die Vegetation berücksichtigendes Atmosphärenmodell zur Verfügung,
das als oberstes Glied der Modellkette in IMPETUS fungiert. Da diese Modellversion auf die im
Rahmen der IPCC – 4AR (Intergovernmental Panel on Climate Change, 4 Assessment Report)
Läufe verwendete Modellversion von ECHAM aufbaut, ist eine optimale Grundlage zur Vergleichbarkeit
der Szenarienläufe gewährleistet. Die Simulationsergebnisse mit dem interaktiven
Vegetationsmodul SVege wurden mit einer beobachteten Meeresoberflächentemperatur (engl.:
„sea surface temperature“, SST) angetrieben und zeigen, dass im Bereich des tropischen Afrikas
die Simulation der Schlüsselvariable Niederschlag sowohl bezüglich des Mittelwerts als auch der
Variabilität und des Jahresgangs deutlich besser die Beobachtungen (New et al., 2000) trifft.
Ferner wurde innerhalb von IMPETUS das regionale Klimamodell REMO erfolgreich getestet
(Paeth et al., 2005a) und für diverse Sensitivitätsstudien bezüglich reduzierter Vegetationsbedeckung
und fortschreitender Bodendegradation im tropischen Afrika verwendet (Paeth, 2004).
Damit stand in IMPETUS eine umfangreiche und langjährige Datenbasis für die Untersuchung
der Schlüsselfaktoren von Klimaschwankungen und –änderungen in Afrika zur Verfügung. Vorausgehende
Studien zur regionalen Klimamodellierung in Afrika waren auf wenige Monate und
Einzelexperimente beschränkt (Vizy und Cook, 2002; Gallée et al., 2004). Die hoch auflösenden

Teilprojekt AB1 IMPETUS
Modellexperimente mit REMO bestätigen die starke Sensitivität des afrikanischen Klimas gegenüber
zunehmender Landdegradation auch auf der synoptischen Skala. In weiten Teilen der
Sahelzone, Guinea-Küste und des Kongo-Beckens nehmen die Niederschläge während der Regenzeit
um mehrere 100 mm ab, selbst unter Annahme einer relativ schwachen Vegetationsreduzierung
von 25 % gegenüber heute (Paeth, 2005a). Durch entsprechend veränderte Energieflüsse
an der Erdoberfläche erwärmen sich die bodennahen Atmosphärenschichten um bis zu 3°C.
Diese Tendenzen widersprechen grundsätzlich der von den meisten globalen Klimamodellen mit
Treibhausgasantrieb prognostizierten Intensivierung des westafrikanischen Monsuns, wie eine
breit angelegte Modellvergleichstudie mit über 80 Einzelsimulationen belegen konnte (Paeth et
al., 2005b). Damit stellte sich konsequenterweise die Frage nach der Wechselwirkung zwischen
Landdegradation und verstärktem Treibhauseffekt. Angesichts der auch zu Beginn des 21. Jahrhunderts
vorherrschenden Trockenanomalien in Westafrika (Shi und Chen, 2004) besitzt diese
Frage auch eine hohe planerische und politische Relevanz. In einer weiteren IMPETUS-Studie
wurden deshalb möglichst realistische Klimaszenarien mit allen Komponenten – Vegetationsrückgang,
Bodendegradation und erhöhte CO2-Konzentrationen – entwickelt und in Form von
Zeitscheibenexperimenten bis 2025 mit REMO gerechnet (Paeth und Thamm 2005). Es zeigte
sich, dass der Landdegradation über die kommenden Jahrzehnte eine größere Bedeutung für die
zukünftige Klimaentwicklung im tropischen Afrika zukommt als dem anthropogen verstärkten
Treibhauseffekt. Die Reduktion der natürlichen Vegetationsdecke unterbindet vorrangig das lokale
Recycling von Wasser und geht mit einer ausgeprägten bodennahen Erwärmung von regional
bis zu 5°C bis 2025 einher. Diese Modellergebnisse suggerieren aber auch einen gewissen
nationalen Handlungsspielraum. Die Rolle der Aufforstung als eine effektive Maßnahme zum
Klimaschutz wurde ebenfalls von Kueppers et al. (2004) diskutiert. Da neben Veränderungen in
der Gesamtniederschlagssumme auch die Intensitäten der Einzelereignisse entscheidend sind,
wurden auch Tendenzen in den Extremwerten einiger Klimagrößen wie täglicher Niederschlag
und Hitzetage betrachtet (Paeth and Hense, 2005a; Paeth und Thamm, 2005). Dabei zeichnete
sich im REMO-Modell eine Abschwächung der Starkniederschläge, jedoch eine Verstärkung der
Hitzwellen in Nordafrika und im subsaharischen Westafrika ab. Es gibt jedoch auch Hinweise
aus dem Niederschlagsprozessverständnis und höher aufgelösten Modellen, dass Extremniederschläge
in einem erwärmten Klima zunehmen. Die verheerenden Auswirkungen von Extremniederschlägen
im rezenten Klima wurden kürzlich von Balzarek et al. (2003) anhand von Gully-
Erosion in Nigeria dargestellt.
Bezüglich der Einflussfaktoren von Klimavariabilität in Afrika wird von einigen Forschergruppen
angenommen, dass die Schwankungen primär durch Veränderungen in den SST verursacht
und sekundär durch Interaktionen mit der Landoberfläche verstärkt werden (Giannini et al.,
2003; Wang et al., 2004). Die im Rahmen der 2. Phase von IMPETUS erzielten und unten darge-
339

340
IMPETUS Teilprojekt AB1
legten Resultate deuten jedoch auf eine weit aktivere Rolle der Vegetation und der Böden für die
Klimaentwicklung in Westafrika hin. Deshalb wurde auch die Rolle der globalen SSTs im afri-
kanischen Klimageschehen in IMPETUS intensiv erforscht. Die enge Verbindung zwischen dem
sahelischen Niederschlag und den SST-Mustern im Indischen Ozean wurden von Bader und La-
tif (2003) beschrieben. Ein systematischer Vergleich der relevanten Ozeanregionen und der damit
verbundenen Niederschlagsmuster, Zeitskalen und Saisonalitäten wurde von Paeth und
Friedrich (2004) unternommen. Es zeigte sich, dass der tropische Pazifik eine herausragende Bedeutung
für die Niederschlagsfluktuationen in Ostafrika besitzt, während der tropische Atlantik
die Stärke des westafrikanischen Sommermonsuns maßgeblich beeinflusst. Dem SST-Einfluss
könnte darüber hinaus seit ca. 1970 ein aufkommendes Treibhausgassignal überlagert sein (Paeth
und Hense, 2004). Ein weiteres mit den SSTs im Zusammenhang stehendes Phänomen besteht in
der Außerphase-Beziehung der Niederschlagsanomalien in der Sahelzone und entlang des Guinea-Küstenstreifens
(Paeth und Stuck, 2004). Auf der Basis entsprechender Sensitivitätsstudien
mit REMO konnte das Verständnis dieses Dipolverhaltens verbessert werden, indem die atmosphärischen
Anomalien in REMO auf die Moden des linearen Modells von Gill projiziert wurden
(Paeth und Hense, 2005b). Auf diese Weise konnte das Dipolmuster der Niederschlagsanomalien
anhand einer Kelvinwellen- und Rossbywellen-Dynamik als Antwort auf eine Wärmequelle
im tropischen Atlantik nachvollzogen werden.
Seit einiger Zeit wurde einem weiteren hauptsächlich anthropogenen Einflussfaktor vermehrte
Aufmerksamkeit gezollt. Dabei handelt es sich um die Aerosole, die insbesondere aus der
Verbrennung von fossilen Energieträgern und von Biomasse hervorgehen und neben dem Strahlungshaushalt
über eine Vielzahl von direkten und indirekten Prozessen auch auf den Wasserkreislauf
einwirken (Liepert et al., 2004). Der afrikanische Kontinent repräsentiert in mehrfacher
Hinsicht ein Paradigma für die Untersuchung von Aerosoleffekten. Zum einen erreichen die karbonatischen
Aerosole aus der Biomasseverbrennung im tropischen Afrika einen globalen Maximalwert
jeweils vor der Sommermonsunperiode (Stier et al., 2004). Zum anderen fungiert die
Sahara als eine Quellregion für Mineralstaub, der unter anderem im Verdacht steht, die Bildung
von tropischen Zyklonen und Hurrikans über dem tropischen Atlantik zu beeinflussen (Prospero
und Lamb, 2003, Dunion und Velden, 2004). Haywood et al. (2005) weisen auf den sehr großen
Unterschied der am Oberrande der Atmosphäre gemessenen gegenüber der mit der Vorhersageversion
des britischen „Meteorological Office Unified-Model“ simulierten langwelligen Ausstrahlung
in der Region des westsaharischen Hitzetiefs hin. Sie vermuten die ungenügende Modellierung
der Strahlungseigenschaften mineralischer Aerosole in dieser Region als Ursache.
Dennoch sind in den letzten Jahren sind entscheidende Fortschritte bei der Modellierung der diversen
Aerosoleffekte und ihrer Wechselwirkungen erzielt worden (Feichter et al., 2004). So
zeigt beispielsweise im Bereich der globalen Wettervorhersage des ECMWF (engl.: „European
Centre for Medium Weather Forecast“) ein Wechsel der Aerosolklimatologie von Tanre et al.

Teilprojekt AB1 IMPETUS
(1984) zu der von Tegen et al. (1997) eine verbesserte 5-Tage Vorhersage durch eine genauere
Beschreibung der atmosphärischen Zirkulation, im besonderen des westafrikanischen niedertroposphärischen
Strahlstroms (engl.: „African Easterly Jet“, AEJ) aufgrund des direkten Strahlungseffekts
(Tompkins et al., 2005). Auf der Basis solcher komplexer Globalmodellsimulationen
wurden einige Charakteristika des afrikanischen Klimas auf ihre Sensitivität gegenüber steigenden
Aerosolkonzentrationen, vor allem aus der Biomasseverbrennung, untersucht (Paeth und
Feichter, 2005). Über Modifikationen des Strahlungshaushaltes, der Wolkeneigenschaften und
der atmosphärischen Zirkulation bewirken erhöhte Aerosolkonzentrationen eine bodennahe Abkühlung
sowie eine Abnahme der saisonalen Niederschlagssummen insbesondere im subsaharischen
Afrika. Da sich diese Region auch unter der Annahme fortschreitender Landdegradation
durch eine Verringerung der Süßwasserverfügbarkeit auszeichnet, könnte die Berücksichtigung
der Aerosole in den Klimaszenarien zu einer noch ungünstigeren Klimaprognose für die kommenden
Jahrzehnte führen. Dieser Aspekt soll in der 3. IMPETUS-Phase näher beleuchtet werden.
Neben der Vorhersage langfristiger Klimaanomalien kommt der saisonalen Vorhersage von
Monsunniederschlägen in Afrika eine zunehmende Bedeutung zu (Adejuwon und Odekunle,
2004). Auch hierzu sind in IMPETUS einige Erfolg versprechende Entwicklungen ausgearbeitet
worden (Paeth und Hense, 2003; Paeth et al., 2005c). Mit einem kombinierten dynamischstatistischen
Vorhersageansatz ließen sich über 50 % der interannuellen Schwankungen des
westafrikanischen Sommermonsunniederschlages erklären. Das Verfahren basiert auf globalen
Klimamodellsimulationen mit SST-Antrieb und einem sogenannten MOS-System (engl.: „model
output statistics“), welches im Gegensatz zu klassischen Methoden auch dynamische Modellvariablen
neben dem Niederschlag benutzt. Letztere stehen in direkter Verbindung zum tatsächlichen
Niederschlag, werden von den gegenwärtigen Modellen aber mit viel größerer Zuverlässigkeit
simuliert als die parametrisierten Wolken- und Niederschlagsprozesse. Eine zentrale Aufgabe
in der dritten IMPETUS-Phase besteht nun darin, dieses Vorhersagesystem mit echten SST-
Vorhersagen zu testen und in Benin operationell zu implementieren (s. PK Be-E.3). In diesem
Zusammenhang ist ebenfalls wichtig, die Klimamodellergebnisse an Akteure in Wassermanagement,
Landwirtschaft und Politik zu kommunizieren. Vorschläge für eine solche Schnittstelle
wurden kürzlich von Varis et al. (2004) unterbreitet.
Eine weitere wichtige Aufgabe der Klimamodellierung besteht in der Bereitstellung von Klimadaten
für die Folgemodellierung in IMPETUS. Dazu wurden Schnittstellen zu hydrologischen
und agrarökonomischen Modellen sowie zu einem Malariaverbreitungsmodell (Morse et al.,
2005) entwickelt. Besondere Anforderungen an die Datenqualität wurden vor allem von den
Modellen zum Bodenwasserhaushalt und zur Bodenerosion gestellt, da diese Modelle eine korrekte
Verteilung der täglichen Niederschlagsintensitäten erfordern. Neben systematischen Feh-
341

342
IMPETUS Teilprojekt AB1
lern bei der Simulation der lokalen Gesamtniederschlagsmengen tendieren die meisten Klima-
modelle zu einer Unterschätzung der mittleren täglichen Regenereignisse, was schließlich in einer
eklatanten Unterschätzung der Erosionsraten resultiert. Um diesen Missstand zu beheben,
wurde eine neue Schnittstelle zwischen REMO und den hydrologischen Modellen in IMPETUS
etabliert, die die Modelldaten an die beobachteten Niederschlagscharakteristika anpasst, ohne
Inkonsistenzen mit der Modelldynamik zu erzeugen (Paeth 2005b). Dieser statistische Korrekturansatz
beruht ebenfalls auf einem MOS-System. Der resultierende korrigierte Niederschlagsdatensatz
hat sich als brauchbare Grundlage für viele Folgeanwendungen in IMPETUS
erwiesen. Unter der Annahme stationärer statistischer Beziehungen zwischen Modellvariablen
und Beobachtungsdaten ließ sich der Korrekturansatz auch auf Szenariozeiträume bis 2025 anwenden.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Im Rahmen der größerskaligen Modellierung mit ECHAM5 und REMO konzentrieren sich die
Arbeiten auf eine weitere Optimierung der Modelle und der Simulation weiterer Zeitscheibenexperimente
mit der IMPETUS-Modellkette. Diese notwendigen Arbeiten werden regelrecht durch
die hohe Präsenz des Dachprojektes AB1 in den zahlreichen Problemkomplexen impliziert, damit
den Eingangsdaten der Folgemodellierung maximales Vertrauen entgegengebracht werden
kann. Weiterhin werden die klimadiagnostischen Arbeiten weiter fortgesetzt werden, wobei die
aus der 2. Phase und die aus der engen Kooperation mit AMMA gewonnene Expertise direkt in
die Interpretation der Modellierung eingeht und somit das modellkritische Klimaverständnis
weiter entwickelt.
Die Arbeiten mit dem regionalen Klimamodell REMO teilen sich in drei wesentliche Punkte auf.
So wird der in IMPETUS entwickelte statistische Interpretationsansatz auf die Ende der 2. Phase
fertig gestellten Konsortialläufe angewendet, und im Bereich der Verbesserung der Modellphysik
wird - ähnlich wie auf der globalen Skala – sowohl ein Aerosol- als auch Biosphärenmodul
an die existierende Version gekoppelt werden. Das Hauptaugenmerk der 3. Phase liegt im
Bereich der Entwicklung des PK Be-E.3 zur saisonalen und langfristigen Klimavorhersage.
Arbeiten mit ECHAM5
Im Bereich der globalen Klimamodellierung sind in diesem Teilprojekt in der 2. Phase ein Klimalauf
mit beobachtetem SST-Antrieb von 1946 bis 1999 und zwei Treibhausgasszenarienläufe
(A1b und B1) aus der IPCC SRES-Familie („Special Report on Emission Scenarios“, Nakicenovic
et al., 2000) auf den Rechenanlagen des ZAIK und des Deutschen Klimarechenzentrum
(DKRZ) fertig gestellt worden. Die Modellläufe beruhen auf der in IMPETUS optimierten

Teilprojekt AB1 IMPETUS
ECHAM5-Modellversion und den Meeresoberflächendaten der Konsortialläufe, die im Rahmen
des IPCC-4AR am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg und am DKRZ mit Hilfe
des globalen, gekoppelten Klimamodells ECHAM5/MPI-OM erstellt wurden. Für eine optimale
Analyse der modellierten Klimavariabilität ist mindestens noch eine weitere Realisierung notwendig,
um an Hand der Ensemble-Simulationen die simulierte Klimavariabilität von der internen
Modellvariabilität trennen zu können. Mit diesen verbesserten IMPETUS-Szenarien wird
erneut die Modellkette im Hinblick auf eine dynamische und statistisch-dynamische Regionalisierung
betrieben. Die Realisierung der oben beschriebenen Klimaszenarien sowie der Sensitivitätsanalysen
(50 Jahre Modellsimulationen mit beobachteter SST) und deren meteorologische
und statistische Auswertung implizieren einen hohen Bedarf an Speicherplatz und Rechenzeit.
Ein weiterer Aspekt der Optimierung liegt in der Berücksichtigung der im Atmosphärenmodell
verwendeten Aerosolklimatologie. Basierend auf den Ergebnissen von Tompkins et al. (2005)
wird in der 3. Phase beabsichtigt, ebenso die aktuell verwendete Aerosolklimatologie (Tanre et
al., 1984) durch die neuere von Tegen et al. (1997) auszutauschen und in Klimaläufen (1949–
1999) zu testen. Eine Verbesserung der Wiedergabe der Zirkulation und der Niederschläge des
westafrikanischen Monsuns wird dadurch erwartet und kann bei der Beurteilung der Unsicherheit
bzw. des systematischen Fehlers in den bereits durchgeführten Szenarienrechnungen einfließen.
Verschiedenste Bodenbeobachtungsdatensätze sowie hoch aufgelöste Analyse- und Reanalysedaten
stehen zur Verfügung, um die simulierte dreidimensionale Struktur der Atmosphäre
gegen die Beobachtungsdatensätze zu stellen und zu vergleichen.
Die klimadiagnostischen Arbeiten werden in der 3. Phase neben der weiteren Optimierung von
ECHAM5 weitergeführt. Hierzu stehen die im Rahmen des Projekts vor Ort erhobenen Datensätze
zu Verfügung. Darüber hinaus kann durch eine Kooperation mit der multinationalen
AMMA-Forschungsinitiative (African Monsoon Multidisciplinary Analysis) auch auf die Daten
der Intensivmessphasen 2005–2007 zurückgegriffen werden. In der derzeitigen Phase von
IMPETUS hat das Prozessverständnis (z.B. Wechselwirkung westafrikanische Tropen – Nordwestafrika,
Einbettung der Niederschlagstypen in spezifische Wind-, Temperatur- und Feuchteprofile,
Wechselwirkung zwischen synoptischen Störungen und Niederschlag) zur Entwicklung
plausibler Alternativ-Klimaszenarien im Sinne eines modellkritischen Ansatzes geführt.
Die in IMPETUS erzielte Expertise und die enge Anbindung an AMMA stellen sicher, dass aktuelle
Verständnisfortschritte im Hinblick auf die Klimaentwicklung in Westafrika sofort in den
anwendungsbezogenen Ansatz von IMPETUS einfließen können.
343

344
Arbeiten mit REMO
IMPETUS Teilprojekt AB1
Im Zusammenhang mit der regionalen Klimamodellierung sollen in diesem Teilprojekt drei
grundlegende Aufgaben wahrgenommen werden. (1) Bis zum Ende der 2. Projektphase werden
in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Klimarechenzentrum sowie dem Max-Planck-Institut für
Meteorologie in Hamburg sogenannte Konsortialläufe mit REMO über Afrika durchgeführt. Dabei
handelt es sich um langjährige transiente Klimaänderungsexperimente auf Basis globaler
Klimasimulationen mit dem ECHAM5/MPI-OM, die neben steigenden Treibhausgaskonzentrationen
auch fortschreitende Landnutzungsänderungen und Bodendegradation berücksichtigen.
Zwei Emissionsszenarien des IPCC, das eher optimistische B1-Szenario und das stärker anthropogen
beeinflusste A1b-Szenario, werden vorgeschrieben und in Form von jeweils drei Ensemblesimulationen
über den Zeitraum von 1960 bis 2050 integriert. Damit steht dann in der 3.
Projektphase allen Nutzern in IMPETUS eine beispiellose und möglichst realistische Datenbasis
für die Beschreibung des zukünftigen Klimazustandes im tropischen und nördlichen Afrika zur
Verfügung. Dieser aufwendige Modellieransatz geht weit über die in der 2. Projektphase anvisierten
REMO-Simulationen hinaus und wird durch zusätzliche Rechenzeitkontingente des
BMBF ermöglicht. Eine Aufgabe zu Beginn der 3. Phase besteht nun darin, die Modelldaten aus
den Konsortialläufen klimatologisch auszuwerten, in der eigens für IMPETUS entwickelten
Weise statistisch aufzubereiten (s. Paeth, 2005b) und gemäß der Schnittstellen mit den hydrologischen,
medizinischen und agrarökonomischen Folgemodellen umzuformen. Wegen der enormen
Datenmenge (420 Jahre in 0,5° über ganz Afrika nördlich von 15°S) wird hierfür in erheblichem
Ausmaß zusätzlicher Speicherplatz benötigt. Die transienten Ensemblesimulationen gewährleisten
auch eine viel robustere statistische Analyse der Klimaänderungssignale, als das bislang
im Zusammenhang mit der regionalen Klimamodellierung in Afrika möglich war. Neben
linearen und nichtlinearen Trendabschätzungen sowie varianzanalytischen Verfahren zur Evaluation
der Signale vor dem Hintergrund der natürlichen Variabilität (s. Paeth und Hense, 2004)
sollen auch die Unsicherheiten der Klimaprognosen aus dem Spektrum der Einzelläufe abgeleitet
werden. Ein weiteres Hauptaugenmerk liegt auf dem zukünftigen Verhalten der Klimaextreme,
da letztere bei der Ernährungssicherheit und sozioökonomischen Entwicklung eine entscheidende
Rolle spielen. Aus den Unterschieden der beiden Emissionsszenarien und entsprechend verschieden
starken Landnutzungsänderungen kann der politische Handlungsspielraum im Rahmen
des Klimaschutzes aufgezeigt werden. Die REMO-Ergebnisse der Konsortialläufe stellen des
Weiteren eine wichtige Komponente in der meteorologischen Modellkette von IMPETUS dar.
Die Daten sollen zeitscheibenweise für weitere „Downscaling“-Schritte mit dem LM und dem
FOOT3DK benutzt werden, um einigen Teilprojekten und Problemkomplexen in IMPETUS höher
aufgelöste meteorologische Eingabefelder bereitzustellen. Die REMO-Daten werden auch
interessierten (Nachwuchs-)Wissenschaftlern in Benin und Marokko zur Verfügung gestellt.

Teilprojekt AB1 IMPETUS
(2) Obwohl die Konsortialläufe bereits auf sehr komplexen Klimaszenarien basieren, konnten
zwei Aspekte modelltechnisch noch nicht in REMO berücksichtigt werden. Dabei handelt es
sich zum einen um die Aerosole aus der Verbrennung von fossilen Energieträgern und Biomasse
(s. Paeth und Feichter, 2005), zum anderen um die Rückkopplungen zwischen Landoberflächenbedingungen
und Atmosphäre (s. Wang et al., 2004). Ein umfassendes der Modell der Aerosolchemie
ist erst kürzlich entwickelt worden und wird gegenwärtig noch in Globalmodellen getestet
(Feichter et al., 2004). Ein voll interaktives Landoberflächenschema steht mit dem Atmosphären-Biosphären-Modell
JSBACH mittlerweile auch zur Verfügung (www.bgc-jena.mpg.de). Es
wird gegenwärtig ebenfalls noch im Globalmodell ECHAM5 getestet. Im Laufe der 3. Projektphase
sollen in Zusammenarbeit mit Dr. Daniela Jacob vom Max-Planck-Institut für Meteorologie
in Hamburg beide Zusatzmodule in REMO implementiert werden. Mit dieser erweiterten
Modellversion sollen dann einige Zeitscheiben- und Sensivititätsstudien auf Grundlage der
REMO-Konsortialläufe durchgeführt werden. Aus Rechenzeitgründen kann nicht der Gesamtzeitraum
von 1960 - 2050 realisiert werden. Vielmehr sollen anhand von Einzelfallstudien und
ausgewählten Jahren beurteilt werden, inwiefern die beiden Zusatzkomponenten die langfristigen
Tendenzen in den Konsortialläufen überlagern und eventuell zu größeren Unsicherheitsbereichen
in der Klimaprognose führen. Hierzu sind ebenfalls Zeitscheibensimulationen mit den
oben genannten, realisierten und optimierten ECHAM5-Läufen geplant. Darauf aufbauend lassen
sich dann auch für die feiner aufgelösten Klimamodelle in der meteorologischen Modellkette
(LM und FOOT3DK) sowie für diverse Folgemodellierungen solche erweiterten Sensitivitätsstudien
verwirklichen. Das Ziel besteht darin, den Entscheidungsträgern in Benin und Marokko
ein möglichst objektives und robustes Spektrum an denkbaren zukünftigen Klimaentwicklungen
aufzuzeigen, das allen derzeit bekannten Einflussfaktoren und deren Wechselwirkungen untereinander
Rechnung trägt.
(3) Ein ganz zentrales Anliegen der Klimamodellierung mit REMO bezieht sich auf das PK
Be-E.3. Dabei handelt es sich um einen Ansatz zur saisonalen und langfristigen Klimavorhersage
mit Verbindungen zum landwirtschaftlichen Potenzial und Ertrag. In Kap. IV wurden bereits
die Zielsetzungen, Transferprodukte und „Stakeholder“-Einbindung dieses Forschungsvorhabens
beschrieben und die Vorgehensweise in Form eines Diagramms erläutert. An dieser Stelle soll
nun näher auf die methodischen Schritte eingegangen werden. Die Zielsetzung des PK Be-E.3
besteht darin, aus Prognosen der zukünftigen Witterungs- und Klimaentwicklung in Benin Abschätzungen
über Veränderungen im landwirtschaftlichen Potenzial abzuleiten. Diese Abschätzungen
sollen an Akteure und Entscheidungsträger auf verschiedenen Verwaltungsebenen bis
hin zur Dorfebene kommuniziert werden und mittelfristig darauf abzielen, die Ernährungssicherheit
in Benin vor dem Hintergrund veränderter klimatischer Rahmenbedingungen zu gewährleisten.
Die Klimaprognosen sollen auf zwei verschiedenen Zeitskalen erfolgen: Zum einen sollen
saisonale Vorhersagen über eine Regenzeit erstellt werden, die auf kurzfristige Planungen und
345

346
IMPETUS Teilprojekt AB1
Entscheidungen in der landwirtschaftlichen Produktion ausgerichtet sind. Zum anderen sollen
die transienten Konsortialläufe für eine Erfassung der Chancen und Risiken sowie des langfristi-
gen Anpassungsbedarfes in der beninischen Landwirtschaft herangezogen werden.
Beide Ansätze basieren auf globalen und regionalen Klimamodellsimulationen (s. Schaubild zu
PK Be-E.3 in Kap. IV). Dabei steht das REMO im Mittelpunkt, da dieses Modell gute Ergebnisse
über Afrika offenbart hat (Paeth et al., 2005a) und über hinreichend lange, multidekadische
Zeiträume betrieben werden kann. Für die langfristigen Prognosen werden die bereits oben beschriebenen
Konsortialläufe verwendet, die mit Ensemblesimulationen des globalen gekoppelten
ECHAM5/MPI-OM angetrieben werden und unter der Annahme fortschreitender Landnutzungsänderungen
und Treibhausgasemissionen eine möglichst realistische Abschätzung des zukünftigen
Klimas im tropischen Afrika liefern sollen. Für die saisonale Vorhersage wird das REMO
mit SST-angetriebenen Globalmodelläufen des Atmosphärenmodelles ECHAM5 betrieben. Diese
Wahl begründet sich darauf, dass sich für eine operationelle Vorhersage über einen mehrmonatigen
Zeitraum in der Zukunft exakt solche SST-angetriebenen Globalsimulationen
(ECHAM5/GISST) als Randwerte für REMO anbieten, da die SSTs in den niederen Breiten eine
hohe Autokorrelation aufweisen (Colman und Davey, 2003; Repelli und Nobre, 2004) und insbesondere
der Niederschlag im subsaharischen Afrika eng an den Zustand der tropischen SSTs
gekoppelt ist (Giannini et al., 2003; Paeth und Hense, 2004). Für das Training des unten beschriebenen
statistischen Vorhersagesystems werden zunächst langjährige Testläufe von REMO
mit ECHAM5/GISST-Antrieb über einen Zeitraum in der Vergangenheit durchgeführt. Die entsprechenden
Globalmodellsimulationen werden in den nächsten Monaten unabhängig von IM-
PETUS realisiert. Die REMO-Experimente sollen dann zu Beginn der 3. Projektphase folgen
und wenigstens drei Ensembleläufe sowie den Zeitraum von 1950 bis 2002 umfassen.
Die Verbindung zu den agrarökonomischen Daten erfolgt einerseits mit Hilfe eines statistischen
Modells (MOS), das bereits für andere klimatologische Anwendungen in IMPETUS entwickelt
wurde (Paeth und Hense, 2003; Paeth, 2005b). Hierbei werden robuste statistische Transferfunktionen
zwischen Klimadaten und agrarökonomischen Daten wie Erträge, Sorten oder Aufwendungen
in der Landwirtschaft mit Hilfe eines multiplen, kreuzvalidierten Regressionsmodelles
ermittelt. Andererseits sollen die Pflanzenwachstumsmodelle YES und EPIC mit den Klimadaten
angetrieben werden. Die letztgenannte Vorgehensweise ist zwar technisch deutlich aufwendiger
und somit für ein in Benin operationell betriebenes DSS schwieriger umzusetzen, hat gegenüber
dem statistischen Modell aber den Vorteil, dass die Klimaänderungssignale direkt in veränderte
Ertragszahlen umgesetzt werden können. Das ist vor allem dann nützlich, wenn sich die statistischen
Tranferfunktionen zwischen Klima und Landwirtschaft als schwach erweisen sollten, da
sie zum Beispiel durch weitere Einflussfaktoren wie Bodenfruchtbarkeit, Marktlage und demo-

Teilprojekt AB1 IMPETUS
graphische Prozesse überlagert sind. Für das endgültige DSS werden dann Kosten und Nutzen
der beiden Varianten abgewogen.
Die Vorgehensweise auf beiden Zeitskalen – saisonal und interdekadisch – gipfelt schließlich in
Abschätzungen des landwirtschaftlichen Potenzials und Risikos, wie es aus den entsprechenden
klimatischen Rahmenbedingungen resultiert. Durch den Einsatz von EPIC und YES lassen sich
auch diverse Interventionsszenarien berücksichtigen, indem beispielsweise verschiedene Nutzpflanzen
und Anbaumethoden ausgetestet werden mit dem Ziel, den Ertrag zu maximieren bzw.
im Sinne der Nachhaltigkeit zu optimieren. Bei den Transferprodukten unterschieden sich die
beiden Zeitskalen jedoch: Während die langfristigen Abschätzungen des agrarökonomischen
Anpassungsbedarfes nur in Form eines einmaligen Berichtes den Entscheidungsträgern in Benin
vorgelegt und in Informationsveranstaltungen unterbreitet werden, soll das saisonale Vorhersagesystem
operationell implementiert werden. Hierfür müssen mehrere technische und organisatorische
Schritte ausgeführt werden, die dann nach der Testphase in Form zahlreicher Schulungen
den Vertretern der Dienstleistungs- und Anwenderseite vermittelt werden. Diese Schritte
beinhalten die Extrapolation von globalen SSTs über die vorherzusagende Regenzeit, das
Betreiben des globalen Modelles ECHAM5, das dynamische „Downscaling“ mit REMO, das
Betreiben von EPIC und YES bzw. MOS sowie die Kommunikation der klimatischen und agrarökonomischen
Vorhersageergebnisse an Akteure und Entscheidungsträger auf verschiedenen
Ebenen. Die Extrapolation der globalen SSTs wird entweder auf Basis der über das weltweite
meteorologische Kommunikationsnetz GTS (engl.: „Global Telecommuncation System“) frei
verfügbaren, dynamischen ECMWF-Modellvorhersagen erstellt oder über statistische Verfahren
bewerkstelligt (Colman und Davey, 2003; Repelli und Nobre, 2004). Der zweite Ansatz impliziert
etwas mehr Autonomie für die potenziellen Betreiber in Benin, könnte sich aber als weniger
verlässlich erweisen.
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
ECHAM5 Wissenschaftliche Projektleitung
Die wissenschaftliche Koordination und Leitung der (a) Weiterentwicklung des globalen Atmosphärenmodelles
ECHAM5, der (b) Realisierung der oben genannten Läufe, die (c) diagnostischen
Untersuchungen sowie die (d) Anbindung der Ergebnisse der Klimaszenarien an die weiteren
Teilprojektgruppen wird Federführung von HD Dr. habil. A. H. Fink übernommen. Herr
Fink stellt auch bei Bedarf den Transfer von Wissen und Klimamodelldaten an nationale Partnerprojekte
(GLOWA-VOLTA, BIOTA-West-WEST) sicher.
347

348
Bearbeiter „ECHAM5-Modellierung“
IMPETUS Teilprojekt AB1
Im Rahmen einer BAT Ib-Stelle durch N.N. erfolgt auf Seiten der Modellentwicklung die Implementierung
einer neuen Hintergrund-Aerosolklimatologie in Verbindung mit den bestehenden
Kontakten und Ansprechpartnern Dr. A. Tompkins („European Centre for Medium Weather Forecast“,
Reading UK) und Dr. E. Roeckner („Max-Planck-Institut für Meteorologie“ in Hamburg).
Neben der Betreuung der Szenarienläufe wird ebenfalls von N.N. auf Seiten der diagnostischen
Arbeiten die meteorologische und statistische Auswertung der Sensitivitätsstudien bearbeitet.
Innerhalb dieses Arbeitsbereichs werden die diagnostischen und statistischen Auswertungen
größtenteils parallel zu den Modellierarbeiten stattfinden.
Durch N.N. wird ebenso die Betreuung und Wartung der IMPETUS-Messstationen erfolgen,
sowie die Qualitätsüberwachung der Daten, deren Einbindung in den synoptischen und klimatologischen
Kontext sowie der Vergleich ausgewählter Fallstudien mit Modellergebnissen. Zusätzlich
wird die Datenaufbereitung und -distribution an die anderen Teilprojekte durch N.N. übernommen.
N.N. wird weiterhin in Benin Schulungen an den Messgeräten durchführen, so dass
diese weitestgehend von nationalen Behörden (Wetterdienst, Wasserverband) über die Dauer des
Projektes nachhaltig weiterbetrieben werden können.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Durchführung weiterer ECHAM5-Simulationen zur Erstellung weiterer Ensemble-Mitglieder
zur Verringerung der Unsicherheiten in der Klimaabschätzung. Weiterhin fungieren diese
Daten auch als oberster Antrieb der IMPETUS-Modellkette
⇒ Fortsetzung der klimatologischen Auswertung der Szenarienläufe in Hinblick auf die Optimierung
nach dem Einbau des dynamischen Vegetationsmoduls
⇒ Vergleich der Simulation mit bestehenden Beobachtungsdatensätzen, sowie (Re-)Analyse
Daten im besonderen Hinblick auf die Rolle der Vegetation und der Aerosole
⇒ Beginn der Arbeiten zum Austausch der Hintergrund-Aerosolklimatologie in ECHAM5 sowie
Tests zur Laufstabilität des Modells
⇒ Aufbereitung und Weitergabe der Daten an die Nutzer der Folgemodellierung in den diversen
Problemkomplexen
⇒ Betreuung und Wartung der IMPETUS-Messstationen
2. Jahr (2007)
⇒ Validierung und Sensitivitätsstudien der neuen ECHAM5 Version mit eingebauter Tegen
Aerosol- Klimatologie
⇒ Fortsetzung der Modelldiagnose beginnend mit der Analyse simulierter großskaliger Zirkulationsmuster,
des hydrologischen Zyklus, des Feuchtetransportes und des Monsun-Beginns
und dadurch Weiterentwicklung eines plausiblen, modellkritischen Ansatzes zum Klimaver-

Teilprojekt AB1 IMPETUS
ständnis und dessen potenzielle anthropogen verursachte Entwicklung unter Einbeziehung
der Expertise und Kooperation der internationalen AMMA-Initiative
⇒ Aufbereitung und Weitergabe der Daten an die Nutzer der Folgemodellierung in den diversen
Problemkomplexen
⇒ Betreuung und Wartung der IMPETUS-Messstationen
3. Jahr (2008)
⇒ Analyse von Paketinstabilitäten und Definition sowie Untersuchung von Extremsituationen
und deren Trend in einem geänderten Klima anhand der erstellten SRES-Szenarien
⇒ Diagnose auf eine Intensivierung / Veränderung simulierter großskaliger Feuchtigkeitstransporte
(„Tropical Plumes“) und deren zugehöriges Zirkulationsmuster zur Beschreibung der
Wechselwirkung zwischen den westafrikanischen Tropen und Nordafrika
⇒ Analyse der simulierten Wirkung großskaliger dynamischer und diabatischer Prozesse
⇒ Erstellung eines wissenschaftlichen Berichts zur Sensitivität der Kernparameter im tropischen
Westafrika und deren mögliche Veränderungen in einem geänderten Klima
⇒ Aufbereitung und Weitergabe der Daten an die Nutzer der Folgemodellierung in den diversen
Problemkomplexen
⇒ Betreuung und Wartung der IMPETUS-Messstationen
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Abschließende Implementierung der Modellsimulationen in den IMPETUS – Workframe
⇒ Betreuung und Wartung der IMPETUS-Messstationen
⇒ Bereitstellung der Klimaläufe im WDCC („World Data Center for Climate“, Hamburg)
⇒ Aufbereitung und Weitergabe der Daten an die Nutzer der Folgemodellierung in den diversen
Problemkomplexen
⇒ Erstellung der Abchlußberichte
Bearbeiter „REMO-Modellierung“
Die Modelliervorhaben mit REMO und die Entwicklung des PK Be-E.3 werden Federführung
von Dr. H. Paeth (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Simmer) mit einer BAT IIa-Stelle übernommen. Die
erste Aufgabe besteht darin, die bis Ende der 2. Projektphase durchgeführten Konsortialläufe
nach klimatologischen Gesichtspunkten und unter Zuhilfenahme verschiedener Verfahren der
statistischen Signalanalyse auszuwerten. Dabei wird die Frage im Vordergrund stehen, ob sich
die Trends im Niederschlag und in anderen zentralen Größen des afrikanischen Klimas vor dem
Hintergrund der internen Klimavariabilität als statistisch signifikant erweisen. Besondere Aufmerksamkeit
kommt der Auswertung der Extremereignisse zu. Aufgrund der systematischen
Modellfehler und der Gitterboxsdarstellung müssen daraufhin die simulierten täglichen Niederschläge
auf die beobachteten Charakteristika angepasst werden und allen Teilprojekten und
349

350
IMPETUS Teilprojekt AB1
Problemkomplexen in IMPETUS, inkl. der meteorologischen Modellkette, in den gewünschten
Formaten zur Verfügung gestellt werden. Parallel dazu werden die für das PK Be-E.3 benötigten
REMO-Simulationen mit den Randbedingungen aus dem globalen ECHAM5/GISST-Ensemble
realisiert. Ferner bewerkstelligt Dr. Paeth die Aufbereitung der raumzeitlichen agrarökonomi-
schen Daten. Auch soll bereits zu Beginn der 3. Projektphase der Dialog mit Akteuren in der
Landwirtschaft und meteorologischen Dienstleistern in Benin etabliert werden, um frühzeitig ein
Konzept für die operationelle Umsetzung des saisonalen Vorhersagesystems gemeinsam zu erar-
beiten.
Sobald alle benötigten Daten vorliegen, wird Dr. Paeth das MOS für die Verschneidung der klimatologischen
und agrarökonomischen Daten entsprechend den Gegebenheiten modifizieren und
über einen Zeitraum in der Vergangenheit (1950 – 2002) trainieren. Die resultierenden Vorhersagen,
die hier noch auf bekannten, beobachteten SSTs basieren, werden anhand verschiedener
Gütemaße evaluiert. Die Erweiterung der Klimaszenarien durch Integration eines Aerosolmodelles
und eines interaktiven Landoberflächenmodelles in REMO wird ebenfalls von Dr. Paeth bearbeitet.
Die entsprechenden Sensitivitätsstudien werden gegen Mitte der 3. Phase ausgewertet.
Dr. Paeth steuert auch zur Folgemodellierung mit den Pflanzenwachstumsmodellen EPIC und
YES bei. Sobald diese Modelle über Benin vollständig implementiert und validiert sind, wird das
langfristige landwirtschaftliche Potenzial auf Grundlage der Konsortialläufe und der erweiterten
Sensitivitätsstudien erfasst, mit den Kollegen aus dem Teilprojekt A2 in Form eines wissenschaftlichen
Berichtes dokumentiert und mit Entscheidungsträgern und Interessierten in Benin
diskutiert.
Weitere zentrale Aufgaben von Dr. Paeth liegen in der Folgezeit in der Entwicklung und Evaluation
eines statistischen Extrapolationsverfahrens für die globalen SSTs sowie in der daran gekoppelten
operationellen Umsetzung des saisonalen Vorhersagesystems in Benin. Letzteres beinhaltet
die Vorbereitung und Durchführung zahlreicher Schulungen vor Vertretern des beninischen
Wetterdienstes, Entscheidungsträgern verschiedener Verwaltungsebenen und Akteuren auf
der Dorfebene. Auch müssen die technischen Voraussetzungen für das Betreiben der dynamischen
und statistischen Modelle sowie für die instantane Beschaffung der Eingabedaten (v.a.
SSTs) geschaffen werden, damit zum Ende der 3. Antragsphase ein reibungsloser Betrieb gewährleistet
werden kann.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Auswertung der Konsortialläufe nach klimatologischen Gesichtspunkten unter besonderer
Berücksichtigung der Klimaextreme
⇒ Aufbereitung der Daten aus den Konsortialläufen gemäß den Anforderungen der meteorologischen
und nichtmeteorologischen Folgemodellierung
⇒ Durchführung der REMO-Simulationen mit ECHAM5/GISST-Antrieb

Teilprojekt AB1 IMPETUS
⇒ Sondierungsgespräche mit Vertretern der Dienstleistungs- und Anwenderseite in Benin
⇒ Aufbereitung und Weitergabe der Daten an die Nutzer der Folgemodellierung in den diversen
Problemkomplexen
2. Jahr (2007)
⇒ Aufbereitung der agrarökonomischen Daten
⇒ Modifikationen und Anpassungen im MOS-System für den saisonalen Vorhersageansatz
⇒ Bereitstellung von (adjustierten) REMO-Daten für EPIC und YES (gemeinsam mit A2)
⇒ Erweiterung von REMO um interaktives Aerosol- und Landoberflächenmodell und Durchführung
der Sensitivitätsstudien
⇒ Evaluation der Vorhersagbarkeit im tropischen Westafrika mittels diverser Gütemaßen, primär
bzgl. des saisonalen Niederschlages, sekundär bzgl. Extrema, Dürre, Monsunbeginn
usw.
⇒ Aufbereitung und Weitergabe der Daten an die Nutzer der Folgemodellierung in den diversen
Problemkomplexen
3. Jahr (2008)
⇒ Abschätzen des langfristigen landwirtschaftlichen Potenzials auf Basis der Konsortialläufe
und Sensitivitätsstudien
⇒ Erstellen eines wissenschaftlichen Berichtes zum langfristigen landwirtschaftlichen Potenzial
und Informationsveranstaltungen in Benin vor Vertretern der beteiligten Interessensgruppen
⇒ Untersuchungen zur statistischen Extrapolation der globalen SSTs.
⇒ Testlauf zur räumlich differenzierten saisonalen Vorhersage einer Regenzeit in Benin
⇒ Vorbereitung der technischen und organisatorischen Infrastruktur zur operiationellen Umsetzung
des saisonalen Vorhersagesystems in Benin
⇒ Aufbereitung und Weitergabe der Daten an die Nutzer der Folgemodellierung in den diversen
Problemkomplexen
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Aufbau eines landesweit praktikablen Kommunikationssystems für die saisonale Vorhersage
⇒ Aufbereitung und Weitergabe der Daten an die Nutzer der Folgemodellierung in den diversen
Problemkomplexen
⇒ Vorbereitung und Durchführung von Schulungen zur saisonalen Vorhersage in Benin
SHK „ECHAM5-Modellierung“
Die aufwändigen Arbeiten der meteorologischen Diagnose und der statistischen Analysen erfordern
eine aufwändige Datenkonvertierung, -lagerung und –verwaltung. Diese Aufgaben sollen
durch eine SHK-Stelle in Köln unterstützt werden.
351

352
SHK „REMO-Modellierung“
IMPETUS Teilprojekt AB1
Die rechenintensiven REMO-Modellierarbeiten ziehen ebenfalls eine aufwändige Datenbetreuung
und –konvertierung mit sich. Neben der Betreuung der Läufe sind weiterhin Datenextraktions-
und Datenaufbereitungsarbeiten zur Ansteuerung der diversen Tools in IMPETUS notwendig.
Dieser Tätigkeitsbereich soll durch eine SHK abgedeckt werden.

Teilprojekt AB1 IMPETUS
Tabelle der im Teilprojekt verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
AEJ African Easterly Jet
AMMA African Monsoon Multidisciplinary Analysis
DSS Decision Support System
ECHAM European Center Hamburg Modell
ECMWF European Centre for Medium Weather Forecast
EPIC Environment-Policy-Integrated Climate
FOOT3DK Flow over orographic Terrain 3 dimensional Köln
GISST Global Sea Surface Temperature
GLACE Global Land-Atmosphere Coupling Experiment
GTS Global Telecommuncation System
IPCC – 4AR Intergovernmental Panel on Climate Change, 4 Assessment Report
JSBACH Jena Scheme for Biosphere and Atmosphere Coupling in Hamburg
LM Lokalmodell
MOS Model Output Statistics
MPI Max Planck Institut für Meteorologie
MPI-OM Max Planck Institut für Meteorologie – Ozean Modell
REMO Regional Modell
SST Sea Surface Temperature
SVege Simple Vegetation model
TEJ Tropical Easterly Jet
WDCC World Data Centre for Climate
YES Yield Estimation Model
ZAIK Zentrum für angewandte Informatik Köln
Im Text zitierte Literatur
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354
IMPETUS Teilprojekt AB1
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Teilprojekt AB1 IMPETUS
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causing precipitation in Northwest Africa. Monthly Weather Review, 131, 116-135.
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Paeth, H. und J. Stuck, 2004: The West African dipole in rainfall and its forcing mechanisms in global and regional climate models.
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Paeth, H., K. Born, K.; R. Podzun and D. Jacob, 2005a: Regional dynamical downscaling over West Africa: Model evaluation
and comparison of wet and dry years. Meteorologische Zeitschrift 14, 349-367.
Paeth, H. und A. Hense, 2005b: On the linear response of tropical African climate to SST changes deduced from regional climate
model simulations. Theoretical and Applied Climatology, DOI 10.1007/s00704-005-0138-z.
Paeth, H. und J. Feichter, 2005: Greenhouse-gas versus aerosol forcing and African climate response. Climate Dynamics, in
press.
Paeth, H., R. Girmes, G. Menz und A. Hense, 2005c: Improving seasonal forecasting in the low latitudes. Monthly Weather Review,
accepted.
Paeth, H., 2005a: Potenzial implications of land degradation for African climate as simulated by a regional climate model. International
Journal of Climatology, submitted.
Paeth, H. und H.-P. Thamm, 2005: Regional modelling of future African climate including greenhouse warming and land degradation.
Climatic Change, submitted.
Paeth, H., 2005b: Statistical postprocessing of simulated precipitation data for hydrological and climatological analyses in West
Africa. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, submitted.
Paeth, H., A. Scholten, P. Friederichs, und A. Hense, 2005b: Uncertainties in climate change prediction: El Niño-Southern Oscillation
and monsoons. Journal of the Meteorological Society of Japan, submitted.
Pohle, Susan (2004): Die Auslösung von mesoskaligen Gewitterkomplexen über Westafrika in Zusammenhang mit Trögen in
den oberen Westwinden außerhalb der Hauptregenzeit. Selbstverlag des Instituts für Geophysik und Meteorologie der
Universität zu Köln, 105 S.
Schnitzler, K.-G., W. Knorr, M. Latif, J. Bader, und N. Zeng: Vegetation Feedback on Sahelian Rainfall Variability in a Coupled
Climate Land-Vegetation Model, MPI-Report 329 (2001), 13 S.
355

Teilprojekt A1 IMPETUS
Teilprojekt A1
Szenarien der raum-zeitlichen Variabilität von Niederschlag und
Verdunstung auf der regionalen und lokalen Skala
Prof. Dr. P. Speth (Koordinator)
Institut für Geophysik und Meteorologie,
Universität zu Köln
Prof. Dr. M. Kerschgens,
Institut für Geophsik und Meteorologie,
Universität zu Köln
Prof. Dr. C. Simmer,
Meteorologisches Institut,
Universität Bonn
Antragsteller Fach
Meteorologie:
Klimamodellvalidierung und
Klimadynamik
Meteorologie:
kleinskalige Modellierung, mesoskalige
Modellierung
Meteorologie:
Fernerkundung
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt die folgenden Problemkomplexe:
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Be-E.4 Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges Management von
Kleinstauseen für die Landwirtschaft
PK Be-E.7 Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-H.1 Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-H.3 Satelliten-basiertes Niederschlags-Monitoring System zur Anwendung in der
Landwirtschaft und der Abflussvorhersage (Federführung)
PK Be-L.3 Einfluss der Landnutzungsänderung in den drei Untersuchungsregionen auf das
zukünftige Niederschlagsverhalten (Federführung)
Zusammenfassung
Der Entwicklung von „Decision Support Systemen“ (DSS), welche eine Einschätzung der Variabilität
der saisonalen Niederschlags- und Verdunstungsbilanz im Bereich der regionalen Skala
Westafrikas und insbesondere für die lokale Skala Benins ermöglichen, kommt im Hinblick auf
das zukünftige Süßwassermanagement eine entscheidende Rolle zu. Zur Entwicklung solcher
„DSS“ werden in der dritten Phase die bisher gewonnen Erkenntnisse über die Veränderung bei
den maßgeblich beeinflussenden Mechanismen zur Niederschlagsbildung (Veränderung der
großskaligen Zirkulation, das Antwortverhalten der regionalen bzw. lokalen Vegetation und Bodenfeuchte
auf eine großräumige Klimaänderung sowie eine veränderte Landnutzung) verwendet.
Die in den bisherigen Arbeiten generierten Szenarien des saisonalen Niederschlagsaufkom-
357

358
IMPETUS Teilprojekt A1
mens dienen für diese DSS ebenso als Basis wie die Erhebungen des Niederschlags-Monitorings.
Darüber hinaus sind für die Abschätzung der zukünftigen Wasserverfügbarkeit so genannte Interventionsszenarien
sowie die Resultate der jüngsten Szenarienrechnungen des antreibenden
globalen Klimamodells und somit der Modellkette (ECHAM-REMO-LM-FOOT3DK, vgl. AB1)
unabdingbar. Die Ergebnisse der jüngeren IPCC SRES Szenarienrechnungen gehen zu diesem
Zweck sowohl in den bereits verfügbaren statistisch-dynamischen „Downscaling“-Ansatz mit
FOOT3DK ein, welcher nun in ähnlicher Weise für das LM geplant ist. Die Interventionsszenarien
werden in enger Abstimmung mit den Teilprojekten A2 bis A4 durchgeführt. Nachdem die
Berechnungen des statistisch-dynamischen Ansatzes auf Basis der Beobachtungsdaten für das
Jahr 2002 validiert worden sind, sollen die Ergebnisse des letzteren Ansatzes mit den Resultaten
eines rein dynamischen „Downscaling“ (auf Episodenbasis) verglichen werden. Dies soll die
Vorteile des von IMPETUS gewählten Ansatzes dokumentieren und dient gleichermaßen als Einschätzungshilfe
für die Variabilität von meteorologischen Parametern in regionalen und lokalen
Szenariensimulationen. Diese Berechnungen sind für den PK Be-L.3 und die dort geplante Entwicklung
eines DSS zur Ermittlung von kurzfristiger und langfristiger Wasserverfügbarkeit aus
Niederschlagswasser maßgeblich. In diesem Zusammenhang ist die Erweiterung der lokalen Simulationen
auf die Gebiete Mittel-Ouémé und Nieder-Ouémé ein wichtiger Bestandteil dieses
Teilprojekts. Diese soll eine Abschätzung für das gesamte Flussgebiet des Ouémés generieren,
wodurch z.B. für Teilprojekt A2 eine erweiterte Bilanzierung ermöglicht wird. Damit einhergehend
ist eine Verfeinerung der Raumauflösung vorgesehen, die eine Bereitstellung von statistischen
Maßzahlen von hydro-meteorologischen Parametern zum Ziel hat. Dies ermöglicht eine
genauere hydrologische Modellierung in A2 sowie eine bessere Agrar-Ertragsmodellierung in
A3 und A4. Die Evaluation für die geplanten Berechnungen mit LM und FOOT3DK werden mit
Hilfe eines Fernerkundungstools für den Niederschlag in PK Be-H.3 ermöglicht, das im Laufe
der zweiten Phase entwickelt wurde und zunächst in der Generierung von Niederschlagsklimatologien
und der Validierung für eine Regenzeit eingesetzt wurde. In dieses Fernerkundungstool
gehen überprüfte Stationsmessungen an einzelnen Orten, hochwertige instantane Niederschlagsund
LWC-Felder (engl.: „Liquid Water Content – Flüssigwassergehalt“) aus aktiven und passiven
Mikrowellensensoren und zeitlich durchgängige Wolkenbewegungen aus Meteosat Bildern
ein. Auf diese Weise erschafft dieses Tool durch die erzeugten räumlich und zeitlich hochaufgelösten
Niederschlagsfelder eine gute Basis für die Validierung der beiden genannten Modelle.
Wie oben bereits angedeutet, bedarf es in einigen Problemkomplexen zum Zwecke von optimalen
Studien einer höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung von meteorologischen Parametern
(z.B. für PK Be-E.1, PK Be-E.2, PK Be-E.4, PK Be-H.1 oder PK Be-L.3), die mit der feineren
Auflösung von FOOT3DK mit nun 3 km realisiert wird. Darüber hinaus werden die Anstrengungen
dieses Teilprojektes vor allem in Richtung einer Generierung von langen meteorologischen
Zeitreihen gebündelt, die zur Schaffung von verschiedenen DSS benötigt werden. Eine Proble-

Teilprojekt A1 IMPETUS
matik besteht darin, dass sich die Anforderungen der einzelnen Problemkomplexe an die Produkte
der meteorologischen Modellierung häufig stark unterscheiden: z.B. erfordern die Betrachtungen
des PK Be-E.2 Klimadaten in einer täglichen Auflösung, um Bodenerosionsraten
und Ernteerträge zu bestimmen. Demgegenüber werden im PK Be-H.1 für die Verwendung des
hydrologischen Modells UHP-HRU und des Grundwassermodells FE-FLOW stündliche Auflösungen
notwendig.
Klimatologische Daten sind insbesondere für die Problemkomplexe, die sich mit hydrologischer
Modellierung von Abfluss oder Verdunstung beschäftigen, von Relevanz. Darüber hinaus erfordert
die Abschätzung des Anbauverhaltens, der Lebensmittelversorgung sowie der allgemeinen
Entwicklung auf dem Agrarsektor, wie sie in PK Be-E.1 erarbeitet werden, die angestrebte hohe
räumliche Auflösung der Klimadaten.
Die meteorologische Modellierung bzw. die Erhebungen von klimarelevanten Daten mit satellitengestützter
Fernerkundung sind für viele Problemkomplexe, die sich mit der Landnutzung und
deren Änderung beschäftigen, von Bedeutung. So gehen die Niederschlagsanalysen in die Abschätzung
zusammen mit der Landnutzungsentwicklung in PK Be-L.1 ein. Für die PK Be-E.4
und PK Be-E.6 ist das künftige Niederschlagsangebot für die Errichtung von Stauseen beziehungsweise
die Einschätzung einer potenziellen Degradation von landwirtschaftlichen Flächen
bedeutsam. Die Vorhersagekarten von Niederschlag und Verdunstung des PK Be-L.3, der eng
an dieses Teilprojekt geknüpft ist, werden dort als Eingangsdaten verwendet. Darüber hinaus
können die hier generierten Daten zur Berechnung der Malariaausbreitung im PK Be-G.4 benutzt
werden. Im PK Be-L.3 werden die Landnutzungsdaten aus PK Be-L.1 verwendet, um mit
Hilfe des dort modellierten Niederschlags sowie den in PK Be-E.1 entwickelten Interventionsszenarien
(z.B. eine Wiederaufforstung) eine Abschätzung der künftigen Biomassenentwicklung
zu ermöglichen.
Weitere Problemkomplexe (z.B. PK Be-E.3, PK Be-E.5, PK Be-E.7, PK Be-G.1, PK Be-G.5
und), die aktuell von Teilprojekt AB1 Daten erhalten, können künftig mit höher aufgelösten Klimadaten
des Teilprojektes A1 beliefert werden. Um die vom hoch auflösenden Teil der Modellkette
gelieferten Daten noch zu verbessern, soll eine MOS Korrektur (englisch: „model output
statistics“) die Prognoseeffizienz des Modellniederschlags liefern. Eine Clusteranalyse wird die
Episodenauswahl für das statistisch-dynamische „Downscaling“ optimieren.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
In den Forschungsarbeiten der letzten drei Jahre zum Themenbereich der lokalen und regionalen
Modellierung von dynamischen atmosphärischen Prozessen sowie der Erfassung von saisonalen
Klimawerten im Bereich Westafrika rückten neben der seit längerem dokumentierten, maßgebli-
359

360
IMPETUS Teilprojekt A1
chen Rolle der Meeresoberflächentemperaturen der Ozeane (Folland et al., 1986; Fontaine et al.,
1998; Bader und Latif 2003) die Wechselwirkung von Landoberfläche und Atmosphäre immer
stärker in den Fokus der Betrachtungen (Zhao and Pitman 2002, Koster et al., 2004, Osborne et
al., 2004; Taylor et al., 2005). Die Reihenfolge der Bedeutung dieser Prozesse für die saisonale
und interannuelle Niederschlagsvariabilität in Westafrika wird mittlerweile für die kontinentale
Skala von diversen Gruppen recht einhellig vertreten (Giannini et al., 2003). Dabei lassen sich
die Aussagen wie folgt Zusammenfassen: Die Variabilität der Schwankungen des akkumulierten
Niederschlags in Westafrika wird im Wesentlichen durch die Anomalien der Meeresoberflächentemperaturen
(engl.: „Sea Surface Temperatures“, SST) der globalen tropischen und – etwas
weniger bedeutsam - extratropischen Ozeane beeinflusst. Diese Kopplung wird sekundär durch
den Einfluss der lokalen und regionalen Vegetation moduliert (Wang et al., 2004; Sogalla et al.,
2005). Das bedeutet, dass die Rückkopplung der jeweiligen Landnutzung auf den Niederschlag
zu jeder Zeit die lokale Niederschlagsbilanz mitbeeinflusst. Demzufolge wird der letztgenannte
Effekt in den Regenzeiten der Jahre, in denen der Einfluss der SST geringer ist, zum maßgeblichen
Faktor. Die Rolle von Landnutzungsänderung, also der Änderung von Vegetation und Bodeneigenschaften,
stellen insbesondere auch in IMPETUS einen Forschungsschwerpunkt dar
(Sogalla et al., 2005). Dabei sind die Einflüsse der einzelnen Bodengrößen je nach Modell und
Skala unterschiedlich stark ausgeprägt. In der letztgenannten Studie wurde mit dem nicht hydrostatischen
mesoskaligen Modell FOOT3DK auf Grundlage eines Ensembles von eindimensionalen
Studien mit verschiedenen Startbedingungen unter Antrieb des jeweils gleichen Radiosondenaufstiegs
festgestellt, dass der Anfangsbodenfeuchte beim Rückkopplungseffekt auf den Niederschlag
die wichtigste Bedeutung zufällt, da diese in der vorgegebenen Modellparametrisierung
die Verdunstung maßgeblich beeinflusst, welche ihrerseits in die Niederschlagsbildung eingeht.
Weniger bedeutsam – aber nicht vernachlässigbar - sind die Vegetationsbedeckung und die
Albedo. Auf der lokalen Skala spielt die Rauhigkeitslänge eine eher untergeordnete Rolle. Der
Blattflächenindex (engl.: „Leaf Area Index“ – LAI) sowie der Sättigungsbodenwassergehalt zeigen
keine nennenswerte Auswirkung auf den Niederschlag. Das Ergebnis von vielen Sensitivitätsstudien,
in denen mit FOOT3DK dreidimensional modelliert wurde, lässt den Schluss zu, bei
der Reduktion von Bodenfeuchte und Vegetationsbedeckung der künftige Niederschlag einer
vergleichbaren Episode in vielen Bereichen des Modellgebietes rückläufig sein wird. Dies steht
im Einklang mit ähnlichen Untersuchungen auf der kontinentalen Skala mit dem Regionalmodell
REMO im Teilprojekt AB1 (siehe u.a. Paeth, 2004).
Mit dem Lokalmodell des DWD („Deutscher Wetterdienst“) wurden im Bereich Nordwest-
Afrikas mehrere Experimente jeweils für die Jahre 2002 (0.25°-Gitter), 2000 und 2025 (0.1°-
Gitter) gerechnet: Das Experiment, dass auf einem 0.25°-Gitter für ganz Nordwest-Afrika
durchgeführt wurde, dient im Bereich Benin als Antrieb für FOOT3DK. Es hat sich herausgestellt,
dass die Simulationen für ein Modelljahr nicht reichen, um eine allgemeingültige Klimato-

Teilprojekt A1 IMPETUS
logie, die nicht von Einzelereignissen dominiert wird, zu erstellen. Daher muss, so wie für
FOOT3DK bereits durchgeführt, auch für das LM ein klassenbasiertes, statistisch-dynamisches
„Downscaling“ vorgenommen werden. Anders als es zum Beispiel für Marokko möglich war
(Hübener et al., 2005a, 2005b), kann dabei kein Wetterlagenklassifikationsschema verwendet
werden. In diesem Fall wird eine automatisierte Niederschlagstypenidentifikation auf Grundlage
von ECHAM/REMO-Output durchgeführt werden. In einer Kombination mit einer Clusteranalyse
werden die zu simulierenden Einzelepisoden bestimmt.
In der satellitengestützten Fernerkundung hat es in den vergangenen drei Jahren Neuerungen in
der Niederschlagschätzung aus geostationären Infrarotsensoren sowie aus schnell umlaufenden
Satelliten mit passiven Mikrowellensensoren gegeben. Da sich die Zahl der zur Niederschlagsschätzung
geeigneter Mikrowellensensoren zwar auf 8 erhöht hat, aber die zeitliche Abtastung
nach wie vor für ein effektives „Monitoring“ zu niedrig ist, wurden neue Kopplungsansätze mit
den zwar ungenaueren dafür aber zeitlich und räumlich hochauflösenden Infrarot Messungen
von geostationären Satelliten entwickelt.
Der meist verwendete Algorithmus für die Erkennung von Regengebieten aus passiven Mikrowellenmessungen
(GPROF) der „Tropical Rainfall Measuring Mission“ (TRMM) wurde in der
Version 6 operationalisiert. Die Verbesserungen korrigieren primär eine bekannte globale Überschätzung
durch das Mikrowellenprodukt. Es ist aber nicht zu erwarten, dass eine erhöhte Sensitivität
für schwache Regenraten über Land erreicht wurde (McCollum und Ferraro, 2003). Da es
sich wieder um eine nicht regionalisierte Anpassung für das gesamte von TRMM abgedeckte
Gebiet handelt, werden wie vorher Gebiete mit viel Niederschlag stärker berücksichtigt. Die
schon früh beobachtete Überschätzung speziell im äquatorialen Afrika (Kummerow et al., 2001,
McCollum et al., 2000) wird darin ebenso wenig berücksichtigt wie die höhere Gewichtung von
industrialisierten Regionen durch die dort höhere Eichmessungsdichte (McCollum et al., 2002).
Furuzawa und Nakamura (2005) haben beim Vergleich von TRMM PR und TMI eine deutliche
Abhängigkeit von geographischer Breite, Tageszeit und Jahreszeit in den Produkten des
GPROF-Algorithmus nachgewiesen. Neben der Verbindung von Wolkenparametern mit ortsabhängigen
Änderungen in Temperatur und Feuchte könnte eine schon früher vermutete (aber bis
jetzt nicht im Zusammenhang mit der Niederschlagsfernerkundung untersuchte) Verbindung von
vermehrter Tröpfchenbildung durch Aerosole aus der Sahara (McCollum et al., 2000) mit dafür
verantwortlich sein, welche die frühzeitige Verdunstung des Niederschlags begünstigt. In vergleichbaren
Untersuchungen der ortsabhängigen Übereinstimmung des im Rahmen von
IMPETUS entwickelten Mikrowellenalgorithmus (Bauer et al., 2002) mit dem mittels TRMM
PR gemessenem Bodenniederschlag kam es anders als beim integrierten Wolkenwassergehalt
ebenfalls zu einem breitenabhängigen Bias. Dies könnte die Hypothese eines veränderten Evapo-
361

362
IMPETUS Teilprojekt A1
rationsverhaltens durch Temperatur- und Feuchtegradienten sowie Änderungen im Wolkenparti-
kel-Spektrum bekräftigen, müsste jedoch weiter untersucht werden.
Bei den operationellen AMSR-E and SSM/I Niederschlagsschätzungen sind ähnliche Phänomene
wie bei TMI zu erwarten, da die Sensoren, abgesehen von der räumlichen Auflösung der
SSM/I, nahezu identisch sind. Die Niederschlagsfernerkundung aus geostationären optischen
Sensoren beschränkt sich hauptsächlich auf durch verschiedene Methoden auf Niederschlag kalibrierte
Infrarotstrahlungstemperaturen. Neben der Anwendung von durch Mikrowellendaten
trainierten neuronalen Netze auf Infrarotdaten (Hong et al., 2005; Tapiador et al., 2004), eine
Weiterentwicklung der auf dem Infrarot- und Wasserdampfkanal sowie Bilderkennung beruhenden
„Advective-Convective-Technique“ (ACT) (Naus et al., 2004), sowie tri-spektrale Methoden
(Reudenbach, 2005) wurden seit 2003 auch direkte Kopplungsmethoden von geostationären und
umlaufenden Datenquellen weiterentwickelt. Die Eichung der Infrarotdaten durch aus „Probability-Matching“
erstellten „look-up Tabellen“ wird außer in einer großräumig-kurzzeitigen Adaptation
an die vorherrschende Wetterlage (Heinemann und Kerenyi, 2003) nun auch als kleinräumig-langzeitige
Anpassung (Kidd et al., 2003) an die klimatischen Bedingungen praktiziert. Eine
vollkommen andere Methode zur zeitlichen Interpolation der Mikrowellenschätzungen durch
Advektionsvektoren aus den geostationären Messungen ist der C-Morph-Algorithmus, der von
Joyce et al. (2004) vorgestellt wurde. Er erlaubt – im Gegensatz zur Infrarot-Kalibrierung – die
Erhaltung der räumlichen Struktur der von Mikrowellen gemessenen Feldern, ist jedoch bei großer
zeitlicher Distanz zu den Überflügen der umlaufenden Satelliten ineffektiv.
Die C-Morph-Methodik, sowie ein an die Wetterlage adaptiver Probability-Matching-
Algorithmus wurde nun auch in IMPETUS umgesetzt und auf das erweiterte Mikrowellennetzwerk
(TMI, 3 SSM/Is, AMSR-E, und 2 AMSU-B) in Verbindung mit Meteosat-7 angewendet.
Die frühen Ergebnisse bezüglich des zeitlichen „Sampling“ und der räumlichen Entwicklung des
Zusammenhangs von Infrarot-Temperatur und dem am Boden gemessenen Niederschlag motivierten
das Erarbeiten eines durch ein Wichtungssystem verknüpften Kopplungsschemas aus C-
Morph, an der Wetterlage orientierten „look-up“ Tabellen, und klimatisch nach Ort, Tagesgang,
und Jahreszeit organisierten „look-up“ Tabellen. Der aus Radiosondenmessungen für Westafrika
angepasste ACT-Algorithmus verspricht dank einer verbesserten Erkennung von potenziellen
Niederschlagsgebieten durch optische Messungen eine weitere Verbesserung der IR/MW-
Kopplung (Thies et al., 2005). Die Genauigkeit aller gekoppelten Produkte hängt unwiderruflich
von der Genauigkeit der Mikrowellenschätzung ab, so dass diese in Anbetracht der oben aufgeführten
systematischen Fehler, die durch mangelnde Anpassung an die lokalen Bedingungen entstehen,
durch den in IMPETUS erarbeiteten Algorithmus korrigiert werden müssen.
Die von IMPETUS kreuzvalidierten und aufgearbeiteten Bodenmessungen in Benin wurden zu
einer extensiven 0.1°x0.1° Niederschlagsklimatologie verarbeitet (einsehbar unter

Teilprojekt A1 IMPETUS
http://www.impetus.uni-koeln.de/content/ab1/tp-ab1-3-stat.html), die zusammen mit der modellierten
Semivarianz-Fehlerschätzung eine für westafrikanische Verhältnisse hervorragende Basis
zur Validierung von akkumulierten Feldern in Benin bietet. Ein Vergleich des aus der Methodik
von Joyce et al. (2004) entwickelten Satellitenproduktes mit den Bodenmessungen von 1996 bis
2002 zeigte eine gute Wiedergabe der räumlichen Variabilität in manchen Jahren, eine systematische
Überschätzung im Norden Benins, sowie eine systematische großflächige Überschätzung
in einzelnen Jahren. Nach dem beschriebenen Stand der Forschung (insbesondere Furuzawa und
Nakamura, 2005) ist der nahe liegende Grund hierfür die mangelnde lokale Anpassung der dort
verwendeten Standardmikrowellenschätzungen.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Mit den Modellen des kleinskaligen Teils der meteorologischen Modellkette und dem Niederschlags-Monitoring
werden für diverse Problemkomplexe in Benin die notwendigen beobachteten
und klimatologischen Daten generiert. Der wichtigste Beitrag dieses Teilprojektes liegt in
der Ermittlung und Bereitstellung von klimatologischen Parametern. Von besonderem Interesse
für das Teilprojekt A1 sind neben der Modellvalidierung mit Hilfe des satellitengestützten Niederschlags-Monitoring
und der Generierung von Szenarien der weitere operationelle Einsatz
der bisher geschaffenen Ressourcen, indem die bereits produzierten bzw. die noch zu generierenden
Daten für die Anwendungen in den verschiedenen Problemkomplexen zur Schaffung von
DSS verfügbar gemacht werden.
Insbesondere für die Bedürfnisse des Abflussmanagements (PK Be-E.2, PK Be-E.4, PK Be-E.7
und PK Be-H.1), der Landnutzungsänderung (PK Be-E.1, PK Be-L.1, PK Be-L.3) und des
Pflanzenanbaus (PK Be-L.4) sind diese von hohem Interesse. Der Einsatz der von diesem Teilprojekt
bereitgestellten Daten ist für Fragestellungen der Ernährungssicherung in den PK
Be-E.5 und PK Be-E.6 vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Verwendung der Modellergebnisse
für Temperatur und Niederschlag auch in der Malariaausbreitung, die in PK Be-G.4 behandelt
wird, möglich.
Der Einsatz des Niederschlags-Monitoring ist besonders für die PK Be-E.3 und PK Be-H.3 bedeutsam,
in denen Niederschlagsvorhersagen auf Tagesbasis und saisonaler Basis zum Einsatz
für die Landwirtschaft, sowie im PK Be-H.3 für die Abflussvorhersage erarbeitet werden sollen,
welche in ein DSS eingehen.
Somit besteht das wesentliche Ziel für die kommende Projektphase in der Umsetzung der in den
bisherigen Arbeitsphasen generierten Szenarien und einer kritischen Prüfung seitens der Problemkomplexe,
welche meteorologischen Szenarien in planerischen Maßnahmen von Behörden
und NGOs Verwendung finden sollen.
363

364
IMPETUS Teilprojekt A1
Regionalskalige und mesoskalige Modellierung (LM und FOOT3DK)
Die Basis für die Umsetzung in ein DSS auf regionaler und lokaler Ebene sind modellseitig die
folgenden Themenkomplexe: Die Ausweitung der Szenarienberechnungen auf weitere Gebiete,
die Verbesserung der räumlichen Auflösung und Abdeckung größerer Zeiträume unter Verwendung
einer MOS-Korrektur, die Optimierung des Auswahlprozesses von geeigneten Episodensimulationen
durch die Verwendung eines Clusteranalyse-Verfahrens, die Aufbereitung der Ergebnisse
für die Nutzung in Benin und die Durchführung von Simulationen mit neueren Vorgaben
der globalen Klimamodellierung (ECHAM und REMO).
Arbeiten mit LM
Die Strategie der Szenarienrechnung mit dem LM wurde in der zweiten Projektphase von
IMPETUS, genau wie die Arbeiten mit FOOT3DK, zur Verwendung feiner auflösender Gitter
(0.1° statt 0.25° Gitterauflösung) geändert, da die 25 km-Simulationen gegenüber den 0.5°-
Simulationen von REMO nicht die gewünschte Mehrinformation liefern konnten, zumal auch
auf dem 0.25°-Gitter keine dekadischen Simulationen mit dem LM möglich sind. Zusätzlich wäre
die weitere Verfeinerung der FOOT3DK-Simulationen auf ein 3km-Gitter wegen des großen
Skalensprungs bei Verwendung des Antriebs aus 0.25°-Simulationen zweifelhaft. Aus diesem
Grund sind bereits in der zweiten IMPETUS-Phase Szenarien auf einem 0.1°-Gitter berechnet
worden, welche die ganze Guinea-Küstenregion etwa bis 15°N erfassen. Für dieses Modellgebiet
liegen bisher (Juli 2005) Simulationen der Jahre 2000, 2025 sowie Sensitivitätsstudien zum Einfluss
der Vegetationsbedeckung und Ensembles einzelner Monate zur Abschätzung der Unsicherheit
vor. Es ist ebenfalls deutlich geworden, dass mit den zur Verfügung stehenden Ressourcen
an Zeit und Rechnerleistung keine langzeitlichen, dekadischen Simulationen mit dem LM
durchgeführt werden können, und dass aus diesem Grunde auch hier die Beschränkung auf Episodensimulationen
zum Antrieb der kleinskaligen Modellrechnungen mit FOOT3DK stattfinden
wird. Um dennoch Aussagen zum Regionalklima in dem etwas größeren Modellgebiet zu gestatten,
wird dieselbe Technik des statistisch-dynamischen „Downscaling“ wie für FOOT3DK angewandt.
Arbeiten mit FOOT3DK
Im Laufe der zweiten Phase von IMPETUS wurden Episodensimulationen berechnet, die im
Rahmen des statistisch-dynamischen Regionalisierungsverfahrens zu saisonalen Niederschlägen
rekombiniert wurden. Mit diesen werden Zeitreihen von künftigen Regenzeiten im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
erstellt, wobei die vordringlichste Aufgabe in der dritten Phase von IMPETUS
darin besteht, diese Zeitreihen auf die Bedürfnisse der Anwender in den Problemkomplexen zu-

Teilprojekt A1 IMPETUS
zuschneiden. Weiterhin ist es das Ziel für die hydrologischen Modellierungen (z.B. in PK
Be-E.2, PK Be-E.4, PK Be-E.7 und PK Be-H.1) eine weiter verbesserte räumliche und zeitliche
Datengrundlage zu schaffen. Daher soll im Rahmen der kommenden Arbeiten die Modellauflösung
von FOOT3DK von 9km auf 3km verfeinert werden und mit den ebenfalls besser aufgelösten
10km-Läufen des LM angetrieben werden. Im Zusammenhang mit der Erarbeitung eines
tragfähigen Konzepts zur Anlage von lokalen Stauseen in PK Be-E.4 werden mit den vorgesehenen
Gebietserweiterungen für FOOT3DK auch auf der lokalen Skala die notwendigen Klimadaten
zur Verfügung gestellt. Der erweiterte Einsatz des FOOT3DK in den zusätzlichen Regionen
Nieder- und Mittel-Ouémé unterstützt auch die PK Be-E.1 und PK Be-E.5, wo die entsprechenden
Datensätze - als einer von mehreren Antrieben – die Grundlage zur Modellierung der
Nahrungsmittelversorgung der Bevölkerung Verwendung finden. Die geplanten Berechnungen
mit FOOT3DK dienen insbesondere PK Be-L.3 als Arbeitsgrundlage. Dort werden die Auswirkungen
der Ausweitungen von landwirtschaftlichen Flächen auf das Ökovolumen (Verringerung
der Biomasse) und die damit verknüpfte Niederschlagsverminderung mit Hilfe von modellgestützten
Verfahren und empirischen Beziehungen verglichen und finden Eingang in die Transferfunktionen
des statistisch-dynamischen „Downscalings“. Eine Verwendung der generierten Zeitreihen
ist darüber hinaus auch für die Berechnungen der Malariaausbreitung im PK Be-G.4
möglich.
Um eine hohe Qualität des zur Verfügung gestellten Datenmaterials für die genannten Problemkomplexe
zu sichern und die bisher produzierten Daten zu optimieren sind auf der lokalen Skala
weitere Arbeitsschritte vorgesehen. Zum einen sollen die Szenarienrechnungen mit Hilfe des direkten
„Downscalings“ mit den Ergebnissen des statistisch-dynamischen Ansatzes verglichen
werden. Ein Vergleich auf Grundlage von Zeiträumen auf der Skala von Wochen soll die Güte
des für IMPETUS gewählten Ansatzes unterstreichen. Die Modifikation des Modelloutputs mit
Hilfe eines MOS-Systems, soll die Berechnungen auf der lokalen Skala optimieren. Dieser Ansatz
hat sich schon bei den Berechnungen mit REMO in IMPETUS bewährt (Paeth, 2005). Mit
der Zielsetzung auch die Methode des statistisch-dynamischen „Downscalings“ weiter zu
verbessern ist der Einsatz einer Clusteranalyse vorgesehen. Mit Hilfe eines partitionierten Verfahrens
(z.B. „k-means-Verfahren“) werden auf Grundlage der Modelldaten von ECHAM oder
REMO Episoden-Cluster mit verschiedenen meteorologischen Parametern gebildet. Diese Parameter
(z.B. mittlere Feuchte, Niederschlagsmenge, Niederschlagsart, mittlere Temperatur, etc.)
werden unter Berücksichtigung der Typenanalyse für die Regenzeit 2002 vorgegeben. Die Entfernung
zum Zentroiden (z.B. Mahalanobis-Entfernung) dient zur Bestimmung der geeigneten
Vertreter aus einem Cluster, wobei einerseits Vertreter mit der kürzesten Entfernung (typisch für
die Klasse), andererseits Vertreter mit großer Entfernung zum Zentroid (Extreme in einer Klasse)
ausgewählt werden. Die zugehörigen Episoden werden im Anschluss simuliert und sind die
365

366
IMPETUS Teilprojekt A1
optimierte Grundlage für die Berechnungen mit dem statistisch-dynamischen „Downscaling“-
Verfahren.
Niederschlags-Monitoring und quantitative Modellvalidierung mit Satellitendaten
Das in der 1. und 2. Phase entwickelte Regenretrieval wird nach den Regenzeiten 2002 bis 2004
(2. Phase) in der 3. Phase zunächst auf weitere Regenzeiten (1997 bis 2005) angewendet. Hierbei
sollen unter anderem interannuelle Schwankungen der klimatischen Bedingungen von z.B.
Feuchte und Aerosolen näher untersucht werden, die möglicherweise zu den saisonalen und örtlich-verteilten
systematischen Fehlern in den genannten existierenden Produkten geführt haben.
Auch wegen der geringeren Stationsdichte in trockenen Gebieten ist eine Untersuchung von längeren
Zeitreihen nötig, um statistisch aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen. Dies ist ebenfalls
nötig, um die Bedeutung der kontinuierlichen Eichung durch das TRMM Radar, der Anpassung
der IR/MW an die Wettersituation und der auf verschiedenen Skalen durchgeführten klimatischen
MW/IR Eichung für die Qualität der Felder zu überprüfen. Somit können die Konsequenzen
von Ausfällen einzelner Komponenten des Retrievals abgewogen werden. Gleichzeitig werden
so für mehrere Jahre gültige look-up Tabellen erstellt, die notfalls bei Zusammenbruch der
MW-Datenströme bzw. bis zum Eintreffen weiterer Daten verwendet werden können. Der nötige
Übergang von Meteosat-7 (1997-2004) zu MSG (ab 2004) wird noch bis Ende der 2. Phase gewährleistet,
die Ausnutzung der multispektralen Fähigkeiten wird bis Mitte 2007 von einer in
Bonn arbeitenden „Eumetsat visiting scientist“ (sowie weiteren externen Partnern) weiterentwickelt.
Bis dahin sind Fortschritte zu erwarten, die leicht in das vorher entwickelte Kopplungsschema
zu übernehmen sind und zu einer Erhöhung der Korrelation mit Bodenmessungen auf
kleiner Raum / Zeit-Skala führen sollten.
Außerdem soll das Vorhersagepotenzial der aus den von C-Morph berechneten instantanen Advektionsvektoren
und Vorwärts-Propagation sowie existierenden automatisierten „Cell-tracking
Methoden“ untersucht werden. Da hierfür keine Entwicklungsarbeit mehr erforderlich ist und
ohnehin die Vorhersagen sich auf 3 bis maximal 6 Stunden beschränken werden, ist der Aufwand
zur Implementierung niedrig.
Die Messungen des erst seit 2005 in Benin operationellen Regenradars sollen zu einer erweiterten
Validierung und Untersuchung der kleinskaligen Variabilität genutzt werden. Hieran können
unter anderem die gegen Ende der 2. Phase umgesetzten Verfahren zum statistischendynamischen
„Downscaling“ (existierende Verfahren nach Venema et al., 2005; Basu et al.,
2004; Onibon et al., 2004) getestet werden, die die Verwendbarkeit für höher aufgelöste Anwendungen
sicherstellen. Es ist zu erwarten das sich der Stand der Forschung und die Qualität der
Niederschlagsprodukte des bodengebundenen Regenradars in Benin während der Projektphase

Teilprojekt A1 IMPETUS
durch die Arbeit von AMMA verbessert (unter anderem durch das ab 2006 installierte Mikro-
Regen-Radar). Dieses führt zu erheblich verbesserten Validierungsmöglichkeiten von hochauflösenden
instantanen sowie akkumulierten Feldern.
Das entwickelte Monitoringsysystem wird zuerst am Meteorologischen Institut der Universität
Bonn operationalisiert. Nach Evaluierung der Notwendigkeit einzelner Komponenten anhand der
vorher untersuchten Regenzeiten werden die benötigten Datenströme von den Datenlieferanten
(NASA/NOAA/EUMETSAT/DWD) zunächst nach Bonn eingerichtet. Dabei werden die benötigten
Programme zur automatisierten FTP-Beschaffung, Datenreduzierung, und Archivierung
erstellt. In Kontakt mit dem Beninischen Wetterdienst („Direction de la Météorologie National,
Benin“ - DMN) werden die zu diesem Zeitpunkt in Benin existierende Kommunikationswege in
Zusammenhang mit der Wichtigkeit einzelner operationeller Datenquellen abgewogen. Das zuerst
in Bonn arbeitende Monitoringsystem wird per FTP abrufbare Daten bereitstellen, die unmittelbar
von lokalen Partnern und Projektpartnern sowie anderen afrikanischen Interessenten
genutzt werden können.
Eine zentrale Aufgabe in der 3. Phase wird sein, die dann für die Region und speziell für Westafrika
optimierten Algorithmen und Datenströme in Form eines operationellen Niederschlags-
Monitoring-Systems im Rahmen des PK Be-H.3 lokal zu installieren und an Verantwortliche in
Benin zu übergeben. Dabei soll die selbständige Weiterführung des Systems auch unter technischem
Ausfall mehrerer Datenquellen (Ausfall der Internetverbindung oder einzelner Satellitenplattformen)
ermöglicht werden. Der bereits im Rahmen von PUMA („Preparation for the Use
of MSG“ in Africa) installierte MSG-Empfänger (LRIT und hochauflösender HRIT Empfang),
liefert dabei eine ausgezeichnete Datengrundlage. Außerdem wird das Fachwissen zum Verständnis
der Funktionsweise des Regenretrievals, zur Interpretation und Auswertung der Ergebnisse,
Archivierung, sowie zum Eingriff in einzelne Komponenten durch entsprechende Programmierkenntnisse
an Mitarbeiter des DMN übermittelt. Die von IMPETUS entwickelten
Softwaretools zur Verarbeitung der Satelliten- und Bodenmessungen werden in benutzerfreundlicher
und weiterentwickelbarer Form übergeben. Zusätzlich soll die Option zur Archivierung
der Daten in reduzierter Form (Die großen Datenmengen des hochauflösenden MSG-SEVIRI
können in der rohen vom Empfänger gelieferten Form in Benin nicht archiviert werden) für weitere
wissenschaftliche Anwendungen ermöglicht werden. Damit soll für beninische Wissenschaftler
die komplette Ausschöpfung der dort empfangenen Satellitendaten, auch bezüglich anderer
Parameter als dem Niederschlag, in Zukunft gegeben werden.
Vor der Übertragung des Monitoringsystems werden in Zusammenarbeit mit dem DMN, Kommunen,
internationalen Partnern (Betreiber der Bodenmessungsnetzwerke), und Projektpartnern
die Kommunikationswege in Bezug auf eine möglichst schnelle Weiterleitung der Bodenmessungen
sowie deren Kreuzvalidierung / Verarbeitung, und Einbindung in das Monitoringsystem
367

368
IMPETUS Teilprojekt A1
hergestellt. Gleichzeitig werden Kommunikationswege zu direkten Anwendern in Kommunen,
Universitäten, Ministerien, und Wirtschaft geschaffen. In Absprache mit dem DMN werden
Schulungen für benötigte Kenntnisse in Fernerkundung, Datenverarbeitung, Statistik, und Pro-
grammierung vorbereitet, die während der Installation des Systems in Benin durchgeführt wer-
den. Bei der Erschaffung der Kommunikations-Strukturen zur Weiterleitung der Ergebnisse in-
nerhalb Benins bietet sich die Zusammenarbeit mit dem PK Be-E.3. Die Schulungen für den Be-
trieb des Systems werden in Anlehnung an die Erfahrung in der Validierung und den vorher ge-
rechneten Regenzeiten erfolgen.
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Wissenschaftliche Projektleitung
Die Funktion des leitenden Wissenschaftlers wird in diesem Teilprojekt von Herrn Dr. A. Fink
übernommen.
Bearbeiter „Modellierung FOOT3DK“
Die zentralen Arbeiten im Teilprojekt werden von Herrn Dr. A. Krüger (Arbeitsgruppe Prof. Dr.
Kerschgens) mit einer BAT IIa-Stelle übernommen. Er wird in enger Zusammenarbeit mit Herrn
Dr. Born (Teilprojekt B1) die FOOT Modellierung durchführen. Von Herrn Krüger wurden bereits
die statistisch-dynamische Regionalisierung im Bereich des oberen Ouémé-
Einzugsgebietes, sowie umfangreiche Anpassungen der Landnutzung für FOOT3DK - inklusive
zahlreicher damit verknüpfter Sensitivitätsstudien - in der zweiten Phase durchgeführt. Er übernimmt
sowohl die Simulationen mit dem lokalen Modell FOOT3DK als auch die Umsetzung der
modellierten Ergebnisse für Niederschlag und Verdunstung in ein DSS im Rahmen des PK
Be-L.3.
Herr Krüger ist verantwortlich für die Erstellung der Kataster für die beiden neu hinzukommenden
Modellgebiete des Mittel-Ouémé und Nieder-Ouémé. In Zusammenarbeit mit den Teilprojekten
A3 und C2 werden hier die notwendigen Landnutzungsdaten erhoben und in ein für
FOOT3DK nutzbares Format gebracht. Dabei werden sowohl die Daten für das Jahr 2001 (Referenzkataster),
als auch die Daten für die zukünftige Approximation von 2025 erhoben. Auf
Grundlage dieser Daten werden erneut Episodensimulationen für trockene und nasse Phasen (Episoden
von 24 bis 72 Stunden Länge) durchgeführt auf deren Grundlage ein statistischdynamischer
Ansatz (Transferfunktionen) die jährlichen Zeitreihen für die verschiedenen Modellgebiete
bereitstellt. Erneut ist die Durchführung von Sensitivitätsstudien vorgesehen, die von
einer umfangreichen Modellvalidierung mit Hilfe des Niederschlags-Monitoring begleitet wird.

Teilprojekt A1 IMPETUS
Die Berücksichtigung von Interventionsszenarien im Bereich des statistisch-dynamischen
„Downscalings“ nach Vorgaben der PK Be-L.1 und PK Be-L.2 und einer entsprechenden Modifikation
der mit diesen Vorgaben verbundenen Transferfunktionen werden ebenfalls von ihm
durchgeführt. Darüber hinaus übernimmt er die Leitung des PK Be-L.3. In diesem Problemkomplex
wird von ihm die Rekombination der Episodensimulationen in einem dynamische Konvergenzverfahren
entsprechend der emprischen Beziehungen auf Grundlage der Erhebungen des
Ökovolumens vorgenommen. Er ist verantwortlich für die Anfertigung von einfachen Diagrammen
und look-up Tabellen als erste „Deliverables“ und später für die Entwicklung eines DSS zur
Prognose der lokalen Niederschlagvariabilität.
Des Weiteren werden von Herrn Krüger die Anpassungen in FOOT3DK für die Verfeinerung
der Auflösung von 9km auf 3km durchgeführt. Er übernimmt ebenfalls die Durchführung des
direkten „Downscaling“, welches mit dem Antrieb der Modellkette (in diesem Fall des LM) zum
Abgleich für die Ergebnisse des statistisch-dynamischen Ansatzes verwendet werden sollen. An
der Schnittstelle für zahlreiche Problemkomplexe im Projektbereich Benin fällt ihm auch die
Aufgabe der Datenverfügbarmachung und des Transfers in die Teilprojekte und Problemkomplexe
zu. Er steht in Fragen der interdisziplinären Anwendungen anderer Bereiche als Ansprechpartner
(bzgl. Qualität und Informationsgehalt) zur Verfügung und hat die Aufgabe den Datentransfer
von klimarelevanten Modelldaten aus dem Teilprojekt A1 in die übrigen Bereiche nach
Rücksprache mit den Projektpartnern zu koordinieren bzw. selbst durchzuführen.
Nicht zuletzt werden von Herrn Krüger die Implementation der MOS Techniken aus Teilprojekt
AB1 in die Berechnungen für die lokale Skala in Benin übernommen. Er wird die Programmierarbeiten
zur Bereitstellung einer Clusteranalyse (auf Basis des „k-means-Verfahren“) durchführen,
mit deren Hilfe die Optimierung der Wahl von geeigneten Episoden vorgenommen wird.
Mit Hilfe dieses Ansatzes wird die Wahl der am besten zur Simulation geeignetsten Episoden
unter zu Hilfenahme des REMO bzw. ECHAM-Niederschlags objektiviert. Ziel dieser Arbeiten
soll unter anderem die Identifikation von Risikogebieten sein, welche auf Grundlage der Szenarienvorgaben
von ECHAM/REMO/LM, eine allgemeine Verknappung von Niederschlag bzw.
ein extrem variables Niederschlagsangebot erfahren werden. Diese Erhebungen sind insbesondere
für PK Be-E.4 und PK Be-E.7 von Bedeutung. Sie dienen aber auch den Ausarbeitungen des
PK Be-L.3 als Arbeitsgrundlage.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Erstellung einer Häufigkeitsklassifikation von Niederschlagsereignissen mit REMO-Daten
auf Grundlage der für 2002 erstellten Typen.
⇒ Auswahl alternativer Episoden 2002 (Clusteranalyse) für das statistisch-dynamische
„Downscaling“ REMO/LM/FOOT3DK
⇒ Fertigung des FOOT3DK-Katasters für den Bereich Mittel-Ouémé
369

370
IMPETUS Teilprojekt A1
⇒ Bereitstellung der Klimadaten für PK Be-E.1, PK Be-E.2, PK Be-E.5, PK Be-E.6, PK
Be-L.3, PK Be-G.4 und PK Be-G.5
⇒ Analyse der beobachteten Niederschläge bzgl. der Modellgüte in trockenen und feuchten Perioden
2. Jahr (2007)
⇒ Fertigung des FOOT3DK -Katasters für den Bereich Nieder-Ouémé
⇒ Durchführung des statistisch-dynamischen und dynamischen „Downscalings“ mit LM und
FOOT3DK für die neuen Regionen des PK Be-L.3
⇒ Durchführung der ergänzenden Simulationen (der Interventionsszenarien) für Episoden mit
FOOT3DK inklusive erster Sensitivitätsstudien für den PK Be-L.3
⇒ Beginn der Zusammenführung von Daten und Programmen des PK Be-L.3 zu anwenderfreundlichen
Oberflächen oder Diagrammen nach weiteren Kontakten bzgl. der Wünsche der
Ansprechpartner in Benin
3. Jahr (2008)
⇒ Implementierung des MOS als FOOT3DK Postprozessor
⇒ Aufbau des „Decision Support Systems“ in PK Be-L.3 als Einzelanwendung
⇒ Anwendungstest für das DSS Niederschlagsvariabilität
⇒ Berechnung und Auswertungen der Niederschlags- und Verdunstungsklimatologien mit
FOOT3DK in PK Be-L.3. Korrektur der Verteilungen klimatologischer Parameter aus dem
statistisch-dynamischen „Downscaling“, besonders für den Niederschlag mit Hilfe des MOS
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Qualitätskontrolle und ggf. Korrektur der implementierten DSS
Bearbeiter „Modellierung LM“
Für Herrn Herr T. Brücher (Arbeitsgruppe Prof. Speth) ist eine BAT IIa-Stelle vorgesehen. Er
übernimmt die anfallenden Simulationen mit dem das FOOT3DK antreibenden Modell LM. Er
führt die Anpassungen im LM entsprechend der feineren 10 km Auflösung durch und erzeugt die
notwendigen, in REMO-Daten genesteten Episodensimulationen mit dem LM. Herr Brücher betreut
die Datenpflege der REMO-Daten, die aus den Konsortialrechnungen des DKRZ gewonnen
werden (Teilprojekt AB1), im Hinblick auf ihre Verwendung im statistisch-dynamischen
„Downscaling“. Weiterhin werden von ihm die Simulationen mit den neueren Daten von
ECHAM5 und REMO für das direkte „Downscaling“ vorgenommen, die in diesem Teilprojekt
mit den Berechnungen des statistisch-dynamischen „Downscaling“ verglichen werden. Hier ist
die Unsicherheitsabschätzung der Niederschlagsfelder von besonderer Wichtigkeit, die für bestimmte
Episoden nochmals mit Ensemble-Läufen unterschiedlicher Länge vorgenommen wird.
Die Episoden werden aus den vorhandenen Fernerkundungsdaten ermittelt, welche auch geeig-

Teilprojekt A1 IMPETUS
nete Daten zur Evaluierung der Modellrechnungen zur Verfügung stellen. Zusätzlich wird Herr
Brücher die Rolle von Randeffekten im LM untersuchen, die auf verschiedene SST-Antriebe zurückgehen.
Er wird darüber hinaus Antriebsdaten für Interventionsszenarien bereitstellen, die
nach Vorgaben der Ergebnisse jener Problemkomplexe, die sich mit einer Änderung der Landnutzung
beschäftigen (z.B. PK Be-L.1 und PK Be-L.2) erforderlich werden. Diese Daten stellen
die Grundlage zu den Neuberechnungen im PK Be-L.3 dar. Herrn Brücher fallen ebenfalls Aufgaben
des Datenmanagements und Transfers von REMO- und LM-Daten zu. Im Rahmen dieser
Tätigkeiten steht er als Ansprechpartner zur Verfügung und erarbeitet Lösungsvorschläge für die
Probleme des Datentransfers in die anderen Teilprojekte. Er übernimmt Arbeiten im Bereich des
Aufbaus einer Datenbank für klimarelevante Parameter auf der unteren regionalen Skala mit den
Outputdaten des LM, die naturgemäß mit seinen Arbeiten im Teilprojekt B1 eng gekoppelt sind.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Aufbereitung der Daten aus REMO-Konsortial-Rechnungen für die Verwendung als Antrieb
des LM
⇒ Auswahl alternativer Episoden für das statistisch-dynamische „Downscaling“
REMO/LM/FOOT3DK, Durchführung der ergänzenden Episodensimulationen mit dem LM
⇒ Durchführung der ergänzenden Episodensimulationen mit dem LM
⇒ Vorbereitende Arbeiten zum Datentransfer in Problemkomplexe: Testweise Weitergabe und
Anpassung an die jeweils erforderlichen Strukturen
2. Jahr (2007)
⇒ Dynamisches „Downscaling“: Durchführung mehrerer Ensembles aus LM-Läufen für charakteristische
Episoden in unterschiedlicher Länge (ca. 1 Woche bis 3 Monate) zur Einschätzung
der Unsicherheit
⇒ Vergleich mit den Ergebnissen des statistisch-dynamischen Ansatzes
⇒ Arbeiten zum Datentransfer zu anderen Teilprojekten in Abstimmung mit Teilprojekt C
3. Jahr (2008)
⇒ Aufbau und Pflege der Klimatabellen, ggf. Arbeiten zum Transfer der Daten in Problemkomplexe
bzgl. einer anwendungsorientierten Schnittstelle (zusammen mit Teilprojekt C)
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Pflege der Klimatabellen
Bearbeiter „Satellitengestütztes Monitoring“
Alle Arbeiten zur Fertigstellung und Installation des Satellitengestützten Monitoring-Systems im
Rahmen des IMPETUS-Tools PK Be-H.3 sowie die damit verbundenen Schulungen in Benin
werden von Herrn Diederich (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Simmer) auf einer BAT IIa-Stelle vorgenommen.
Die technischen Details der Installation, Datentransfer und der Umfang der nötigen
371

372
IMPETUS Teilprojekt A1
Schulungen werden zu Beginn des ersten Jahres zusammen mit den entsprechenden lokalen Part-
nern geplant. Außerdem wird die vorher entwickelte Methodik der Niederschlagsschätzung aus
Satellitendaten auf den ausgedehnten Zeitraum von 1997 bis 2005 angewendet (in der 2. Phase
2002 bis 2004), um die zu erwartende Leistung des Systems in trockenen sowie feuchten Jahren
unter verschiedenen Bedingungen abzuschätzen. Das Regenretrieval wird insbesondere in Bezug
auf die Erkennung der räumlich begrenzten am Boden gemessenen Trockenanomalien an der
Küste (1998 und 2000) und im Norden (1997 und 2000) getestet. Die Vergleiche werden auf
dem Gebiet Benins mit dem aus Bodenmessungen erarbeiteten klimatologischen Produkt, und
auf dem gesamten westafrikanischen Gebiet mit GPCC sowie AMMA-
Niederschlagsschätzungen durchgeführt. In einer Studie soll außerdem aus existierenden Modelldaten
geschätzte Feuchtadvektion, Temperatur, und Aerosolverteilung extrahiert werden, um
den vermuteten Zusammenhang von starken Schwankungen dieser Parameter mit variierenden
look-up Tabellen zwischen Niederschlag und Mikrowellen- bzw. Infrarot-Indizes zu untersuchen.
Darin sollen auch Strategien zur Extrapolation der look-up Tabellen für den Fall von nicht
verfügbaren TRMM Radar und/oder passiven Mikrowellensensoren erarbeitet werden.
Der Vergleich mit den durchgängigen hochauflösenden Regenradardaten in Benin wird für alle
Jahre ab 2005 durchgeführt. Diese Untersuchungen werden sich vor allem auf den Übergang von
einer räumlichen Auflösung in eine andere in verschiedenen Zeitskalen beziehen, um die effektive
Auflösung des Monitoringprodukts und die Wirksamkeit von angewendeten statistischen
„Downscaling“-Methoden zu prüfen. Die Implementierung der Weiterentwicklungen durch die
multispektralen Fähigkeiten von MSG-SEVIRI in das Monitoringsystem wird ebenfalls von
Malte Diederich übernommen, währen die Entwicklung selber durch die in Kapitel IV PK
Be-H.3 genannten projektexternen Partner geschieht. Die Fertigstellung der Komponente zur 3
bis 6 -stündigen Vorhersage erfolgt während einer Testphase. Der Aufwand hierfür ist gering, da
eine Vorwärtspropagation bereits im CMORPH-Modul existiert. Das Vorhersagepotenzial soll
im Laufe der Testphase für die spätere Verwendung abgeschätzt werden. Das Monitoringsystem
wird nach Organisation der Datenströme in vollem Umfang am Meteorologischen Institut Bonn
implementiert und stellt darauf hin die Ergebnisse in Echtzeit per FTP zur Verfügung. Im Anschluss
werden die Algorithmen in die für den operationellen Betrieb geeignete Form gebracht,
sowie in Bezug auf Robustheit und Benutzerfreundlichkeit optimiert. In Zusammenarbeit mit der
DMN werden Programme zur Extraktion, Reduzierung, und Archivierung von hochauflösenden
SEVIRI-Daten erstellt, die eine Nutzung in- und außerhalb des Niederschlagsretrievals ermöglichen.
Die Programme zur Verarbeitung der Bodenmessungen werden zusammen mit dem Niederschlagsretrieval
als bequem zu handhabendes und durch entsprechende Programmierfähigkeiten
selbst erweiterbares Softwarepaket zur Übergabe fertig gestellt. Die notwendigen Schulungen
zur Benutzung und Interpretation der Ergebnisse werden anhand des bis dahin erstellten Datensatzes
vorbereitet. Die Datenströme werden anschließend umgeleitet und das Monitoring-

Teilprojekt A1 IMPETUS
System in Benin installiert. Nach der technischen Installation werden die vorbereiteten Schulungen
für die Betreiber durchgeführt und die Kommunikation zwischen DMN und Ministerien,
Kommunen, Wissenschaftlern, sowie Entscheidungsträgern in der Wirtschaft sichergestellt.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Technische Planung des Datentransfers für das Regenretrieval mit dem DMN
⇒ Vorbereitende Gespräche mit dem DMN bzgl. des Einsatzes des DSS für Variabilitätsvorhersage
der Niederschläge in den gewählten Regionen
⇒ Anschaffung von Meteosat-7 Daten für 1997-2000, MSG TRMM+PMW für 2005-2006
(durch SHK)
⇒ Anwendung des Monitoringschemas auf die Jahre 1997-2001, 2005-2006
⇒ Evaluierung des Systems für alle Jahre, insbesondere bzgl. der Ortung von Trockenanomalien
und Extremen Niederschlägen anhand von Bodenmessungen und Niederschlagsradar
⇒ Studie der PMW und IR look-up Tabellen in Zusammenhang mit Zyklischen, vorhersagbaren,
und nicht vorhersagbaren Schwankungen.
2. Jahr (2007)
⇒ Vergleich des Satellitenproduktes mit den hochauflösenden X-Band Radar Messungen bezüglich
der Wiedergabe von kleinskaliger räumlicher Variabilität der instantanen sowie Akkumulierten
Felder.
⇒ Aufnahme der zu erwartenden Neuerungen in ACT und / oder IR - Niederschlag Indizes
durch Ausnutzung der zusätzlichen MSG-SEVIRI Kanäle.
⇒ Organisation der Datenströme und Inbetriebnahme des Monitoring-Systems am Meteorologischen
Institut Universität Bonn
⇒ Implementierung der Vorhersagekomponente und Abschätzung des Vorhersagepotenzials
3. Jahr (2008)
⇒ Vorbereitung der erstellten Programme (inkl. Verarbeitung von Bodenmessungen) für Robustheit
und bequeme Bedienbarkeit.
⇒ Erstellung von Software zur Extraktion, Reduzierung, und Archivierung von in Benin direkt
empfangenen hochauflösenden SEVIRI-Daten zur Verwendung für das Regenretrieval sowie
für weitere Anwendungen in Absprache mit dem DMN.
⇒ Planung des Landesweiten Kommunikationssystems zur Datenweiterleitung.
⇒ Vorbereitung von Schulung in Fernerkundung, der übergebenen Software, Programmierung,
Statistik und der Interpretation der Ergebnisse
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Installation des Monitoring-Systems beim DMN
⇒ Schulung des Personals und Herstellung der Landesweiten und Internationalen Kommunikationswege
zur Datendiffusion innerhalb und außerhalb Benins.
373

374
SHK „Modellierung FOOT3DK“
IMPETUS Teilprojekt A1
Eine SHK (Patrick Ludwig bei Prof. Kerschgens) übernimmt Teile der aufwändigen Simulationsarbeiten
mit FOOT3DK. Er führt die ebenfalls anfallenden statistischen Auswertungen der
FOOT3DK Modellsimulationen, sowie Teile der Modellevaluation auf Basis der Fernerkundungsdaten
des Niederschlags durch. Diese Arbeiten münden in eine Diplomarbeit.
SHK „Satellitengestütztes Monitoring“
Für die aufwändige Datenanschaffung und Verarbeitung (Meteosat-7 für 1997-2000, MSG-
SEVIRI und Mikrowellensensoren 2005-2006) wird eine SHK benötigt.
Tabelle der im Teilprojekt verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
ACT Advective-Convective-Technique
AMMA African Monsoon Multidisciplinary Analysis
AMSR-E Advanced Microwave Scanning Radiometer - Earth Observing System
AMSU-B Advanced Microwave Sounding Unit-B
C-Morph CPC-morphing technique
CPC Climate Prediction Center
DMN Direction de la Météorologie Nationale
DSS Decision Support System
DWD Deutscher Wetterdienst
EUMETSAT European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites
ECHAM4
ECHAM5
ECMWF Model, Hamburg, Version 4 / Version 5
ECMWF European Center for Medium Range Weather Forecast
FOOT3DK Flow over orographically structured terrain, 3 dimensional, Version „Köln“,
Meso-γ-Skaliges Atmosphärenmodell
FTP File Transfer Protocol
GOES Geostationärer Satellit
GPROF Goddard profiling algorithm
HRIT High Rate Information Transmission
obere Ouémé-
Einzugsgebiet
Haute Valée de l’Ouémé
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change -

Teilprojekt A1 IMPETUS
IR Infrarot
LAI Leaf Area Index (Blattflächenindex)
LM Lokalmodell des DWD, Meso-β-skaliges Atmosphärenmodell
LRIT Low Rate Information Transmission
LWC Liquid Water Content
MOS Model Output Statistics
METEOSAT Meteorological Satellite
MSG Meteosat Second Generation
MW Mikrowelle
NASA National Aeronautics and Space Administration
NGO Non Governmental Organization
NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration
PMW passive Mikrowellensensoren
PR precipitation radar
PUMA preparation for the use of MSG in Africa
REMO Regionalmodell, Synoptisch- uns Meso-α-skaliges atmosphärisches Regionalklimamodell
SEVIRI Spinning Enhanced Visible and Infra-Red Imager
SRES benannt nach dem zweiten IPCC-Report: Second Report on Emission Szenarios
SSM/I Special Sensor Microwave Imager
SST Sea Surface Temperature
TMI TRMM microwave imager
TRMM Tropical Rainfall Measurement Mission
375

376
Im Text zitierte Literatur
IMPETUS Teilprojekt A1
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Teilprojekt A1 IMPETUS
Zhao, M. und A..J. Pitman, 2002: The impact of land cover change and increasing carbon dioxide on the extreme and frequency
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Diplom- und Doktorarbeiten
Bachner, S., 2002: Analysis of African Easterly Waves and Associated Convection Using a Non-Hydrostatic Limited-Area
Model. Diploma Thesis, Meteorologisches Institut der Universität Bonn, Auf dem Hügel 20,D-5121 Bonn.
Veröffentlichungen im Rahmen von IMPETUS seit 2000
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ausgewählte Gebiete in Westafrika. Selbstverlag des Instituts für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln,
79 S.
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Bauer, P., D. Burose and J. Schulz, 2002: Rain detection over land surface using passive microwave data. Meteorologische Zeitschrift
11, 37-48
Dascoulidou-Heibey, E., (2004): Die Einteilung Benins und Nigerias in Regionen mit typischen monsunalen Niederschlagsregimen
und deren Veränderungen zwischen den Klimanormalperioden 1931-1960 und 1961-1990. Selbstverlag des Instituts
für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln, 78 S.
Ermert, V., (2004): Typisierung von Niederschlagsereignissen in Benin in der Regenzeit 2002. Selbstverlag des Instituts für
Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln, 103 S.
Fink, A.H, 2005: Der westafrikanische Monsun. Eingereicht bei PROMET.
Fink, A. H. und A. Reiner, 2003: Spatio-temporal Variability of the Relation between African Easterly Waves and West African
Squall Lines in 1998 and 1999. J. Geophys Res., 108(D11), ACL 5-1–5-17, 4332, doi:10.1029/2002JD002816.
Fink, A.H., D. G. Vincent, P. Reiner und P. Speth 2004: Mean state and wave disturbances during phases I, II, and III of GATE
based on ERA-40. Mon. Wea. Rev., 132 (7), 1661-1683.
Fink, A. H., D. G. Vincent und V. Ermert, 2005: Rainfall Types in the West African Soudanian Zone during the Summer Monsoon
2002. Mit geringfügigen Änderungen bei Mon. Wea. Rev. akzeptiert.
Hübener, H. und M. Kerschgens, 2005a: Downscaling of current and future rainfall climatologies for southern Morocco. Part I:
Downscaling method and current climatology. Submitted to Int. J. Climatol.
Hübener, H. und M. Kerschgens, 2005b: Downscaling of current and future rainfall climatologies for southern Morocco. Part II:
Climate change signals. Submitted to Int. J. Climatol.
Paeth, H. und A. Hense, 2002a: Seasonal forecast of sub-sahelian rainfall using cross validated model output statistics. Int. J.
Climatol., submitted.
Paeth, H., 2005: Statistical postprocessing of simulated precipitation data for hydrological and climatological analyses in West
Africa. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, submitted.
Reiner, A., (1999): Ausgewählte Eigenschaften von "African Easterly Waves" im Sahel-Feuchtjahr 1988 und Sahel-Trockenjahr
1990. Selbstverlag des Instituts für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln, 88 S.
Schrage, J. M., A. H. Fink, V. Ermert und E. D. Ahlosnou, 2005: Case Studies of mesoscale convective system in the Soudano-
Guinean zone of West Afrcica during the 2002 monsoon season. Überarbeitete Version eingereicht bei J. Atmos. Sci. im
Mai 2005
Schrage, J. M., S. Augustyn und A. H. Fink, 2005: Nocturnal Stratiform Cloudiness during the West African Monsoon.
Eingereicht bei Meteorology and Atmospheric Physics.
Sogalla, M., A. Krüger und M. Kerschgens, 2005: Mesoscale modelling of interactions between rainfall and the land surface in
West Africa, Meteorol Atmos Phys., DOI 10.1007/s00703-005-0109-z, Published online: June 30, 2005
Vollmert, P., A. H. Fink und H. Besler, 2003: Ghana- und Dahomey-Trockenzone: Ursachen für eine Niederschlagsanomalie im
tropischen Westafrika. Erde, 134 (4), 375-393.
377

Teilprojekt A2 IMPETUS
Teilprojekt A2
Bodenwasserdynamik, Oberflächenabfluss, Grundwasserneubildung und
Bodendegradation auf der lokalen und regionalen Skala
Antragsteller Fach
Prof. Dr. B. Diekkrüger (Koordinator)
Geographisches Institut, Universität Bonn
Hydrologie, Bodenkunde
Prof. Dr. B. Reichert,
Geologisches Institut, Universität Bonn
Hydrogeologie, Hydrogeochemie
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt die folgenden Problemkomplexe:
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Be-E.2 Auswirkungen von Landnutzungsänderungen, Klimaveränderungen und Pflanzenmanagement
auf Bodendegradation und Ernteertrag im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet (Federführung)
PK Be-E.4 Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges Management von
Kleinstauseen für die Landwirtschaft
PK Be-E.6 Erhaltung der natürlichen agrarischen Produktionsgrundlagen unter Berücksichtigung
des globalen Wandels
PK Be-E.7 Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im oberen Ouémé-Einzugsgebiet (Federführung)
PK Be-H.1 Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
(Federführung)
PK Be-G.5 Bakteriologische und virologische Belastung von Trinkwasserquellen im oberen
Ouémé-Einzugsgebiet
Zusammenfassung
Das Hauptziel des Teilprojektes A2 in der zweiten Phase des Projektes stellte die Modellierung
der hydrologischen Prozesse, der Wasserverfügbarkeit und der Bodenerosion im Ouémé-
Einzugsgebiet dar. Basierend auf dem durch Detailuntersuchungen der ersten Phase gewonnenen
Prozessverständnis und der gewonnenen Datenbasis konnten die hydrologischen, hydrogeologischen
und Erosionsmodelle parametrisiert und validiert werden. Erst nach erfolgreicher Validierung
der Modelle war die Berechnung von Szenarien, die den Fokus der zweiten Phase darstellten,
sinnvoll durchführbar. Es wurden erste Klimaszenarien und Landnutzungsszenarien basierend
auf den Ergebnissen der anderen IMPETUS-Teilprojekte mit dem hydrologischen Modell
UHP-HRU und dem Erosionsmodell SWAT berechnet. Hierbei dienten v.a. die Ergebnisse
379

380
IMPETUS Teilprojekt A2
des Klimamodells REMO (Teilprojekt AB1) und des Landnutzungsmodells CLUE-S Modells
(Teilprojekt A3) als Input-Parameter. Neben der Berechnung weiterer Szenarien liegt der
Schwerpunkt der dritten Phase in der Integration der Modelle in ein DSS und der Implementierung
des DSS in Benin. Folgende Bearbeitungsschwerpunkte sind in der dritten Phase vorgesehen:
• Berechnung von weiteren Szenarien der Wasserverfügbarkeit für das Ouémé-
Einzugsgebiet mit dem hydrologischen Modell UHP-HRU und den Grundwasserströmungsmodellne
FE-FLOW (oberes Einzugsgebiet des Ouémé) bzw. MODFLOW (gesamtes
Einzugsgebiet des Ouémé), basierend auf den mit REMO simulierten IPCC-
Klimaszenarien A1B und B1 und den Landnutzungsszenarien B1 und B2 (PK Be-H.1).
• Kopplung des hydrologischen Modells UHP-HRU und des Grundwasserströmungsmodells
FE-FLOW/MODFLOW und Einbindung der Modelle in ein DSS (PK Be-H.1).
• Berechnung von weiteren Szenarien der Bodendegradation für das obere Ouémé-
Einzugsgebiet mit dem Erosionsmodell SWAT, basierend auf den mit REMO simulierten
IPCC-Klimaszenarien A1B und B1 und den Landnutzungsszenarien B1 und B2 und Einbindung
des SWAT-Modells in ein DSS (PK Be-E.2).
• Analyse des Einflusses von Klimaänderung auf die Wasserverfügbarkeit in Inland-
Valleys als Basis für eine potenzielle Ausweitung der nutzbaren Agrarfläche und Ertragssteigerung
zur Ernährungssicherung (PK Be-E.7).
• Ermittlung der für Kleinstauseen potenziell zur Verfügung stehenden Wassermenge für
alle Szenarien (PK Be-E.4).
• Durchführung von Schulungen zu den verwendeten hydrologischen Modellen (UHP-
HRU, SWAT, MODFLOW), GIS-Grundlagen und Verwendung des DSS.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
Verwendung hydrologischer Modelle zur Szenarienanalyse als Grundlage zur Entscheidungsunterstützung
Im Zuge der „Global Change“ Diskussion werden schon seit einigen Jahren hydrologische Modelle
zur Berechnung von Szenarien verwendet. Hierbei werden sowohl der Einfluss von Klimaals
auch Landnutzungsänderung auf den hydrologischen Kreislauf betrachtet (Beven, 2001).
Auch der Einfluss des Globalen Wandels auf zukünftige Wasserressourcen in Entwicklungsländern
und die Verwendbarkeit der Modelle zur Entscheidungsunterstützung („decision making“)

Teilprojekt A2 IMPETUS
rückt immer mehr in den Fokus der Betrachtung (Wagener und Franks, 2005). Voraussetzung für
die Anwendung solcher Modelle zur Szenarienberechnung ist jedoch, dass die Modelle vorher
für verschiedene Bedingungen (z.B. Trocken- und Feuchtperioden, verschiedene Landnutzungssysteme)
validiert wurden. Dies stellt in Entwicklungsländern und v.a. in Afrika ein Problem dar,
da hier meist nur wenige Daten zur Modellparametrisierung und -validierung zur Verfügung stehen.
Folglich sind auch nur wenige Anwendungen von hydrologischen Modellen für afrikanische
Einzugsgebiete veröffentlicht worden. Diese beziehen sich häufig auf semiaride Gebiete (Cappelaere
et al., 2003; Dye und Croke, 2003; Govender und Everson, 2005). Neben den Modellanwendungen
des IMPETUS-Projektes im Ouémé-Einzugsgebiet (Bormann et al., 2005; Giertz,
2004; Diekkrüger et al., 2004; Bormann und Diekkrüger, 2004a; Bormann und Diekkrüger,
2004b; Bormann und Diekkrüger, 2004c; Bormann und Diekkrüger, 2004d; Bormann und
Diekkrüger, 2003) sind für Benin auch die Arbeiten im Rahmen des AMMA-Projektes im Donga-Einzugsgebiet
zu nennen, die sich mit der Entwicklung des physikalisch-basierten POWER-
Modells beschäftigen (Varado, 2004). Jedoch ist die Entwicklung dieses Modells noch nicht abgeschlossen.
Ein weiteres Beispiel für West Afrika ist die Anwendung des MIKE-SHE Modells
im Senegal (Anderson et al., 2001).
Eine weitere wichtige Voraussetzung für den sinnvollen Einsatz hydrologischer Modelle für Szenarienanalysen
ist die Verwendung realistischer Szenariendaten für den Klima- und Landnutzungswandel.
Nur so können die Ergebnisse zur Entscheidungsunterstützung in den Ländern
verwendet werden. Als Klimaszenarien sind statistisch oder dynamisch herunterskalierte GCM-
Szenarien als Eingabedaten für die hydrologischen Modelle sinnvoll. Bei Bronstert et al. (2005)
wurden z.B. die statistisch herunterskalierten Ergebnisse der GCMs ECHAM4 und HadCM2 zur
Analyse des Einflusses der Klimawandels auf die Wasserressourcen in Brasilien verwendet. Als
Beispiele für die Verwendung dynamisch herunterskalierter Klimaszenarien in Afrika sind neben
den von IMPETUS berechneten Szenarien mit REMO auch die Arbeiten von Kunstmann und
Jung (2005) zu nennen. Des Weiteren sind einfache Szenarienberechnungen vorhanden, wie die
von Legesse et al. (2003) in Äthiopien. Hier wurden jedoch kein von Klimamodellen berechnetes
Szenario verwendet, sondern eine Abnahme der Niederschläge um 10% und eine Zunahme
der Temperatur um 1,5 °C angenommen, was zu einer Reduktion des Abflusses um 30% bzw.
15% führte. Diese einfachen Szenarien sind jedoch für die Analyse der zukünftigen Wasserressourcen
und zur Entscheidungsunterstützung weniger geeignet.
Die Simulation von Landnutzungsszenarien mit hydrologischen Modellen zur Analyse der Auswirkungen
auf hydrologische Prozesse und Wasserressourcen wurden bereits vielfach durchgeführt,
jedoch beziehen sich die meisten Arbeiten auf gemäßigte Klimate (Fohrer et al., 2005;
Lahmer et al., 2001; Niehoff et al., 2004; Ott und Uhlenbrook, 2004). Für afrikanische Einzugsgebiete
haben Legesse et al. (2003) in Äthiopien einfache Landnutzungsszenarien berechnet. Bei
381

382
IMPETUS Teilprojekt A2
der Umwandlung des von Weideland dominierten Einzugsgebietes in Wald käme es zu einer Re-
duktion der Abflussmenge um 8%. Die Verwendung komplexer, räumlich expliziter Landnut-
zungsszenarien, wie sie im Rahmen des IMPETUS-Projektes im Teilprojekt A3 mit CLUE-S
(Verburg et al., 1999) berechnet werden, sind jedoch für die Verwendung der Ergebnisse als
Entscheidungsunterstützung sinnvoller, da sie zukünftige Entwicklungen realistischer darstellen.
Die ersten Szenarienberechnungen für 2025 für das Szenario „Business as usual“ (Kombination
Landnutzungsszenario und IPCC-Szenario B2) mit dem Modell UHP-HRU haben gezeigt, dass
es zu einer deutlichen Verringerung der Menge an Oberflächenwasser um 35% im Vergleich
zum Jahr 2000 kommt. Dies ist v.a. durch die Auswirkungen der Klimaänderung zu erklären, die
durch eine Niederschlagsverringerung und Temperaturerhöhung charakterisiert ist. Die Erhöhung
des Abflusses durch die Abnahme der Wald- und Savannengebiete und die Zunahme der
Ackerflächen wird durch das Signal des Klimaszenarios überlagert. Weitere Klima- (IPCC-
Szenarien A1B und B1) und Landnutzungsszenarien (Entwicklungsszenarien-IMPETUS B1 und
B2) werden nach Verfügbarkeit der Daten im PK Be-H.1 berechnet. Parallel sollen auch alle
Szenarien mit dem physikalisch-basierten Modell SIMULAT-H für lokal gut untersuchte Einzugsgebiete
berechnet werden, um eine Überprüfung der regionalen Modellierung durchführen
zu können.
Szenarienanalyse der Wasserverfügbarkeit in Inland-Valleys zur Bewertung des agrarischen
Nutzungspotenzials
Die saisonal wassergesättigten „Inland-Valleys“ werden schon seit Mitte der 80er im Hinblick
auf eine Ausweitung der Agrarnutzung in Afrika untersucht (z.B. Milligton et al., 1985; Windmeijer
und Andriesse, 1993). Die Böden der Inland-Valleys sind in der Regel fruchtbarer und
weisen eine längere Wasserverfügbarkeit auf als die übrigen Böden des Einzugsgebiets, so dass
eine landwirtschaftliche Nutzung dieser Flächen v.a. vor dem Hintergrund der Verknappung der
Agrarflächen sinnvoll ist. Die meisten Arbeiten betrachten einzelte Komponenten des Systems
‚Inland-Valley’ wie Bodeneigenschaften oder Nährstoffhaushalt (Annan-Afful et al., 2005; Buri
et al., 1999; Issaka et al., 1997). Die Hydrologie der Inland-Valleys wurde bisher meist nur bezüglich
des Einflusses dieser auf die Abflussbildungsmengen betrachtet (Masiyandima et al.,
2003; McCartney et al., 1998; Bullok, 1992), während der Zusammenhang zwischen Abflussbildungsprozessen
im Einzugsgebiet und Wasserverfügbarkeit im Inland-Valley bisher wenig betrachtet
wurden. Die Arbeiten von Giertz (2004) im Rahmen des IMPETUS-Projektes haben gezeigt,
dass der Zufluss von Oberflächenwasser und Interflow eine große Rolle für die Aufsättigung
der Inland-Valleys spielt. Folglich ist das agrarische Nutzungspotenzial stark von den Abflussbildungsprozessen
im Einzugsgebiet abhängig. Vor allem im Kontext des Klimawandels ist
somit eine Einbindung der Wasserverfügbarkeit bei der Bewertung des zukünftigen Nutzungspo-

Teilprojekt A2 IMPETUS
tenzials der Inland-Valleys von Bedeutung. Durch eine Verknüpfung der hydrologischen Modellierung
mit der Pflanzenwachstumsmodellierung kann der Einfluss des Klimawandels auf die
Agrarnutzung in verschiedenen Szenarien berechnet werden. Dies wird im Rahmen des PK
Be-E.7 mit den Modellen UHP-HRU-N und EPIC durchgeführt.
Modellierung der Bodendegradation
Die Bodendegradation stellt in vielen Gebieten der Welt und v.a. in Afrika ein großes Problem
dar, da sie direkten Einfluss auf die landwirtschaftlichen Erträge und damit auf die Ernährungssicherung
der Bevölkerung hat. Die zur Ermittlung der Erosionsraten durchgeführten Erosionsmessungen
auf Parzellen, wie sie auch von Junge (2004) im Rahmen des IMPETUS-Projektes
durchgeführt wurden, können nur punktuell die Erosion abschätzen. Zur Ermittlung der Erosion
für größere Einzugsgebiete werden daher Erosionsmodelle eingesetzt. Diese ermöglichen auch
eine Berechnung von Szenarien. Neben einfachen empirischen Modellen (USLE, Wischmeier
und Smith, 1978) werden auch komplexere Modelle für größere Einzugsgebiete (z.B. WEPP,
SWAT) eingesetzt. In Westafrika wurden bisher v.a. USLE-Berechnungen durchgeführt (Junge,
2004; Roose, 1977; etc.). Die Berechnungen mit komplexeren Erosionsmodellen beschränken
sich in Afrika meist auf die semiariden Gebiete des südlichen Afrikas (Flügel, 2003; Märker,
2001). Das bei IMPETUS zur Modellierung der Bodenerosion verwendete SWAT-Modell (Arnold
et al., 1998) wurde sowohl in Einzugsgebieten der gemäßigten Breiten als auch in afrikanischen
Einzugsgebieten angewendet. Jedoch beschränken sich auch hier die Anwendungen auf
semiaride Gebiete (Jayakrishnan et al., 2005). Wie auch bei der hydrologischen Modellierung
sind v.a. Probleme durch die schlechte Datenverfügbarkeit für Modellparametrisierung und -
validerung zu erkennen, wie sich auch in der Arbeit von Jayakrishnan et al. (2005) gezeigt hat.
Anwendungsbeispiele aus den gemäßigten Breiten belegen, dass SWAT auch für die Berechnung
von Szenarien geeignet ist (Nearing et al., 2005; Lenhart et al., 2003). Häufig wurde jedoch
nur der Wasser- und Nährstoffhaushalt betrachtet und nur selten die Erosion.
Für afrikanische Einzugsgebiete liegen derzeit keine Szenarienberechnungen für die Bodenerosion
mit SWAT vor. Die ersten Szenarienberechungen im Rahmen des IMPETUS-Projektes (Busche,
2005) im Térou-Einzugsgebiet zeigen, dass durch die Vergrößerung der landwirtschaftlichen
Fläche im „Business as usual“-Szenario zu einer Erhöhung der Erosionsraten von 2,84
t/ha/a im Jahr 2000 auf 4,68 t/ha/a im Jahr 2025 führt. Dies wird v.a. durch den verstärkten Oberflächenabfluss
hervorgerufen.
383

384
IMPETUS Teilprojekt A2
Modellierung der regionalen Grundwasserquantität und -qualität
Lokale hydrogeologische Studien wie z.B. von Edet und Okereke (2005) für das nördliche Obudu
Plateau, Nigeria und vor allem Varado (2004) für das Donga Becken, Benin bestätigen ebenso
die im Kontext der ersten und zweiten Phase erarbeiteten Befunde (z.B. El-Fahem and Reichert,
2005; Fass, 2004; Fass and Reichert, 2004a, 2004b) wie grundlegende Arbeiten zu den
häufig als Regolit zusammengefassten Aquiferen im afrikanischen Basement (Chilton and Forster,
1985; Edmunds et al., 2002; Taylor und Eggleton, 2001). Die große Flexibilität und gute
Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Fragestellungen des für die Modellierungen gewählten
Modellpaketes FE-FLOW ® wird eindrucksvoll an zahlreichen Arbeiten der Entwickler und Anwender
aufgezeigt (z.B. Arndt und Schätzle, 2004; Diersch und Martin, 2004; Kaden et al.,
2004). Außerdem weist König (2004) auf die gelungene Kopplung von Oberflächen- und
Grundwassermodellen innerhalb des Modellpaketes FE-FLOW ® hin, wie sie für das Obere Ouémé-Einzugsgebiet
bereits durchgeführt wurde (vgl. PK Be-H.1). Generell werden numerische
Grundwassermodelle für die Abschätzung des verfügbaren Grundwasserdargebots unter dem
Einfluss unterschiedlicher anthropogener und natürlicher Antriebskräfte bei ausreichenden Datenbasis
erfolgreich eingesetzt (z.B. Kinzelbach et al., 2004). Die Realitätsnähe des gewählten
hydrogeologischen Models hängt maßgeblich von der gewählten Regionalisierungstechnik für
die in der Regel punktuell ermittelten hydrogeologischen Systemparameter ab (z.B. Silva, 2004;
Walker et al., 2005). Die im Projekt verwendete Verknüpfung des numerischen Grundwassermodells
mit einer isotopenhydrologischen und hydrochemischen Charakterisierung der zirkulierenden
Grundwässer einschließlich des Niederschlags als wesentlicher Inputfaktor (z.B. El-
Fahem and Reichert, 2005; El-Fahem et al., 2005 a, b) gehört mittlerweile zu den Standardtechniken
in der Hydrogeologie (z.B. Albrich et al., 2003; Fekete et al., 2004; Guéro et al., 2005;
Plummer et al., 2004; Sanford et al., 2004).
Das in der zweiten Phase eingesetzte, dynamische 3-dimensionalen Grundwasserströmungsmodell
(Finite-Elemente Programm FE-FLOW ® ) wurde für das Einzugsgebiet des Oberlaufs des
Ouémé (obere Ouémé-Einzugsgebiet) parametrisiert und derzeit kalibriert. Szenarienberechnungen
werden noch innerhalb der zweiten Phase abgeschlossen sein. Die Verwendung der hydrochemischen
und isotopenhydrologischen Charakteristika erhöhte die Qualität der Modellabbildung
der regionalen Aquifervariabilität gegenüber einer nur auf hydraulischen Kennwerten und
Aquifergeometrien beruhenden Einbindung.
Die Ausführungen haben gezeigt, dass die Modellanwendungen in Afrika v.a. durch die schlechte
Datenlage erschwert werden. Durch die intensive Forschung und Datenerfassung im Rahmen
des IMPETUS-Projektes konnten jedoch hydrologische und Erosionsmodelle erfolgreich validiert
und für Szenarienanalysen eingesetzt werden. Eine Fortführung des Messnetzes im Bereich

Teilprojekt A2 IMPETUS
Hydrologie, Sedimenthaushalt und Hydrogeologie ist somit zur Sicherung weiterer Validierungsdaten
v.a. im Hinblick auf die insgesamt sehr spärliche Datenlage in West Afrika sinnvoll.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Das Teilprojekt A2 ist an einer Reihe von Problemkomplexen beteiligt. In dem Teilprojekt sind
alle Aktivitäten gebündelt, die sich mit Wasser und Boden beschäftigen. Betrachtet werden je
nach Fragestellung sowohl die lokale (kleines Einzugsgebiet) als auch die regionale Skala (gesamtes
Einzugsgebiet des Ouémé). Eine räumlich hoch aufgelöste, detaillierte Betrachtung der
Prozesse ist in den Problemkomplexen PK Be-E.4 und PK Be-E.7 erforderlich, da hier auf der
lokalen Skala die Wasserverfügbarkeit für die landwirtschaftliche Produktion abgeschätzt wird.
Ebenfalls auf der lokalen Skala ist der PK Be-G.5 angesiedelt, der sich mit der Wasserqualität
in Abhängigkeit von der Wasserquelle beschäftigt. Aufbauend auf dem in der 2. Phase in detaillierten
Prozessstudien gewonnenen Wissen werden im PK Be-H.1 die regionalen hydrologischen
Prozesse betrachtet. Ziel ist es hierbei, die regionale Wasserverfügbarkeit und den regionalen
Wasserbedarf zu betrachten, um quantitative und eventuell qualitative Engpässe bei der Wasserversorgung
bewerten zu können.
Bodeneigenschaften und Bodenerosion werden ebenfalls auf verschiedenen Raumskalen betrachtet.
Für Gesamtbenin werden im PK Be-E.6 Aussagen über die agrarische Nutzbarkeit des
Bodens erstellt, die detaillierte und räumlich höher aufgelöst im PK Be-E.2 untersucht werden.
Dort werden auf der regionalen Skala die Bodenerosion berechnet und mittels eines genesteten
Ansatzes auch auf der lokalen Skala die Bodenprozesse betrachtet.
Ziel des Teilprojektes ist es, in Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt C2 „Decision Support Systeme“
zu entwickeln und die in der 2. Projektphase angepassten Modelle zu integrieren. Mit den
DSS werden verschiedene Handlungsoptionen berechnet und mit den lokalen Partnern analysiert.
Szenarienrechnungen, insbesondere die Berechnung von Interventionsszenarien, sind für
die Bewertung der Handlungsoptionen von fundamentaler Bedeutung, denn erst durch die Betrachtung
der langfristigen Entwicklung (bis 2025) kann die Nachhaltigkeit möglicher Handlungen
bewertet werden.
Im Folgenden wird bei der Darstellung der Beteiligung an den Problemkomplexen im Wesentlichen
auf die hydrologische, hydrogeologische und die pedologische Komponente der Problemkomplexe
hingewiesen.
Der PK Be-H.1 wird maßgeblich vom TP A2 geleitet. Die zentrale Fragestellung ist, wie sich
die Landnutzungs-, Klima- und sozioökonomische Änderungen auf die Wasserverfügbarkeit und
385

386
IMPETUS Teilprojekt A2
den Wasserbedarf auswirken. Die in der vergangenen Phase validierten Modelle werden genutzt,
um die Wasserressourcen zu berechnen und mit dem Wasserbedarf für Mensch und Tiere ab-
zugleichen. Betrachtet wird hierbei die regionale Skala (gesamtes Einzugsgebiet des Ouémé)
wobei der Fokus auf dem gut untersuchten oberen Einzugsgebiet liegt. Das für das obere Oué-
mé-Einzugsgebiet entwickelte Grundwassermodell (Modell FE-FLOW) wird auf das gesamte
Ouémé-Einzugsgebiet im Bereich des afrikanischen Basements übertragen (Modell
MODFLOW). Die Auflösung wird im Vergleich zum oberen Ouémé-Einzugsgebiet aufgrund der
Größe und Heterogenität des Gebietes gröber sein und im Wesentlichen auf operationell verfügbaren
Daten basieren. Der hier verfolgte Ansatz ist nur eingeschränkt geeignet, Aussagen auf der
lokalen Skala zu machen, denn dafür sind die eingesetzten Modelle nicht geeignet. Die lokale
Skala wird in anderen Problemkomplexen betrachtet (PK Be-E.4, PK Be-E.7).
Aussagen zur lokalen Hydrologie werden in den Problemkomplexen PK Be-E.4 (Kleinstauseen)
und PK Be-E.7 (Nutzung der Inland-Valleys) erfolgen. Die in der ersten Phase gewonnenen detaillierten
Erkenntnisse über die hydrologischen Prozesse auf der lokalen Skala werden hierfür
genutzt. Im PK Be-E.4 wird berechnet, wie viel Wasser in kleinen Einzugsgebieten für eine
Speicherung in einem kleinen Stausee zur Verfügung steht. Hier ist das in der ersten und der
zweiten Phase erworbene Wissen über die lokaken Prozesse von großer Bedeutung. In Verbindung
mit der Berechnung der Verluste durch Verdunstung der freien Wasseroberfläche kann
dann das zur Bewässerung zur Verfügung stehende Wasser quantifiziert werden. Durch die Abschätzung
des Sedimenteintrags wird versucht, die zukünftige Abnahme der Speicherkapazität
abzuschätzen. Neben der hydrologischen sind insbesondere die geologischen und hydrogeologischen
Kenntnisse von Bedeutung. Die Standortauswahl wird wesentlich von den Sickerungsverlusten
bestimmt, die sich aus den Eigenschaften des Untergrundes ergeben.
Eine ähnliche Fragstellung wird im PK Be-E.7 untersucht, welcher ebenfalls Federführung vom
TP A2 geleitet wird. Hier wird aufgrund der Prozesskenntnisse auf der lokalen Skala analysiert,
wie sich die Wasserdynamik von so genannten Inland-Valleys entwickelt. Diese in der Vergangenheit
nur selten genutzten Gebiete zeichnen sich durch einen bislang nach Ende der Regenzeit
anhaltenden Wassergehalt aus. Aus diesem Grund besteht vor allem im Hinblick des anhaltenden
Bevölkerungswachstums und der damit verbundenen Verknappung der Anbaufläche ein großes
Interesse, den Ackerbau zukünftig zunehmend auf diese Gebiete auszudehnen. Das TP A2 wird
hier mit seiner Expertise die hydrologischen Prozesse simulieren und den Nährstoffeintrag aus
dem Einzugsgebiet in die Inland-Valleys quantifizieren.
Aufgrund der Kompetenz bei der Analyse der Bodendegradation ist TP A2 verantwortlich für
den PK Be-E.2. In einem genesteten Ansatz wird hier die Bodendegradation und der Ernteertrag
sowohl auf der regionalen als auch auf der lokalen Skala analysiert. Wie die Arbeiten in der 2.
Phase gezeigt haben, sind die verwendeten Modelle in der Lage, die Bodendegradation im regio-

Teilprojekt A2 IMPETUS
nalen Maßstab (oberes Einzugsgebiet des Ouémé, ca. 15.000 km 2 ) zu beschreiben. Das verwendete
Modell SWAT ist auch geeignet, Pflanzenwachstum und Ertrag zu berechnen, so dass konsistente
Simulationen aller beteiligten Prozesse (Hydrologie, Erosion, Pflanzenwachstum) möglich
sind. Aufgrund der Modellstruktur, der Komplexität der abzubildenden Prozesse und deren
Interaktionen ist SWAT aber in der räumlichen Auflösung den speziellen hydrologischen Modellen
des PK Be-H.1 unterlegen. Auch das in Benin eingesetzte Pflanzenwachstumsmodell EPIC
ist hinsichtlich einzelner Prozesse detaillierter, kann aber nur für ausgewählte Felder eingesetzt
werden. Aus diesem Grund werden regionale Simulationen mit dem Modellsystem SWAT
durchgeführt und an ausgewählten Standorten das Pflanzenwachstum mit dem Modell EPIC von
Fachleuten des Pflanzenbaus (Teilprojekt A3) berechnet.
Im PK Be-E.6 wird das TP A2 seine Expertise hinsichtlich der Bodeneigenschaften, der Nährstoffgehalte
und der Bodendegradation einbringen. Auf der Skala des Gesamteinzugsgebietes
werden die in der Vergangenheit aufbereiteten Bodenkarten 1:200.000, die eigenen Erhebungen
und die aktuellen Erhebungen des Kooperationspartners INRAB genutzt, um die Grundlagen für
die Berechnung der agrarischen Marginalität bereitzustellen. Hier stehen Fragen der Interpretation
bodengenetischer Kartenwerke hinsichtlich der benötigten Bodeneigenschaften und Fragen
der Skalenabhängigkeit (räumliche Auflösung 1 km) im Mittelpunkt.
In PK Be-G.5 werden vor allem qualitative Aspekte des Grundwassers betrachtet. Dieses beinhaltet
den Abgleich der virologischen und bakteriologischen Befunde mit den eigenen umfangreichen
hydrochemischen Untersuchungen, sowie die hydrogeologische Expertise zu den Brunnenstandorten
(Aquifer, Klufteinbindung, Grundwasserstände). Gemeinsam mit den Virologen
und Bakteriologen wird dann die zukünftige Entwicklung der Wasserqualität bei den Szenarien
bewertet werden.
Da die Mitarbeiter des TP A2 detaillierte Kenntnisse über die Prozesse und die Modelle besitzen,
sind sie in die Entwicklung der DSS eng eingebunden. Wie in Kap. III dargestellt, werden die
Fachdisziplinen, das bedeutet hier die Mitarbeiter des TP A2, die Gespräche mit den potenziellen
DSS-Nutzern führen, deren Bedürfnisse feststellen und ein Konzept für das DSS entwickeln. In
Zusammenarbeit mit der zentralen DSS-Gruppe werden die Datenstrukturen und Modellanbindungen
analysiert. Die DSS werden ausführlich getestet, mit einzelnen Nutzern diskutiert und,
nach allgemeiner Akzeptanz, in Benin implementiert. Die Mitarbeiter von A2 werden, wie in der
Vergangenheit auch, Schulungen durchführen, um einerseits das vorhandene Wissen hinsichtlich
der Prozesse, der Messmethoden und der Auswertungsmethode (GIS, Modelle) zu vermitteln als
auch die Projektpartner und Anwender in der Nutzung der DSS zu schulen.
Zu den Standardaufgaben von A2 gehört auch die weitere Betreuung des Messnetzes, bestehend
aus zwei Klima- und Bodenwasserstationen, sowie verschiedenen Grundwasser- und Abflussmessstellen.
Auch in der dritten Phase wird dieses Messnetz weiter betrieben, um einerseits die
387

388
IMPETUS Teilprojekt A2
Länge der Messreihen zu erhöhen und andererseits auch weiterhin Daten für die Validierung der
Modelle und der Berechnungen bereitzustellen. Da die Messstellen so gewählt wurden, dass sie
in Gebieten installiert wurden in denen sich ein starker Landnutzungswandel vollzieht, sind die
Daten für die Analyse der Auswirkungen des Landnutzungs- und Klimänderung von großer Be-
deutung. Neben der Pflege und Wartung der Stationen müssen die Daten aufbereitet und in Da-
tenbanken eingespeist werden.
Aufgrund der extremen Witterungsverhältnisse werden die Bodenwasserstationen am Ende der
Projektlaufzeit wahrscheinlich das Ende ihrer Lebenszeit erreicht haben. Die eher für diese Klimate
geeigneten Klimastationen und die Abflussmessstellen werden an den Kooperationspartner,
die Universität Abomey-Calavi übergeben. Es ist in der nächsten Zeit zu prüfen, ob sie Teil der
dauerhaften Messeinrichtungen des französischen IRD werden, damit die begonnenen Zeitreihen
weitergeführt werden können.
Das im Kontext von IMPETUS begonnene Niederschlagsmonitoring der Umweltisotope 2 H und
18
O stellt die erste langjährige Untersuchungsreihe in Benin dar. Im Hinblick auf die Bedeutung
dieser Tracer für wasserwirtschaftliche Fragen, aber auch für die Bewertung von den Transportwegen
der Luftmassen (Fass, 2004 sowie Trajektorienmodellierung von A. Fink, A1) sollte diese
fortgeführt werden, um sie lückenlos an die beninischen Nutzer übergeben zu können.
Weiterhin hat sich das TP A2 in der ersten und der zweiten Phase stark bei der Integration der
Daten in ein gemeinsames GIS engagiert. So wurden sehr viele Basisdaten digitalisiert, georeferenziert
und attributiert. In der 3. Phase wird das TP A2 weiterhin die Pflege und Wartung der
Hydro-Datenbank und des Hydro-GIS übernehmen, so dass eine konsistente Datengrundlage für
die Bearbeitung der Problemkomplexe zur Verfügung steht.
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Capacity Building
Wie zuvor dargestellt, ist das in der Vergangenheit bereits durchgeführte „Capacity Building“ zu
intensivieren. Hierzu ist es notwendig, beninische Doktoranden auszubilden und diese in die Arbeiten
einzubeziehen. In der zweiten Phase des Projektes wurde dieses über die DAADfinanzierte
Promotion von L.O.C. Sintondji realisiert, der im September 2005 seine Arbeit bei
der Fakultät eingereicht hat. Er wird nach Abschluss seiner Promotion in Benin an der Universität
weiterarbeiten und sein Wissen einbringen. Um die beninische Universität intensiver einzubeziehen
ist geplant, die Promotionen der 3. Phase dort durchzuführen. Für Weiterbildungsmaßnah-men
sind Aufenthalte der Kandidaten in Deutschland einzuplanen. Wie bisher werden vom
TP A2 Ausbildungen zu Hydrologie, Messtechnik, GIS und Modellierung in Benin durchgeführt.

Teilprojekt A2 IMPETUS
In Abstimmung mit der Universität Abomey-Calavi ist geplant, Kurse für einen Masterstudiengang
an der Universität abzuhalten.
Bearbeiter „Hydrologische Modellierung, Szenarienanalyse“
Als Bearbeiterin ist Dr. Simone Giertz vorgesehen. Frau Giertz ist derzeit als leitende Wissenschaftlerin
im Teilprojekt A2 beschäftigt und hat in der ersten Phase ihre Promotion im
IMPETUS-Projekt erstellt. Neben intensiver Feldarbeit und Analyse der hydrologischen Prozesse
auf der lokalen Skala in der ersten Phase hat Frau Giertz in der zweiten Phase vor allem Modellanwendungen
und Szenarienanalysen für das Ouémé-Gebiet durchgeführt. Hier hat sie gezeigt,
dass sie neben ihrer hydrologischen Kompetenz auch die interdisziplinäre Integration der
Daten und Ansätze anderer Disziplinen fachkundig vorantreibt. Die Arbeiten im PK Be-H.1 (Integration
von Wasserverfügbarkeit und Wasserbedarf, Durchführung von Szenarienrechnungen)
sind richtungweisend für die interdisziplinäre Bearbeitung von Problemkomplexen.
Da Frau Giertz schon seit Projektbeginn bei IMPETUS beschäftigt ist, verfügt sich über viel Erfahrung
im Umgang mit „Stakeholdern“ in Benin. Sie wird als leitende Postdoktorandin neben
der Modellierung von Szenarien im Ouémé-Gebiet auch Schulungen im Bereich Hydrologie und
die Implementierung des DSS im Bereich Hydrologie koordinieren. Sie ist als Nachwuchswissenschaftlerin
für das TP A2 verantwortlich, koordiniert die Gelände- und Modellierungsarbeiten,
ist für die Integration der erhobenen Daten in Datenbanken und GIS zuständig und betreut
das Messnetz in Benin. Sie ist verantwortlich für alle von anderen Teilprojekten nachgefragten
hydrologischen Aspekte. Für Dr. Giertz ist eine Stelle BAT Ib vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Berechnung der Wasserverfügbarkeit für die Szenarien B1 und B2 und die Klimaszenarien
A1B und B1 (PK Be-H.1)
⇒ Kopplung der Modelle FE-FLOW und UHP-HRU (PK Be-H.1)
⇒ Schulungen in UHP-HRU an der DGH und Université d’Abomey-Calavi
⇒ Berechnung der zur Verfügung stehenden Wassermenge für die Staudämme für alle Szenarien
(PK Be-E.4)
⇒ Abschätzung der Sedimentationsraten in den Staudämmen für alle Szenarien (PK Be-E.4)
⇒ Diskussionen mit „Stakeholdern“ zum Aufbau der hydrologischen Tools im DSS
⇒ Wartung des hydrologischen Messnetzes und Aufbereitung der hydrologischen Messdaten
2. Jahr (2007)
⇒ Berechnung von Interventionsszenarien (PK Be-H.1)
389

390
IMPETUS Teilprojekt A2
⇒ Mitarbeit bei der Berechnung der Wasserverfügbarkeit der Inland-Valleys im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet für alle Szenarien als Grundlage für die Pflanzenwachstumsmodellierung (PK
Be-E.7)
⇒ Mitarbeit bei der Erstellung der hydrologischen Tools des DSS
⇒ Diskussionen mit „Stakeholdern“ zum Aufbau der hydrologischen Module im DSS
⇒ Implementierung der hydrologischen Module in das DSS Kleinstauseen (PK Be-E.4)
⇒ Erste Testläufe des DSS in Benin
⇒ Mitarbeit bei der Erstellung der hydrologischen Module des DSS in Verbindung mit Pflanzenwachstumsmodellen
⇒ Wartung des hydrologischen Messnetzes und Aufbereitung der hydrologischen Messdaten
3. Jahr (2008)
⇒ Berechnung von Interventionsszenarien (PK Be-E.4, PK Be-E.7, PK Be-H.1)
⇒ Implementierung des DSS an der DGH und Université d’Abomey-Calavi
⇒ Schulungen DSS an der DGH und Université d’Abomey-Calavi
⇒ Fertigstellung der hydrologischen Module des DSS in Verbindung mit Pflanzenwachstumsmodellen
(PK Be-E.7)
⇒ Wartung des hydrologischen Messnetzes und Aufbereitung der hydrologischen Messdaten
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ abschließende Schulungen an der DGH und Université d’Abomey-Calavi zur Benutzung des
DSS und des Messnetzes
⇒ Übergabe des hydrologischen Messnetzen an die Projektpartner in Benin
⇒ Erstellung von Abschlussberichten
Bearbeiter „Wasserverfügbarkeit Inland-Valleys und Szenarienanalyse“
Die nachstehend genannten Aufgaben werden von Dipl.-Geogr. Gero Steup durchgeführt. Er ist
derzeit im Teilprojekt A2 als Doktorand im Bereich der physikalisch-basierten Modellierung beschäftigt.
Während seiner Diplomarbeit hat er sich bereits intensiv mit der genauen Abbildung
der hydrologischen Prozesse in agrarisch genutzten Einzugsgebieten und auch von Inland-
Valleys auseinandergesetzt und führt dieses nun auch in seiner Doktorarbeit für verschiedene
Szenarien fort. In der dritten Phase soll v.a. der Einfluss der Klimaänderung auf die Wasserverfügbarkeit
der Inland-Valleys als Grundlage für eine Abschätzung des Nutzungspotenzials im
Rahmen einer 1 /2 BAT IIa-Stelle bearbeitet werden. Herr Steup verfügt über hervorragende Geländekenntnisse
und eine hohe Modellierungskompetenz. Beide Kompetenzen sind für die Bearbeitung
der PK Be-E.4 und PK Be-E.7 von großer Bedeutung, denn hier ist detailliertes Prozessverständnis
und Modellierungserfahrung gefragt.

Teilprojekt A2 IMPETUS
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Berechnung aller Klima- und Landnutzungsszenarien mit dem physikalisch-basierten Modell
SIMULAT-H für lokale Einzugsgebiete zur Überprüfung der regionalen Anwendungen (PK
Be-H.1)
⇒ Mitarbeit bei der Berechnung der zur Verfügung stehenden Wassermenge für die Staudämme
für alle Szenarien (PK Be-E.4)
⇒ Mitarbeit bei der Abschätzung der Sedimentationsraten in den Staudämmen für alle Szenarien
(PK Be-E.4)
⇒ Typologisierung der „Inland-Valleys“ als Grundlage für die hydrologische und Pflanzenwachstumsmodellierung
(PK Be-E.7)
2. Jahr (2007)
⇒ Berechnung von Interventionsszenarien mit dem physikalisch-basierten Modell SIMULAT-H
für lokale Einzugsgebiet zur Überprüfung der regionalen Anwendungen (PK Be-H.1)
⇒ Berechnung der Wasserverfügbarkeit der „Inland-Valleys“ im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
für alle Szenarien als Grundlage für die Pflanzenwachstumsmodellierung
⇒ Mitarbeit bei der Erstellung der hydrologischen Module des DSS
⇒ Erstellung der Struktur der hydrologischen Module des DSS in Verbindung mit Pflanzenwachstumsmodellen
3. Jahr (2008)
⇒ Mitarbeit bei der Implementierung des DSS an der DGH und „Université d’Abomey-Calavi“
⇒ Fertigstellung der hydrologischen Module des DSS in Verbindung mit den Pflanzenwachstumsmodellen
⇒ Durchführung von Simulationsrechnung und Mitarbeit bei den Tests der DSS
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Mitarbeit bei den abschließenden Schulungen an der DGH und der „Université d’Abomey-
Calavi“ zur Benutzung des DSS und des Messnetzes
⇒ Erstellung von Abschlussberichten
Bearbeiter „Bodendegradation“
Die Aufgaben des Bereiches Bodenverbreitung / Bodendegradation sollen von Dipl.-Geoök.
Claudia Hiepe bearbeitet werden. Sie fertigt derzeit ihre Doktorarbeit über die Erosionsmodellierung
im oberen Ouémé-Einzugsgebiet an. Frau Hiepe hat detaillierte Kenntnisse über Bodenverbreitung,
Bodeneigenschaften und Bodendegradation sowohl auf der lokalen als auch auf der
regionalen Skala. In enger Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern wird sie auch in Zukunft
die regionale Verbreitung der Bodeneigenschaften, der Bodenfruchtbarkeit und deren zeitlichen
Dynamik untersuchen. Diese Arbeiten sind fundamental für viele Problemkomplexe, da
391

392
IMPETUS Teilprojekt A2
die Ernährungssicherheit auf der lokalen und der regionalen Skala, die Umwandlung von Savan-
ne in Ackerland, die hydrologischen Prozesse etc. von den Bodeneigenschaften und deren zeitli-
chen Dynamik abhängen.
Aufgrund ihrer Modellierungskompetenz ist sie ein wichtiges Bindeglied zwischen den regionalen
(PK Be-E.2, PK Be-E.6) und den lokalen Ansätzen (PK Be-E.2, PK Be-E.4). Sie hat sich
bereits in der zweiten Phase intensiv beim „Capacity Buildung“ eingebracht (Dissertation L.O.C.
Sintondji) und wird dieses auch weiterhin tun.
Während ihrer Feldaufenthalte hat sie bereits Kontakte zu „Stakeholdern“ in Benin aufgebaut
und ist somit für die Implementierung des DSS in Benin sehr gut geeignet. Neben der Fortführung
der Berechnung der Szenarien mit dem Erosionsmodell SWAT soll Frau Hiepe in der dritten
Phase bei der Integration der Bodenerosionsmodellierung in das DSS mitarbeiten. Es ist eine
1
/2 BAT IIa-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Berechnung der Erosionsraten für alle Klima- und Landnutzungsszenarien mit dem Modell
SWAT (PK Be-E.2)
⇒ Bereitstellung von Daten für Bodendegradationsszenarien für die Pflanzenwachstumsmodellierung
mit EPIC (PK Be-E.2)
⇒ Berechnung von Interventionsszenarien für das Pflanzenmanagement (PK Be-E.2)
⇒ Durchführung von SWAT-Schulungen am CENAP (PK Be-E.2)
⇒ Diskussionen mit „Stakeholdern“ zur Struktur des Erosionsmoduls im DSS (PK Be-E.2)
⇒ Verbesserung der bodenkundlichen Grundlagen zur Berechnung der agrarischen Marginalität
durch Analyse der IMPETUS-Bodendaten und der SOTER-Daten bezüglich Nährstoffgehalt
und Erosionsgefährdung (PK Be-E.6)
⇒ Wartung der Trübungssonden und Berechnung der Schwebstofffrachten
2. Jahr (2007)
⇒ Erstellung der Struktur des Erosionsmoduls des DSS (PK Be-E.2)
⇒ Mithilfe bei der Implementierung des Erosionsmoduls in das DSS
⇒ Erste Testläufe des DSS in Benin
⇒ Beratung bei der Erstellung von Szenarien der agrarischen Marginalität bezüglich Nährstoffgehalt
und Erosionsgefährdung der Böden (PK Be-E.6)
⇒ Wartung der Trübungssonden und Berechnung der Schwebstofffrachten
3. Jahr (2008)
⇒ Optimierung und Fertigstellung des Erosionsmoduls des DSS (PK Be-E.2)
⇒ Implementierung des DSS am CENAP (PK Be-E.2)
⇒ Wartung der Trübungssonden und Berechnung der Schwebstofffrachten

Teilprojekt A2 IMPETUS
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ abschließende Schulungen an der DGH und Université d’Abomey-Calavi zur Benutzung des
DSS und des Messnetzes
⇒ Übergabe des hydrologischen Messnetzen an die Projektpartner in Benin
⇒ Erstellung von Abschlussberichten
Bearbeiter „regionale Grundwasserquantität und –qualität“
Herr Dipl. Geol. Tobias El-Fahem bearbeitet alle geologischen und hydrogeologischen sowie
damit verknüpften Fragestellungen im Themenbereich Wasserdargebot, Wasserverbrauch und
Wasserqualität im gesamten Ouémé-Einzugsgebiet. Herr El-Fahem fertigt zurzeit seine Doktorarbeit
über die Grundwassermodellierung im oberen Ouémé-Einzugsgebiet an. Er zeichnet sich
durch detaillierte Kenntnisse über die geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse auf der
lokalen und regionalen Skala aus und hat während seiner Geländeaufenthalte eine intensive Zusammenarbeit
mit beninischen Kooperationspartnern aufgebaut.
Schwerpunkt seiner Arbeiten bildet der interdisziplinäre PK Be-H.1, der sich mit der Wasserverfügbarkeit
und dem Wasserverbrauch im gesamten Ouémé-Einzugsgebiet beschäftigt. Ausgehend
von dem numerischen oberen Ouémé-Einzugsgebiet-Grundwassermodell, das er in der
zweiten Phase parametrisiert und validiert hat, wird er ein Grundwassermodell für das gesamte
Ouémé-Einzugsgebiet entwickeln, in dem auch die Wasserentnahme berücksichtigt wird. Neben
der Validierung und kontinuierlichen Verfeinerung des Modells und den verschiedenen Szenarienberechnungen
soll Herr El-Fahem bei der Überführung des gekoppelten Modellansatzes in
ein benutzerfreundliches DSS mitarbeiten und sich aktiv an den entsprechenden Schulungs- und
Trainingsmaßnahmen für die Übergabe des IMPETUS-Messnetzes beteiligen.
Des Weiteren wird sich Herr El-Fahem aktiv am PK Be-G.5 (Bakteriologische und virologische
Belastung von Trinkwasserquellen im oberen Ouémé-Einzugsgebiet) beteiligen. Einerseits muss
eine geologisch-hydrogeologische Klassifikation der beobachteten Brunnen erfolgen, andererseits
wird erwartet, dass die Kombination der virologischen und bakteriologischen Befunde mit
den generellen Grundwasserinhaltsstoffen eine verbesserte Datenbasis zur Bewertung der Wasserqualität
erbringt.
Daneben wird Herr El-Fahem die geologischen und hydrogeologischen Fragestellungen bei der
Suche nach Standorten von Kleinstauseen bearbeiten (PK Be-E.4). Für Herrn El-Fahem ist eine
1
/2 BAT IIa-Stelle vorgesehen.
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394
IMPETUS Teilprojekt A2
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Entwicklung, Parametrisierung und Validierung des Grundwassermodells Ouémé auf der Basis
eines hydrogeologischen Konzeptmodells, Kopplung mit dem hydrologischen Modell, Integration
der Daten zur Grundwasserentnahme (PK Be-H.1)
⇒ Szenarienberechnungen (PK Be-H.1)
⇒ Modellworkshop und Schulungen im Gelände für die spätere Übergabe des Messnetzes (PK
Be-H.1)
⇒ Integration der hydrochemischen und hydrologischen Daten in die Datenbank (PK Be-G.5)
⇒ Erste Analyse der ausgewählten potenziellen Standorte für Kleinstauseen (PK Be-E.4)
2. Jahr (2007)
⇒ Verfeinerung und weitere Validierung des Grundwassermodells Ouémé (PK Be-H.1)
⇒ Berechnung der Interventionsszenarien in Absprache mit dem „Comité de Pilotage“ (PK
Be-H.1)
⇒ Beginn der Integration des Modells in ein DSS, dazu Workshop mit den Nutzern zur Abstimmung
sowie Schulungen (PK Be-H.1)
⇒ Weitere Integration der hydrochemischen und hydrologischen Daten in die Datenbank sowie
gemeinsame Bewertung (PK Be-G.5)
⇒ Standortanalyse sowie Grundwassermodellierungen zur Einflussabschätzung (PK Be-E.4)
3. Jahr (2008)
⇒ Fertigstellung der Grundwaserkomponenten des DSS und Durchführungen von Schulungen
(PK Be-H.1)
⇒ Mitarbeit bei den Szenarienberechnungen und bei der Bewertung (PK Be-G.5)
⇒ Standortanalyse sowie Grundwassermodellierungen zur Einflussabschätzung (PK Be-E.4)
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Mitarbeit bei der Implementierung des DSS (PK Be-H.1)
⇒ Übergabe des hydrogeologischen Messnetzen an die Projektpartner in Benin
⇒ Erstellung von Abschlussberichten
Ferner erfolgt die erweiterte Interpretation der Ergebnisse aus der Geländearbeit, die Erstellung
aktueller geologischer und hydrogeologischer Karten, die auch von anderen Problemkomplexen
genutzt werden sowie gemeinsam mit A. Fink (A1) die Interpretation des Niederschlagsmonitoring
mit Umweltisotopen.

Teilprojekt A2 IMPETUS
SHK „Hydro-GIS und Datenbank“
Für die Datenaufbereitung, Integration der Daten in das GIS und das DSS sowie für Routineauswertungen
wird eine SHK-Stelle „Hydro-GIS und Datenbank“ (Julia Eyring) zur Unterstützung
der Arbeiten von Dr. Giertz benötigt. Die permanent im IMPETUS-Messnetz erfassten Daten
müssen kontrolliert, aufbereitet und graphisch dargestellt werden, um sie in die Datenbanken
einspeisen zu können und anderen Gruppen zur Verfügung zu stellen.
SHK „Modellrechnungen“
Daneben wird eine Unterstützung für die Durchführung und die Auswertung der zeitaufwändigen
Szenarienrechnungen benötigt (SHK-Stelle „Modellrechnungen“, Dominik Ahlendorf). Diese
Person wird bei den Szenarienrechnungen mit den Modellen SWAT und UHP-HRU mitarbeiten,
da die Simulationen, insbesondere die Ensemblesimulationen mit hunderten von Realisationen,
sehr aufwändig zu parametrisieren und auszuwerten sind (hauptsächlich für Frau Hiepe und
Herrn Steup). Diese Rechnungen werden benötigt, um die u.a. bei der Disaggregierung der Klimadaten
entstehenden Unsicherheiten quantifizieren und bewerten zu können.
SHK „Labor und Gelände“
Eine dritte SHK-Stelle „Labor und Gelände“ (Jens Mellow) wird bei den Geländearbeiten, bei
den Laborarbeiten und der Aufbereitung der Messungen für die hydrogeologischen Modelle eingesetzt
(Unterstützung von Herrn El-Fahem). Auch in Zukunft werden routinemäßig Wasserproben
gesammelt, die aufbereitet und in Labor gemessen werden müssen. Die automatisch im Gelände
erfassten Wasserstände sind aufzubereiten, zu kontrollieren, graphisch darzustellen und in
die Datenbanken einzuspeisen.
Tabelle der im Teilprojekt verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
AMMA African Monsoon Multidisciplinary Analyses
CENAP Centre National d’Agro-Pédologie
DAAD Deutscher Akademischer Austausch Dienst
DGH Direction Générale de l’Hydraulique
DSS Decision Support System
GCM General Circulation Model
GIS Geographisches Informations-System
395

396
IMPETUS Teilprojekt A2
INRAB Institut National de Recherche Agricole du Benin
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
IRD Institut de Recherche pour le Développement
SOTER Soil Terrain Database
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Im Text zitierte Literatur
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Teilprojekt A2 IMPETUS
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Sintondji, L.O.C: Modelling the rainfall-runoff process in the Upper "Quémé" catchment area (Terou) in a context of climate
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Eingereicht.
Steup, G. (2004): Analyse und Simulation des Wasserhaushalts in einem kleinen, landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebiet in
Benin, Westafrika. Diplomarbeit. Geographisches Institut der Universität Bonn.
Laufende Arbeiten
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und Bohrlochansprachen . Diplomarbeit Geologisches Institut, Universität Bonn.
El-Fahem, T.: Development of a numerical regional groundwater model for the crystalline basement area of central Benin - Hydrogeological
conceptualisation and scenario application.- Doktorarbeit Geologisches Institut, Universität Bonn
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Nutzen für die Bevölkerung. Zentralblatt für Geologie und Paläontologie, Teil I. Heft 5/6: 351-363.
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Band 1. Klima-Wasser-Flussgebietsmanagement – im Lichte der Flut. Vorträge, S. 77-84.
Bormann, H. , Faß, T. ,Giertz, S. , Junge, B. Diekkrüger, B., Reichert, B, und A. Skowronek: From local hydrological process
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Bormann, H., Giertz, S. und B. Diekkrüger (2005): Hydrological catchment models: process representation, data availability and
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399

400
IMPETUS Teilprojekt A2
assessment and decision making. Proceedings of symposium S6 held during the Seventh IAHS scientific assembly at Foz
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Wasserbewirtschaftung Heft 05.04. Band 1 Vorträge: Wasser- und Stoffdynamik in heterogene Einzugsgebieten S. 161-
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the tropical river catchment of Upper Ouémé (Benin / West Africa.- Int. Conf. on Integrated Assessment of Water Resources
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Teilprojekt A3 IMPETUS
Teilprojekt A3
Funktionale Beziehungen zwischen raumzeitlicher Vegetationsdynamik
und Wasserkreislauf
Antragsteller Fach
Prof. Dr. G. Menz (Koordinator)
Geographisches Institut, Universität Bonn
Prof. Dr. H. Goldbach
Institut für Pflanzenernährung, Universität Bonn
Prof. Dr. S. Porembski
Institut für Biowissenschaften (Allgemeine und spezielle
Botanik), Universität Rostock
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt die folgenden Problemkomplexe:
401
Geographie:
Fernerkundung
Landwirtschaft:
Ökophysiologie und Pflanzenernährung
Biologie:
Vegetationsökologie
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Be-E.1 Landnutzung und Versorgungssicherung bei Ressourcenknappheit und Niederschlagsvariabilität
in Benin
PK Be-E.2 Auswirkungen von Landnutzungsänderungen, Klimaveränderungen und Pflanzenmanagement
auf Bodendegradation und Ernteertrag im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet
PK Be-E.3 Saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage in Benin und Einsatzmöglichkeiten
in der Landwirtschaft
PK Be-E.4 Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges Management von
Kleinstauseen für die Landwirtschaft (Federführung)
PK Be-E.5 Land- und Wasserbedarf der Nutztierhaltung in Benin
PK Be-E.6 Erhaltung der natürlichen Produktionsgrundlagen unter Berücksichtigung des
globalen Wandels (Federführung)
PK Be-E.7 Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-H.1 Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-L.1 Landnutzung und Landbedeckungsänderungen im Ouémé-Einzugsgebiet: Erfassung,
Ursachen, Prognosen, Maßnahmen (Federführung)
PK Be-L.2 Ökosystemare Dynamik und ökonomisches Potenzial der Ressource Wald (Federführung)
PK Be-L.3 Einfluss der Landnutzungsänderung in den drei Untersuchungsregionen auf das
zukünftige Niederschlagsverhalten
PK Be-L.4 Ökovolumendynamik und Anpassung des Anbausystems an die Klimaänderung
im Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-L.5 Nachhaltiges Feuermanagement für Ressourcenschutz mit Fernerkundung und
GIS (Federführung)

402
Zusammenfassung
IMPETUS Teilprojekt A3
Entsprechend der zentralen Bedeutung der Vegetation, sowohl im hydrologischen Kreislauf als
auch für den wirtschaftenden Menschen, ist die möglichst präzise Kenntnis der raumzeitlichen
Muster der Landnutzun g /Landbedeckung sowie ihre funktionalen Beziehungen im hydrologischen
Kreislauf ein wichtiges Forschungsfeld. Der hydrologische Kreislauf wird in erheblichem
Umfang durch Dauer und Art der Vegetationsbedeckung und den dadurch abhängigen Parametern
wie Albedo, Transpiration, Abfluss, Infiltration und Versickerung beeinflusst. In großen Teilen
des Untersuchungsgebietes in Benin wird die ursprüngliche Vegetationsbedeckung des Untersuchungsgebietes
in den letzten Jahren durch Transformationsprozesse wie vermehrte agraische
Landnutzung deutlich verändert. Ein ständig steigender Druck auf die verbliebenen Flächen
durch Subsistenzlandwirtschaft führt in der noch dominierenden Anbaumethode zu raschem
Rückgang der Brachedauer, zunehmendem Holzeinschlag und weiterer Entwaldung der
Waldsavannen. Daraus ergeben sich gravierende Veränderungen im hydrologischen Kreislauf
wie auch in den landwirtschaftlichen Produktionsgrundlagen, die ihrerseits entscheidend die
sozio-ökonomischen Bedingungen im Untersuchungsraum prägen. Damit dieser Prozess durch
Entwicklungs- und Raumplanungsmaßnahmen gesteuert werden kann, ist eine Modellierung von
Szenarien zukünftiger raumzeitlicher Muster der Landnutzung / Landbedeckung sowie ihrer
funktionalen Beziehung im hydrologischen Kreislauf als Entscheidungsgrundlage für eine nachhaltige
Entwicklung unabdingbar. Zur Unterstützung des Entscheidungsprozesses der Verantwortlichen
besteht eine Notwendigkeit, geeignete Entscheidungsunterstützungssysteme (engl.:
„Decision Support Systems“ - DSS) zu schaffen.
Aus den genannten Gründen ist das Teilprojekt A3 von besonderer Relevanz für den Bereich der
Ernährungssicherung, der sowohl in den Problemkomplexen PK Be-E.1, PK Be-E.2, PK
Be-E.3, PK Be-E.4, PK Be-E.5, PK Be-E.6, PK Be-E.7, PK Be-L.1, PK Be-L.2 und PK Be-L.4
behandelt wird, als auch für den Bereich Hydrologie mit dem Problemkomplex PK Be-H.1.
Raummuster der Vegetationsformationen und ihre funktionalen Zusammenhänge im jeweiligen
Kontext werden als Eingabeparameter für komplexe hydrologische / klimatologische Modellierung
verwendet (PK Be-L.3). Weiterhin sind genaue Kenntnisse der Landnutzung / Landbedeckung
für Erosionsschutz und landwirtschaftliche Produktion von Bedeutung.
Daraus ergeben sich folgende Arbeiten, die vom TP3 geleistet werden müssen: Weiterführung
der Erfassung der Vegetationsdynamik aus Fernerkundungsdaten und Fortführung der Langzeituntersuchungen
zur Regeneration der Baumarten, Identifizierung und Schutz von vulnerablen
(marginalen) agrarischen Produktionsstandorten sowie Weiterentwicklung, Kalibrierung
und Modellierung von entsprechenden Systemzusammenhängen (z.B. LUCC Modellierung mit
XULU), Modellierung des ökosystemaren und ökonomischen Potenzials der Wälder, Anpassung
von Wachstumsmodellen (EPIC) für die Ableitung funktionaler Beziehungen im Wasser- und

Teilprojekt A3 IMPETUS
Nährstoffkreislauf an die regionalen Bedingungen (insbesondere Anpassung und Kalibrierung
hinsichtlich der Auswirkungen der Nährstoffversorgung) mit Validierung durch Weiterführung
von Beobachtungsflächen. Die Ergebnisse der Wachstumsmodellierung durch EPIC und YES
dienen ferner der Anpassung und Verbesserung des Agrarsektormodells BenImpact (PK Be-E.1,
PK Be-E.5) und finden zudem Berücksichtigung im PK Be-E.6. Im PK Be-E.3 werden sie benötigt,
um eine Vorhersage des landwirtschaftlichen Potenzials zu formulieren. Die Auswirkungen
auf den Wasserkreislauf werden berücksichtigt durch die Modellierung des Wachstums der angebauten
Kulturarten sowie durch Extrapolation des Wasserverbrauchs der stehenden Biomasse
und des Ökovolumens (TP A4) der naturnahen Vegetation. Durch Modellierung der raumzeitlichen
Dynamik der Vegetationsbedeckung je nach Nutzungsintensität (Ableitung aus Fernerkundungsdaten)
können die Auswirkungen auf den Wasserhaushalt abgeschätzt und an Hand der
verschiedenen Szenarien prognostiziert werden.
Damit die gewonnenen Informationen Entscheidungsträgern nutzbar gemacht werden können,
ist es notwendig, die komplexen funktionalen Zusammenhänge des Landnutzungswandels in geeignete
Entscheidungsunterstützungssysteme („Decison Support Systems“ – DSS) einzubinden.
Diese sollen in der Lage sein, die Auswirkungen unterschiedlicher Handlungsoptionen auf den
zu untersuchenden Problemkomplex anzuzeigen. Dies macht sie zu wichtigen Werkzeugen für die
Entscheidungsfindung bei Planungen auf lokaler, regionaler und nationaler Ebene und kann von
staatlichen Stellen wie auch von EZ / NGOs verwendet werden.
Entsprechend den Anforderungen in Benin müssen DSS für unterschiedliche Maßstabsebenen
geschaffen werden. So sollen neben den kleinmaßstäblichen DSS, mit denen übergeordnete Fragestellungen
für Gesamtbenin bearbeitet werden können (z.B. Kompensationspotenzial von
Düngemitteleinsatz auf nährstoffarmen Böden), auch DSS für die Lösung von lokalen Problemen
(z.B. Auswirkungen von Trassenführung beim Straßenneubau auf die Landnutzug / Landbedeckung)
erstellt werden.
Ein zentrales Element hierbei ist die Konzeption und Realisierung eines DSS zur Unterstützung
einer nachhaltigen Landnutzungsplanung, wie sie in PK Be-L.1 angestrebt wird. Ziel dabei ist
es, schon im Planungsprozess die Auswirkungen von Infrastrukturmaßnahmen und Bewirtschaftungsweisen
auf die Muster der Landnutzung / Landbedeckung untersuchen zu können. Dadurch
ist es auch möglich, Fehlentwicklungen („Hot Spots“ kritischer Entwicklung) rechtzeitig zu erfassen
und eine schnelle Einleitung entsprechender Gegenmaßnahmen zu veranlassen.
Ein nachhaltiges Managementkonzept im Hinblick auf die Ernährungssicherung hat die Aufgabe
sicherzustellen, dass die Land- und Forstwirtschaft im Projektgebiet bei möglichst geringem zusätzlichem
Flächenbedarf zur Schonung der verbliebenen naturnahen Vegetation und damit
möglichst geringen Veränderungen des lokalen Wasserkreislaufs eine rasch wachsende Bevölkerung
angemessen mit Nahrungs- und Verkaufsprodukten versorgen kann. Von besonderer Be-
403

404
IMPETUS Teilprojekt A3
deutung ist dabei die Identifizierung vorherrschender naturräumlicher Einschränkungen für die
agrarische Produktion, die marginale Standorte prägen (PK Be-E.6). Der Produktivitätssteigerung
sind im bislang überwiegend genutzten Trockenfeldbau durch Niederschlagsmengen und
–verteilung sowie durch das Wasserspeichervermögen der relativ leichten und flachgründigen
Böden gewisse Grenzen gesetzt. Eine Produktivitätssteigerung lässt sich hier zwar durch eine
optimierte Nährstoffversorgung erreichen, jedoch sollen als weitere Standorte für eine landwirtschaftliche
Nutzung die „Inland Valleys / bas fonds“ in Betracht gezogen werden (PK Be-E.7),
die durch die bessere Wasserversorgung und fruchtbarere (alluviale) Böden höhere Erträge und
den Anbau mehrerer Kulturen pro Jahr ermöglichen (einschließlich des Anbaus von Reis in
Phasen der Überstauung). Die Ressource Wald wird in ihrer Ausprägung und Ausdehnung stark
durch zunehmende Holzfällungsaktivitäten verändert. Die Folgen unterschiedlicher Bewirtschaftungsintensitäten
und –qualitäten auf die ökosystemaren Prozesse (insbesondere auf den Wasserkreislauf)
und auf das ökonomische Potenzial werden im PK Be-L.2 untersucht. Da der Wald
auch die wichtigste Weideressource darstellt, sind die Ergebnisse von besonderer Relevanz für
den PK Be-E.5. Anwendungsbezogene Lösungsansätze bietet das DSS in PK Be-E.4, das die
Kompetenz unterschiedlicher Disziplinen zur nachhaltigen Anlage und Bewirtschaftung von
Kleinstauseen kombiniert. Die verschiedenen Landnutzungsoptionen werden bei der Wachstumsund
Ertragsmodellierung berücksichtigt. Die Ergebnisse fließen dann in DSS ein, die letztlich
zur optimierten Land- und Raumnutzung für unterschiedliche Situationen (s. IMPETUS-
Szenarien) dienen sollen. Da weite Flächen Benins jedes Jahr von Feuer beeinflusst werden, ist
die Erstellung eines DSS für ein angepasstes Feuermanagement (PK Be-L.5) im Hinblick auf
eine nachhaltige Ressourcennutzung von Bedeutung. Wesentliche Arbeiten hierfür werden von
dem TP 3 geleistet. Auch die Pflege und Weiterentwicklung des IMPETUS Atlas sowie der
Drohne für hochauflösende Fernerkundung liegen im Verantwortungsbereich des TP3.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
Die Landnutzung / Landbedeckung besitzt eine zentrale Bedeutung sowohl für den hydrologischen
Kreislauf, als auch für die Ernährungs- und Existenzsicherung der Menschen (Ojima,
1994; Lambin, 1999; Paton et al., 2004). In den Savannen West-Afrikas ist in den letzten Dekaden
eine starke Veränderung der Landnutzung / Landbedeckung zu beobachten. In einer Reihe
von maßgeblichen Publikationen wird die Ansicht vertreten, dass diese Veränderungen der Vegetationsbedeckung
sich erheblich auf das gesamte Ökosystem auswirken und zudem das Leben
der Menschen in entscheidendem Maße beeinflusst (Reenberg, 2001; Dolman et al. 2003; Paton
et al., 2004). Auch innerhalb von IMPETUS konnte für Westafrika ein enger Zusammenhang
zwischen Landbedeckungsveränderung und Änderung von Klimaparametern durch belastbare
Modellergebnisse nachgewiesen werden (Paeth und Thamm, 2005). Details dieser Zusammen-

Teilprojekt A3 IMPETUS
hänge sind allerdings noch nicht ausreichend verstanden und bedürfen weiterer Untersuchungen.
Allerdings ist die präzise Erfassung und Quantifizierung der Vegetationsdynamik im Untersuchungsraum
auf Grund der heterogenen Muster der Landbedeckung / Landnutzung, der hohen
interannuellen Vegetationsdynamik sowie der starken atmosphärischen Interaktionen eine Herausforderung.
Seit 2003 erfolgte hierfür die raumzeitliche Erfassung der langfristigen Vegetationsänderungen
(Paeth und Thamm, 2005) sowie die Quantifizierung der Entwicklung von Feldflächen
(Judex und Thamm, 2004) aus Fernerkundungsdaten. Die Landnutzungs-/ Landbedeckungsveränderungen
konnten im Untersuchungsraum mit hinreichender Genauigkeit erfasst und
quantifiziert werden. Um die Landnutzungs-/ Landbedeckungskarten für Entscheidungsfindungsprozesse
nutzen zu können, müssen die relevanten Eigenschaften der jeweiligen Klassen
abgeleitet werden (Innes und Koch, 1998; de Bie, 2000). Diesbezüglich wurde eine profunde Datengrundlage
gelegt. Detaillierte Ökosystemanalysen des Wald-Savanne-Mosaiks geben Aufschluss
sowohl über die Charakteristika der Landbedeckungsklassen als auch über die Zusammenhänge
zwischen Umweltparametern und Vegetationsstruktur sowie Vegetationszusammensetzung
(Orthmann, 2005; Wesuls, 2003; Wotto, 2003). Im Zuge der starken Änderung der
Landnutzung im westafrikanischen Raum, wirkt auf das Wald-Savanne-Mosaik ein dramatische
Zunahme der selektiven Holzfällung (FAO, 2001; Bassett et al., 2003). Die Auswirkung von selektivem
Holzeinschlag auf die dominierenden Vegetationstypen im Wald-Savanne-Mosaik
wurde untersucht insbesondere im Hinblick auf die Folgen für die Regeneration der Baumarten,
als auch des Regenerationspotentials des jeweiligen Systems (Orthmann et al., 2005a, b; Orthmann
und Porembski, 2003a, b). Ergänzt wurden diese Arbeiten um weitreichende Analysen
hinsichtlich der Parametergruppen Feuer und Beweidung, phänologischer Muster und Jahrringanalysen,
die in verschiedenen Arbeiten Eingang fand (Oertel et al., 2004; Roehrig et al., 2005;
Schöngart et al., submitted). Aufbauend auf bestehenden Savannenmodellen (z.B. Higgins et al.,
2000; van Langevelde et al., 2003) und dem gewonnenen systemischen Prozessverständnis wurde
ein fragestellungsoptimiertes Modell erarbeitet, in dessen Zentrum die Modellierung der Entwicklung
und des ökonomischen Potenzials der Waldbestände unter der Annahme unterschiedlicher
Managementstrategien steht.
Um für Szenarien zukünftiger Entwicklungen belastbare Entscheidungsgrundlagen für eine
nachhaltige Landnutzungsplanung ableiten zu können, gewinnen Modellergebnisse zunehmend
an Bedeutung (Verburg, 2005; Veldkamp und Lambin, 2001). In den letzten Jahren konnte eine
rasante Entwicklung von Landnutzungs-/Landbedeckungsmodellen verzeichnet werden (Agarwal
et al., 2001). Dabei unterscheiden sich die Modellansätze erheblich sowohl in ihrem Ansatz
(statistische, dynamische, hybride Modelle) als auch in der Komplexität mit der das dem LUCC
zugrunde liegende Prozessgefüge berücksichtigt wird (Briassoulis, 2000; Angelsen und Kaimowitz,
2001, Parker et al., 2001). Daraus resultieren auch die unterschiedlichen Anforderungen an
die Parametrisierung der funktionalen Zusammenhänge und der sich daraus ergebenden Inputpa-
405

406
IMPETUS Teilprojekt A3
rameter. Bei der an sich als positiv zu wertenden raschen Entwicklung der Modelle ist aber zu
bemerken, dass häufig zu viel Augenmerk auf technische Aspekte der Modellentwicklung gelegt
wird und eine belastbare Analyse der dem Landbedeckungs-/Landnutzungswandel zugrunde lie-
genden Prozessgefüge in der jeweiligen Region zu wenig Beachtung erfährt (Pontius, 2005).
Durch die starke Interdisziplinarität und die gute Zusammenarbeit von IMPETUS mit den Be-
hörden in Benin konnten für das Untersuchungsgebiet belastbare Daten erhoben werden (Doe-
venspeck, 2004; Orekan et al., 2002, Orthmann, 2005).
Bei der LUCC Modellierung ist der Einfluss des betrachteten räumlichen Maßstabs auf das Modellergebnis
eine wichtige Forschungsfrage. Bei der Betrachtung eines kleineren räumlichen
Maßstabs muss in der Regel das zugrunde liegende Prozessgefüge vereinfacht werden (Kok und
Veldkamp, 2001). Ebenfalls stehen in den meisten Fällen die Eingabedaten nicht in der notwendigen
Detailschärfe zur Verfügung (Geoghegan et al., 2001). Um dieses Dilemma aufzulösen
und den komplexen Interaktionen zwischen den betrachteten räumlichen Skalen Rechnung zu
tragen, wurde von IMPETUS eine wegweisende Modellierungskette aufgebaut (Thamm et al.,
2005). Allerdings zeigte sich, dass die zur Verfügung stehenden Modelle in Bezug auf Nutzerfreundlichkeit,
Erweiterbarkeit und Integration von anderen Modellen starke Defizite aufweisen.
Aus diesem Grund wird eine erweiterte universelle Modellierungsplattform (XULU) geschaffen,
mit der die genannten Defizite weitgehend umgangen werden können. Diese offene Modellierungsumgebung,
die in Java realisiert ist, ermöglicht die Einbindung und Kombination unterschiedlicher
Modellansätze und kann verhältnismäßig einfach erweitert werden. Sie ermöglicht
für die IMPETUS- oder andere frei bestimmbaren Interventionsszenarien die Berechnung der
entsprechenden zukünftigen Raummuster der Landnutzung / Landbedeckung. XULU soll so eine
zentrale Komponente für ein DSS bezüglich der Landnutzung / Landbedeckung werden.
Ein wichtiger Aspekt bei der LUCC Modellierung ist die Kalibrierung und Validierung der Modelle
(Pontius et al., 2004; Briassoulis, 2000). Mit Fernerkundungsdaten sind hierbei gute Ergebnisse
erzielt worden. Ein Problem besteht in der Validierung im lokalen Maßstab, da die hierfür
erforderlichen Fernerkundungsszenen sehr kostspielig sind und selten für den gewünschten
Zeitraum vorliegen. Deshalb wurde von IMPETUS eine Drohne beschafft und weiterentwickelt,
mit der die benötigten Fernerkundungsszenen aufgenommen werden können (Thamm und Judex,
2005). Die Drohne ermöglicht auch in anderen Bereichen wegweisende Forschungen (z.B. Erosionsmonitoring,
Erhebung von soziologischen Proxidaten, etc.).
Für eine nachhaltige Landnutzungsplanung sind Szenarien zukünftiger Entwicklungen der Landbedeckung
/ Landnutzung wichtige Entscheidungshilfen (Farrow und Winograd, 2001). LUCC
Szenarien können mit geeigneten Modellen erzeugt werden; für die integrale Betrachtung sämtlicher
relevanten Faktoren müssen jedoch spezielle „Decision Support Systeme“ entwickelt werden,
die einerseits einfach zu bedienen sind, andererseits der Komplexität der untersuchten Fra-

Teilprojekt A3 IMPETUS
gestellungen gerecht werden (Finlay, 1994; Druzdzel und Flynn, 1999). Die Entwicklung von
DSS ist in den Geowissenschaften ein relativ junges Forschungsgebiet (Marakas, 1999), stellt
aber einen notwendigen Schritt dar, um aus den bereitstehenden Informationen konkrete Handlungsoptionen
ableiten zu können. Die Schaffung eines allgemeinen, für unterschiedliche Problemstellungen
anwendbaren DSS ist wegen der Komplexität der stattfindenden Prozesse nicht
realisierbar. Deshalb erscheint es eher Erfolg versprechend, einzelne DSS Module für scharf definierte
Aufgaben zu entwickeln, die eventuell je nach Fragestellung über definierte Schnittstellen
gekoppelt werden können. Eine Herausforderung in diesem Zusammenhang ist die Einbeziehung
von „unscharfen“ („fuzzy“) Informationen (z.B. Motivation von Personen) in den Entscheidungsprozess.
Situation der Landwirtschaft im Projektgebiet
Nährstoffversorgung und Nährstoffbilanzen
Die Landwirtschaft im Afrika südlich der Sahara erfolgt traditionell im Trockenfeldbau. Vorherrschend
sind dabei Kulturen für den Eigenverbrauch (FAOSTAT-PC, 1998). Das Produktionspotenzial
für solche (vorwiegend) Subsistenzkulturen wird durch zahlreiche Standortfaktoren
(Bodennährstoffverarmung, Erosion und Trockenheit) begrenzt (Casse-Ginz et al., 1997; Smaling,
1993). Zwischen 1945 und 1990 sind allein in Afrika schätzungsweise 454 Millionen Hektar
durch unsachgemäße Nutzung degradiert, das heißt teilweise erodiert und an Pflanzennährstoffen
verarmt (Oldeman et al., 1991). In eigenen Untersuchungen (Dagbénonbakin, 2005) ergaben
sich für die traditionellen Nutzungssysteme negative Nährstoffbilanzen in Höhe von
durchschnittlich 50 kg N, 30 kg P und 70 – 90 kg K pro ha und Jahr. Die Auswertung von jeweils
deutlich über 100 Versuchsflächen an drei unterschiedlichen Standorten im Projektgebiet
(Dogué, Bassila, Wéwé) mit 3 Düngungsvarianten gegenüber der aktuellen „farmers practice“
(bis auf Baumwolle ohne Düngung) ergab nach Auswertung mittels DRIS (nach Beaufils and
Sumner 1976, modifiziert) und der „critical value method“ (Tyner, 1946; Ulrich und Hills, 1973)
deutliche Hinweise darauf, dass sich je nach Kulturart und deren Ansprüchen mehrere Nährstoffe
im Mangel befinden (Dagbenonbakin, 2005). Hohe Transpirationsraten und noch relativ wenig
versauerte Böden führten dazu, dass insbesondere die Ca-Gehalte gegenüber anderen Nährstoffgehalten
hoch lagen, wohingegen Mg, P, N, Zn, z.T. sogar K mehr oder weniger stark im
Bereich geringer oder unzureichender Versorgung lagen.
Produktionsbedingungen und Nutzungspotenziale
In Benin ist die Agrarproduktion auf 47% der genutzten Fläche durch Trockenheit gekennzeichnet
(FAO, 1998). Wasser limitiert eine ganzjährige landwirtschaftliche Produktion fast überall
wo keine Bewässerung gewährleistet ist. Auch auf dem Großteil der übrigen Landfläche behin-
407

408
IMPETUS Teilprojekt A3
dert saisonaler Wassermangel, wenn auch nur kurzfristig, die Erzeugung von Feldkulturen und
erhöht somit das Produktionsrisiko. Nahezu 80% der Landfläche sind durch sandige und/oder
stark verwitterte Böden gekennzeichnet sind, was verbreitet zu Nährstoffmangel und Imbalancen
führt (Sanchez, 1973). Hierzu kommt noch, dass die intensivierte Landnutzung in Bracherotatio-
nen in zunehmendem Maße zu Bodennährstoffverarmung, Erosion und Schädlingsdruck führt
(Assigbe and Becker, 1995; Becker and Johnson, 1996).
Sinkendes Produktionspotenzial der „upland“ Flächen, kombiniert mit demographischem
Wachstum (2,3% jährliche Zuwachsrate; FAO, 1998) und steigendem Nahrungsmittelbedarf,
zwingen Landwirte in zunehmendem Maße einerseits auf marginale Standorte und andererseits
auf traditionell nicht genutzte Flächen auszuweichen. Solche marginalen Standorte lassen auf
Grund ungünstiger Wachstumsbedingungen durch bestehende naturräumliche Einschränkungen
nur begrenzte landwirtschaftliche Nutzungsaktivitäten zu und sind auch durch eine erhöhte Degradationsgefahr
gekennzeichnet (Cassel-Gintz et al., 1997, Röhrig und Menz, 2005). Infolgedessen
werden seit kurzem in zunehmendem Maße auch Feuchtgebiete in Kultur genommen
(Agbossou and Danvi, 1996; Warda, 1998). Solche permanent oder temporär wassergesättigten
Flächen werden in der Regel für robuster als die fragilen „upland“ Flächen gegenüber menschlichen
Aktivitäten und landwirtschaftlicher Nutzung gehalten (Becker und Diallo, 1992). Sie sind
häufig (und im Gegensatz zu den „uplands“) durch ton- und nährstoffreiche alluviale Böden gekennzeichnet
(Abergel et al., 1993). Ferner sind sie häufig Inseln biologischer Vielfalt, und spielen
eine bedeutende Rolle in der Bereitstellung von sauberem Wasser, Luft und Erholungsraum
(Wood et al., 2002). Ihre Gesamtfläche wird auf etwa 150-200 Millionen Hektar im Afrika südlich
der Sahara geschätzt (Windmeijer und Andriesse, 1993) und beläuft sich in Benin auf mehr
als 0.2 Millionen ha (Danvi, 1996). Der vorherrschende Typ von Feuchtgebieten in Benin sind
neben einigen alluvialen Überschwemmungsebenen entlang der Flüsse die Inlandtäler (Windmeijer
and Andriesse, 1993; Sonou et al., 1996).
Im ländlichen Raum Westafrikas werden derzeit weniger als 10% der 155 Millionen Hektar Inlandtäler
landwirtschaftlich genutzt (Thenkabail et al., 1995). In urbanen Regionen Benins kann
die Nutzungsintensität der Inlandtäler stellenweise bereits bei bis zu 63% liegen (Danvi, 1996).
Dass eine Verlagerung der landwirtschaftlichen Nutzung vom traditionellen „upland“ in Feuchtgebiete
mit teilweise erheblichen Produktions- (und Produktivitäts-) Steigerungen verbunden
sein kann, wurde mehrfach nachgewiesen (Becker and Johnson 2001). Es wird davon ausgegangen,
dass Feuchtgebiete in Zukunft den steigenden Druck auf die Landressourcen zur Nahrungsmittelproduktion
in steigendem Maße auffangen müssen (Sonou et al., 1996; WARDA,
1998) und sie zum „bread basket“ der sich rasch vermehrenden Bevölkerung des afrikanischen
Kontinentes entwickeln könnten (Terry et al., 1994).

Teilprojekt A3 IMPETUS
Demographisches Wachstum, infrastrukturelle Entwicklung und Urbanisierung erhöhten auch in
der Mitte und im Norden Benins in der jüngeren Vergangenheit den Landverbrauch für Siedlungen
und Industrie. Gleichzeitig resultierte eine unsachgemäße Nutzung landwirtschaftlicher Flächen
in einer rasch fortschreitenden Degradierung der „upland“ Flächen. Angesichts des enormen
noch vorhandenen Flächen- und Produktionspotenzials in einer ansonsten von saisonaler
Trockenheit und geringer Bodenfruchtbarkeit gekennzeichneten Region, muss die Nutzung der
Feuchtgebiete in DSS berücksichtigt werden. Bisher fehlt es an konkreten Handlungsoptionen,
wie sich die notwendige Steigerung in der landwirtschaftlichen Produktion mit den Vorgaben
der Nachhaltigkeit und des Umweltschutzes verbinden lässt.
Die Inlandtäler in der Mitte und im Norden Benins wurden teilweise charakterisiert (Agbossou
and Danvi, 1996; Assigbe, 1996; Danvi, 1996) wobei im Hinblick auf ihre Größe und die Dauer
der Wasserverfügbarkeit vier Gruppen unterschieden wurden (Mama, 1995; Houndagba and Gado,
1996). Weitgehend unklar ist derzeit noch das Produktionspotenzial der unterschiedlichen
Inlandtaltypen. Diese dürfte neben der Dauer der Wasserverfügbarkeit (Anzahl der Kulturen pro
Jahr) auch wesentlich über Bodeneigenschaften (Wasserhaltefähigkeit, Nährstoffnachlieferung)
sowie das Ausmaß der Stoffeinträge (Wasser, Nährstoffe) aus den Einzugsflächen bestimmt
werden. Solche Stoffeinträge variieren in Abhängigkeit der „source area“ (Bodenbeschaffenheit,
Länge und Neigung der Talhänge) sowie der Landnutzung (Bognonkpe, 2004).
Für die Abschätzung der Entwicklung des Flächenbedarfs für landwirtschaftliche Nutzung spielt
die Produktivität der genutzten Flächen eine wesentliche Rolle. Der gegenwärtige Trockenfeldbau
ist gekennzeichnet durch negative Nährstoffbilanzen (s.o., Dagbenonbakin, 2005; Dagbenonbakin
et al., 2003, 2004) und eine ineffiziente Wassernutzung durch die angebauten Kulturen
(Burkhardt et al., 2002; Dagbenonbakin, 2005; Dagbenonbakin et al., 2004). Angepasste Düngungsmaßnahmen,
die zumindest einen Ausgleich für die entzogenen Nährstoffmengen bieten
müssen, führen zu deutlichen Produktivitätssteigerungen, die je nach Kultur, Bodenzustand und
Farm-Management häufig zwischen 30 und mehr als 200% betragen (Dagbenonbakin, 2005).
Die vom Projekt in Modellansätzen zu erarbeitenden Planungsgrundlagen als Bausteine der DSS
müssen daher auch als unterschiedliche Optionen sowohl die Verbesserung des Trockenfeldbaus
als auch Bewässerungsmaßnahmen (Kleinstauseen PK Be-E.4) und Nutzung von „bas fonds“
(PK Be-E.7) berücksichtigen.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Entsprechend der zentralen Funktion der Landnutzung / Landbedeckung sowohl im hydrologischen
Kreislauf als auch für die Ernährungssicherung, ist das TP 3 an zahlreichen Problemkomplexen
beteiligt. Im Teilprojekt 3 sind alle Aktivitäten gebündelt, die sich mit Fragen der Ve-
409

410
IMPETUS Teilprojekt A3
getation, Vegetationsdynamik, Landwirtschaft, Ökophysiologie und Pflanzenernährung auseinander
setzen. Aufgrund der vielfältigen Anforderungen anderer Teilprojekte an das TP 3 ist eine
Betrachtung unterschiedlicher Maßstabsebenen unumgänglich. Dabei reicht die Spanne von der
subkontinentalen Untersuchung der Vegetationsdynamik für ganz Westafrika in einem kleinen
Maßstab (Pixelgröße 8 km x 8 km), über Untersuchungen für ganz Benin (Pixelgröße 1 km x 1
km), regionalen Studien (z.B. Einzugsgebiet des oberen Ouémé, Pixelgröße 30 m x 30 m), bis hin
zu lokalen Studien im Meterbereich. PK Be-E.7 und PK Be-E.4 bedingen Analysen von Vegetationsdynamik
und Landwirtschaft im lokalen Maßstab. Auch ein DSS des PK Be-L.1 arbeitet im
lokalen Maßstab zur Abschätzung der Auswirkungen von Straßenneubau und anderen Infrastrukturmaßnahmen
auf die Landbedeckung / Landnutzung. Ebenso werden für die Kalibrierung
und Validierung der PK Be-L.1, PK Be-L.2, PK Be-L.5 Untersuchungen der Vegetationsdynamik
der für den Wasserkreislauf relevanten Parameter sowie der Nährstoffumsätze räumlich
hochaufgelöster Studien benötigt.
Im regionalen Maßstab sind die PK Be-H.1, PK Be-E.2, PK Be-L.2 und PK Be-L.5 angesiedelt.
Bei dem erstgenannten PK wird der funktionale Zusammenhang zwischen Vegetation und Wasserkreislauf
als ein wesentlicher Input für die Wasserverfügbarkeit untersucht. Bei PK Be-E.2 ist
die Vegetation ein wichtiges Regelglied für die Bodendegradation und die landwirtschaftliche
Produktion. Die Untersuchung der Nährstoffkreisläufe unter unterschiedlichen Randbedingungen
ist hierbei eine zentrale Aufgabe. Im PK Be-L.2 wird das ökosystemare und ökonomische
Potenzial der Wälder betrachtet. Wälder stellen aufgrund ihrer räumlichen Ausdehnung eine
wichtige Ressource für das Einkommen auf den verschiedenen Maßstabsebenen dar und spielen
für sämtliche Stoffkreisläufe eine bedeutende Rolle, die derzeit durch dramatische Veränderung
der Wälder durch selektiven Holzeinschlag beeinflusst werden. Teile der Arbeiten innerhalb des
PK Be-L.1, in dem die Vegetationsdynamik untersucht wird, sind ebenfalls in einem regionalen
Maßstab relevant.
Die Betrachtung der agarischen Produktionsgrundlagen und der agrarischen Marginalität, PK
Be-E.6, erfolgt, dem zu Grunde liegenden Forschungsansatz entsprechend, in einem nationalen
Maßstab. Dadurch wird bei der Untersuchung von Szenarien zukünftiger Entwicklung die kleinmaßstäbliche
Identifikation von landwirtschaftlich marginalen Regionen möglich (Cassel-Gintz
et al., 1997; Röhrig und Menz, 2005). Detaillierte Kenntnis über die Veränderung der Vegetation
in einem subkontinentalen Maßstab wird als Eingabe für die großflächige Klimamodellierung
benötigt.
Weiteres Ziel des Teilprojekts ist es, in enger Kooperation mit dem Teilprojekt C2 „Decision
Support Systeme“ zu entwickeln, mit denen Verantwortliche in Benin in die Lage versetzt werden,
im jeweiligen Problemkomplex die Auswirkungen von unterschiedlichen Handlungsoptionen
analysieren zu können. Dies ermöglicht im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung eine Op-

Teilprojekt A3 IMPETUS
timierung der zu treffenden Entscheidungen. Wichtiges Forschungsfeld hierbei ist, wie die oft
komplexen funktionalen Bezüge in das jeweilige DSS integriert werden können, um auf der einen
Seite die darunter liegenden Prozesse in einer hinreichenden Genauigkeit abzubilden, andererseits
aber auch die in Hinblick auf Bedienbarkeit, Wartungs- und Weiterentwicklungsfähigkeit,
Stabilität und schnelle Rechenzeit nötige Abstraktion zu besitzen.
Im Folgenden werden die für die Erfüllung der mannigfaltigen Aufgaben im Themenbereich Vegetationsdynamik
notwendigen Arbeiten dargestellt.
Weiterführung Erfassung der Vegetationsdynamik und LUCC Modellierung
Die Landnutzung / Landbedeckung übt sowohl im Klimasystem als auch im hydrologischen
Kreislauf eine zentrale Funktion aus und stellt eine wichtige Rahmenbedingung für den wirtschaftenden
Menschen dar. Daraus ergibt sich, dass die Untersuchung der Landnutzung / Landbedeckung
bzw. die Berechnung von zukünftigen Szenarien der Landnutzung von vielen Problemkomplexen
benötigt wird. Neben den grundlegenden Beiträgen und Arbeiten in den Problemkomplexen
werden folgende zentrale Aufgaben innerhalb des Teilprojekts erledigt.
Zentrale Aufgabe ist die Fortführung der Beobachtung der Landnutzungs- / Landebedeckungsänderungen
in unterschiedlichen räumlichen Skalen und die Erfassung der Vegetationsdynamik.
Dabei werden je nach zu betrachtender räumlicher Auflösung unterschiedliche Satellitensysteme
verwendet. Die so gewonnenen Basisinformationen über Landnutzung / Landbedeckung werden
von zahlreichen Problemkomplexen als Eingabeparameter benötigt. Ein wichtiges Forschungsfeld
in diesem Zusammenhang ist dabei die Fusion von zeitlich hochaufgelösten Satellitenbildern
mit den räumlich hochaufgelösten Aufnahmen von Satelliten, die eine niedrige zeitliche
Auflösung aufweisen. Für diese Untersuchungen sollten auch weiterhin, wenn auch in größeren
zeitlichen Abständen, in Feldkampagnen und auf Dauerbeobachtungsflächen „ground truth“ erhoben
werden. Diese Arbeiten sind relevant, da in den letzten 5 Jahren eine bedeutende Kompetenz
bei der Vegetationsklassifizierung und „change detection“ in Westafrika aufgebaut werden
konnte, die unbedingt weiterentwickelt werden sollte. Die Ergebnisse dieser Arbeiten fließen in
PK Be-E.1, PK Be-E.2, PK Be-E.3, PK Be-E.4, PK Be-E.6, PK Be-E.7, PK Be-H.1, PK
Be-L.1, PK Be-L.3, PK Be-L.4, und PK Be-L.5 ein.
Eine weitere wichtige Forschungsaktivität im Rahmen der Erfassung von Landnutzung / Landbedeckung
wird die Arbeit mit aktiven Satellitensystemen (RADAR) sein. Dies ist notwendig, da
aufgrund von Wolkenbedeckung während der gesamten Regenzeit für weite Gebiete von Benin
keine wolkenfreien Aufnahmen mit optischen Satelliten erhältlich sind. Ein weiteres Problem der
derzeit verwendeten optischen Satellitensysteme ist die z.T. unbefriedigende Trennbarkeit einiger
Landnutzungsklassen, die auf die geringen spektralen Unterschiede zwischen den Klassen
411

412
IMPETUS Teilprojekt A3
zurückzuführen sind (z.B. Felder von degradierten Bracheflächen). Auch die Klassifizierung von
Siedlungen mit optischen Satelliten ist aus demselben Grund nur mit einer unbefriedigenden Ge-
nauigkeit möglich. Eine präzise Erfassung der Siedlungsdynamik ist aber notwendig für die Ka-
librierung der LUCC Modelle. Die Analyse von Radardaten, mit der Unterschiede in den Textu-
ren herausgearbeitet werden können, verspricht eine deutliche Verbesserung der Ergebnisse
(Thamm und Braun, 2002). Diese Arbeiten, die auch in Kooperation mit der ESA durchgeführt
werden können, sind besonders im Hinblick auf die zukünftigen Radarsysteme von großem Interesse.
Die Modellierung von Szenarien zukünftiger Landbedeckungen / Landnutzung sind für viele
Problemkomplexe von großer Bedeutung. Deshalb werden innerhalb von A3 die LUCC Modelle
ständig weiterentwickelt. Besonders die offene Modellierungsumgebung XULU, die innerhalb
von IMPETUS in Java erstellt wurde, hat hierbei ein großes Potenzial, da damit im Gegensatz zu
anderen Landnutzungsmodellen, relativ einfach Erweiterungen eingearbeitet werden können und
sich sogar Kopplungen unterschiedlicher Modelle realisieren lassen. Durch eine enge Zusammenarbeit
mit den anderen Teilprojekten steht eine sehr gute Informationsbasis zur Verfügung,
um die Akteure und Motivationen für die Landnutzungsveränderungen abzuleiten und in den
Modellen zu parametrisieren. Mit XULU werden für die gewählten Szenarien die sich daraus
ergebenden zukünftigen Landnutzungen / Landbedeckungen modelliert und in die unterschiedlichen
DSS integriert. Diese Modellweiterentwicklung ist ein wesentlicher Bestandteil des PK
Be-L.1, während die Ergebnisse der Modellierung von den PK Be-E.1, PK Be-E.2, PK Be-E.3,
PK Be-E.4, PK Be-E.6, PK Be-E.7, PK Be-H.1, PK Be-L.2, PK Be-L.3, PK Be-L.4 und PK
Be-L.5 verwendet werden können.
Entwicklung von DSS
Die Entwicklung eines DSS mit denen Auswirkungen von Entscheidungen auf die Landnutzung
/ Landbedeckung analysiert werden können (PK Be-L.1), ist ein zentrales Arbeitsfeld des Teilprojektes.
Hierbei sollen Module für die betrachteten unterschiedlichen räumlichen Skalen erstellt
werden. Eine wichtige Aufgabe hierbei ist die Anpassung an den Bedarf der verantwortlichen
Stellen in Benin. Augenmerk muss auf der Balance zwischen leichter Bedienbarkeit und
vertretbaren Rechenzeit des Systems und der möglichst detailscharfen Abbildung des doch komplexen
Prozessgefüges gelegt werden. Wichtig ist hierbei eine Plausibilitätsprüfung, die Teilweise
auch durch Feldarbeiten geleistet werden muss.
Da weite Teile West-Afrikas jedes Jahr von Buschfeuern beeinträchtigt werden ist ein DSS für
ein effizientes Feuermanagement ebenfalls eine wichtige Aufgabe (PK Be-L.5). In dem DSS soll
die weitgehend automatisierte Auswertung von kostenlos erhältlichen Satellitendaten (Spot Ve-

Teilprojekt A3 IMPETUS
getation, Modis) eine zentrale Komponente sein. Hierbei soll ein weitgehendes selbsständiges
Monitoring der Feuer erfolgen, sowie die Feuerneigung von den einzelnen Vegetationsklassen
bei den jeweiligen Witterungsbedingungen erkannt werden. In Zusammenarbeit mit anderen
Teilprojekten und Beninischen Institutionen erfolgt die Abschätzung der durch Buschfeuer veränderten
Stoffumsätze (Nährstoffe und CO2). Basierend auf dieser Information können mit dem
DSS unterschiedliche Szenarien simuliert werden. Damit kann ein möglichst optimales Feuermanagement
abgeleitet werden, das versucht negative Auswirkungen auf das Ökosystem zu minimieren
und gleichzeitig nicht zu stark die landwirtschaftliche Produktion zu beeinträchtigen.
Die Erstellung, Kalibrierung und an den Untersuchungsraum entsprechende Anpassungen dieser
Prozessierungskette werden vom Teilprojekt A3 geleistet. Die Erstellung des DSS erfolgt in enger
Zusammenarbeit mit anderen Teilprojekten und Institutionen in Benin. Aufbauend auf den
Erkenntnissen anderer Forschergruppen in Benin und Feldarbeiten in Benin, wird das System
getestet und verbessert.
Vor dem Hintergrund von sinkender Niederschlägen und steigender Bevölkerung ist die Anlage
von Kleinstauseen eine in West Afrika häufig angewandte Strategie zur Ernährungssicherung.
Eine Standortsanalyse für die Stauseen sowie die Erarbeitung von nachhaltigen Nutzungskonzep-ten
ist vor diesem Hintergrund eine wichtige Aufgabe. In dem TP A3 werden Teile der ökosystemaren
Eignungsanalysen geleistet und die anderen damit zusammenhängenden Arbeiten
koordiniert.
Im Rahmen der Nachhaltigkeit ist der Transfer, der innerhalb von IMPETUS erarbeiteten Methoden
und Modellen an geeignete Institutionen in Benin, ist eine äußerst wichtige Aufgabe. Dazu
sollen in der Antragsphase Workshops veranstaltet werden, in denen sukzessive Techniken
und Programme für die Klassifizierung und Veränderungsdetektion aus Fernerkundungsdaten
bei den entsprechenden Institutionen in Benin verankert werden sollen.
Es besteht in Benin, wie in vielen anderen Ländern Afrikas und Asiens ein großer Bedarf an sehr
hochaufgelösten Fernerkundungsdaten wie, z.B. für die Landnutzungsklassifizierung, Veränderungsdetektion,
detaillierte Erfassung von Infra- und Siedlungsstrukturen sowie die Untersuchung
von dynamischen Prozessen (z.B. Feuerausbreitung, Bodenerosion oder Pflanzenwachstum).
Da Luftbilder oft nicht vorhanden sind und in Ermangelung von Flugzeugen nicht aufgenommen
werden können, wurde von IMPETUS eine „low cost“ Drohne beschafft und weiterentwickelt,
mit der sehr kostengünstig Luftaufnahmen in einer sehr hohen räumlichen Auflösung
erzeugt werden können (Thamm und Judex, 2005). Dieses System wurde erfolgreich für die Beschaffung
von wichtigen Eingangsparametern für die Modellierung sowie Validierung eingesetzt
und soll in der dritten Projektphase weiter entwickelt und optimiert werden. Dadurch wird es als
robustes, einfach zu bedienendes Werkzeug für eine nachhaltige Ressourcenplanung einsetzbar.
413

414
IMPETUS Teilprojekt A3
Für die weite Distribution der IMPETUS Ergebnisse wird die technische Weiterentwicklung des
neu entwickelten IMPETUS Atlas und die Einpflegung neuer Ergebnisse in enger Zusammenar-
beit mit C2 geleistet werden.
Für den Bereich der (landwirtschaftlichen) Landnutzung steht im Teilprojekt die Wachstumsund
Ertragsmodellierung im Vordergrund. Diese liefert die weiteren Grundlagen für die Anpassung
weiterer Modelle, deren Ergebnisse dann in mehreren DSS benötigt werden. Das verwendete
Modell EPIC wird modifiziert und entsprechend den Erfahrungen weiterer Arbeitsgruppen (T.
Gaiser, Uni-Hohenheim; DeBarr et al., 2001) angepasst. Erste Modellläufe finden derzeit statt
und werden bis zum Ende der 2. Projektphase soweit gediehen sein, dass die Daten aus unterschiedlich
gedüngten Beobachtungsflächen weitere Anpassungen erlauben. Gegebenenfalls sind
die Ergebnisse der Modelläufe mit dem Modell DSSAT zu vergleichen. Da die Ergebnisse des
Modells EPIC weniger gut zur Hochrechnung auf die Fläche verwendet werden können, soll zudem
das Modell YES (s. TP B3)eingesetzt werden.
Dem Agrarsektormodell BenIMPACT werden daraufhin die Ertragsdaten an Hand der gemessenen
und modellierten Erträge zur Verfügung gestellt und dieses dann entsprechend angepasst
(PK Be-E.1), insbesondere unter dem Gesichtspunkt, dass im Projektgebiet i.d.R. multipler
Nährstoffmangel herrscht (Dagbenonbakin, 2005; Dagbenonbakin et al., 2004) und dies in Modellansätzen
wie EPIC nicht angemessen Berücksichtigung findet (Gaiser und Graef, 2001).
Für eine optimale Landnutzung sowie den Schutz der natürlichen Produktionsgrundlagen, ist die
Detektion besonders gefährdeter, marginaler Standorte eine wichtige Grundlage (Röhrig und
Menz 2005). In PK Be-E.6 werden aktuelle und mittels Szenarienrechnungen zukünftige degradationsgefährdete
landwirtschaftliche Produktionsstandorte für Gesamtbenin ermittelt sowie die
vorherrschenden naturräumlichen Limitationen bestimmt. Zukünftig besonders gefährdete Gebiete
sind Flächen, die durch ein eingeschränktes natürliches Ertragspotenzial bei gleichzeitig
hohem Landdruck gekennzeichnet sind. Dabei wird der Zusammenhang zwischen Grad der natürlichen
Marginalität, Nutzungsintensität und Degradationsgrad quantifiziert. Darüber hinaus
werden über bestehende naturräumliche Beschränkungsfaktoren der agrarischen Produktion
mögliche Kompensations- und Managementmöglichkeiten analysiert.
Die Erstellung einer Typologie von „bas fonds“ im Ouemé soll auf der Basis bestehender Datenbanken
sowie eigenen Erhebungen im Bereich der Fernerkundung in der dritten Projektphase
von IMPETUS erfolgen. Gegebenenfalls wird das Ertragspotenzial von Reis mittels ORYZA
(Goudrian and van Laar, 1994) und die Stoffflüsse mittels UHP-HUR-N modelliert, und durch
demographische- und Marktzugangsdaten (UNDP, 1996; USAID, 2002) ergänzt werden, um
somit Produktionspotenziale von Bas fond auf regionaler Ebene abzuschätzen. Die enge Zusammenarbeit
mit Partnern vor Ort (CENATEL, INRAB, IVC) stellt die regionale Umsetzung
der Ergebnisse sicher. Ein Gradientenansatz (biophysikalisch von Nord nach Süd und sozioöko-

Teilprojekt A3 IMPETUS
nomisch von rural nach periurban) soll eine Extrapolation auf andere Regionen mit vergleichbaren
agroökologischen und sozioökonomischen Bedingungen ermöglichen.
In Zusammenhang mit PK Be-E.7 soll die Wirkung einer Bewässerung auf Erträge und Produktivität
geprüft werden. Hierzu werden Läufe von EPIC mit besserer Wasserversorgung durchgeführt
und durch Extrapolation die potenzielle Verbesserung der Produktivität unter den verschiedenen
Szenarien abgeschätzt.
Im Verbund mit den TP A2 und A4 werden die PK Be-E.7 (Nutzung von „bas fonds“) bearbeitet.
Die Modellierung des Wachstums kann hier weitgehend einfacher erfolgen, da für einen erheblichen
Teil des Jahres nicht von einer Begrenzung des Wachstums durch Wasserverfügbarkeit
zu rechnen ist.
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Bearbeiter „Vegetationsdynamik und DSS“
Die Arbeiten in dem TP A3 werden von dem leitenden Wissenschaftler Dr. Hans-Peter Thamm
mit BAT Ib geleitet. Neben der Koordination der Arbeiten wird er die folgenden Arbeiten wahrnehmen:
Koordinierung der Erfassung von Vegetation und Vegetationsdynamik auf unterschiedlichen
räumlichen Skalen in Westafrika und Benin, Koordination, Weiterentwicklung, Validierung
und Verbesserung der Landnutzungs- / Landbedeckungsmodelle für Benin, Koordinierung
der Validierung der Modelle in unterschiedlichen räumlichen Skalen, Erstellung von automatisierten
Prozessierungsketten für die Analyse von frei verfügbaren Fernerkundungsdaten für das
Feuermanagement. Er wird maßgebliche Arbeiten bei der Konzeption, Erstellung und Validierung
von DSS für Landnutzungsveränderungen, Management von Kleinstauseen und Feuermanagement
durchführen. Des Weiteren ist er verantwortlich für den Transfer der in dem TP erworbenen
Techniken und Fähigkeiten nach Benin. Dafür wird er entsprechende Schulungen abhalten,
Seminare und Workshops in Deutschland und Benin durchführen und den Kontakt mit
den beninischen Mitarbeitern halten. Wichtig ist in diesem Fall auch die Darstellung von Forschungsergebnissen
auf Konferenzen und Publikationen, sowie die Verbreitung von IMPETUS
Ergebnissen und Managementwerkzeugen in andere Länder in Westafrika, um deren nachhaltige
Nutzung sicherzustellen. Dabei soll auch ein Kommunikationsnetz zwischen den Anwendern
und Wissenschaftlern in Benin und anderen Staaten in Westafrika geschaffen werde.
Eine wichtige Aufgabe ist die Weiterentwicklung des Drohnensystems und dessen Transfer nach
Westafrika, damit diese in IMPETUS weiterentwickelte zukunftsweisende Technik in Benin angewandt
werden kann. Außerdem soll er Kontakt mit außeruniversitären Gruppen und Consultings
halten, um die Verbreitung der Managementwerkzeuge zu gewährleisten.
415

416
IMPETUS Teilprojekt A3
Für die weite Distribution der IMPETUS Ergebnisse wird die technische Weiterentwicklung des
wegweisenden IMPETUS Atlas und die Einpflegung neuen Ergebnisse vom TP3 in enger Zu-
sammenarbeit mit C2 geleistet werden.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Konzeption der DSS für Landnutzungsänderungen, nachhaltiges Feuermanagement und
nachhaltige Bewirtschaftung von Kleinstauseen (in Zusammenarbeit mit externen Experten)
⇒ Weiterführung der Prozessierungsketten für die Erfassung von Landnutzung / Landbedeckung
aus Fernerkundungsdaten. Arbeit mit den Radardaten
⇒ Transfer der Landnutzungs- / Landbedeckungsdaten an die anderen Problemkomplexen und
Anpassung der Klassen an die jeweiligen Bedürfnisse
⇒ Weiterentwicklung der Drohne und ihrer Anwendung in Benin
⇒ Durchführung von Workshops in Benin zur Abstimmung der DSS an die Bedürfnisse in Benin
⇒ Durchführung von Feldarbeiten zur Validierung der LUCC Ergebnisse
2. Jahr (2007)
⇒ Weiterführung der Prozessierungsketten für die Erfassung von Landnutzung / Landbedeckung
aus Fernerkundungsdaten, Bereitstellung der Ergebnisse für die anderen Problemkomplexe
⇒ Erprobungen der DSS für Landnutzungsänderungen
⇒ Diskussion der Ergebnisse der DSS und Beginn der Implementierung der DSS in Benin
⇒ Erste Funktionstests der DSS für nachhaltiges Feuermanagement, und ihre Validierung
⇒ Diskussion der DSS für Kleinstauseen mit Verantwortlichen in Benin, Beginn der Implementierung
derselben in Benin
⇒ Durchführungen von Workshops bezüglich der verantwortlich geleiteten Problemkomplexe.
⇒ Weiterentwicklung der Drohne
3. Jahr (2008)
⇒ Weiterführung der Prozessierungsketten für die Erfassung von Landnutzung / Landbedeckung
aus Fernerkundungsdaten, Bereitstellung der Ergebnisse für die anderen Problemkomplexe
⇒ Endgültige Übergabe der DSS für Feuermanagement, Kleinstauseen und LUCC an die unterschiedlichen
Institutionen in Benin.
⇒ Validierung der DSS
⇒ Durchführung von Workshops in Benin für die unterschiedlichen Anwendergruppen der DSS
von den Pilotgemeinden über die übergeordneten Institutionen bis zu den Universitäten, die
die DSS weiterentwickeln sollen
⇒ Durchführung eines internationalen Workshops auf dem die DSS und die LUCC Prozessierungsketten
maßgeblichen Institutionen anderer Länder in WA präsentiert werden

Teilprojekt A3 IMPETUS
⇒ Weiterentwicklung der Drohne und Schulung der Beniner im Gebrauch derselben
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Fertigstellung der DSS und genaue Dokumentation der DSS
⇒ Dokumentation aller Arbeiten die von dem TP innerhalb von IMPETUS geleistet wurden
⇒ Endgültiger Transfer aller Programme und Daten nach Benin
Bearbeiter „Landnutzungsmodellierung“
Für die Betreuung der Landnutzungsmodellierung auf der lokalen bis regionalen Skala soll Michael
Judex mit (¾ BAT IIa) bis Ende der Projektphase beschäftigt werden. Seine Aufgaben sind
die Weiterführung der Erfassung der Landbedeckungs- und Landnutzungsänderung auf der regionalen
bis lokalen Skala. Die Weiterarbeit an den LUCC Modellen vor allem in der regionalen
und lokalen Skala wird eine zentrale Aufgabe sein. Dies wird auf der Basis der von IMPETUS
entwickelten offenen Modellierplattform XULU erfolgen. Des Weiteren wird er an der Erstellung
des DSS für die Auswirkungen von Landnutzungsänderungen im regionalen bis lokalen
Maßstab mitarbeiten. Ebenso ist er an der der Konzeption, Erstellung und Validierung des DSS
für das Feuermanagement beteiligt. Hierfür sind regelmäßige Reisen nach Benin notwendig. Zu
seinen Aufgaben gehört die Konzeption, Organisation und Durchführung von Schulungen im
Bereich Erfassung von Landnutzungsänderungen und Landnutzungsmodellierung. Damit wird
ein wichtiger Teil für den notwendigen Wissenstransfer nach Benin abgedeckt werden.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Weiterarbeit und Fertigstellung eines regionalen Landnutzungsmodells unter Einbeziehung
der IMPETUS-Szenarien
⇒ Transfer der Ergebnisse auf unterschiedliche Skalen
⇒ Kommunikation und Transfer der Ergebnisse an die anderen Problemkomplexe
⇒ Mitarbeit an der Konzeption eines DSS für Auswirkungen von Landnutzungsänderungen und
Buschfeuer
2. Jahr (2007)
⇒ Weiterentwicklung der Prozessierungskette für die Erfassung der Landnutzungsänderungen
unter Einbeziehung neuer Daten
⇒ Weiterentwicklung des Einsatzes unterschiedlicher Landnutzungsmodelle auf regionalem
Maßstab
⇒ Mitarbeit bei der Entwicklung der DSS Landnutzungsänderungen und Buschfeuer
⇒ Feldkampagnen zur ersten Validierung der Ergebnisse
⇒ Durchführung von Feldkampagnen mit beninischen Partnern zur Erhebung von räumlich
hochauflösenden Daten zur Kalibrierung und Validierung der Modelle
⇒ Organisation von Workshops und Durchführung von Schulungen in Benin
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418
IMPETUS Teilprojekt A3
3. Jahr (2008)
⇒ Integration der Arbeiten in die Modellierumgebung und DSS
⇒ Dokumentation der Arbeiten
⇒ Übergabe der erstellten Arbeiten und Module nach Benin
⇒ Mitorganisation von Workshops und Durchführung von Schulungen in Benin
4.Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Endgültige Dokumentation der Modelle
⇒ Letzte Schulungen der Mitarbeiter in Benin
⇒ Mitarbeit bei der Verfassung der Endberichte
Bearbeiter „Agrarische Marginalität / DSS“
Für die hauptverantwortliche Bearbeitung von PK Be-E.6 sowie die Konzeption und Umsetzung
der Thematik in ein DSS wird Julia Röhrig als wissenschaftliche Mitarbeiterin ( 1 /2 BAT IIa) angestellt.
Ihre Aufgaben sind die Fertigstellung der Modellierung der aktuellen und zukünftigen
agrarischen Marginalität und damit verbundene Degradationsrisiken sowie die Ableitung der aktuellen
Landdegradierung aus Fernerkundungsdaten in einer räumlichen Auflösung von 1 km für
Gesamtbenin. Über die Lokalisierung von den naturräumlichen Einschränkungen werden ferner
notwendige Kompensationsmaßnahmen und Anbausysteme abgeleitet. Dabei wird sie wesentlich
an der Konzeption und Umsetzung des DSS für die Erhaltung der natürlichen Produktionsgrundlagen
Benins arbeiten. In Diskussionen mit „Stakeholdern“ wurde ein großes Interesse an einer
eigenen softwaregestützten Umsetzung des Berechnungsalgorithmus des Marginalitätsindexes
deutlich. Hierfür sind weitere Reisen nach Benin zur Vorbereitung und Durchführung von
Workshops notwendig. Die Daten und Ergebnisse des Problemkomplexes werden für andere Impetus-Arbeiten
aufbereitet. Daneben ist sie an der Konzeption und Aktivitäten von PK Be-L.4
und PK Be-E.5 beteiligt.
1. Jahr (ab Mai 2006)
⇒ Weiterarbeit und Fertigstellung der Berechnung der agrarischen Marginalität für Gesamtbenin
in einer räumlichen Auflösung von 1km
⇒ Bestimmung der aktuellen Landdegradierung mittels Fernerkundungsdaten
⇒ Zusammenarbeit und Transfer der Ergebnisse mit anderen Problemkomplexen
⇒ Berechnungen der agrarischen Marginalität unter Berücksichtigung von Impetus-Szenarien
⇒ Fortsetzung der Kommunikation mit „Stakeholdern“ wegen der Erstellung eines DSS
⇒ Abschluss der Dissertation

Teilprojekt A3 IMPETUS
2. Jahr (2007)
⇒ Quantifizierung des Zusammenhangs zwischen Grad der naturräumlichen Marginalität, Nutzungsintensität
und Degradationsgrad (inklusive Feldkampagnen)
⇒ Konzeption und Umsetzung des DSS
⇒ Organisation und Durchführung eines Workshops in Benin (eventuell Modifikation des DSS)
3. Jahr (2008)
⇒ Analyse möglicher Kompensations- und Managementmöglichkeiten aufgrund bestehender
naturräumlicher Beschränkungsfaktoren und Kompensationspotenziale
⇒ Fertigstellung des DSS zur Erhaltung der natürlichen Produktionsgrundlagen der landwirtschaftlichen
Nutzung
⇒ Organisation und Durchführung eines Workshops in Benin sowie Übergabe der Arbeiten und
Software
⇒ Dokumentation der Arbeiten
Bearbeiter „Ertragsmodellierung und Wasserverbrauch“
In der 3. Projektphase soll das betriebene Messnetz weiter genutzt werden, um sowohl begonnene
Messungen an Kulturpflanzen weiterzuführen, als auch die Datenbasis zu verbessern, so dass
die Wachstumsmodelle EPIC, YES und ggf. DSSAT für die wichtigsten der angebauten Nutzpflanzen
an die lokalen Gegebenheiten angepasst werden können. Die notwendigen Größen für
die Szenarienentwicklung sind bereit zu stellen. Ferner sind die verschiedenen Management-
Optionen (PK Be-E.4 und PK Be-E.7) ebenfalls hinsichtlich Ertragswirkung und Produktivität
zu evaluieren und ggf. in ein DSS (mit TP A4, BenIMPACT) zu integrieren. Frau Stadler parametrisiert
und validiert derzeit das Modell EPIC an den wichtigsten Ackerkulturen des Projektgebietes.
Erste Modelläufe werden zu Ende der zweiten Projektphase abgeschlossen sein, es
fehlt aber noch die weitere Anpassung, insbesondere unter dem Gesichtspunkt, dass im Projektgebiet
mit multiplem Nährstoffmangel zu rechnen ist. In der 3. Projektphase soll auch mit der
Modellierung von Wachstum und Ertrag für Yams begonnen werden, für das am IITA eine Modifikation
von EPIC vorliegt, es wird jedoch noch eine weitere Modellanpassung und Validierung
erforderlich. Insbesondere ist für Frau Stadler erforderlich, die Phänologie der unterschiedlichen
Sorten (Landsorten und Zuchtsorten des INRAB) und die Reaktion verschiedener Genotypen
auf die unterschiedliche Nährstoffversorgung zu verfolgen. Sie soll mit einer ½ BAT IIa-
Stelle eingestellt werden.
Ein wichtiges Ziel des TP ist es auch weiterhin, Grundlagen für die Szenarienentwicklung bereitzustellen.
Auch wenn der Schwerpunkt der Arbeit in der 3. Phase auf Modelleinsatz und Entwicklung
von DSS liegt, sollten die Messnetze und einfachen Feldversuche weiter durchgeführt
werden, um die Datengrundlage zu verbessern. Die Modellvalidierung wird auf einer breiteren
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420
IMPETUS Teilprojekt A3
Datenbasis wesentlich sicherer, und Fehler können besser identifiziert werden. Messungen der
Transpirationsraten und Extrapolation der Transpiration der natürlichen Vegetation an Hand einfacher
Parameter und direkter Messungen (Vergleich Wasserhaushalt von Kulturland und natürlicher
Vegetation) sollen ebenfalls weiter durchgeführt werden (C. Kanninkpo).
Gleichzeitig können auf diese Weise die Counterparts in das Projekt eingebunden und mit den
vorhandenen Techniken und Methoden vertraut gemacht werden, so dass diese auch mit Ablauf
der 3. Projektphase die Erkenntnisse und Forschungsansätze weiter fortführen können. Wichtigste
Partner sind hier die Universität du Benin, Cotonou (Prof. Agbossou) und das INRAB.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Feldversuche mit optimierter Düngung und Maßnahmen zur Bodenverbesserung
⇒ Fortführung zur Messung der Evapotranspiration auf Intensivmessflächen für vollständige
Wasserbilanz (zus. mit A1, A2) und Aufnahme der phänologischen Daten
⇒ Anpassung von EPIC für Mais, Sorghum, Yams und ggf. weitere Kulturarten (je nach Fortschritten
bei der Modellanpassung)
2. Jahr (2007)
⇒ Fortführung der Feldversuche und Aufnahme der phänologischen Daten
⇒ Modelläufe Wachstumsmodelle. Beginn der Integration der Wachstumsmodelle in GIS
⇒ Modellierung von Reiswachstum und –ertrag in „bas fonds“; Testlauf mit ORYZA
3. Jahr (2008)
⇒ Fortführung der Feldversuche zur Modellvalidierung
⇒ Einbindung der Bodenkarten in GIS (mit A2) und Ermittlung regionale Karten des potenziellen
Ertrags unter verschiedenen Voraussetzungen
⇒ Ermittlung des Ertragspotenzials in „bas fonds“
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Modellierung des Einflusses von Bewässerung auf Erträge wichtiger Kulturen unter nichtwasserlimitierten
Bedingungen
⇒ Abschätzung des Produktionspotenzials in „bas fonds“
Bearbeiter „Ressource Wald und Weide“
Die Fortführung der Modellierung und die Erweiterung des Holzzuwachs / Holzentnahme Modells
soll von Frau Dr. Bettina Orthmann übernommen werden. Hierbei steht insbesondere die
Integration der Regeneration von Baumindividuen im Vordergrund als Voraussetzung für die
Modellierung dynamischer Prozesse und langfristiger Zeiträume. Die Extrapolation des Modells
wird für den Benin und die Südsudanzone angestrebt. Die Aufarbeitung bereits erhobener Daten
und die Ableitung relevanter Prozesse im Bereich Feuer und Beweidung stellt einen weiteren

Teilprojekt A3 IMPETUS
Arbeitsschwerpunkt dar. In diesem Zusammenhang ist die Doktorarbeit von Herrn Ismael Toko
eingegliedert, die von Frau Dr. Orthmann in Kooperation mit Prof. Dr. Brice Sinsin betreut wird.
Die Ergebnisse der Modellierung sind von Relevanz für die PK Be-E.1, PK Be-E.5, PK Be-L.1,
PK Be-L.4, und PK Be-L.5 und werden dort von Frau Dr. Orthmann integriert werden. Um eine
optimierte Integration der Daten und Modellierungsergebnisse von PK Be-L.2 zu erreichen ist
Frau Dr. Orthmann in die Konzeption und die Aktivitäten der jeweiligen Problemkomplexe eingebunden.
Mit dem Forstministerium wird ein Schulungskonzept für lokale Behörden und laufende
Forstprojekte erarbeitet.
Durch ihre langen Feldaufenthalte in Benin seit der ersten IMPETUS Phase verfügt Frau Dr.
Orthmann über umfassende Kenntnis des Wald-Savanne Systems in Benin, aber auch über vielfältige
Kontakte auf den behördlichen Ebenen. Mit ihrer Promotion steht zudem umfangreiches
Datenmaterial ökosystemarer Zusammenhänge zur Verfügung, das bereits in die Modellstrukturen
eingegangen ist. Frau Dr. Orthmann kooperiert seit Beginn des Projektes eng mit der Universität
Abomey-Calavi und den vegetationskundlichen Arbeitsgruppen aus BIOTA-West-West Afrika.
Für sie ist eine BAT IIa-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Berechnung von Holzentnahmeszenarien und Interventionsszenarien bis 2025
⇒ Parametrisierung des Holzzuwachs / Holzentnahme Modells für weitere Baumarten
⇒ Erweiterung des bestehenden Modells um die Berechnung ökosystemare Kenngrößen (Bestandesstruktur,
holzige Biomasse, Baumdeckung, LAI)
⇒ Aufbereitung der Regenerrationsdaten.
⇒ Koordination und Bearbeitung der Langzeituntersuchungen zur Regeneration der Baumarten
⇒ Aufbereitung der vorliegenden Daten zur Beweidung und Koordination der weiterführenden
Arbeiten (Ismael Toko)
⇒ Aufbereitung der Daten zu Feuerregime und Zusammenhang von Feuer und Vegetation
2. Jahr (2007)
⇒ Implementierung der Regeneration in das Holzzuwachs / Holzentnahme Modell
⇒ Berechnung von Holzentnahme- und Interventionsszenarien für den Zeitraum bis 2100
⇒ Koordination und Bearbeitung der Langzeituntersuchungen zur Regeneration der Baumarten
⇒ Bearbeitung der Outputdaten für die Verfügbarkeit für die jeweiligen Problemkomplexe
⇒ Integration der Beweidungsdaten in den PK Be-E.5
⇒ Integration der Feuerdaten in den PK Be-L.5
3. Jahr (2008 bis 30. April 2009)
⇒ Extrapolation der Daten für die westafrikanische Vegetationszone und den Benin
⇒ Ableitung von Managementvorschläge für ein nachhaltiges Forstmanagement
⇒ Übergabe der Managementvorschläge an das Forstministerium in Cotonou
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422
IMPETUS Teilprojekt A3
⇒ Schulung der lokalen Forstbehörden und laufenden Forstprojekte
⇒ Vorbereitung der Übergabe der Langzeituntersuchungen zur Regeneration der Baumarten an
die Arbeitsgruppe Brice Sinsin.
⇒ Abschluss der Arbeiten, Evaluation und Dokumentation.
SHK „Wissenstransfer und DSS“
Eine wichtige Aufgabe der 3. IMPETUS Phase ist neben der Erstellung von DSS der Transfer
und die institutionelle Verankerung der von IMPETUS erarbeiteten Methoden und Datensätze
nach Benin. Herr Vincent Orekan soll hierbei entscheidende Arbeiten leisten. Es ist seine Aufgabe
den Kontakt zu den „Stakeholdern“ von TP3 aufrechtzuerhalten und zu intensivieren sowie
bei der Konzeption der DSS, wiederum in enger Kooperation mit den „Stakeholdern“ mitzuwirken.
Weiterhin ist er für die Implementierung der Prozessketten, die Erfassung und Modellierung
der Vegetationsdynamiken in Benin, sowie die Durchführung von entsprechenden Workshops
und Schulungen für die „Stakeholder“ verantwortlich. Hierfür ist es auch notwendig, dass er jedes
Jahr mindestens für einen Monat in Deutschland arbeitet, um eine enge Zusammenarbeit zu
gewährleisten. Zudem soll er Feldkampagnen für die Kalibrierung der Modelle und DSS organisieren
und durchführen. Finanziert werden soll er durch ein Gehalt, das einer SHK-Stelle in
Deutschland entspricht.
SHK „Vegetationsdynamik“
Für die Erfassung der Vegetationsdynamik, eine wichtige Grundlage für die LUCC Modellierung
/ Validierung und für eine Vielzahl von DSS, werden zahlreiche Fernerkundungsdaten unterschiedlicher
räumlicher Auflösung benötigt. Diese müssen vor einer Analyse entsprechend
aufbereitet (bestellt, katalogisiert, georeferenziert, atmosphärenkorrigiert,…) werden. Hierfür ist,
trotz ausgefeilter Prozessketten, noch viel Arbeit vonnöten, die von einer studentischen Hilfskraft
getätigt werden müssen. Daneben wird diese Person mit der Bedienung der Prozessketten
für die Klassifizierung und Veränderungsdetektion der Satellitenbilder unterschiedlicher räumlicher
Auflösung betraut. Weiterhin soll diese SHK die Aufbereitung, Umformatierung und Weiterleitung
der aus Fernerkundungsdaten abgeleiteten Informationen an die anderen Teilprojekte
und PK Bearbeiter leisten. Diese studentische Hilfskraft wird auch wesentlich in dem PK Be-L.1
mitarbeiten.
SHK „LUCC Modellierung“
Ergebnisse der LUCC Modellierung werden von zahlreichen Gruppen benötigt. In diesem Problemkreis
wird eine studentische Hilfskraft benötigt, die mit folgenden Aufgaben betraut werden

Teilprojekt A3 IMPETUS
soll: Statistische Auswertung der vorliegenden Daten zur Identifikation von Driving Forces und
Beschaffung von relevanten zusätzlichen Daten, berechnen der notwendigen Testläufe für die
Sensibilitätstests der Modelle. Unterstützung bei der Validierung der Modellergebnisse und Mitarbeit
bei der Erstellung der spezifischen DSS. Transformation der Modellergebnisse, sodass sie
den andern Problemkomplexen zur Verfügung stehen. Die Arbeiten für PK Be-L.1 von besonderer
Bedeutung.
SHK „DSS Erstellung“
Eine wesentliche Aufgabe des TP B3 ist die Erstellung von „Decision Support Systemen“ z.B.
für die Problemkomplexe PK Be-L.1, PK Be-E.4 und PK Be-L.5. Zur Unterstützung dieser Arbeiten
wird eine SHK zur Unterstützung bei folgenden Arbeiten benötigt; Literaturrecherche im
Rahmen der DSS, Erstellung von Prototypen von der einzelnen DSS nach Vorgabe der Hauptbearbeiter
zu Testzwecken, Aufbereitung der jeweiligen Daten für die Verwendung in den DSS,
dabei Programmierung von Skripten und Tests der DSS. Mithilfe beim Transfer der DSS nach
Benin. Schreiben von Anleitungen und Dokumentationen für die DSS.
SHK „Ressource Wald und Weide“
Wichtige Basisdaten für den PK Be-L.2 sind die Langzeitdaten zur Regeneration der Baumarten.
Diese werden auf Dauerflächen jedes Jahr im März und Oktober in Benin erhoben. Mit der Eingabe,
Überprüfung und Korrektur der Daten soll eine studentische Hilfskraft betraut werden, die
damit bereits weitreichende Erfahrung hat. Weiterhin sollen im Rahmen der SHK-Stelle verfügbare
Daten aus der beninischen Projektliteratur recherchiert und aufgearbeitet werden, so dass
sie für die Prozessketten im Modell nutzbar sind. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist die Visualisie-rung
der Modellierungsergebnisse.
SHK „Ertragsmodellierung“
Für die Ertragsmodellierung wird eine Studentische Hilfskraft benötigt. Sie soll die Analyse und
Auswertung von Proben, die für die Kalibrierung und Validierung der Ertragsmodelle benötigt
werden unterstützen. Weiterhin wird sie mit der Literaturrecherche betraut werden, um die Ergebnisse
in einen Gesamtzusammenhang stellen zu können und Parameter anderer Autoren entsprechend
in den Modellen verwenden zu können. Des Weiteren soll er beim Transfer von Ergebnissen
zu anderen Teilprojekten und Problemkomplexen tätig werden. Ausführliche Tests der
Modelle und DSS gehören ebenfalls zu seinen Aufgabengebieten.
423

424
IMPETUS Teilprojekt A3
Tabelle der im Teilprojekt verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
Ca Kalzium
CO2
Kohlendioxid
DRIS “Diagnosis and Recommendation Integrated System”: Bivariates Auswertungssystem
für Pflanzenanalysen, welches die Verhältnisse der einzelnen Nährstoffe zueinander
bewertet
DSS Decision support system (Entscheidungsunterstützungs System)
DSSAT Decision Support System for Agricultural Transfer
EPIC Früher: Erosion-Productivity-Impact-Calculator, Heute: Environmental-Policy-
Integrated Climate
EZ Entwicklungszusammenarbeit
IITA International Institute for Tropical Agriculture
K Kalium
LUCC „Land use and land cover change“ (Landnutzungs- und Landbedeckungsänderung)
Mg Magnesium
N Stickstoff
NGO Non gouvernment organisation
ORYZA Ökophysiologisches Modell zur Simulation des (Nass-)Reiswachstums
P Phosphor
PK Problemkomplexe
TP Teilprojekt
WARDA West African Rice Development Association
YES Yield Estimation Model
XULU Extendable land use / land cover modeling platform
Zn Zink

Teilprojekt A3 IMPETUS
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Orthmann, B., Porembski, S., Thamm, H-P., Menz, G., & Sinsin, B., 2001. Assessment and Modelling of Vegetation Dynamics
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Teilprojekt A3 IMPETUS
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Thamm, H.-P. & B. Schoettker (2002): Classification of heterogenious land use in the semi humid tropics (Ouémé Benin) with
an knowledge-based approach. In Proceedings IGARSS Symposium 24-28 June 2002, Toronto.
Thamm, H.-P. & H. Paeth (2004): Investigation of vegetation dynamics with SPOT VEGETATION satellite data in West Africa.
Proceedings of the Second International SPOT VEGETATION Users Conference. 24.-26. March, Antwerp. in press.
Thamm, H.-P. & M. Braun (2002): Evaluation of JERS GRFM imagery for small-scale land cover / land use classification in
West Africa: A case study from Benin. In: Proceedings of the 2nd Workshop of the EARSeL Special Interest Group on
Remote Sensing for Developing Countries, 18. - 20. September 2002, Bonn.
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Thamm, H.-P. & M. Schmidt (2001): Erhebung von „Ground Truth“ mit dem GPS Link von ERDAS IMAGINE für eine Klassifizierung
der Landnutzung in Benin und Marokko im Rahmen des IMPETUS- Projekts. In: Proceedings of the ERDAS
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Thamm, H.-P., M. Judex & G. Menz, (2005): Modelling of Land-Use and Land-Cover Change (LUCC) in Western Africa using
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Thamm, H.-P.; Doevenspeck, M; Orekan V. & G. Menz (2002): Remote Sensing as a Tool in an Integrated Approach to Monitor
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Thamm, H.-P.; Drey, T. & G. Menz (2003): Evaluation of different change detection methods in the semi humid tropics, possibilities
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Thamm, H.-P.; Kissiyar, O. & G. Menz (2001) Determination of the landuse/landcover change in the upper Ouémé Catchment,
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Thamm, H.-P.; Menz, G. & O. Kissiyar (2001): Investigation of the Land Use / Land Cover Change in the Upper Ouémé Catchment,
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9-13, 2001, Sydney.
Thamm, H.-P.; Menz, G.; Goldbach, H.; Porembski, S.; Jürgens, N.; Burkhardt, J.; Finck, M.; Orthmann, B.; Staudinger, M; & F.
Gresens (2003): Functional Relationships between spatio-temporal vegetation dynamics and the water cycle, In Proceedings
of EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, 06 - 11 April 2003.
Thamm, H.-P.; Schmidt, M.; Mévo Guézo, G. & G. Menz (2000): An Integrative Management Project for Efficient and Sustainable
Use of Fresh Water in Western Africa (IMPETUS). In: Proceedings of the 1st Workshop of the EARSeL Special Interest
Group on Remote Sensing for Developing Countries, 13-15 September 2000, Gent.
Wesuls, D., 2003. Die Auswirkungen selektiven Holzeinschlages auf die Pflanzengemeinschaft im Unterwuchs eines lichten
Savannenwaldes in Benin, Westafrika. Diplomarbeit Institut für Biowissenschaften, Universität Rostock, 102 pp.
Wotto, J., 2003. Pratique de l'Elevage des Bovins au Benin: son Intégration dans la Gestion des Ecosystèmes du Terroir de Doguè.
Mémoire de Maîtrise (inédit) au Faculté des Sciences Agronomiques, Université d'Abomey-Calavi, 80 pp
429

Teilprojekt A4 IMPETUS
Teilprojekt A4
Modellierung von Landbewirtschaftungssystemen
aus agrarökologischer und ökonomischer Sicht
Antragsteller Fach
Prof. Dr. Th. Heckelei (Koordinator)
Institut für Agrarpolitik, Marktforschung und Wirtschaftssoziologie,
Universität Bonn
Prof. Dr. M. Janssens
Institut für Obstanbau und Gemüseanbau, Abt. Tropischer
Pflanzenbau, Universität Bonn
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt A4 die folgenden Problemkomplexe:
431
Ökonometrie, Politikinformationssysteme
Landbewirtschaftungssysteme
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Be-E.1 Landnutzung und Versorgungssicherung bei Ressourcenknappheit und Niederschlagsvariabilität
in Benin (Federführung)
PK Be-E.5 Land- und Wasserbedarf der Nutztierhaltung in Benin (Federführung)
PK Be-L.4 Ökovolumendynamik und Anpassung des Anbausystems an die Klimaänderung
im Ouémé-Einzugsgebiet (Federführung)
Zusammenfassung
Landwirtschaftliche Aktivitäten spielen für den Wasserkreislauf des Ouemé-Einzugsgebietes eine
zentrale Rolle. Zwar ist die Nutzung von Oberflächen- oder Grundwasser für Bewässerungszwecke
nach wie vor zu vernachlässigen, allerdings bestimmt die Landbewirtschaftung wesentlich
und in zunehmendem Maße die Fläche und das Volumen der Vegetationsbedeckung des Landes.
Diese wiederum wirken in vielfältiger Weise auf den Wasserhaushalt ein, vor allem auf das Verhältnis
von Evaporation, Transpiration, oberflächlichem Abfluss und Versickerung. Darüber
hinaus bewirkt die Bevölkerungszunahme in ländlichen Gebieten eine Zunahme des Bedarfs
nach Trinkwasser. Vor allem das zentral in Benin gelegene obere Ouemé-Einzugsgebiet ist aufgrund
der im Vergleich zu anderen Landesteilen immer noch reichlich vorhandenen Landreserven
das Ziel von Wanderungsbewegungen, und zwar sowohl aus dem landarmen Süden als auch
aus dem trockener werdenden Norden des Landes. Angesichts des weitgehenden Fehlens anderer
Einkommensmöglichkeiten muss die Absicht zur Landbewirtschaftung als wesentliche Triebfeder
dieser Migrationstendenzen angesehen werden. Die Bevölkerungszunahme bei gleichzeiti-

432
IMPETUS Teilprojekt A4
gem Verharren in der Subsistenzwirtschaft ohne eine Erhöhung der Flächenproduktivität bewirkt
einerseits die Abnahme der Waldsavanne auf Kosten von Ackerland, aber auch die Degradierung
des Bodens und damit abnehmende Ertragspotenziale aufgrund kürzer werdender Brachezeiten.
In Teilprojekt A4 erstellen Tropenagronomen und Agrarökonomen Analysen zur Landbewirtschaftung.
Die Agronomie identifiziert die wichtigsten Landbewirtschaftungssysteme und deren
Verteilung im Einzugsgebiet. Darüber hinaus wird ermittelt, in welcher Masse bzw. Volumen die
typische Vegetationszusammensetzung eines Landbewirtschaftungssystems resultiert (PK
Be-L.4). In Zusammenarbeit mit anderen Disziplinen in IMPETUS (Meteorologie, Hydrogeologie,
Fernerkundung) werden Hypothesen zur Rolle des Vegetationsvolumens für den Wasserkreislauf
geprüft. Die agrarökonomischen Wissenschaftler hingegen modellieren die Entwicklung
des Agrarsektors einschließlich der Landnutzung auf der Gemeinde-Ebene für das Einzugsgebiet
(PK Be-E.1 und PK Be-E.5). Die Anwendung des bio-ökonomischen Modells BenIM-
PACT im Rahmen des „Decision Support Systems“ (DSS) steht im Vordergrund der wissenschaftlichen
Arbeit. Hier wird innerhalb von IMPETUS vor allem mit Agronomen, Fernerkundlern,
Landnutzungsmodellierern auf der lokalen Skala sowie mit Demographen zusammengearbeitet.
Die Aufgaben werden durch einen Postdoktoranden und zwei Doktoranden bearbeitet und
von 3,5 SHK unterstützt. Das „Capacity-Building“ durch A4 wird auf der wissenschaftlichen
Ebene durch Zusammenarbeit mit lokalen Nachwuchswissenschaftlern geprägt sein. Außerdem
sind ein strukturierter wirtschafts- und agrarpolitischer Dialog sowie das Training von administrativem
Schlüsselpersonal in der Modellanwendung vorgesehen.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
Modellierung ökonomischer Prozesse in der landwirtschaftlichen Produktion
In einem landwirtschaftlich geprägten Entwicklungsland wie Benin können Agrarsektormodelle
als politische Entscheidungshilfen dienen, da sich mit ihrer Hilfe sowohl die Auswirkungen von
exogenen Änderungen (Szenarien zu Klimawandel, Bevölkerungsentwicklung, technischer Fortschritt)
als auch alternative Strategien der Wirtschafts- und Agrarpolitik quantifizieren und bewerten
lassen können. Die Erstellung und Anpassung derartiger Modellsysteme erfordert jedoch
Ressourcen, die oftmals in den Partnerländern nicht bereitgestellt werden können. Insofern ist
ein wichtiges Ziel in Teilprojekt A4, ein den besonderen Produktionsverhältnissen im Ouemé-
Einzugsgebiet angepasstes Agrarsektormodell zu entwickeln und Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern
in Benin verfügbar zu machen. Das Projekt IMPETUS bietet in diesem Zusammenhang
die einzigartige Möglichkeit, Modelle und Ergebnisse zahlreicher gleichfalls rele-

Teilprojekt A4 IMPETUS
vanter natur- und sozialwissenschaftlicher Disziplinen in ein solches Agrarsektormodell zu integrieren.
Die besondere Herausforderung an ein agrarökonomisches Modell für IMPETUS-Benin besteht
darin, diejenigen wirtschaftlichen Prozesse zu identifizieren und abzubilden, welche letztlich die
beobachtete Landnutzung bestimmen. Die Landnutzung determiniert die Vegetationsbedeckung
des Landes, und spielt damit eine entscheidende Rolle im Wasserkreislauf. Landnutzung erfolgt
zum einen in der Form von Ackerbau und Dauerkulturen (Sträucher und Bäume). Aber auch der
Wald bzw. Baumsavanne werden als Quelle für Bau- und Feuerholz, als Viehweide und als
Jagdrevier genutzt. Die beobachteten Trends der letzten Jahre zeigen eine starke Zunahme der
ackerbaulichen Nutzung mit entsprechenden Rückgängen der Nutzung von Wald. Verbunden ist
dies mit einem Rückgang des Volumens der Vegetationsbedeckung. Aufgabe der Agrarsektormodellierung
ist es, die ökonomischen Ursachen als auch die Geschwindigkeit dieses Nutzungswandels
zu erklären. Hierzu ist es zum einen nötig, ein Modell zu verwenden, das die wirtschaftlichen
Bedingungen von Subsistenzlandwirtschaft unter Bevölkerungsdruck wiedergibt. Weiters
ist eine angemessene dynamische Formulierung und Parametrisierung des Modells erforderlich,
um künftige Entwicklungen abschätzen zu können. Wesentliche treibende Faktoren sind hier in
erster Linie das lokale Bevölkerungswachstum und die Entwicklung alternativer Einkommensmöglichkeiten,
aber auch die Verfügbarkeit von Betriebsmitteln und der Zugang der Landwirte
zu Kredit.
Es existieren mittlerweile eine Reihe von Simulationsmodellen, welche die Problematik des Ressourcenverbrauchs
in der Subsistenzlandwirtschaft bei Bevölkerungsdruck in tropischen Ländern
nachzubilden versuchen. Basierend auf den Arbeiten von A.V. Chayanov, E. Boserup und H.
Binswanger (Chayanov, 1966; Boserup, 1965; Binswanger und Rosenzweig, 1986) hat sich eine
neue Klasse sogenannter ‚Bio-Ökonomischer’ Modelle entwickelt, die in interdisziplinärer Weise
Probleme von Subsistenzlandwirtschaft und dem Management natürlicher Ressourcen analysieren
(Holden, 2004). Barbier und Bergeron (2001) entwickelten ein rekursiv-dynamisches bioökonomisches
Modell für ein kleines Flusseinzugsgebiet in Honduras mit einem fünfjährigen
Planungshorizont. Die Ressourcenausstattung besteht aus Arbeitskräften, Vieh, Baumbestand,
Bodenqualität und Pflügen. Ertragsänderungen werden mit dem Modell EPIC simuliert, welches
auch in IMPETUS verwendet wird (PK Be-E.2). Barbier und Hazell (2000) konzentrieren sich
auf das Zusammenspiel von Ackerbauern und transhumanen Viehhaltern in einem Dorf in Niger,
und bezogen in ihre dynamische Analyse auch das Risiko von Dürrejahren mit ein. Beide Arbeiten
enthalten wichtige Elemente für die Modellierung des Farmsystems im Ouemé-
Einzugsgebiet, die in BenIMPACT realisiert wird. Ähnliche Modelle aus jüngerer Zeit wurden
entwickelt durch Okomu et al. (2004) sowie Holden und Shiferaw (2004). Für Benin im Speziellen
wurden verschiedene ökonomische Modelle erstellt, die meist den Agrarsektor in den Mittel-
433

434
IMPETUS Teilprojekt A4
punkt der Betrachtung stellen. Aktuell sind folgende Autoren zu nennen, die mit verschiedenen
Ansätzen die Auswirkungen veränderter sozioökonomischer und politischer Rahmenbedingun-
gen analysieren: Van den Akker (2000), Senahoun (2001) und Abiassi (2002). Während die bei-
den letztgenannten Studien vor allem die Auswirkungen der Abwertung des FCFA betrachten,
werden in der Studie von Van den Akker (2000) die Auswirkungen technischer und institutionel-
ler Innovationen in der Landwirtschaft bis zum Jahr 2010 projiziert.
Die in diesen Arbeiten gewonnenen Erkenntnisse werden von dem eigens für IMPETUS entwickelten
Modellsystem aufgenommen. Dieses setzt sich zusammen aus einem Agrarsektormodell
(BenIMPACT: „Benin Integrated Modelling System for Policy Analysis, Climate and Technology
Change“), einem kartographischen Visualisierungstool (BenMap) und einem XMLbasierten
Tool zur tabellarischen und graphischen Darstellung der numerischen Ergebnisse von
Basisläufen und Simulationen. In modelltheoretischer Hinsicht ist es in der zweiten Phase von
IMPETUS gelungen, das Agrarsektormodell (BenIMPACT) um methodische Neuerungen wie
die Positive Mathematische Programmierung (Howitt, 1995; Heckelei und Britz, 2005) im Angebotsteil
sowie eine Generalised Leontief-Nachfragefunktion (z. B. Ryan und Wales, 1996) zu
erweitern. Begleitet wurde die Arbeit am Simulationsmodell von Untersuchungen auf Basis verschiedener
Ansätze (Regressionsanalyse, biophysikalische Modelle), um ökonomische und klimatische
Einflussfaktoren quantifizieren zu können. Beispielhaft sei die Entwicklung eines Water
Poverty Index auf Gemeinde-Ebene für Benin im Rahmen ihrer Diplomarbeit erwähnt (Heidecke,
2005), deren Ergebnisse derzeit in Zusammenarbeit mit IFPRI (International Food Policy
Research Institute, Washington D.C.) zu einer Publikation weiterentwickelt werden.
Biomasseproduktion und Ökovolumen verschieender Farmsysteme
Die Energieflüsse zwischen lebenden Pflanzen und ihrer Umgebung könnten eine Funktion von
Biooberfläche und Ökovolumen sein. Die Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede zwischen
dem Pflanzenkörper und der Umgebung beeinflussen diese Energieflüsse zu einem großen Teil.
Auch innerhalb der lebenden Pflanze führen Alter und Zustand verschiedener Komponenten wie
Wurzeln, Stamm, Xylem, Phloem, Blätter und Früchte zu unterschiedlichen Flussintensitäten.
Diese Energieflüsse für den Zusammenhang zwischen Biomasse und Transpiration der Pflanzen,
welcher wiederum eine wichtige Bestimmungsgröße im regionalen Wasserkreislauf darstellt. Im
Folgenden wird ein kurzer Überblick über den Stand der Forschung im Bereich Biomassebestimmung
gegeben.
Die jährliche oberirdische Primärproduktion beträgt ANPP = Lt+ ΔBp (Trockenmasse in t/ha und
Jahr) nach Webb (1983) und Zhong Li et al. (2002). Die entsprechende Bruttophotosynthese ist
Pb = ANPP + R (mit R als gesamter oberirdischer pflanzlicher Atmungsaktivität). Laubfall wird

Teilprojekt A4 IMPETUS
jedoch üblicherweise unterschätzt, da ein Teil verrottet oder in anderer Weise die Messapparaturen
verfehlt (Clark et al., 2001a).
Unter den verschiedenen allometrischen Beziehungen, die für alle Lebewesen gelten, wurde eine
universelle Beziehung zwischen der metabolischen Energierate E und der frischen Biomasse M
durch West et al. (1997, 2001) geschätzt (E = k. M3/4, auch als WBE-Modell bezeichnet). Allgemeine
allometrische Kennziffern in der Biologie wurden von den gleichen Autoren entwickelt:
• Basale Stammlänge L0 verhält sich zur Biomasse wie L0 ∝ M1/4
• Der Durchmesser R0 verhält sich zur Biomasse wie R0 ∝ M3/8
• Blattfläche Ak verhält sich zur Biomasse wie Ak ∝ r²k
• Andere Verhältnisse: Q0 ∝ nL ∝ AtotL ∝ r²0 ∝ M3/4(Q = Saftstrom; nL = Anzahl Blätter)
Makarieva et al. (2004) kritisiert die allgemeine Gültigkeit der Skaleninvarianz von West und
seiner Denkrichtung. Sie weisen darauf hin, dass die Relation zwischen metabolischer Energie
und Biomasse (B = B0mα) und (E = k. M3/4) wie bei West et al. (1997, 2001) für alle lebenden
Organismen bereits in allgemeiner Form durch Bertalanffy (1957) vorgeschlagen worden war.
Die Bertalanffy-Gleichung drückt im Wesentlichen aus, dass Metabolismus die Differenz zwischen
Anabolismus und Katabolismus ist.
Durch Vormultiplizieren der obigen Formel mit mc/ec erhalten wir:
dm/dt = am α – bm (Bertalanffy, 1957), wobei
dm/dt = Massenzunahme per Zeiteinheit
a=B0(mc/Ec) mit B für metabolische Rate
α=2/3 falls S proportional zu m 2/3 und mit S = Pflanzenvolumen
b =Bc/Ec
Des Weiteren ist das WBE-Modell von Enquist (2002) zu nennen, in welchem der Metabolismus
B und der Stammdurchmesser D proportional zum Pflanzenvolumen V sind.
B∝V 3/4 und D∝V 3/8
Wenn man annimmt, dass ρ = M/V = Gewebespezifische Dichte, dann ist zu jedem Zeitpunkt t
B =CB(M/ρ ) 3/4 und D = CD(M/ρ ) 3/8
mit CB and CD als entsprechende Proportionalitätskonstanten. Von der Biomasse zum Biovolumen
gelangt man dann über Vbio = BM/p, und vom Biovolumen zur Biooberfläche durch S =
f(m 2/3 ) (Kooijman 2000 in Makarieva et al., 2004).
Auf der Basis der vorgestellten Arbeiten wird die Erfassung verschiedener Aspekte der
Biomasse in repräsentativen Anbausystemen als wesentlicher Bestandteil der Forschungsarbeit
435

436
IMPETUS Teilprojekt A4
im Bereich Landbewirtschaftung in TP A4 durchgeführt. In der zweiten Phase von IMPETUS
wurden die Felduntersuchungen in Sérou und Dogué eingeleitet. Die Landnutzung in jedem Dorf
wurde weiter in vier Gruppen aufgeteilt (Wald, Brache, Cashew, Ackerkulturen). Anbaukalender
und Biomasseparameter (Biomasse, Landwirtschaftlicher Ertrag, Blattfall, Höhe, Vegetationsvo-
lumen, „Leaf Area Index“) wurden in jedem Dorf methodisch erfasst. Außerdem wurde jedes
Mal zusätzlich die Bodenatmung anhand eines Bodenatmungsgerätes bestimmt. Die überragende
Rolle der Cashewbäume zur Bekämpfung von Buschfeuern und zur Stabilisierung der landwirtschaftlichen
Anbausysteme konnte bewiesen werden. Im Gegensatz zu Dogué sind die Anbausysteme
in Sérou von Flächenmangel und daher höherer Anbauintensität gekennzeichnet (Mulindabigwi
2002, 2003, 2004, 2005).
In der 2. Phase wurde der Nord-Transekt im östlichen Teil um N’dali erfasst. Dann wurde entschieden,
Erhebungen im Süd-Transekt durchzuführen, wo ein bimodales Niederschlagsregime
herrscht. Beprobt wurden Pobe im Osten, im Westen Bohicon, sowie Savé im mittleren Transekt.
Die Modellierung mit Biomassaparametern wurde erweitert. Neue Begriffe wie Agro-Klimax
und Ökovolumen wurden vorgeschlagen (Janssens, Deng, Sonwa, Torrico, Mulindabigwi, Pohlan
(2004)). „Leaf Area Index“ (LAI) und SLA („Specific Leaf Area“) wurden für weitere Kulturpflanzen
(z.B. Sorghum, Mango) und Schattenbäumen (Néré, Karité, Teak) bestimmt (De
Laethauwer, 2004; Vermeersch, 2005). Eine einfache Beziehung zwischen Bruttophotosynthese
und Blattfall wurde ermittelt (Janssens, Deng, Mulindabigwi, 2004).
Die Bedeutung der Tierhaltung für den Wasserkreislauf
Die Bedeutung der Tierhaltung in Entwicklungsländern innerhalb der Landwirtschaft und der
Ressourcenallokation wurde in den vergangenen Jahren in verschiedenen international angelegten
Forschungsarbeiten untersucht und herausgestellt. So unterstreicht die Studie des Ifpri
„World water and food to 2025“ (2002) die wichtige Position dieses Bereichs für den zukünftigen
Wasserbedarf und die Ernährungssicherung. Da auf steigende Nachfragemengen mit einer
Ausdehnung der Tierzahlen reagiert wird, entsteht zunehmende Konkurrenz bezüglich Wasser
und Flächen zwischen den verschiedenen Akteuren. Daraus entstehende Auswirkung auf die Ernährungssituation
oder die Nachhaltigkeit agropastoraler Systeme in Westafrika wurden unter
anderem in agrarökonomischen Untersuchungen von Butt (2003) für Mali und Barbier und Hazell
(2000) für Niger untersucht. Aktuelle quantitative ökonomische Betrachtungen des Tierhaltungssektors
in Benin sind dagegen selten, dafür existieren einzelne Fallstudien über Produktionsmethoden
ausgewählter Tierarten wie zum Beispiel von Kadel (2001) oder Icra (2001). Diese
und weitere Einzelstudien sind eine wesentliche Grundlage für die Erstellung der benötigten Datenbasis,
die Eingang in das agrarökonomische Modell BenImpact findet.

Teilprojekt A4 IMPETUS
Die Bearbeitung des Aspekts der Tierhaltung innerhalb der agrarischen Modellierung erfolgt seit
Januar 2004, weshalb die Forschungstätigkeit zuerst im Wesentlichen aus der Einarbeitung in die
Thematik und die Erhebung von Daten bestand. Während die Schwerpunkte der beninischen Agrarpolitik
auf der Pflanzenproduktion und hierbei insbesondere auf der Baumwollproduktion liegen,
wird der Tierhaltung von offizieller Seite bislang noch relativ wenig Aufmerksamkeit geschenkt.
Auch macht das vorherrschende halbnomadische Haltungssystem („Transhumanz“) die
Erfassung von Tierzahlen sowie Produktionsergebnissen und –kosten außerordentlich schwierig.
Daher sind ökonomische und produktionstechnische Daten zur Tierhaltung schwer zu erhalten
und mit großen Unsicherheiten behaftet. Eine ausführliche Literaturrecherche führte zu einer Zusammenstellung
von Sekundärdaten, und aufgetretene Unstimmigkeiten wurden bereits mit lokalen
Fachleuten diskutiert. Zur Validierung der Sekundärdaten mittels Interviews mit einschlägigen
Experten und Viehhaltern wurde je ein Fragebogen entwickelt; die entsprechenden Befragungen
werden Ende des Jahres 2005 durchgeführt werden.
Anschließend an die erste Datenzusammenstellung wurden Parameterberechnungen für das Modell
und Modellerweiterungen vorgenommen. So wurde der Wasserbedarf der wichtigsten landwirtschaftlichen
Nutztiere für die einzelnen Communes für das Basisjahr 2001/2002 sowie das
Standardszenario 2025 auf der Basis von vorläufigen Trendextrapolationen berechnet. Zur Abschätzung
der Futtergrundlage wurde das bislang zur Ermittlung der pflanzlichen Erträge in
BenIMPACT verwendete Modell CROPWAT in einer Weise erweitert, dass die Schwankungen
der natürlichen Vegetation in Abhängigkeit von Klima und Niederschlag für ganz Benin berechnet
werden können. Natürliche Vegetation stellt die Futtergrundlage in Benin dar und ist damit
ein wesentlicher Produktionsfaktor in der Tierhaltung. Mit Ende der zweiten Phase von
IMPETUS werden Futterbilanzen für die einzelnen Departments für das Basisjahr 2001 erarbeitet
sein. Sowohl Wasser- als auch Futterbedarf der Nutztiere werden als Elemente typischer Produktionsverfahren
in der lokalen Viehhaltung im Lauf der dritten Phase in BenIMPACT integriert
werden.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Die in Teilprojekt A4 beschäftigten Wissenschaftler sind für drei Problemkomplexe federführend
verantwortlich. Im PK Be-E.1 besteht der Schwerpunkt in der Weiterentwicklung und politikrelevanten
Anwendung des Agrarsektormodells BenIMPACT. Im PK Be-E.5 werden der Wasserbedarf
von Nutztieren ermittelt und Futtermittelbilanzen erstellt, welche in mehreren anderen
Problemkomplexen zur Abschätzung der Wasserbilanzen bzw. der Landnutzung benötigt werden.
Im Rahmen von PK Be-L.4 wird die Erhebung von Biomasse und Ökovolumen in verschiedenen
Farmsystemen weitergeführt. Ziel von PK Be-L.4 ist die Ermittlung des Vegetationsvolu-
437

438
IMPETUS Teilprojekt A4
mens für typische Farmsysteme. Als alternativer Parameter zu Biomasse wird ‚Ökovolumen’
vorgeschlagen und flächendeckend erhoben.
Die in Teilprojekt A4 beschäftigten Wissenschaftler sind an Problemkomplexen in den Themenbereichen
Ernährungssicherung und Landnutzung in größerem Umfang beteiligt. Mit der Meteorologie
sowie den Themenbereichen ‚Wasserdargebot’ und ‚Gesellschaft’ findet ein Austausch
von Daten und Ergebnissen statt. Herr Dr. Arnim Kuhn ist in die Problemkomplexe PK Be-E.1
und PK Be-E.5 direkt involviert. Als Verantwortlicher für PK Be-E.1 ist sein Schwerpunkt die
Weiterentwicklung und politikrelevante Anwendung des Agrarsektormodells BenIMPACT. Außerdem
ist Dr. Kuhn verantwortlicher Nachwuchswissenschaftler für das Teilprojekt A4, sowie
auch für das Teilprojekt B4 (Marokko).
Frau Ina Gruber arbeitet unter anderem in den Problemkomplexen PK Be-E.1 und PK Be-E.5.
Als Verantwortliche im PK Be-E.5 obliegt ihr die Aufgabe, die definierten Ziele des PK zu erreichen
und konzeptionelle Abstimmungen zwischen den verschiedenen Disziplinen durchzuführen.
Die Ergebnisse dieses Problemkomplexes, wie zum Beispiel Wasserbedarf der Nutztiere oder
Futtermittelbilanzen, werden in mehreren anderen Problemkomplexen zur Abschätzung der
Wasserbilanzen bzw. der Landnutzung benötigt. In PK Be-E.1 übernimmt sie eine beratende
Funktion, um die konzeptionelle Weiterentwicklung von BenIMPACT im Bereich Tierhaltung
zu unterstützen. Diese Integrierung in den PK Be-E.1 ist notwendig, da zahlreiche Rückkopplungen
zwischen Pflanzenbau und Tierhaltung bestehen und diese Aspekte bei der Modellierung
der landwirtschaftlichen Produktion berücksichtigt werden müssen.
Herr Zhi Xin Deng wird Erhebung von Biomasse und Ökovolumen in verschiedenen Farmsystemen
weiterführen. Für das Untersuchungsgebiet werden die wichtigsten Anbausysteme methodisch
beschrieben. Dies beinhaltet die Aufzeichnung der Fruchtfolgen, der Kulturkalendern und
der Mischkulturen. Ziel ist die Ermittlung des Vegetationsvolumens für typische Farmsysteme.
Als alternativer Parameter zu Biomasse wird ‚Ökovolumen’ vorgeschlagen und flächendeckend
erhoben. Im Verlauf der 2. Untersuchungsphase wurden die landwirtschaftlichen Nutzungssysteme
in Nord-Ouémé und in Süd-Ouémé beschrieben. Im Mittel-Ouémé bleibt noch Feldarbeit
zu vervollständigen. Fruchtfolgen, Kulturkalender, Ökovolumen und Biomasse bezogene Parameter
werden beschrieben und wenn möglich kartiert. Ein „Decision Support System“ wird um
PK Be-L.4 herum in enger Zusammenarbeit mit den benachbarten Problemkomplexen aufgebaut.
Beninische Forscher und Techniker werden im Lande mit den angewandten Methoden vertraut
gemacht. Die Anwendbarkeit des „Decision Support Systems“ wird partizipativ im Land
überprüft.

Teilprojekt A4 IMPETUS
Gemäß der zentralen Hypothese wird ein kausaler Zusammenhang zwischen Ökovolumen mit
Öko-Niederschlägen unterstellt (siehe Abb. V.A3-1). Eine Hysteresis Funktion wird unterstellt
wobei u.a. die Wasserspeicherkapazität des Bodens die Entforstung abpuffern wird. Die agroforstlichen
Anbausysteme bewegen sich somit zwischen zwei Limitkonzepten, Ökoklimax und
degradierte Brache.
Öko - Niederschläge
Abholzung
Puffer
Aufforstung
Ökoklimax
Degradierte Brache EV (Ökovolumen)
Abb. V.A3-1: Enge Hysteresis-Beziehung zwischen Ökovolumen und Ökoniederschlägen bei Abholzungs-
und Aufforstungsprozessen.
Diese Hypothese wird im Rahmen von drei IMPETUS-Problemkomplexen geprüft:
• Ökovolumen wird flächendeckend erhoben und analysiert im Rahmen von PK Be-L.4
(„Ökovolumendynamik und Anpassung der Anbausystemen des an die Klimaänderung
im ganzen Ouémé-Einzugsgebiet“), und aus der Sicht der agrarischen Marginalität mit
GIS-Methoden in PK Be-E.6 weiter untersucht.
• Im Rahmen von PK Be-E.3 „Saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage in Benin
und Einsatzmöglichkeiten in der Landwirtschaft“ wird der empirische Zusammenhang
von Ökovolumen und regionalen Niederschlägen untersucht.
439

440
IMPETUS Teilprojekt A4
• Die theoretische Beziehung zwischen Ökovolumen bzw. Vegetation und Klima wird in
PK Be-L.3 („Einfluss von Landnutzungsänderungen in den drei Untersuchungsregionen
auf das zukünftige Niederschlagsverhalten“) überprüft und modelliert.
Transekte Westseite Zentral Ostseite
Hoch-Ouémé Djougou (Catch) – Serou *
NB: 9° 43' OL: 1° 40’
Yam, Mais, Maniok
Veg.Phase: 200-240 Tage
Niedersch.: 1200mm
Boden: Ferrugineux
Mittel-Ouémé Banté *** - Savalou
NB: 8° 26’ OL: 1° 54’
Mais, Maniok, Yam, Erdnusse
Veg. Phase: 240 Tage
Niedersch.: 1000mm
Boden: Ferrallitique
Nieder-Ouémé Bohicon**:
NB: 7° 14’ OL: 2° 05’
Mais, Maniok, Yam, Erdnusse
Veg. Phase: 1000 mm
Boden: Ferrallitique
Littoral-
Ouémé
Ouidah(-)(Mangrove):
NB: 6° 21’ OL: 2° 6’
Kokospalme, Maniok, Vigna
unguiculata
Veg. Phase: 210-240 Tage
Niedersch.: 1400 mm
Boden: sol minéraux brut
General De Gaulle (Impetus)
–Dogué *
NB: 9° 6’ OL: 1° 57’
Yam, Mais, Maniok
Veg.Phase: 200-240 Tage
Niedersch.: 1100 mm
Boden: Ferrugineux
Glazoué (-)
NB: 7° 59’ OL: 2° 15’
Mais, Maniok, Yam, Erdnusse
Veg. Phase: 240 Tage
Niedersch.: 1000 mm
Boden: Ferrallitique
Niaouli(-): (INRAB)
NB: 6° 45’ OL: 2° 12’
Mais, Maniok, Erdnusse
Veg. Phase: 210-240 Tage
Niedersch.: 1200 mm
Boden: Ferrallitique
Cotonou(-**): (Peripherie)
NB: 6° 22’ OL: 2° 27’
Kokospalme, Gemüseanbau
Veg. Phase: 210-240 Tage
Niedersch.: 1400 mm
Boden: sol minéraux brut
Tab.: Vorgesehene Untersuchungsgebiete im Ouémé-Einzugsgebiet in der 3. Phase
INA ** (NB: 9° 59’ OL: 2°
44’Nord) INRAB
N’daliwald=Ökoklimaxparzelle;
Mais, Sorghum,
Baumwolle
Veg. Phase: 130-200 Tage
Niederschl.: 1000mm
Boden: Ferrugineux
Savè (INRAB) **
NB: 8° 03’ OL: 2° 30’
Mais, Maniok, Yam, Zückerrohr,
Erdnusse
Veg. Phase: 240 Tage
Niedersch.: 1000mm
Boden: Ferrallitique
Pobè**: (INRAB)
NB: 6° 59’ OL: 2° 42’
Palme, Mais, Maniok, Vigna
unguiculata
Veg. Phase: 210-240 Tage
Niedersch.: 1200mm
Boden: Ferrallitique
Sèmè Podji(-): (INRAB)
NB: 6° 24’ OL: 2° 38’
Kokopalme, Maniok, Gemüse,
Zückerrohr
Veg. Phase: 210-240 Tage
Niedersch.: 1400 mm
Boden:sol minéraux brut
* Diese Standorte wurden in der 1. Phase erhoben
** Diese sind oder werden noch in der 2. Phase erhoben
(-**) Teilweise in der 2. Phase erhoben
*** Standorte, die in der 3. Phase beprobt werden
(-) Erhebung ausgestellt. Erhobene Standorte sind unterstrichen worden.
NB: nördliche Breite
OL: östliche Länge
INRAB: Institut National de Recherche Agronomique du Bénin
Die Erhebungsarbeit der zwei ersten Phasen wird an einigen Standorten überprüft bzw. ergänzt
werden. Insbesondere muss das Mittel-Ouémé Transekt vervollständigt werden, da bis jetzt nur

Teilprojekt A4 IMPETUS
Zuckerrohrdaten vom Standort Savé (im östlichen Teil) erhoben werden konnten. Die westliche
Seite des Transekts in der Nähe von Savalou soll durch weitere Felderhebungen in Zusammenarbeit
mit beninischen Nachwuchswissenschaftlern erfasst werden. Die bestehende Zusammenarbeit
mit der landwirtschaftlichen Fakultät in Cotonou und mit dem nationalen Agrarforschungsinstitut
INRAB wird weitergeführt. Die Auswahl der Beprobungsparzellen wird mit den
Kollegen von INRAB abgestimmt.
Die Erstellung folgender Kartierungen ist geplant:
1. Kolonisierter Raum der Vegetation und Biomasseproduktion
2. Kohlenstoffbilanz
3. Wassereffizienz je nach Standort und Anbausystem
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Capacity Building
Die Weitergabe von Methoden und Ergebnissen im Rahmen des „Capacity Building“ werden
einen zentralen Bestandteil der Arbeit in der dritten Phase von IMPETUS darstellen. Elemente
des „Capacity Building“ durch Teilprojekt A4 werden auf drei aufeinander aufbauenden Ebenen
vorgeschlagen:
1. Wissenschaftliche Ebene: Die Ausbildung beninischer Nachwuchswissenschaftler während
der gesamten Laufzeit der dritten Phase (Diplomanden, Doktoranden an Universitäten
in Benin) ist eine wichtige Vorraussetzung für den erfolgreichen Transfer von wissenschaftlich
basierten DSS in das Partnerland.
2. Politische Ebene: Ein strukturierter Politikdialog mit regionalen und nationalen Entscheidungsträgern
soll die Forschungs- und Simulationsergebnissen der angewandten wissenschaftlichen
Arbeit auf der politischen Ebene kommunizieren. Voraussetzung hierfür ist
die Orientierung der zu analysierenden Interventionsszenarien an konkreten Entscheidungserfordernissen
sowie die intensive Einbindung von beninischen Wissenschaftlern
bei der Analyse.
3. Administrative Ebene: Das Training in modellgestützter Politikanalyse im Bereich von
Ressourcennutzung für Mitarbeiter der einschlägigen Behörden und Entscheidungsgremien
(Ministerium für Wirtschaft, Landwirtschaft, Entwicklung etc. sowie deren nachgeordnete
Behörden) bildet den Schlussstein des „Capacity Building“. Voraussetzung für
den Erfolg ist ein intensives „Capacity Building“ im wissenschaftlichen Bereich sowie
ein erfolgreicher Politikdialog.
441

442
Bearbeiter „Agrarsektormodellierung“
IMPETUS Teilprojekt A4
Dr. Arnim Kuhn ist seit Januar 2005 bei IMPETUS im Bereich Agrarökonomie im Rahmen einer
BAT Ib-Stelle beschäftigt, wobei er ¾ seiner Arbeitszeit für A4 einsetzt. Dr. Kuhn verfügt über
umfangreiche Erfahrung in numerischer agrarökonomischer Modellierung. Im Rahmen seiner
Dissertation hat er im Jahr 2000 ein regional differenziertes gesamtwirtschaftliches Modell für
Russland erstellt (Kuhn, 2000). Ab 2001 hat er am Lehrstuhl für Agrarpolitik der Universität
Bonn ein Weltagrarhandelsmodell (WATSIM) übernommen und weiterentwickelt (Kuhn, 2003).
Im Rahmen seiner Tätigkeit als Mitglied der Deutschen Beratergruppe Wirtschaft bei der Ukrainischen
Regierung hat er für die Ukraine ein regionalisiertes Agrarsektormodell entwickelt und
im Politikdialog erfolgreich eingesetzt (Kuhn, 2004). Darüber hinaus ist Dr. Kuhn ausgebildeter
Landwirt mit mehrjähriger praktischer Erfahrung, was ihm bei der Einschätzung von Landnutzungssystemen
und dem Dialog mit Landwirten vor Ort zugute kommt.
Als Verantwortlicher für den PK Be-E.1 ist sein Schwerpunkt die Weiterentwicklung und politikrelevante
Anwendung des Agrarsektormodells BenIMPACT. Außerdem ist Dr. Kuhn leitender
Wissenschaftler für das Teilprojekt A4, sowie auch für das Teilprojekt B4 (Marokko). In dieser
Funktion koordiniert er die wissenschaftlichen Aktivitäten in den beiden Teilprojekten
(Betreuung von Doktoranden, Informations- und Gedankenaustausch, Verwaltung des TP-
Budgets gemeinsam mit den Antragstellern).
In der dritten Phase wird Dr. Kuhn Analysen von technischen Innovationen und Politikalternativen
(Interventionsszenarien) im Bereich Ernährungssicherung mit dem BenIMPACT-Modell
durchführen. Diese Arbeiten dienen der Erstellung und Kommunikation von politikrelevanten
Publikationen in Benin im Rahmen des Wissenstransfers und „Stakeholder“-Dialogs. Notwendig
hierfür ist die Aktualisierung, Validierung und Weiterentwicklung des BenIMPACT-Modells
gemäß den übergeordneten Forschungszielen von IMPETUS. Die Zusammenarbeit mit anderen
Teilprojekten von IMPETUS bei der Einrichtung von „Decision Support Systems“ ist eine weitere
wichtige Aktivität während der dritten Phase. Ein anderer Schwerpunkt ist das „Capacity
Building“, welches in der Doktorandenbetreuung (Frau Gruber, lokaler beninischer Doktorand
N.N.) sowie in der Durchführung von themenorientierten Politik- und methodenorientierten
Trainingsworkshops in Benin besteht. Letztere wird in Kooperation mit dem beninischen Agrarexperten
Dr. Jean Adanguidi erfolgen.
Schließlich ist Dr. Kuhn verantwortlich für die Erstellung von Projektberichten und wissenschaftlichen
Publikationen.

Teilprojekt A4 IMPETUS
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ „Stakeholder“- und Politikdialog in Benin zur Identifizierung von Interventionsszenarien
(„Capacity Building“)
⇒ Rekrutierung eines/r beninischen Nachwuchswissenschaftlers/in, Erarbeitung eines Arbeitsprogramms
(„Capacity Building“)
⇒ BenIMPACT-Modellentwicklung
⇒ Mitarbeit an der Entwicklung eines teilprojektübergreifenden IMPETUS-DSS
⇒ Betreuung von Doktoranden
2. Jahr (2007)
⇒ Analysen zu jeweiligen Interventionsszenarien, Erarbeitung von Politikpapieren („Capacity
Building“)
⇒ Kommunikation der angewandten Forschungsergebnisse im strukturierten Politikdialog
(„Capacity Building“)
⇒ BenIMPACT-Modellentwicklung
⇒ Mitarbeit an der Entwicklung eines teilprojektübergreifenden IMPETUS-DSS
⇒ Betreuung von Doktoranden
3. Jahr (2008)
⇒ Weitere Analysen zu Interventionsszenarien, Erarbeitung von Beratungspapieren („Capacity
Building“)
⇒ Fortsetzung des strukturierten Politikdialoges („Capacity Building“)
⇒ Durchführung von Trainingsworkshops in Benin zur angewandten Modellierung mit
BenIMPACT („Capacity Building“)
⇒ Abschluss Modellentwicklung BenIMPACT
⇒ Mitarbeit bei der Anwendung des teilprojektübergreifenden IMPETUS-DSS
⇒ Betreuung von Doktoranden
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Übergabe des BenIMPACT-Modells an die Partner in Benin
⇒ Verfassen des Endberichts
Bearbeiter „Tierhaltung“
Für den Bereich der Tierhaltung im Agrarsektormodell BenImpact ist Frau Ina Gruber mit einer
1
/2 BAT IIa-Stelle seit Anfang 2004 zuständig. Dieser Bereich vervollständigt die modellhafte
Abbildung des beninischen Agrarsektors in BenImpact, da zahlreiche Wechselwirkungen zwischen
Landnutzung, Pflanzenbau und Tierhaltung existieren. Frau Gruber setzte sich bereits
während ihres Studiums und als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der TU-München Weihenstephan
intensiv mit den beiden Bereichen Agrarökonomie und Tierhaltung auseinander.
443

444
IMPETUS Teilprojekt A4
Zu Beginn der dritten Phase wird schwerpunktmäßig die Fertigstellung des Tierhaltungsmoduls
vorgenommen und die bis dahin erhobenen und ausgewerteten Primär- und Sekundärdaten in das
Modell integriert. Ausgehend von validierten Basisläufen der Referenzjahre 2001/2002 werden
anschließend die IMPETUS-Szenarien im Model programmiert. Diese drei Szenarien bilden
wiederum die Basis für die Berechnungen der Interventionsszenarien. Mit Hilfe der Interventionsszenarien
kann untersucht werden wie ausgewählte menschliche Eingriffe im Rahmen der
nationalen Agrarpolitik wie zum Beispiel Einführung einer Weidesteuer im modellierten System
Einfluss auf den Tierhaltungssektor in Benin nehmen können. Hieraus lassen sich direkt in Zusammenarbeit
mit den örtlichen Kooperationspartnern gezielte Berechnungen und Handlungsempfehlungen
entwickeln bzw. ableiten.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ statistische Auswertung einer Expertenbefragung zur Tierhaltung zur Verbesserung der Datengrundlage
im BenIMPACT-Modell
⇒ Identifizierung von Handlungsoptionen im „Stakeholder“-Dialog
⇒ Fertigstellung des Tierhaltungsmoduls in BenImpact
⇒ Analysen zur Tierhaltung im Rahmen der IMPETUS-Szenarien
2. Jahr (2007)
⇒ Analysen zur Tierhaltung im Rahmen der IMPETUS-Szenarien
⇒ Entwicklung von Handlungsempfehlungen
⇒ Seminar in Benin zu Politikoptionen im Bereich Tierhaltung („Stakeholder“-Dialog)
⇒ Mitarbeit bei Durchführung von Modelling-Workshops in Benin
3. Jahr (2008)
⇒ Weitere Analysen zu Interventionsszenarien, Erarbeitung von Beratungspapieren
⇒ Strukturierter Politikdialog im Bereich Tierhaltung
⇒ Trainingsworkshops in Benin zur Modellierung in der Tierhaltung mit BenIMPACT
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Abschluss Dissertation
⇒ Mitarbeit am Endbericht
Bearbeiter „Ökovolumen“
Herr Dipl.-Ing. agr. Zhi Xin Deng ist seit September 2003 der IMPETUS Arbeitsgruppe A4 angeschlossen.
Schwerpunktthema seiner wissenschaftlichen Arbeit ist die Ökovolumendynamik
mit dem Ausblick des nachhaltigen Managements zwischen der Lebensmittelproduktion und
dem Erhalt der Ökosystemkapazität. Die notwenigen Arbeiten wird Herr Deng in der 3. Phase
mit einer 1 /2 BAT IIa-Stelle durchführen.

Teilprojekt A4 IMPETUS
Seine Erfahrung auf diesem Gebiet sammelte er in seinen Studien an der „Southern China Tropical
Agriculture Universität“ und an der „Rheinisch Friedrich Wilhelms Universität“ als wissenschaftlicher
Hilfskraft sowie als „Supervisor in Food Industry development Company of Hainan
Provincial Development and Construction“. Seine wissenschaftlichen Arbeiten setzen sich intensiv
mit Anbausystemintensivierung und Einkommenssteigerung unter der Berücksichtigung
der umgebenen „agro-climax Vegetation“ auseinander.
Zurzeit schließt Herr Deng seine Felderhebung zur Erfassung der Primärdaten und die Aufbereitung
dieser Daten ab. Auf Basis dieser Daten wird ein Ökovolumenmodell entwickelt, das die
aktuellen Ökovolumen in dem ganzen Einzugsgebiet berechnet. Hier heraus ergeben sich Interventionsszenarien,
die als zukünftige Anbaustrategien formuliert und bewertet werden unter der
dem Aspekt der praktischen Handhabung.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Einarbeitung der beiden neuen beninischen Forscher
⇒ Literaturrecherche. Ausnutzung des bislang gesammelten Datenmaterials
⇒ Erhebung Mittel-Ouémé (Savalou), Bearbeitung Felddaten
2. Jahr (2007)
⇒ Erhebungskampagne im Mittel-Ouémé wird beendet
⇒ Bestimmte Standorte werden auf Konsistenz überprüft
3. Jahr (2008)
⇒ Anwendungsszenarien und –modelle werden in Benin weiter angepasst und getestet
⇒ Flächendeckende Erhebung der Biomasseparameter im Ouémé wird abgeschlossen
⇒ Datenanalyse in Bonn
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Beendigung der Arbeit an der Dissertation
⇒ Erstellung von Publikationen
⇒ Verfassen des Endberichts
SHK „Agrarökonomie“
Der beninische Mitarbeiter Dr. Adanguidi ist Agrarökonom (Promotion in Hohenheim) und arbeitet
seit dem Jahr 2000 bei IMPETUS. Die Tätigkeit von Dr. Adanguidi in Benin (finanziert
über eine der beantragten SHK-Stellen) in der dritten Phase wird in der Fortsetzung der angewandten
Forschung in Benin und der Gestaltung von „Capacity Building“ und Politikdialog vor
Ort bestehen. Identifizierung von Interventionsszenarien, Kontakte zu Entscheidungsträgern, die
Organisation von Workshops und Trainingsseminaren sowie die Betreuung von beninischen
Nachwuchswissenschaftlern werden zu seinem Verantwortlichkeitsbereich gehören. Die Vergütung
des beninischen Mitarbeiters erfolgt in Höhe von 1,5 SHK-Gehältern in Deutschland.
445

446
SHK „Ökovolumen“
IMPETUS Teilprojekt A4
Zur Fortführung der Biomasseerhebungen ist eine weitere Beschäftigung der Techniker E. Bara
und G. Adjagnissode notwendig. Die Tätigkeit beider Techniker wird jeweils entsprechend einer
½ SHK-Stelle vergütet. Herr Bara und Herr Adjagnissode haben die Feldarbeit von Herrn Deng
unterstützt. Die Felderhebung betrifft die Bestimmung von Biomasse, Blattfall, organischer
Masse im Boden sowie den Fruchtfolgen in den drei Transekten, in der dritten Phase im Mittel-
Transekt in Save. Des weitren sind beide Techniker für die Sammlung fehlender statistischer Daten
(Landwirtschaft und Landnutzung) auf Gemeindebasis zu sammeln. Auch halten die Techniker
in Abwesenheit von Herrn Deng Kontakt zu den örtlichen CARDERs, den „Préfectures“ und
den zentralen Ministerien.
SHK „Agrarökonomie und Landbewirtschaftungssysteme“
Zur Unterstützung der wissenschaftlichen Arbeit im Bereich Landbewirtschaftungssysteme und
im Bereich Agrarökonomie ist die Beschäftigung je einer studentischen Hilfskraft im Rahmen
einer halben SHK-Stelle vorgesehen. Arbeitsinhalte sind die Aufbereitung von erhobenen Daten,
die Datenverwaltung, Literaturrecherche sowie die sprachliche Redaktion von Publikationen.
Tabelle der im Teilprojekt A4 verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
BenIMPACT Benin Integrated Modelling System for Policy Analysis, Climate and
Technology Change (Integriertes Agrarsektormodell für Benin)
CROPWAT „Crop Water Requirements“, Modell zur Berechnung des Wasserbedarfs
von Nutzpflanzen
INRAB Institut National de Recherche Agronomique du Bénin
IFPRI International Food Policy Research Institute, Washington DC
LAI Leaf Area Index
SLA Specific Leaf Area

Teilprojekt A4 IMPETUS
Im Text zitierte Literatur
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IMPETUS Teilprojekt A4
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Teilprojekt A5 IMPETUS
Teilprojekt A5
Verfügbarkeit, Qualität und Management von natürlichen Ressourcen:
Sozialwissenschaftliche und medizinische Perspektiven
Antragsteller Fach
Prof. Dr. M. Bollig (Koordinator)
Institut für Völkerkunde, Universität zu Köln
Ethnologie
Dr. Dr. R. Baginski / Prof. Dr. M. Krönke
Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie
und Hygiene, Universität zu Köln
Dr. J. Verheyen / Prof. Dr. H. Pfister
Institut für Virologie, Universität zu Köln
Medizin: Bakteriologie, Chemie
und Toxikologie
Medizin: Virologie
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt die folgenden Problemkomplexe:
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Be-G.1 Demographische Projektionen für das Ouémé-Einzugsgebiet (Federführung)
PK Be-H.1 Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
PK Be-G.2 Wassermanagement und institutioneller Wandel (Federführung)
PK Be-H.2 Wassernachfrage der Sektoren (Haushalt, Industrie und Landwirtschaft) unter
Berücksichtigung möglicher Wasserkonflikte (Federführung)
PK Be-G.3 Wasser und Existenzsicherung (Federführung)
PK Be-G.4 Risikoabschätzung bezüglich des Auftretens von Malaria- und Meningitis-
Erkrankungen unter dem Einfluss des heutigen und eines modifizierten zukünftigen
Klimas (Federführung)
PK Be-E.4 Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges Management von
Kleinstauseen für Landwirtschaft und Viehhaltung
PK Be-G.5 Bakteriologische und virologische Belastung von Trinkwasserquellen im oberen
Ouémé-Einzugsgebiet (Federführung)
PK Be-E.7 Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
Zusammenfassung
Der Mangel an sozialwissenschaftlichen und medizinischen Planungsgrundlagen ist eine wichtige
Ursache institutioneller Ineffizienz in Benin. Zentrale Entwicklungsziele des beninischen
Staates wie die Reduzierung der Armut inklusive einer verbesserten Wasserversorgung können
ohne ein problemadäquates Planungswissen nicht erreicht werden. Insbesondere die im Jahr
2002 ins Leben gerufenen Gemeindeverwaltungen können die ihnen zugewiesenen Aufgaben
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IMPETUS Teilprojekt A5
auch im Bereich des Wassermanagements nicht leisten. Die Einbindung lokaler Akteure in das
Wassermanagement, die Einrichtung von Leistungsangeboten im Bereich der sozialen Basisversorgung
oder die Generierung von Einnahmen als finanziellen Grundpfeiler der Dezentralisierung
stellen die neue Verwaltungsebene vor große Probleme.
Ziel des Teilprojektes A5 in der dritten Förderperiode ist die anwendungsbezogene Aufbereitung
und der Transfer der empirisch gewonnenen Erkenntnisse als perspektivische Planungsgrundlagen
auf allen Verwaltungsebenen. Dies umfasst eine adäquate Aufarbeitung der Daten, den Anstoß
zu Kompetenznetzwerken in der Verwaltung, vor allem aber die Schulung in Methoden der
selbständigen Datenpflege und Anleitung bei der Entwicklung von Handlungsstrategien. Von
besonderer Bedeutung sind dabei die Supervision und das Monitoring von Maßnahmen des
„Capacity Building“. Im Folgenden werden die Problemkomplexe kurz zusammengefasst.
• Im Rahmen des Problemkomplexes „Demographische Projektionen für das Ouémé-
Einzugsgebiet“ (PK Be-G.1) wurde in der vergangenen Förderperiode begonnen, die Bevölkerungszunahme
und ihre Verteilung auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Maßstabsebenen
unter verschiedenen Voraussetzungen der IMPETUS-Szenarienanalyse zu berechnen.
Im Mittelpunkt der Fortführung der Projektionen stehen künftig die veränderten
Rahmenbedingungen von Interventionsszenarien. Weitere mögliche Projektionen werden
sich am Bedarf der beninischen Anwender ausrichten.
• Der Problemkomplex „Wassermanagement und institutioneller Wandel (PK Be-G.2)“ fokussiert
neue Formen des Wassermanagements seit der Dezentralisierung. In Zusammenarbeit
mit dem Problemkomplex „Wasser und Existenzsicherung“ (PK Be-G.3) werden in der dritten
Förderperiode die politischen Entscheidungsträger im Rahmen des „Capacity Building“
über die Ergebnisse als Planungsgrundlage in Kenntnis gesetzt. Zu Inhalten des Wissenstransfers
gehören u.a. „worst und best practices“ der sich neu institutionalisierenden Formen
des Wassermanagements. Diese Ergebnisse werden auch für die IMPETUS-
Szenarienanalyse aufbereitet. Weiterhin werden in Kooperation mit PK Be-G.3 Fortbildungen
von Kommunalvertretern zum Datenbankmanagement auf der Basis des Regionalsurveys
zu Wasser und Existenzsicherung durchgeführt. Diese dienen der selbständigen Erstellung
von Planungsgrundlagen zur erfolgreichen Durchführung eigener Entwicklungsprojekte und
der Mittelanwerbung bei den Geberorganisationen.
• Im Problemkomplex „Wassernachfrage der Sektoren (Haushalt, Industrie und Landwirtschaft)
unter Berücksichtigung möglicher Wasserkonflikte (PK Be-H.2)“ fließen Ergebnisse
aus der Quantifizierung von Wasserverbrauch in ein regelbasiertes Modell (NES) ein und
bilden somit die Grundlage für eine Integration in übergeordnete Modellketten (PK Be-H.1).
Die Applikation der methodischen Konzeptionalisierung wie auch die Modellintegration
werden im Zuge des „Capacity Building“ nebst Integrierung in ein DSS an beninische „Stakeholder“
vermittelt.

Teilprojekt A5 IMPETUS
• Der Problemkomplex „Wasser und Existenzsicherung (PK Be-G.3)“ setzt in der dritten Förderperiode
die Arbeiten zur Integration des gleichnamigen regionalen Datensatzes in die
IMPETUS-Szenarienanalyse fort. Die Ergebnisse des Datensatzes werden auf eine lokal verständliche
Vermittlungsebene gebracht. Auf dieser Ebene werden konkrete Handlungsstrategien
mit ausgewählten dörflichen Zielgruppenorganisationen erarbeitet. Ziel ist es, in enger
Zusammenarbeit mit der lokalen Bevölkerung ein Exempel für eine nachhaltige Implementierung
wissenschaftlicher Erkenntnisse in lokales Wassermanagement und dörfliche Existenzsicherungsstrategien
zu statuieren.
• Der Problemkomplex „Risikoabschätzung bezüglich des Auftretens von Malaria- und Meningitis-Erkrankungen
unter dem Einfluss des heutigen und eines modifizierten zukünftigen
Klimas (PK Be-G.4)“ untersucht, inwiefern der bereits beobachtbare Klimawandel dazu
führt, dass sich die atmosphärischen Bedingungen für die Verbreitung dieser Krankheiten
verändern. Krankheiten wie Malaria und Meningokokken-Meningitis sind für viele Menschen
in Westafrika ein großes gesundheitliches Problem. Die Witterung Westafrikas hat einen
Einfluss auf beide Krankheiten: Die Malaria kann sich nur in einem entsprechenden
Temperaturbereich und ausreichenden Niederschlägen entwickeln. Die Meningitis tritt im
Gegensatz dazu während Trockenzeiten auf, wenn es zu Staub- und Sandaufwirbelungen
kommt und die respiratorische Immunabwehr der Menschen herabgesetzt wird. Ziel des
Problemkomplexes ist die Abschätzung des Risikos, an Malaria bzw. Meningitis zu erkranken.
Zunächst wird die vergangene und aktuelle Verbreitung der Malaria in Westafrika mit
Hilfe eines Malariamodells analysiert. Anschließend wird mit Hilfe von synoptischen Stationsdaten
bzgl. 1980-2004 entlang eines Transekts in 2°O das Auftreten der Malaria in dieser
Region fokussiert. Ein analoges Vorgehen soll bezüglich der Meningokokken-Meningitis gewählt
werden und ebenfalls zu der Entwicklung eines Modells führen. Die zukünftige Inzidenzrate
kann mit den validierten Modellen unter Zuhilfenahme der Klimaszenarien abgeschätzt
werden.
• Der Problemkomplex „Bakteriologische und virologische Belastung von Trinkwasserquellen
im oberen Ouémé-Einzugsgebiet (PK Be-G.5)“ befasst sich mit der Qualität des Trinkwassers.
Ca. 2 Mio. Menschen, darunter besonders Kinder unter 5 Jahren, sterben jährlich an
Durchfallerkrankungen, die auf kontaminiertes Wasser zurückzuführen sind. Bedingt durch
eine schlechte Trinkwasserqualität sinkt auch die Arbeitskraft in den betroffenen Populationen
deutlich. Im Rahmen des PK Be-G.5 wird der Einfluss unterschiedlicher Faktoren auf
die Qualität des Trinkwassers im Beprobungsgebiet (obere Ouémé-Einzugsgebiet) ermittelt.
Zu diesen Faktoren gehören die Art der Wasserquelle, das Hygieneverhalten der Brunnen-
Nutzer, das Halten bestimmter Tiere im Umkreis der Wasserquelle, die Geologie des Brunnenstandortes,
klimatische Bedingungen sowie verschiedene Sanierungs- und Desinfekti-
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IMPETUS Teilprojekt A5
onsmaßnahmen. Anhand der mit etablierten Analyseverfahren ermittelten Daten zur bakteriologischen
und virologischen Wasserqualität werden die erwähnten Einflussfaktoren bewertet
und entsprechend ihrer Bedeutung in das Expertenmodell MIVIK integriert. MIVIK
soll dabei helfen, anhand der gesammelten Informationen einen Überblick über Risikokonstellationen
innerhalb des oberen Ouémé-Einzugsgebietes zu bekommen, die an Entscheidungsträger
weitergeleitet werden können. Ziel ist es, durch den gezielten Transfer von Daten
zur Verbesserung der wasserhygienischen Situation im ländlichen Benin beizutragen.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
Auch weiterhin ist ein Mangel an qualitätsvollen Analysen von Existenzsicherung und Vulnerabilitiät
im Untersuchungsgebiet zu verzeichnen. Eine Ausnahme stellt der „small farmer survey“
dar, der im Jahr 1998 von IFPRI („International Food Policy Research Institute“) in Kollaboration
mit LARES („Laboratoire d’Analyse Regionale et d’Expertise Sociale“, Cotonou) in 899
ländlichen Haushalten durchgeführt wurde (IFPRI, 2004). Durch die Befragung von (vornehmlich
männlichen) Haushaltsvorständen unterliegt der Fokus jedoch einem deutlichen „male bias“.
Vor dem Hintergrund einer lokal verbreiteten Güter- und Budgettrennung bleiben dadurch
Strategien von Frauen unberücksichtigt, obwohl sie einen zentralen Bestandteil häuslicher Existenzsicherung
darstellen. Zu neueren Studien mit Blick auf die beninische Frauenökonomie im
urbanen Raum zählen besonders Onibon-Doubogan (2001) und Mandel (2001). Teilaspekte lokaler
Existenzsicherung in Benin finden sich in Farchamps et al. (2003). Auch diese Studien sind
dadurch gekennzeichnet, dass Wirkbezüge zwischen (1.) sozialer Differenzierung durch Einflussgrößen
wie Anteriorität, Geschlecht, Status, Hierarchie, Magie und Hexerei sowie (2.) resultierenden
Unterschieden zwischen individuellen und häuslichen Strategien kaum Berücksichtigung
finden. Sozial ausdifferenzierte Produktions- und Konsumtionsmuster, Distribution und
Sicherungsnetzwerke, Arbeitsteilung, Kapitalflüsse (z. B. Einnahmen und Ausgaben), Zugangsmodi
zur Entwicklungshilfe, therapeutische Wege im Umgang mit medizinischen Versorgungseinrichtungen
oder auch Ernährungsbilanzen wurden in der Literatur kaum berücksichtigt. Diese
Lücke wurde durch akteurszentrierte Studien der ersten und zweiten IMPETUS-Förderperiode,
die nun in international platzierten Aufsätzen und Monographien publiziert wurden bzw. werden,
teilweise geschlossen. Zentrale Themen waren dabei Geschlechterrollen und Ökonomie, okkulte
Praktiken und zunehmende Monetarisierung (Hadjer, 2005), Migrationsphänomene im ländlichen
Raum (Doevenspeck, 2004, 2005), Entwicklungsprojekte im Kontext von Migration und
der Verknappung natürlicher Ressourcen (Singer, 2005) sowie medizinethnologische Perspektiven
auf Befindensweisen und therapeutische Wege auf lokaler Ebene (Klein, 2005). Doevenspecks
Studie stellt für den Gesamtzusammenhang des Projektes heraus, dass Zuwanderung
zu einer starken Erhöhung natürlicher demographischer Wachstumsraten führt. Da Existenzsi-

Teilprojekt A5 IMPETUS
cherungssysteme von Zuwanderern vorwiegend auf der Agrarnutzung selbständiger Haushalte
basieren, ist der Zuwanderungsraum durch überdurchschnittliche Entwaldungsraten mit mittelund
langfristigen Folgen auf regionale Abflussraten und Klimaveränderungen gekennzeichnet.
Diese negativen Konsequenzen werden dadurch verstärkt, dass Migranten dauerhaft in einer
prekären Rechtssituation leben, was langfristig zur Zunahme von Ressourcennutzungskonflikten
sowie politischer Instabilität im oberen Ouémé-Einzugsgebiet und anderen durch Zuwanderung
geprägten ländlichen Räumen Benins führt (Doevenspeck, 2004, 2005). Angetrieben wird dieses
Konfliktszenario zwischen verschiedenen Bevölkerungsgruppen zusätzlich durch die Ausgrenzung
von Zuwanderern aus den Leistungsangeboten der Entwicklungszusammenarbeit. Anstatt
die soziale Differenzierung in ihrem Wirkungsfeld im Rahmen fundierter Zielgruppenanalysen
wahrzunehmen, wird in EZ-Projekten auch weiterhin von einer weitgehenden Gleichförmigkeit
der Armut ausgegangen. Gleichzeitig werden wichtige Entscheidungen über die Teilnahme an
den EZ-Angeboten über partizipative Ansätze an die lokalen autochthonen Entscheidungsträger
im Kontext der lokalen Institutionenförderung delegiert. Diese instrumentalisieren ihre hinzugewonnenen
Kompetenzen zur Exklusion der Migranten, um so individuelle und kollektive Aneignungschancen
der lokalen Eliten abzusichern (Singer, 2005). Die mangelnden Kenntnisse über
verschiedene Lebenshaltungssysteme bedrohen auch die Arbeit der neu implementierten dezentralisierten
Verwaltungen. Die gesetzlichen Möglichkeiten der teilweisen Eigenfinanzierung der
Gemeinden und die Etablierung bedarfsgerechter Formen der sozialen Basisversorgung können
somit nicht ausgeschöpft werden (Bako-Arifari et al., 2004). Ein prononciert akteurszentrierter
Ansatz in verschiedenen Workpackages schaffte die Grundlage für eine realitätsnahe, handlungsorientierte
Analyse von Existenzsicherungsstrategien unter Berücksichtigung kultureller
Praktiken und fundamental prägender sozialer Parameter. Zu zentralen (ethnien-übergreifenden)
Strategien zählen Schadenszauber und Hexerei. So sind etwa die Beziehungen vieler Migranten
in ihre Heimatdörfer durch die Absenz von Mittelrückflüssen geprägt: Aus Angst vor Neid,
Schadenszauber und Hexerei scheuen sie sich davor, als wohlhabende Bürger in Erscheinung zu
treten und investieren lieber in teure Schutzmechanismen. Grundlegend ist Arbeitsteilung, Ressourcenzugang
und das Management monetären und sozialen Kapitals durch geschlechtsspezifische
Rollen, Regeln, Rechten und Pflichten geprägt – eine Betrachtung der lokalen Ökonomie
ohne dieses grundlegende Strukturelement muss zwangsläufig zu falschen Resultaten führen
(Hadjer, 2005). Da besonders Arbeitsausfall durch Gesundheitsprobleme einen wesentlichen Risikofaktor
innerhalb der Existenzsicherung darstellt, sind Frauen in diesem Bereich doppelt belastet.
Die Analyse therapeutischer Wege kranker und krankenbegleitender Akteure hat gezeigt,
dass die Nutzungsfrequenz staatlicher Gesundheitseinrichtungen gering ausfällt. Unabhängig
von Reformen und Strukturanpassungsprogrammen kann dieser Missstand nur durch eine stärkere
Einbindung von Spezialist/inn/en indigener Medizinen oder durch eine gezielte Förderung des
privaten biomedizinischen Sektors behoben werden (Klein, 2005).
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IMPETUS Teilprojekt A5
Ein wesentlicher Fortschritt wurde in der vergangenen Phase durch die Durchführung eines in
2004 erhobenen, statistisch repräsentativen Surveys auf regionaler Ebene erzielt (Hadjer, Klein
und Singer, 2004). Erstmals steht damit ein Datensatz zur Existenzsicherung in Benin zur Verfügung,
der regionalübergreifend zentrale Vorgaben beninischer Lebenswirklichkeiten vereint:
Durch die gleich gewichtete, akteurszentrierte Befragung von 840 Frauen und Männern wurden
alle zentralen ökonomischen Akteure häuslicher Existenzsicherung berücksichtigt. Analysiert
wurden dabei Vulnerabilitätsstufen und Risikostrategien durch eine relationale Betrachtung von
Arbeit, Kapital, Gesundheit, Risikostrategien, Ernährung, Wasser und Land (zu Zwischenergebnissen
siehe Hadjer und Klein, 2005).
Vor dem Hintergrund einer notwendigen Verbesserung des Zugangs zu sauberem Trinkwasser
sind Kenntnisse lokaler Wassernutzungsstrukturen von großer Bedeutung. Bisher verfügbare Daten
zum Wasserverbrauch pro Kopf beziehen sich in Benin jedoch vor allem auf Schätzungen
der städtischen Wasserbehörde (SONEB). Vor dem Hintergrund dieser Ausgangssituation wurde
in den vergangenen Förderphasen zunächst der Blick auf die Haushaltsebene gelenkt. In einer
interdisziplinär angelegten Studie mit über 720 Personen, überwiegend aus dem ländlichen
Raum, wurde dabei Wasserverbrauch in seinem saisonalen und sozialen Kontext betrachtet
(Hadjer, Klein und Schopp, 2005). In Zusammenarbeit mit der SONEB wurden darüber hinaus
in einer weiteren Studie acht beninische Städte mit Hilfe eines Indexes ausgewählt. Insgesamt
konnten damit Daten zu 1184 Haushalten über einen Zeitraum von einem Jahr gesammelt werden.
Zusammengefasst ergaben die Untersuchungen ein umfassendes Bild der Wasserquellennutzung,
des Tageswasserverbrauchs pro Kopf auf mikroskalischer Ebene (je betrachteter Quelle)
sowie sozioökonomischer Aspekte. Die erhobenen Daten fließen in das regelbasierte Modell
NES ein und werden in verschiedene Problemkomplexe integriert (Schopp, 2005).
Hinsichtlich der medizinisch-klimatologischen Untersuchungen über die Verbreitung von Meningitis
und Malaria beschränken sich die bisher erzielten Forschungsergebnisse auf die Malariaverbreitung.
Für die Meningokokken-Meningitis werden im weiteren Verlauf Untersuchungen
stattfinden. Im „Department of Geography der Universität Liverpool“ ist eine Malaria-
Arbeitsgruppe entstanden, die u. a. versucht, eine Ensemble-Vorhersage bzgl. der Malaria zu etablieren.
Hoshen und Morse haben ein dynamisches Malariamodell entwickelt, das sog. „Liverpool
Malaria Model“ (LMM), welches auf der Basis von täglichen Temperatur- und Niederschlagsangaben
das Vorkommen von Moskitos als auch das Vorkommen der Malaria in der Bevölkerung
simuliert. Die ersten Ergebnisse der Simulationen zeigen, dass die Malaria in Westafrika
mit Hilfe des LMM simuliert werden kann. Eine Verifikation der Ergebnisse ist mittels Karten
des MARA-Projektes (MARA=“Mapping Malaria Risk in Africa“) möglich und zeigt in Bezug
auf das Auftreten der Malaria eine zufrieden stellende Übereinstimmung. In einem zukünftigen
veränderten Klima ist mit einer Veränderung der Ausbreitung der Malaria zu rechnen. Die

Teilprojekt A5 IMPETUS
auf den REMO-Zeitscheibenexperimenten beruhenden Simulationen des LMM zeigen, dass
durch den modifizierten Niederschlagshaushalt im Jahr 2025 sich die Malariaverbreitung gegenüber
dem Jahr 2000 verändert.
Die Methoden zum Nachweis von Bakterien und Viren aus Wasserproben sind mittlerweile etabliert
und validiert. Ein Datensatz mit ca. 1300 georeferenzierten, dokumentierten Trinkwasserquellen
des oberen Ouémé-Einzugsgebietes wird regelmäßig überarbeitet und den aktuellen Situationen
angepasst. Die bakteriologischen Analysen von ca. 1200 Wasserstellen im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
haben gezeigt, dass mehr als 50 % der offenen Wasserquellen wie so genannte
„Marigots“ (Tümpel) und sowohl traditionelle als auch moderne Brunnen mit „Escherichia
coli“ und coliformen Bakterien kontaminiert sind. In ca. 9 % der untersuchten offenen Wasserquellen
konnten zudem sehr bedenkliche Kontaminationen durch enteritische Salmonellen festgestellt
werden. Im Gegensatz dazu wies keine der Pumpenwasser-Proben aus geschlossenen
Bohrloch-Systemen Kontaminationen durch Fäkalkeime auf. Eine Serotypisierung der 122 Salmonellentypen
zeigte, dass es sich um Serotypen handelt, die in Europa nur sehr selten vorkommen.
Es konnte ebenfalls ein bislang noch unbekannter Serotyp mit der Antigenformel
1,42:l,w:z35 aus einer Trinkwasserprobe isoliert werden, der die Bezeichnung „Salmonella Parakou“
erhalten wird. Um Aussagen über die genaue Anzahl an unterschiedlichen Salmonellen-
Stämmen machen zu können, wird das so genannte „Multilocus Serotyping“ (MLST) Typisier-
Verfahren angewendet (Maiden et al., 1998; Kotetishvili et al., 2002). Um eine Risikoabschätzung
für die Wasserkonsumenten vornehmen zu können, muss das Infektionspotenzial der seltenen
Serotypen zunächst bestimmt werden. Zu diesem Zweck wurde eine molekularbiolgische
Methode entwickelt, die auf dem Nachweis bestimmter Pathogenitätsfaktoren beruht.
Nachdem das Spektrum der nachgewiesenen Viren erweitert wurde, gelang es in 9% der Proben
virale Kontaminanten nachzuweisen. Dabei handelte es sich vor allem um Adenoviren, aber vereinzelt
auch um Rotaviren. Beide Viren sind als Durchfallerreger bekannt und können besonders
bei älteren Menschen und Kindern zu schweren bis lebensgefährlichen Verläufen führen. Umfassende
Validierungsarbeiten konnten Hinweise auf die Konzentration der Viren in den einzelnen
Brunnen geben. Mit Hilfe eines kommerziell erhältlichen Schnelltests für Adeno- und Rotaviren
konnten in Kooperation mit der Uniklinik Parakou erste rotavirus-bedingte Durchfallerkrankungen
bei Kindern nachgewiesen werden. Ein Zusammenhang zwischen Niederschlagsereignissen
und dem Adenovirusnachweis in dem Brunnenwasser konnte in drei eng benachbarten Dörfern
postuliert werden und würde sich durch Oberflächenwasser oder Wasserbewegungen in den oberen
Erdschichten in Latrinennähe erklären lassen. Für solche Wasserstellen, die ein unmittelbares
Infektionsrisiko darstellen, wurde die Praktikabilität und die Bedingungen des Einsatzes von
Chlordioxid als Desinfektionsmittel untersucht und die Abtötungskinetiken für die Zielorganismen,
die Rekontaminationszeiten und – raten und die Restgehalte an ClO2 ermittelt. Die Metho-
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IMPETUS Teilprojekt A5
dik soll nach Abschluss der Versuche an die „Direction Générale de l’Hydraulique“ in Cotonou
und den „Service de l´Hygiène“ übergeben werden, da eine effektive Interventionsvorschrift
momentan nicht verfügbar ist.
Aufgrund der von IMPETUS im Vorfeld ermittelten Ergebnisse bezüglich der Kontaminationen
verschiedener Trinkwasserquellen konnten in Kooperation mit dem schweizerischen Projekt
HELVETAS in bereits 13 Dörfern sanierungsbedürftige, offene Brunnenanlagen zu geschlossenen
Pumpensystemen umfunktioniert werden. Die von IMPETUS-Mitarbeitern durchgeführten
bakteriologischen Vorher-Nachher-Analysen verdeutlichen, dass die Belastung des Trinkwassers
durch „E. coli“ und coliforme Bakterien nach dem Umbau deutlich abgenommen hat.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Das Teilprojekt A5 arbeitet zu mehreren sozialwissenschaftlichen und medizinischen Themenfeldern,
die sich als zentral im Kontext der Entwicklungsplanung in Benin erwiesen haben. Damit
nimmt das Teilprojekt eine wichtige Brückenfunktion zwischen Wissenschaft und der Anwenderebene
im Rahmen des IMPETUS „Capacity Building“ der dritten Förderphase ein. Für verschiedene
Adressatenebenen steht das „Know-how“ für bedarfsgerechte demographische Projektionen
(PK Be-G.1) zur Verfügung. Auf der Ebene der dezentralisierten Gemeinden werden
ein Datensatz zur Existenzsicherung als Planungsgrundlage, Planungsmethodiken (PK Be-G.2
und PK Be-G.3) sowie best practices des sich neu institutionalisierenden Wassermanagements
(PK Be-G.2) vermittelt. Eine perspektivische Planungsorientierung weist zudem der PK Be-H.2
auf, in dem Prognosen des Wasserdargebots für einzelne Sektoren erstellt werden. Im Vorfeld
ermittelte Handlungsoptionen im Bereich der Existenzsicherung werden im PK Be-G.3 mit Fokusgruppen
auf der lokalen Ebene erprobt. Die sozialwissenschaftlichen Kompetenzen im Teilprojekt
werden darüber hinaus in die zum „Capacity Building“ parallel verlaufenden Begleitstudien
zum Nutzungspotenzial von“ Inland-Valleys“ (PK Be-E.7) und der Standorterfordernisse
von Kleinstauseen (PK Be-E.4) eingebracht, welche zwei zentrale Instrumente zukünftiger
landwirtschaftlicher Entwicklung darstellen. Eine Integration der praxisnahen Erkenntnisse in
die IMPETUS-Szenarienanalyse wird zum Aufbau eines bedarfsgerechten DSS nutzbar gemacht.
Der medizinische Bereich des Teilprojekts A5 beschäftigt sich mit wassergebundenen Erkrankungen
und Erregern. Im Mittelpunkt des PK Be-G.4 stehen die Malaria und die Meningokokken-Meningitis,
deren Auftreten abhängig von klimatischen Einflussgrößen ist. Das Malaria-
Modell LMM für ganz Afrika wurde für den gewählten Transekt in 2°G adaptiert und wird mit
gemessenen und modellierten Daten aus den verschiedenen Teilprojekten betrieben. Ein ebenfalls
auf Transektdaten basierendes Vorgehen ist für die Menningokokken-Meningitis geplant.
Krankheitserreger (Bakterien und Viren) im Trinkwasser sind Gegenstand der Untersuchungen

Teilprojekt A5 IMPETUS
im PK Be-G.5. Eine Brunnendatenbank aus dem Städtedreieck Parakou-Basila-Djougou mit Untersuchungsergebnissen
und Brunnencharakteristika ist in dem Labor in Parakou etabliert und
unterliegt einer fortlaufenden Aktualisierung. Die zentrale Bedeutung des von IMPETUS eingerichteten
Labors in Parakou für die Wasseranalytik wird durch verschiedene Kooperationen mit
lokalen und internationalen Hilfsorganisationen weiter gefestigt und ausgebaut. Das entwickelte
Expertenmodell MIVIK hilft Risikokonstellationen für eine bakterielle oder virale Kontamination
zu erkennen und innerhalb der Szenarienentwicklung Aussagen über die Wasserqualität unter
sich ändernden Rahmenbedingungen zu treffen.
Sozialwissenschaften
PK Be-G.1
Im PK Be-G.1 werden demographische Projektionen für die IMPETUS Szenarienanalyse berechnet.
Im Vordergrund steht der Einbezug der veränderten Rahmenbedingungen von Interventionsszenarien.
Ein zweiter Baustein des Problemkomplexes ist die Identifikation des Bedarfs an
demographischen Datengrundlagen und Projektionen auf der Anwenderebene. Diese werden neben
den laufenden IMPETUS-internen demographischen Arbeiten für die Anwender in Benin
erstellt und durch den lokalen Mitarbeiter oder während Folgeschulungen ausgehändigt.
PK Be-G.2
Im Zentrum der Arbeit in PK Be-G.2 steht einerseits die Dokumentation der bisherigen Ergebnisse
zur Thematik dezentralisiertes Wassermanagement in Fachzeitschriften bzw. als „working
paper“ und andererseits der Kompetenztransfer an politische Entscheidungsträger in Gemeindeund
Departementverwaltungen. Dieser in Kooperation mit PK Be-G.3 als Modul 1 durchgeführte
Arbeitsbereich umfasst zunächst die bedarfsgerechte Aufarbeitung der Ergebnisse der Untersuchungen
zum dezentralisierten Wassermanagement und ihre Kommunikation an die Entscheidungsträger.
Weiterhin werden die Ergebnisse des Regionalsurveys zur Existenzsicherung (Hadjer,
Klein und Singer, 2004) in eine anwendungsbezogene Form gebracht und Schulungsmaterialien
für einen Einstieg in das sozialwissenschaftliche Statistikprogramm SPSS erstellt. Die Schulungen,
die in veränderter Form in Zusammenarbeit mit einer lokalen Consultingfirma jährlich
wiederholt werden, dienen zur Information der Entscheidungsträger über planungsrelevante Ergebnisse,
der weiteren Bedarfsanalyse und der selbständigen Erstellung von Planungsgrundlagen.
Im nächsten Schritt erfolgen die Entwicklung von Konzepten zur weiterführenden Implementierung
des Wissens und Anregungen zur Gremienbildung.
Für den Zeitraum der Schulungsvorbereitung, das Monitoring und die Supervision wird ein lokaler
Mitarbeiter jedes Jahr für einen Zeitraum von 6 Monaten angestellt. Dieser steht den Verwaltungsfachkräften
für Nachfragen bezüglich der Nutzung und Weiterentwicklung der Datenbank
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458
IMPETUS Teilprojekt A5
zur Verfügung. Die Problembehebung erfolgt an den Arbeitsplätzen der Verwaltungsmitarbeiter.
Der lokale Assistent wird weiterhin den Prozess des „Capacity Building“ dokumentieren und
nach Deutschland an U. Singer kommunizieren. Eine zusätzliche Betreuung erfährt der Assistent
durch N. Bako Arifari in Parakou.
Zweiter Arbeitsschwerpunkt dieses Moduls ist der Wissenstransfer über Verwaltungszusammenhänge
im Bereich des Wassermanagements in den neu implementierten dezentralisierten Verwaltungen.
Hierzu wird EZ-Vertretern und politischen Entscheidungsträgern ein zur Thematik verfasstes
„policy paper“ ausgehändigt und ein Workshop zur Thematik abgehalten.
Das Modul wird von Herrn U. Singer betreut, begleitende Mitarbeit erfolgt durch K. Hadjer und
N. Bako-Arifari.
PK Be-H.2
Im Rahmen des PK Be-H.2 erfolgt aufbauend auf bisherigen empirischen Ergebnissen zu den
Wassersektoren Landwirtschaft und Industrie eine Evaluierung der gewonnenen Modell- und
Szenarienerkenntnisse. Dabei wird eng mit national und international tätigen Wasserexperten
kooperiert. Durch Einbettung des NES-Modells in eine Modellkette zur Betrachtung der Wasserverfügbarkeit
(Grundwasserstände und -verfügbarkeit: FE-FLOW; Verfügbarkeit Oberflächenwasser:
UHP-HRU) werden Prognosen des Wasserdargebots für die einzelnen Sektoren erstellt.
Die daraus resultierenden Ergebnisse fließen in ein DSS ein und bieten Handlungsoptionen
für lokale, regionale und nationale Entscheidungsträger aus Wirtschaft und Politik. Im Rahmen
des „Capacity Building“ werden für die Entscheidungsträger begleitende Schulungs- und Beratungsmaßnahmen
sowohl auf lokaler als auch auf übergeordneter Ebene durchgeführt.
PK Be-G.3
Im Zentrum der dritten Phase steht der Transfer von Kernergebnissen zu Bezügen zwischen Kapitalmanagement,
Arbeit, Risikostrategien, Gesundheit und Ernährung. Als Datengrundlage dienen
Ergebnisse des Regionalsurveys zur Existenzsicherung (Hadjer, Klein und Singer, 2004) und
Resultate aus der einjährigen Begleitung einer weiblichen Baumwollanbaugruppe, mehrerer
GPA („Groupements de Producteurs Agricoles“) sowie einer einjährigen Verlaufsstudie zu täglichen
Einnahmen und Ausgaben von zehn Männern und zehn Frauen (Hadjer, 2005). Bisherige
Forschungsergebnisse belegen, dass die Vulnerabilität von Haushalt und Individuen nur dann
adäquat beschrieben werden kann, wenn der strukturelle Einfluss von Geschlecht und hierarchischen
Strukturprinzipien berücksichtigt wird. Besonders „Kapital“ stellt dabei eine Domäne dar,
die stark von Geschlechterlinien, Geheimhaltung und individuellen Akkumulationsstrategien
durchsetzt ist (z. B. Gütertrennung, getrennte Kassen). Deshalb erfordert eine nachhaltige Wissensimplementierung
die enge Zusammenarbeit mit männlichen und weiblichen Akteuren.

Teilprojekt A5 IMPETUS
Die wesentlichen Etappen sind dabei: (1.) die Vermittlung bisheriger Erkenntnisse, (2.) eine gemeinsame
Formulierung realistischer Handlungsoptionen, (3.) die Umsetzung dieser Handlungsstrategien
im Jahresverlauf, (4.) eine Analyse des erreichten Implementierungsgrades und
schließlich (5.) die theoretische, modellhafte Formulierung eines auf andere Themenbereiche
übertragbaren Verfahrens zur Implementierung (sozial)wissenschaftlicher Erkenntnisse bei lokalen
Bevölkerungsgruppen. Das Konzept „Wissenstransfer / Monitoring / Back Up“ wird in jedem
Jahr kontinuierlich in Zusammenarbeit mit einer lokalen Consultingfirma auf Dorfebene mit
Baumwoll- und Frauengruppen durchgeführt. Die Ausbildungsmodule beinhalten Coaching, Supervision
und Vernetzung unter Mitarbeit eines lokalen Assistenten.
Zur Schulungsvorbereitung wird der Assistent M. A. Evariste Leke in den ersten beiden Projektjahren
nach Deutschland reisen und an der Erstellung der Schulungsunterlagen und des Programms
mitwirken. Während seines gesamten Anstellungszeitraums wird er zusätzlich fernmündlich
und per Email von K. Hadjer sowie vor Ort von N. Bako-Arifari betreut. Ziel ist dabei
die lückenlose Supervision und Dokumentation des „Capacity Building“-Prozesses.
Medizin
PK Be-G.4
Die Arbeit erfolgt in drei Schritten: (1) Die Ergebnisse zur Malariaverbreitung mittels der
REMO-Daten bzgl. 1979-2003 sollen mittels realer, gemessener Niederschläge des IRD
(IRD=“L’Institut de recherche pour le développement“) der Jahre 1968-1991 überprüft werden.
Die notwendigen täglichen Temperaturen werden den ERA-40-Daten (ERA40=“40-jährige
ECMWF Reanalyse“) entnommen, in welche Bodenbeobachtungen eingegangen sind. (2) Im
Fall der Meningitis sollen mittels der Daten des Transekts in 2°O statistische Zusammenhänge
zwischen Meningitisfällen und meteorologischen Parameter untersucht werden. Vermutlich wird
es mit der Sichtweite, der Windstärke und Windrichtung oder der Luftfeuchte eine Korrelation
mit auftretenden Meningitisfällen geben, die zu der Entwicklung eines Modells führen. (3) Nach
der Bereitstellung des Meningitismodells wird zunächst das Auftreten der Meningokokken-
Meningitis bzgl. der Jahre 1979-2003 untersucht. Anschließend dienen die transienten REMO-
Szenarienläufe zur Identifikation von Zeiträumen bis zum Jahr 2050 in denen die Meningitis
wahrscheinlich vorkommen wird und veränderte Risikopotenziale können qualifiziert abgeschätzt
werden.
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460
PK Be-G.5
IMPETUS Teilprojekt A5
In Kooperationen mit dem schweizerischen Projekt HELVETAS und PACEA, anderen NGOs,
und staatlichen Behörden soll der Zugang zu sauberem Trinkwasser in weiteren Dörfern sichergestellt
werden. IMPETUS führt die Qualitätsanalysen durch und stellt Handlungsoptionen auf.
Erste Kontakte zu DED- und GTZ- Mitarbeitern werden ausgeweitet, um mögliche Kooperationen
ins Leben zu rufen. Die chemische Wasseranalytik wird in Anlehnung an die von der DH
angewandte Methodik etabliert. Der Laborbetrieb in Parakou soll auf eine Routine-Diagnostik
für den Bereich bakteriologische und chemische Wasseranalytik vorbereitet und umgestellt werden
und die Übergabe des Labors 2009 wird vorbereitet.
Neben einer fortlaufenden Aktualisierung der bestehenden Datenbank der Trinkwasserquellen
soll eingehend der Zusammenhang zwischen Niederschlagsereignissen und viraler Kontamination
der Trinkwasserquellen herausgearbeitet werden. Im Hinblick auf die Übergabe des Labors
am Ende der dritten Antragsphase soll ein in Parakou praktikables Verfahren zum Virusnachweis
etabliert werden. Wegen des zu hohen Kosten- und Geräteaufwands kann dafür nicht die bisherige
Methode verwendet werden, jedoch stehen mit dem schon verwendeten Schnelltest oder einer
klassischen PCR Methode auch andere Möglichkeiten des Nachweises zur Verfügung. Damit
dieses gelingen kann, ist eine umfangreiche Validierung der verschiedenen Methoden nötig. Mit
den Adeno- und Rotavirus Schnelltests sollen durch Ärzte regional aufgeschlüsselte Daten über
auftretende virale Durchfallerkrankungen ermittelt werden. Die Erkrankungszahlen können im
Verlauf als zusätzlicher Responseindikator etabliert werden. Eine eingehende Analyse der Infektionsketten
soll anschließend den Zusammenhang zwischen Brunnenkontaminationen und Erkrankungen
offen legen und wichtige Informationen für das Riskassessment der viralen
Gastroenteritiden liefern.
Um das Risikopotenzial zum Erwerb wassergebundener Infektionskrankheiten für die Wassernutzer
abschätzen zu können, werden molekularbiologische Charakterisierungen mit der MLST-
Typisier-Methode und Nachweise von Pathogenitätsfaktoren der isolierten Salmonellen durchgeführt.
Insbesondere werden zum Habitat und der Ausbreitung des isolierten neuen Salmonellen-
Serotyps „Salmonella Parakou“ in dem Dorf Yatanifaga weitere molekularbiologische und epidemiologische
Studien durchgeführt. Zur Schnell-Detektion wassergebundener pathogener Bakterien
und zur Ermittlung ihres Infektionspotenzials soll ein molekularbiologisches Verfahren
erarbeitet werden (Frey et al., 1998).

Teilprojekt A5 IMPETUS
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Bearbeiter „Existenzsicherungsstrategien und Kompetenztransfer auf lokaler Ebene“
Das Stellenprofil ist gekennzeichnet durch nötige Fähigkeiten zu einer effektiven und nachhaltigen,
exemplarisch angelegten Implementierung von Erkenntnissen zu Existenzsicherungsstrategien
bei der lokalen Dorfbevölkerung (PK Be-G.3). Dies erfordert die Durchführung eines partizipativen
Ansatzes und somit profunde Kenntnisse sozialer und wirtschaftlicher Verhältnisse vor
Ort, lokale Sprachfertigkeiten und Erfahrungen im Umgang mit Verhaltenkodexen verschiedener
strategischer Gruppen. Die Mitarbeit setzt Erfahrungen in der Erstellung sozialwissenschaftlicher
Datensätze und die Befähigung voraus, Handlungsvorschläge lokal zu diskutieren und deren
exemplarische Umsetzung gemeinsam mit lokalen Trägern anzuregen. Ziel ist dabei die
Formulierung generalisierbare Aussagen zum Transfer und zur Implementierung sozialwissenschaftlicher
Erkenntnisse.
Die Mitarbeit in PK Be-G.2 stellt einen weiteren Arbeitsschwerpunkt dar. Im Fokus steht dabei
ein Kompetenztransfer zu Ergebnissen des Regionalsurveys zur Existenzsicherung (Hadjer,
Klein und Singer, 2004) an politische Entscheidungsträger in Gemeinde- und Departementverwaltungen.
Sie erfordert Erfahrungen im Umgang mit politischen Entscheidungsträgern und eine
Vertrautheit mit der zugrunde liegenden Datenbank. Insgesamt sind die hier vorgesehenen Arbeiten
eng mit den Tätigkeiten von Herrn Uwe Singer in den PK Be-G.1, PK Be-G.2 und PK
Be-G.3 verknüpft. Abschließende Veröffentlichungen der Ergebnisse in Fachzeitschriften und
auf Kongressen finden voraussichtlich im Team statt.
Für die aufgeführten Arbeiten wird die Ethnologin Frau Kerstin Hadjer mit einer BAT IIa-Stelle
eingesetzt. Sie ist Expertin für lokales Wissen und arbeitet seit Beginn des IMPETUS-Projektes
zu lokalen Handlungs- und Risikostrategien im Kontext von Wasser- und Haushaltsökonomie,
Ressourcenmanagement, Existenzsicherung, Vulnerabilität und Konfliktarenen. Im Rahmen ihrer
Promotionsarbeit zu ökonomischen und sozialen Handlungsstrategien auf lokaler Ebene vollzog
sie in der ersten Phase einen 17-monatigen Feldaufenthalt, bei dem Datenbanken zu Kapitalflüssen,
Zeitallokation und Produktionsstrategien sowie Marktanalysen und Baumwollstudien
entstanden, deren Ergebnisse vermittelt werden. Sie war an der Konzeption und Umsetzung des
oben genannten Regionaldatensatzes zur Existenzsicherung als Planungsgrundlage zur Szenarienbildung
beteiligt. Auf lokaler und regionaler Ebene erarbeitete sie im Kontext ihrer intensiven
Felderfahrungen bereits Bedarfsstrukturen und Möglichkeiten eines bedarfsgerechten „Capacity
Building“ zur Existenzsicherung. Die lokalen Fokusgruppen werden von Frau Hadjer seit
sechs Jahren wissenschaftlich begleitet.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
=> Bündelung bisheriger Ergebnisse aus A5 – Workpackages und Problemkomplexen
461

462
IMPETUS Teilprojekt A5
=> Umwandlung der Datenbanken und Ergebnisse auf eine lokal verständliche Vermittlungsebe-
ne; Erstellung von Arbeitsmaterialien
=> Konzeptualisierung von Schulungsprogrammen für „Capacity Building“ auf lokaler und re-
gionaler Ebene
=> Vorauswahl der Teilnehmer/innen und Kontaktaufnahme
=> Benin: Durchführung der Schulungen des „Capacity Building“ auf lokaler und regionaler Ebene
=> Benin: Monitoring und Backups mit den Fokusgruppen
=> Fernbetreuung der laufenden Projekte: Erstellung von Zwischenanalysen und -berichten
=> Veröffentlichungen und Kongresse
2. Jahr (2007)
=> Kontinuierliche Leitung von Monitoring und Supervision
=> Berechnung und Formulierung von Zwischenbilanzen
=> Etablierung einer Datenbank
=> Konzeptualisierung zwei neuer Schulungsprogramme für „Capacity Building“ auf lokaler
und regionaler Ebene
=> Benin: Monitoring und Backups mit den Fokusgruppen, Transfer der Endergebnisse
=> Analyse und Zusammenführung der Ergebnisse
=> Veröffentlichungen und Kongresse
3. Jahr (2008)
=> Leitung von Monitoring und Supervision
=> Konzeptualisierung zwei neuer Schulungsprogramme für „Capacity Building“ auf lokaler
und regionaler Ebene
=> Benin: Durchführung der Schulungen des „Capacity Building“ auf lokaler und regionaler Ebene
=> Benin: Abschließende Backups mit den Fokusgruppen, Transfer der Endergebnisse
=> Endbilanzen und Entwicklung einer finalen Datenbank mit Rohdaten und Ergebnissen
=> Veröffentlichungen und Kongresse
=> Verfassung von vorläufigen Endberichten auf deutsch und französisch
4. Jahr (bis April 2009)
=> Veröffentlichungen, Abschlussbericht und Kongresse
Bearbeiter „Dezentralisierung und Planungsmethodik“
Die Stelle „Dezentralisierung und Planungsmethodik“ erfordert einen Mitarbeiter mit detaillierter
Expertise in den Bereichen Entwicklungszusammenarbeit, Dezentralisierung und Wassermanagement.
Weiterhin sind profunde Kenntnisse zu wirtschaftlichen, sozialen und politischen

Teilprojekt A5 IMPETUS
Verhältnissen im ländlichen Raum nötig sowie Erfahrungen im „Capacity Building“ mit politischen
Entscheidungsträgern und lokalen Akteuren (PK Be-G.2, PK Be-G.3). Der Mitarbeiter
muss sich in der Erstellung sozialwissenschaftlicher Datensätze und ihrer Weiterentwicklung
bewährt haben und mit der Bedienung des „policy-models Spectrum/DemProj“ vertraut sein.
Ebenfalls wird die Mitarbeit am PK Be-E.4 (Modul 3) zur Erstellung eines Konzepts zur partizipativen
Landnutzungsplanung an Kleinstauseen vorausgesetzt. Dabei handelt es sich um die soziologische
Analyse der partizipativen Landnutzungsplanung.
Der Mitarbeiter übernimmt die Arbeit an den demographischen Projektionen in Hinblick auf die
IMPETUS-Interventionsszenarien und den zu ermittelnden Bedarf beninischer Anwender. Zu
weiteren Aufgaben zählt die Durchführung von Schulungen. Die zu diesem Zweck durchgeführten
Aufenthalte in Parakou werden für eine teilnehmende Forschung zu Entwicklungen im Bereich
des dezentralisierten Wassermanagements im Hinblick auf die IMPETUS-
Szenarienanalyse genutzt. In Kooperation mit anderen Mitarbeitern des Teilprojektes erfolgt eine
Veröffentlichung der Ergebnisse in Fachzeitschriften und auf Kongressen.
Für die oben genannten Arbeiten wird Herr Uwe Singer mit einer BAT IIa-Stelle eingestellt. Der
Geograph Uwe Singer arbeitet seit Beginn des IMPETUS-Projektes zu den Bereichen Entwicklungszusammenarbeit,
NRO, Dezentralisierung und Gemeindefinanzierung, agrarstruktureller
Wandel, Demographie und Wassermanagement im Kontext des institutionellen Wandels. Hervorzuheben
ist seine Promotion zur Thematik „Entwicklungsprojekte im ländlichen Benin im
Kontext von Migration und Ressourcenverknappung“. Neben den zu Grunde liegenden Forschungsarbeiten
auf lokaler und regionaler Ebene wurde in der zweiten Projektphase bereits mit
der Durchführung eines Workshops zur Gemeindefinanzierung in Parakou begonnen. Mit dem
Verfassen eines „policy papers“ zur selben Thematik wurden erste Schritte des „Capacity Building“
erprobt. Des Weiteren war er an der Generierung von Existenzsicherungsdaten zur Szenarienanalyse
und als Planungsgrundlagen auf der regionalen und lokalen Ebene beteiligt (Hadjer,
Klein und Singer, 2004).
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
=> Verfassung eines Berichts zu bisherigen Ergebnissen des „Capacity Building“ auf regionaler
Ebene
=> Kooperation mit anderen Problemkomplexen zur Implementierung
=> Konzeptualisierung zweier neuer Schulungsprogramme für „Capacity Building“ auf lokaler
und regionaler Ebene
=> Veröffentlichungen und Kongresse
=> Begleitende Forschung zu Entwicklungen im Bereich „dezentralisiertes Wassermanagement“
=> Demographische Projektionen für die IMPETUS-Szenarienanalyse und beninische Anwender
=> Anleitung des Monitoring und der Supervision des „Capacity Building“ auf regionaler Ebene
463

464
IMPETUS Teilprojekt A5
=> Benin: Durchführung der Schulungen des „Capacity Building“ der lokalen und regionalen
Ebene (in Zusammenarbeit mit lokalem Consulting)
2. Jahr (2007)
=> Kooperation mit anderen Problemkomplexen zur Implementierung
=> Konzeptualisierung zweier neuer Schulungsprogramme für „Capacity Building“ auf lokaler
und regionaler Ebene
=> Veröffentlichungen und Kongresse
=> Begleitende Forschung zu Entwicklungen im Bereich „dezentralisiertes Wassermanagement“
=> Demographische Projektionen für die IMPETUS-Szenarienanalyse und beninische Anwender
=> Anleitung des Monitoring und der Supervision des „Capacity Building“ auf regionaler Ebene
=> Benin: Durchführung der Schulungen des „Capacity Building“ der lokalen und regionalen
Ebene (in Zusammenarbeit mit lokalem Consulting)
3. Jahr (2008)
=> Kooperation mit anderen Problemkomplexen zur Implementierung
=> Analyse und Zusammenführung der Ergebnisse
=> Verfassung eines vorläufigen Endberichts auf deutsch und französisch
=> Konzeptualisierung zweier neuer Schulungsprogramme für „Capacity Building“ auf lokaler
und regionaler Ebene
=> Veröffentlichungen und Kongresse
=> Demographische Projektionen für die IMPETUS-Szenarienanalyse und beninische Anwender
=> Anleitung des Monitoring und der Supervision des „Capacity Building“ der regionalen Ebene
=> Benin: Durchführung der Schulungen des „Capacity Building“ auf lokaler und regionaler Ebene
=> Benin: Transfer der Endergebnisse an die Teilnehmer und an Multiplikatoren auf regionaler
und nationaler Ebene
4. Jahr (bis April 2009)
=> Veröffentlichungen, Abschlussbericht und Kongresse
Bearbeiter „Vernetzung und Vermittlung“
Der Aufgabenbereich des Bearbeiters „Vernetzung und Vermittlung“ umfasst die Kontaktpflege
zu verschiedenen Organisationen der Entwicklungszusammenarbeit und nationalen Behörden,
bei denen Bedarf für IMPETUS-Produkte identifiziert wird. Er ist Ansprechpartner und Vermittlungsperson
für andere Teilprojekte im Bereich des „Capacity Building“ und wird zentrale
IMPETUS-Ergebnisse auf internationalen Fachkongressen präsentieren sowie an der Redaktion
von Artikeln und policy papers beteiligt sein. Darüber hinaus übernimmt er das wissenschaftli-

Teilprojekt A5 IMPETUS
che Monitoring des Institution Buildings bei der Umsetzung der neuen Wassergesetzgebung auf
Gemeindeebene.
Für diese Arbeiten wird Herr Dr. Nassirou Bako-Arifari mit einer 1 /3 BAT IIa-Stelle eingestellt.
Herr Dr. Bako-Arifari war und ist an allen in Benin stattfindenden Arbeitsschritten des Teilprojekts
beteiligt (PK Be-G.1, PK Be-G.2, PK Be-G.3). Er spielt eine zentrale Rolle als Mittler
zwischen IMPETUS und beninischen Verwaltungsinstanzen. Bezüglich seiner Rolle als Ansprechpartner
und Vermittlungsperson für andere Teilprojekte im Bereich des „Capacity Building“
ist insbesondere auf seine Schnittstellenfunktion zu der internationalen Forschungseinrichtung
LASDEL hinzuweisen, in der er eine koordinierende Funktion einnimmt sowie zu den Universitäten
von Abomey-Calavi und Parakou. Dort betreut er mehrere im Rahmen von IMPETUS
stattfindende Abschlussarbeiten. Ebenfalls pflegt Herr Dr. Bako-Arifari Kontakte zu verschiedenen
Organisationen der Entwicklungszusammenarbeit und nationalen Behörden. Vor dem Hintergrund
seines internationalen Renommees wird er zentrale IMPETUS-Ergebnisse auf internationalen
Fachkongressen präsentieren und an der Redaktion von Artikeln und „policy papers“ beteiligt
sein.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
=> Benin: Einstellung von lokalen Assistenten des Bereichs „Capacity Building“ auf lokaler und
nationaler Ebene
=> Benin: Betreuung der lokalen Assistenten des Bereichs „Capacity Building“
=> Benin: Mitarbeit und koordinierende Funktion bei den Schulungen (PK Be-G.2, PK Be-G.3)
=> Benin: Betreuung der Assistenten „Kompetenztransfer auf lokaler und regionaler Ebene“,
„Kompetenztransfer in der Verwaltung“ sowie „Existenzsicherungsstrategien und Kompetenztransfer
auf lokaler Ebene“
=> Benin: wissenschaftliches Monitoring des Institution Buildings bei der Umsetzung der neuen
Wassergesetzgebung
=> Benin: Veröffentlichungen und Kongresse
=> Networking mit staatlichen Behörden, EZ-Organisationen und den Universitäten d’Abomey
Calavi und Parakou im Rahmen des „Capacity Building“
=> Betreuung von Abschlussarbeiten im Rahmen von IMPETUS
=> Deutschland: Kongresse und IMPETUS-Fachtagungen
2. Jahr (2007)
=> Benin: Betreuung der lokalen Assistenten des Bereichs „Capacity Building“
=> Benin: Mitarbeit und koordinierende Funktion bei den Schulungen (PK Be-G.2, PK Be-G.3)
=> Benin: Betreuung der Assistenten „Kompetenztransfer auf lokaler und regionaler Ebene“,
„Kompetenztransfer in der Verwaltung“ sowie „Existenzsicherungsstrategien und Kompetenztransfer
auf lokaler Ebene“
465

466
IMPETUS Teilprojekt A5
=> Benin: wissenschaftliches Monitoring des Institution Buildings bei der Umsetzung der neuen
Wassergesetzgebung
=> Benin: Veröffentlichungen und Kongresse
=> Networking mit staatlichen Behörden, EZ-Organisationen und den Universitäten d’Abomey
Calavi und Parakou im Rahmen des „Capacity Building“
=> Betreuung von Abschlussarbeiten im Rahmen von IMPETUS
=> Deutschland: Kongresse und IMPETUS-Fachtagungen
3. Jahr (2008)
=> Benin: Betreuung der lokalen Assistenten des Bereichs „Capacity Building“
=> Benin: Mitarbeit und koordinierende Funktion bei den Schulungen (PK Be-G.2, PK Be-G.3)
=> Benin: Betreuung der Assistenten „Kompetenztransfer auf lokaler und regionaler Ebene“,
„Kompetenztransfer in der Verwaltung“ sowie „Existenzsicherungsstrategien und Kompetenztransfer
auf lokaler Ebene“
=> Benin: wissenschaftliches Monitoring des Institution Buildings bei der Umsetzung der neuen
Wassergesetzgebung
=> Benin: Veröffentlichungen und Kongresse
=> Networking mit staatlichen Behörden, EZ-Organisationen und den Universitäten d’Abomey
Calavi und Parakou im Rahmen des „Capacity Building“
=> Betreuung von Abschlussarbeiten im Rahmen von IMPETUS
=> Deutschland: Kongresse und IMPETUS-Fachtagungen
4. Jahr (2009)
=> Benin: Veröffentlichungen, Abschlussbericht und Kongresse
=> Deutschland: Kongresse und IMPETUS-Fachtagungen
Bearbeiter „Sozioökonomie“
Das Stellenprofil der „Sozioökonomie“ setzt fundierte Kenntnisse der Quantifizierung und Evaluierung
erhobener Ergebnisse sowie Hypothesenbildungen in Kooperation mit Experten im
Rahmen der empirischen Sozialforschung voraus. Sowohl Datenlieferungen aus anderen Disziplinen
als auch die Ergebnisse aus der Quantifizierung des Wasserverbrauchs aus Haushalt, Industrie
und Landwirtschaft (PK Be-H.2) sollen fortlaufend in ein regelbasiertes Modell (NES)
integriert werden und Daten für übergeordnete Modellketten liefern. Auf den Projektergebnissen
basierend mündet dies in der Implementierung eines DSS. Zu weiteren Aufgaben zählen im Zuge
des „Capacity Building“ im Rahmen der Modellarbeit die konzeptionelle Vorbereitung von
Workshops zur Applikation der verwendeten Methodik und Modellintegration mit entsprechenden
Akteuren in Benin nebst Anleitung von lokalen Mitarbeitern. Darüber hinaus werden Kontaktpflege
und –ausbau zu beninischen „Stakeholdern“ (DGH, SONEB, Ministerien etc.) und

Teilprojekt A5 IMPETUS
international tätigen Organisationen (FAO, KfW, GTZ, DED etc.) vorausgesetzt und bilden einen
bedeutenden Schwerpunkt des Stellenprofils. Interdisziplinäre Publikationen innerhalb themenübergreifender
Arbeitsdisziplinen sollen ebenso im Vordergrund stehen wie nationale und
internationale Fachvorträge. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse erfordert das Profil die Umsetzung
des Wissenstransfers sowie Erfahrungen bei der Umsetzung möglicher Handlungsoptionen
für industrielle Vertreter, universitäre Einrichtungen, politische und wirtschaftliche Kompetenzträger.
Da die Quantifizierung des Wasserverbrauchs als auch mögliche Einflussfaktoren in Hinblick
auf die IMPETUS-Interventionsszenarien im PK Be-H.1 thematisiert werden, stellt die
Mitarbeit in diesem Bereich einen weiteren Arbeitsschwerpunkt dar. Um die wissenschaftlichen
Forschungsergebnisse fortlaufend zu publizieren sollen besonders interdisziplinäre Publikationen
erfolgen. Darauf aufbauend erfordert die Tätigkeit die aktive Teilnahme an internationalen Kongressen,
Fachtagungen, Arbeitstreffen und den Austausch mit Wissenschaftlern aus verwandten
Fachgebieten.
Der PK Be-H.2 wird von Frau Dr. Marion Schopp (mit einer BAT IIa-Stelle) bearbeitet. Aufgrund
ihrer Promotion mit dem Thema „Wasserversorgung in Benin unter Berücksichtigung sozioökonomischer
und soziodemographischer Strukturen – Analyse der Wassernachfrage an ausgewählten
Standorten des Haute Ouémé“ arbeitete sie seit der ersten Projektphase zu den Bereichen
Wassermanagement, Wassernachfrage, Sozioökonomie und Soziodemographie und weist
fundierte Kenntnisse auf lokaler und nationaler Ebene in Benin auf. Auf der Grundlage selbstständiger
Feldforschung und statistischer Analysen (z.B. Hypothesenüberprüfungen) im Rahmen
der empirischen Sozialforschung arbeitete sie an der kontinuierlichen Integration der Ergebnisse
in ein regelbasiertes Modell (NES) unter Berücksichtigung der IMPETUS-
Interventionsszenarien. Darüber hinaus konnte sie durch die konzeptionelle Vorbereitung und
Durchführung eines Workshops im Rahmen einer Expertenbefragung nach der Delphi-Methode
wertvolle Erfahrungen im Bereich des „Capacity Building“ sammeln. Gleichzeitig legte sie ihren
Schwerpunkt auf interdisziplinäre Feldforschung und Zusammenarbeit mit anderen Problemkomplexen
sowie auf gemeinsame Publikationen. Frau Schopp verfügt über ein großes Netzwerk
an nationalen und internationalen Kontakten sowie profunden volkswirtschaftlich orientierten
Kenntnissen, die sich in multiperspektivischen Ansätzen ausdrücken. Ebenso war die aktive
Teilnahme an internationalen Kongressen, Fachtagungen und Arbeitstreffen ein besonderer Bestandteil
ihrer Tätigkeit.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Koordination von PK Be-H.2
⇒ Etablierung des Modells (NES)
⇒ Quantifizierung / Evaluierung der Ergebnisse durch Experten, Hypothesenüberprüfung
⇒ Vorauswahl der Usergruppen in Bezug auf Networking
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468
IMPETUS Teilprojekt A5
⇒ Konzeptionelle Vorbereitung des „Capacity Building“
⇒ Anleitung von Mitarbeitern
⇒ Workshop in Benin zur Einführung / Durchführung / Modellintegration der verwendeten Methodik
⇒ Datenaustausch mit anderen Problemkomplexen
⇒ Mitarbeit in anderen Problemkomplexen (wie z.B. PK Be-H.1)
⇒ Zusammenführung bisheriger Ergebnisse
⇒ Publikationen der Ergebnisse in interdisziplinären Teams
⇒ Datenbank
2. Jahr (2007)
⇒ Koordination von PK Be-H.2
⇒ Etablierung des Modells (NES), Umsetzung in DSS
⇒ Anleitung von Mitarbeitern
⇒ Vorauswahl der Teilnehmer
⇒ Konzeptionelle Vorbereitung im Rahmen des „Capacity Building“
⇒ Transfer der Ergebnisse an Kompetenzträger
⇒ Kontinuierliche Betreuung der Usergruppen
⇒ Kongresse und IMPETUS-Fachtagungen
⇒ Datenbank
⇒ Verfassen von Zwischenberichten
⇒ Interdisziplinäre Veröffentlichungen
3. Jahr (2008)
⇒ Koordination von PK Be-H.2
⇒ Betreuung des NES-Modells
⇒ Kontinuierliche Betreuung der Usergruppen
⇒ Zusammenführung bisheriger Ergebnisse
⇒ Auswertung der Endergebnisse
⇒ Vorbereitung der Endberichte und Publikationen
⇒ Mitwirken an Kongressen und Fachtagungen
4. Jahr (bis April 2009)
=> Veröffentlichungen, Kongresse, Abschlussbericht
⇒ Kontinuierliche Betreuung des DSS
⇒ Publikationen
⇒ Kontinuierliche Betreuung des DSS
⇒ Publikationen

Teilprojekt A5 IMPETUS
Bearbeiter „Malariamodellierung“
Der Bearbeiter ist federführend an der Risikoabschätzung bzgl. des Auftretens der Krankheiten
Malaria und Meningitis in einem zukünftigen modifizierten Klima (PK Be-G.4) beteiligt. Die
Epidemiologie dieser Krankheiten erfordert umfangreiche Arbeiten, um den Einfluss des Klimas
auf diese Krankheiten abzuschätzen.
Der Bearbeiter ist für den Betrieb des sog. „Liverpool Malaria Model“ (LMM) verantwortlich,
welches in Kooperation mit der Universität Liverpool eingesetzt wird. Der Einsatz dieses dynamischen
Malariamodells erfordert umfangreiche Vorarbeiten, da Stationsdaten, atmosphärische
Analysen, der REMO-Modelloutput sowie Klimarechnungen in einem speziellen Format bereitgestellt
werden müssen. Teilweise muss der Bearbeiter vorher eine umfangreiche Qualitätskontrolle
der Daten durchführen.
Im zweiten Teil der Studie wird der Bearbeiter auf der Basis von statistischen Korrelationen
zwischen Meningitisfällen und meteorologischen Variablen ein Meningitis-Modell generieren.
Das Modell ist für den Antrieb mit atmosphärischen Datensätzen vorgesehen und wird das Auftreten
der Meningokokken-Meningitis in Klimaszenarien abschätzen.
Für die beschriebenen Arbeiten ist eine ½ BAT IIa-Stelle vorgesehen und es wird Herrn Volker
Ermert ermöglicht zum Thema des Problemkomplexes zu promovieren. Aufgrund seiner tropenmeteorologischen
Erfahrung, seinen Kenntnisse in verschiedenen Programmiersprachen als auch
den Computersystemen Unix und Linux wird es erst möglich, dass der Einfluss der Atmosphäre
auf die Malaria und Meningitis analysiert werden kann.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Endgültige Einstellung der Modell-Parameter durch die „Validierung“ des Malariamodells
mit Hilfe von MARA-Daten und weiteren Malariastudien
⇒ Schlussendliche Auswahl der charakteristischen Modellvariablen, welche das Malariavorkommen
beschreiben
⇒ Definition der Malariasaison mit Hilfe einer oder mehreren Modellvariablen
⇒ Erweiterung der Stationsdaten des Transekts in 2°O auf die Jahre 1980-2004 nach einer
Qualitätsprüfung der Daten
⇒ Antreiben des LMM mit Hilfe der erweiterten Stationsdaten des Transekts
⇒ Betrieb des LMM mit dem REMO-Lauf der Jahre 1979-2003
⇒ Antrieb des LMM mit ERA40-Temperaturdaten und IRD-Niederschlägen in den Jahren
1979-1991
⇒ Überprüfung der Ergebnisse des REMO-Laufs der Jahre von 1979-2003 mit denen aus
den ERA40- und IRD-Daten
⇒ Betrieb des LMM mit den Daten des REMO-Kontroll-Klimas
469

470
IMPETUS Teilprojekt A5
⇒ Antreiben des LMM mittels transienter REMO-Läufe der Jahre 2001-2050
2. Jahr (2007)
⇒ Vergleich der Ergebnisse der REMO-Läufen des Klimaszenariums mit dem der Periode des
Kontroll-Klimas
⇒ Qualitätsprüfung der westafrikanischen Stationsdaten im Hinblick auf meteorologische Variablen,
die möglicherweise einen Einfluss auf die Meningitis haben
⇒ Korrelationsanalysen zwischen wöchentlichen Meningitisfällen und meteorologischen Variablen
der Jahre 2003 bis 2006
3. Jahr (2008)
⇒ Entwicklung eines primitiven Meningitismodells durch die Berücksichtigung der gefundenen
Korrelationen
⇒ Probeläufe mit dem Meningitismodell
⇒ Validierung des Meningitismodells anhand vorhandener Daten in Benin und Niger
⇒ Antreiben des Meningitismodells mit Hilfe der Stationsdaten, der REMO-Kontrollperiode,
der REMO-Klimaszenarien der Jahre 2001-2050, als auch der ECHAM5-Szenarien der Jahre
2070-2099
⇒ Analyse der Veränderungen in der Meningitis der zukünftigen Zeiträumen im Vergleich mit
der Klima-Kontrollperiode
⇒ Kontaktaufnahme mit der Gesundheitsbehörden in Benin
⇒ Versuch der gezielten Integration in bereits bestehende Projekte des Landes und anderer
Hilfsorganisationen
⇒ Beginnender Ergebnistransfer über die IMPETUS Plattform an „Stakeholder“ in Benin
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Transfer der Modellerrgebnisse an eine entsprechende Institution in Benin
⇒ Transfer einer einfachen Version des Meningitismodells nach Benin
⇒ Schulungen bzgl. der gelieferten Datenprodukte und des überreichten Meningitismodells
Bearbeiter „Mikrobiologie“
Die Stelle wird mit Fr. Dipl. biol. Alexandra Uesbeck (Besoldungsgruppe ½ BAT IIa) besetzt.
Als Diplombiologin besitzt sie umfassende Kenntnisse der mikrobiologischen und molekularbiologischen
Methoden, die Grundlage für die durchzuführenden Analysen in Benin und Köln sind.
Neben den klassischen Methoden der bakterielle Anzucht und Typisierung kommen auch molekularbiologische
Analysen zur Typisierung (MLST-Typisier-Methode) und zum Nachweis von
Pathogenitätsfaktoren der Isolate zum Einsatz. Fr. Dipl. Biol Uesbeck ist in die Methodik bestens
eingearbeitet und durch sie wird eine sichere und verlässliche mikrobiologische Analytik in
Benin und Köln gewährleistet. Neben dem naturwissenschaftlichen Anspruch dieser Stelle be-

Teilprojekt A5 IMPETUS
treut sie in leitender Funktion die mikrobiologische Routinediagnostik in dem Labor in Parakou
und Köln, darüber hinaus ist sie für die logistische Aufrechterhaltung des Laborbetriebes verantwortlich.
Für den Umgang mit dem beninischen Laborpersonal und den lokalen Behörden,
sowie den internationalen Hilfsorganisationen sind ihre sehr guten Französisch und Englisch
Kenntnisse besonders wichtig.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Aktualisierung der Brunnendatenbank hinsichtlich der mikrobiologischen Wasseranalytik.
⇒ Analyse der Ergebnisse im Hinblick auf das regelbasierte Modell MIVIK
⇒ Fortführung der Trinkwasseranalysen in Kooperation mit dem schweizerischen Projekt
HELVETAS und PACEA;
⇒ Ausweitung der Kooperationen mit DED, GTZ, Caritas (Brunnenbau) und weiteren NGOs
⇒ Validierung der chemischen Wasseranalytik im IMPETUS-Labor, Parakou in Zusammenarbeit
mit dem chemischen Labor der Direction de l´Hdraulique in Cotonou;
⇒ Einarbeitung eines weiteren beninischen Labormitarbeiters
⇒ Lehrveranstaltungen zum Thema Trinkwasserqualität
⇒ Entwicklung eines molekularbiologischen Verfahrens zur Schnell-Detektion und zur Ermittlung
des Infektionspotenzials wassergebundener pathogener Bakterien.
⇒ Charakterisierung der isolierten Salmonellen mit der MLST-Typisier-Methode und Nachweis
von Pathogenitätsfaktoren der Isolate;
2. Jahr (2007)
⇒ Aktualisierung der Brunnendatenbank hinsichtlich der mikrobiologischen Wasseranalytik.
⇒ Analyse der Ergebnisse im Hinblick auf das regelbasierte Modell MIVIK
⇒ Ausweitung der Kooperationen mit DED, GTZ, Caritas (Brunnenbau) und weiteren NGOs
⇒ Ausbildung weiterer Beniner auf dem Gebiet der chemischen und bakteriologischen Trinkwasseranalytik;
⇒ Lehrveranstaltungen zum Thema Trinkwasserqualität
⇒ Aufklärungskampagnen zur Trinkwasserhygiene in ausgewählten Dörfern.
⇒ Validierung des molekularbiologischen Verfahrens zur Schnell-Detektion wassergebundener
Bakterien.
⇒ Charakterisierung aller weiteren isolierten Salmonellen mit der MLST-Typisier-Methode
und Nachweis von Pathogenitätsfaktoren der Isolate; .
3. Jahr (2008)
⇒ Aktualisierung der Brunnendatenbank hinsichtlich der mikrobiologischen Wasseranalytik.
⇒ Ermittlung und Verhandlungen mit einem zukünftigen Träger des IMPETUS-Labors, Parakou
⇒ Vorbereitungen zur Umstellung des Laborbetriebs in Parakou auf eine Routine-Diagnostik
für den Bereich bakteriologische und chemische Wasseranalytik;
471

472
IMPETUS Teilprojekt A5
⇒ Lehrveranstaltungen zum Thema Trinkwasserqualität
⇒ Aufklärungskampagnen zur Trinkwasserhygiene in ausgewählten Dörfern.
⇒ Charakterisierung der isolierten Salmonellen mit der MLST-Typisier-Methode und Nachweis
von Pathogenitätsfaktoren der Isolate;
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Aktualisierung der Brunnendatenbank hinsichtlich der mikrobiologischen Wasseranalytik.
⇒ Umstellung des Laborbetriebs in Parakou auf eine Routine-Diagnostik für den Bereich bakteriologische
und chemische Wasseranalytik und Übergabe des Labors an den zukünftigen
Träger
Bearbeiter „Virologie“
Der/die biologische Doktorand(in) in der Virologie wird gemäß ½ BAT IIa eingestellt. Mit einem
abgeschlossenen Biologiestudium sind die Voraussetzungen gegeben, dass sehr gute
Kenntnisse über die verschiedensten biologischen / molekularbiologischen Methoden vorhanden
sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine Einarbeitung in die etablierte virologische Diagnostik
ohne Probleme erfolgen kann und ein breites Grundwissen für die Etablierung neuer
Verfahren zur Verfügung steht. Die in der Virologie verwendete Light-Cycler-PCR Technik sowie
die Genomanalyse der nachgewiesenen Viren erfordern eine äußerst sorgsamen und verlässliche
Durchführung, damit valide Ergebnisse erzielt werden können. In der interdisziplinären
Kooperation mit den unterschiedlichen Disziplinen ist eine hohe soziale Kompetenz und schnelle
Auffassungsgabe wichtige Voraussetzung gerade im Hinblick auf eine erfolgreiche Umsetzung
des Experten-Modells MIVIK. Französisch und englisch Kenntnisse müssen vorhanden sein, um
alle vorgesehenen Arbeiten erfüllen zu können.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Aktualisierung der Brunnendatenbank bezüglich der virologischen Diagnostik.
⇒ Analyse von Einflussgrößen für die virale Kontamination, die in das Expertenmodell MIVIK
einfließen.
⇒ Entwicklung einer virologischen Schnelldiagnostik für Benin, Etablierung eines Tests und
Vorbereitung der routinemäßigen Durchführung in Parakou.
⇒ Koordination der Zusammenarbeit mit der Uniklinik in Parakou zur Bestimmung der durch
Adeno- und Rotaviren verursachten Erkrankungszahlen.
2. Jahr (2007)
⇒ Aktualisierung der Brunnendatenbank bezüglich der virologischen Diagnostik.
⇒ Analyse von Einflussgrößen für die virale Kontamination, die in das Expertenmodell MIVIK
einfließen.

Teilprojekt A5 IMPETUS
⇒ Validierung des virologischen Schnelltests anhand von Doppelbestimmungen in Parakou und
Köln, so dass die Nachweisgrenze und andere limitierende Faktoren bestimmt werden können.
⇒ Koordination der Zusammenarbeit mit der Uniklinik in Parakou zur Bestimmung der durch
Adeno- und Rotaviren verursachten Erkrankungszahlen.
⇒ Infektionskettenanalyse durch Genomuntersuchung der nachgewiesenen Viren sowohl in den
verschiedenen Wasserproben als auch bei den Patientenmaterialien.
3. Jahr (2008)
⇒ Aktualisierung der Brunnendatenbank bezüglich der virologischen Diagnostik.
⇒ Analyse von Einflussgrößen für die virale Kontamination, die in das Expertenmodell MIVIK
einfließen.
⇒ Aufklärung von Infektionsketten durch Genomanalysen der nachgewiesenen Viren sowohl in
den verschiedenen Wasserproben als auch bei den Patientenmaterialien.
⇒ Fortbildung der beninischen Mitarbeiter, zur Etablierung einer virologischen Diagnostik in
dem IMPETUS Labor in Benin.
⇒ Koordination der Zusammenarbeit mit der Uniklinik in Parakou zur Bestimmung der durch
Adeno- und Rotaviren verursachten Erkrankungszahlen.
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Aktualisierung der Brunnendatenbank bezüglich der virologischen Diagnostik.
⇒ Analyse von Einflussgrößen für die virale Kontamination, die in das Expertenmodell MIVIK
einfließen.
⇒ Übergabe des Labors in Parakou an zukünftigen Träger.
Bearbeiter „virologischen Diagnostik“
Das Aufgabengebiet der medizinisch technischen Assistentin ( 1 /2 BAT Vb) liegt im Bereich der
virologischen Diagnostik im Institut für Virologie der Universität zu Köln. In ihre Verantwortung
fällt die Elution der in Benin beladenen Filter und die anschließende RNA und DNA Isolation.
Der spezifische Virusnachweis erfolgt mittels Echtzeit-PCR, wobei sechs verschiedene Viren
nachgewiesen werden (Adenoviren, Enteroviren, Hepatitis-A-Viren, Noroviren I/II und Rotaviren).
Die Qualitätssicherung erfolgt durch gleichzeitig durchgeführte Positv- und Negativ-
Kontrollen. Vorausgesetzt werden Erfahrungen auf dem Gebiet der Polymerase-Kettenreaktion
und Computerkenntnisse.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Analyse der beladenen Filterscheiben in dem Institut für Virologie der Universität zu Köln:
⇒ Filterelution / RNA/DNA Isolierung /Virusnachweis mittels Light-Cycler-PCR Technik
473

474
IMPETUS Teilprojekt A5
⇒ Analyse der beladenen Filterscheiben in dem Institut für Virologie der Universität zu Köln:
⇒ Filterelution / RNA/DNA Isolierung /Virusnachweis mittels Light-Cycler-PCR Technik
3. Jahr (2008)
⇒ Analyse der beladenen Filterscheiben in dem Institut für Virologie der Universität zu Köln:
⇒ Filterelution / RNA/DNA Isolierung /Virusnachweis mittels Light-Cycler-PCR Technik
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Analyse der beladenen Filterscheiben in dem Institut für Virologie der Universität zu Köln:
⇒ Filterelution / RNA/DNA Isolierung /Virusnachweis mittels Light-Cycler-PCR Technik
Bearbeiter „bakteriologische Diagnostik“
Frau Dipl. Ing. Olga Budayeva ( 1 /2 BAT Vb) ist für die Aufarbeitung der ins IMPETUS-Labor,
Köln gesendeten bakteriologischen Isolate zuständig. Dazu gehören mikrobiologisch-technische
Laborarbeiten wie die Anreicherung der Bakterien und die Ermittlung ihrer biochemischen
Merkmale, um eine endgültige Artbestimmung vornehmen zu können und die Anwendung der
Polymerase-Kettenreaktion zum molekularbiologischen Nachweis der Pathogenitätsfaktoren isolierter
Salmonellen. Diese Tätigkeit erfordert ein besonders hohes Maß an Verantwortlichkeit.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Analyse der bakteriologischen Isolate, die in Benin bestimmt wurden anhand biochemischer
Eigenschaften und Vorbreitung der molekularbiologischen Verfahren.
2. Jahr (2007)
⇒ Analyse der bakteriologischen Isolate, die in Benin bestimmt wurden anhand biochemischer
Eigenschaften und Vorbreitung der molekularbiologischen Verfahren.
3. Jahr (2008)
⇒ Analyse der bakteriologischen Isolate, die in Benin bestimmt wurden anhand biochemischer
Eigenschaften und Vorbreitung der molekularbiologischen Verfahren.
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Analyse der bakteriologischen Isolate, die in Benin bestimmt wurden anhand biochemischer
Eigenschaften und Vorbreitung der molekularbiologischen Verfahren.
SHK „ Kompetenztransfer in der Verwaltung“
Um ein prozessorientiertes „Capacity Building“ in der beninischen Verwaltung zu gewährleisten,
wird der SPSS-kundige Mitarbeiter die Schulungen begleiten. Hier lernt er die Ansprechpartner
der jeweiligen Verwaltungsorgane kennen, die er für einen Zeitraum von jeweils 4 Monaten
nach jeder Schulung bei der Nutzung der Datenbank begleitet. Die Hilfestellung erfolgt an

Teilprojekt A5 IMPETUS
den jeweiligen Arbeitsplätzen der Endnutzer und soll zur Problembehebung führen. Dieser Prozess
wird ausführlich schriftlich dokumentiert und in regelmäßigen Abständen fernmündlich
kommuniziert. Er dient als Grundlage der Identifikation weiterer Schulungsinhalte und -
materialien, an deren Erstellung der Mitarbeiter in den Projektjahren zwei und drei beteiligt sein
wird.
Sein Tätigkeitsfeld umfasst die Vorbereitung der Schulungen, Mitarbeit an der Durchführung der
Schulungen, Zuarbeiten bei der Supervision und dem Monitoring in den Verwaltungen, das
Erstellen von Berichten über das „Capacity Building“ sowie regelmäßigen fernmündlichen und
E-Mail Kontakt mit U. Singer und vor Ort mit N. Bako Arifari. Hierfür wird ein lokaler Mitarbeiter
jedes Jahr für 6 Monate in Benin eingestellt mit einem Gehalt, das einer 3 /4 SHK-Stelle in
Deutschland entspricht.
SHK „Existenzsicherungsstrategien und Kompetenztransfer auf lokaler Ebene“
Die effiziente Durchführung des „Capacity Building“ mit lokalen Fokusgruppen erfordert eine
kontinuierliche Begleitung und Supervision der Akteure. Zum einen haben Felderfahrungen gezeigt,
dass Gruppensitzungen einer regelmäßigen Betreuung und Leitung bedürfen, zum anderen
ist ein Schriftverkehr mit den meisten Teilnehmer/innen nicht möglich (Analphabetismus). Der
lokale Assistent Evariste Leke wirkt an der initialen Bündelung der Daten und ihrer Übertragung
in eine lokal verständliche Sprache mit. Vor dem Hintergrund seiner vielfältigen Erfahrungen in
der Entwicklungszusammenarbeit und Kenntnissen der Fokusgruppen vollzieht er konzeptuelle,
inhaltliche und Übersetzungsarbeiten. Er führt die Kontaktaufnahme durch und erstellt Teilnehmer/innen-Listen
mit sozialen und ökonomischen Basisdaten. Nach Durchführung der ersten
Schulung (Dezember 2006) vollzieht er per Fernkontakt mit K. Hadjer die regelmäßige Supervision
der Gruppen, liefert Zwischenergebnisse und ist in die Datengenerierung eingebunden.
Nach der abschließenden Schulung (Dezember 2007) wird er in die finale Zusammenstellung der
Ergebnisse integriert.
Sein Tätigkeitsfeld umfasst die Vorbereitung, Mitarbeit und Nachbereitung der Schulungen sowohl
in Köln als auch Benin, die kontinuierliche Supervision der Fokusgruppen, das Erstellen
von Berichten sowie den regelmäßigen fernmündlichen und Email Kontakt mit K. Hadjer und
vor Ort mit N. Bako-Arifari.
Sein Gehalt entspricht einer SHK-Stelle in Deutschland.
475

476
SHK „Kompetenztransfer auf lokaler und regionaler Ebene“
IMPETUS Teilprojekt A5
Die studentische Hilfskraft unterstützt die Postdoktoranden begleitend bei allen in Deutschland
stattfindenden Arbeiten in den Problemkomplexen PK Be-G.1, PK Be-G.2 und PK Be-G.3.
Hervorzuheben sind die Mitarbeit bei der Anfertigung von Schulungsmaterialien, die Auswertung
von „policy-Dokumenten“ und weiteren Daten, Literaturrecherchen und eine unterstützende
Zuarbeit bei der Kommunikation mit Anwendern in Benin und weiteren Kooperationspartnern.
Angedacht ist zudem die Verfassung einer Magister- / Diplomarbeit zum Themenbereich „Entwicklungszusammenarbeit
und „Capacity Building“. In diesem Falle würde sich das Arbeitsfeld
auf eine Begleitung der Beninreisen im Dezember 2006 und 2007 ausweiten.
SHK „beninischer Laborleiter“
Der Biochemiker Herr Farouk Mazou Doumbani ist als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor
Parakou für die Probennahme, die mikrobiologische Analytik und besonders für die Pflege des
Brunnenkatasters verantwortlich. An der Etablierung und Ausführung der chemischen Trinkwasseranalytik
ist er maßgeblich beteiligt. Hierzu erfolgte bereits eine Ausbildung in den chemischen
Meßmethoden am Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene der
Universität Köln.
Im Frühjahr 2006 wird Herr Farouk Mazou Doumbani das Aufbaustudium „Qualité de l’eau“
mit einem DESS (Master) an den „Facultés des Sciences et Techniques“ (FAST) abschließen.
Damit ist ihm die Möglichkeit gegeben, zukünftig eine Lehrtätigkeit im Wasserfach aufzunehmen
und somit die von IMPETUS in Benin etablierte Methodik zur bakteriologischen Trinkwasseranalytik
zu verbreiten. In einer Zusammenarbeit mit verantwortlichen Professoren der „Facultés
des Sciences et Techniques“ (FAST) soll eine Nutzung der Einrichtungen des mikobiologisch-chemischen
Labors in Parakou für die Studentenausbildung ermöglicht werden. Die Vergütung
des beninischen Laborleiters erfolgt in Höhe eines SHK-Gehaltes in Deutschland.
SHK „beninischer Labormitarbeiter“
Der Chemielaborant Dossou Martial ist als Labormitarbeiter im Labor in Parakou eingestellt.
Mit seiner Ausbildung bei der „Direction Générale de l´Hydraulique“ in Cotonou hat er die nötige
Qualifikation die Wasseranalytik zu betreuen. Er ist zuständig für die routinemäßige Durchführung
der chemischen und virologischen Wasseranalysen und maßgeblich beteiligt an der Etablierung
der chemischen Methodik im IMPETUS-Labor Parakou. Die Vergütung des beninischen
Laborleiters erfolgt in Höhe eines SHK-Gehaltes in Deutschland.

Teilprojekt A5 IMPETUS
SHK „Mikrobiologie“
In den Aufgabenbereich der mikrobiologischen Hilfskraft fallen sowohl kleinere Hilfsarbeiten in
dem mikrobiologischen Labor in Köln als auch Arbeiten in Benin. In Benin sind epidemiologische
Studien zu der Verbreitung und Bedeutung der „Salmonella Parakou“ durchzuführen und
Hygiene Aufklärungskampagnen zu organisieren.
SHK „Virologie“
Eine SHK soll bei den anfallenden Arbeiten in der Virologie in Köln mit eingesetzt werden.
Teilweise sind für Validierungsarbeiten 10l aus umliegenden offenen Gewässern zu beschaffen,
deren Transport auch von der SHK organisiert werden muss. Ein anderer Arbeitsschwerpunkt
wird in der Durchführung zwei kleinerer Projekte in Benin liegen. Eines umfasst die Erhebung
von Brunnendaten in den Risikodörfern und der Organisation und Durchführung von regelmäßigen
Wasserproben über 6 Wochen verteilt zu Beginn der Regenzeit. Im Rahmen des anderen sollen
die erhobenen Brunnen-Daten in Form von MIVIK in den untersuchten Dörfern vorgestellt
werden und Handlungsoptionen für das gesamte Gebiet anhand der Ergebnisse und Reaktionen
in den Auswahldörfern abgeleitet werden.
477

478
IMPETUS Teilprojekt A5
Tabelle der im Teilprojekt verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
DED Deutscher Entwicklungsdienst
DGH Direction Générale de l'Hydraulique
DESS Diplôme d’étude supérieures specialisées
DSS Decision Support System
ECMWF European Centre for Medium-Range Weather Forecasts
ERA 40-jährige ECMWF Reanalyse
EZ Entwicklungszusammenarbeit
FAO Food and Agriculture Organisation
GPA Groupement des Producteurs Agricoles
GTZ Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit
HDI Human Development Index
HELVETAS Schweizer Gesellschaft für internationale Zusammenarbeit
IFPRI International Food Policy Research Institute
IRD Institut de recherche pour le développement
KfW Kreditanstalt für Wiederaufbau
LARES Laboratoire d’Analyse Regionale et d’Expertise Sociale
LMM Liverpool Malaria Model
MARA Mapping Malaria Risk in Africa
MIVIK Mikrobiologisches und Virologisches Kontaminations-Analysetool
MLST Multilocus Serotyping
NES Nationales Experten Sektormodell
NGO Non Governmental Organisation
NRO Nichtregierungsorganisation
PCR Polymerase Kettenreaktion
PACEA Wasserprojekt der Helvetas Schweizer Gesellschaft für internationale Zusammenarbeit
PK Problemkomplex
REMO Regionales Klimamodell
SONEB Société Nationale des Eaux du Bénin
SPSS Statistical Programme for Social Sciences
WPI Water Poverty Index

Teilprojekt A5 IMPETUS
Im Text zitierte Literatur
Bako-Arifari, N.; Doevenspeck, M. et Singer, U. (2004) Politique local et stratégies de mobilisation de ressources
financières à l’échelle communale au Bénin. In: KIT Development olicy and Practice: Financer la décentralisation
rural: Taxes et impôts à l’échelle locale au Bénin, Burkina Faso et Mali: 16-44.
Doevenspeck, M. (2004) Migrations rurales, accès au foncier et relations interéthniques au Sud du Borgou. Une
approche méthodologique plurielle. Afrika Spektrum 39, 3, S. 359-380.
Doevenspeck, M. (2005) Migration im ländlichen Benin. Sozialgeographische Untersuchungen an einer afrikanischen
Frontier. Studien zur Geographischen Entwicklungsforschung. Saarbrücken (im Druck)
Farchamps, M.; G-M. Eleni and Bart M. (2003) Increasing Returns and Market Efficiency in Agricultural Trade.
MTID Discussion Paper Nr. 60. International Food Policy Research Institute (IFPRI): Washington, D.C.
Frey et al. (1998) Target genes for the identification and detection of Potenzially hazardous bacteria. OECD Workshop
Molecular Methods for Safe Drinking Water
Hadjer, K. und Klein Th. (2005) Analysebeispiel zum Problemkomplex „Wasser und Existenzsicherung“.
IMPETUS-Statuskonferenz, 18. – 19.05.2005, Köln, Unveröffentl. Manuskript.
Hadjer, K.; Klein, Th. und Singer, U. (2004) Unveröffentlichter Datensatz des Regionalsurveys zur Existenzsicherung
im oberen Ouémé-Einzugsgebiet.
Hadjer, K. (2005) Geschlecht, Magie und Geld. Politische und okkulte Ökonomie in Benin, Westafrika. Manuskript
der Inauguraldissertation, in process.
IPFRI (2004) Benin. Small farmer survey, 1998. Washington, D. C.: International Food Policy Research Institute
(datasets). http:///www.ifpri.org/data/benin01.htm
Klein, Th (2005) Befindensweisen und therapeutische Wege in Dendougou, Benin. Unveröffent. Manuskript der
Inauguraldissertation.
Kotetishvili et al. (2002) Multilocus Sequence Typing for Characterization of Clinical and Environmental Salmonella
Strains. Journal of Clinical Microbiology
Maiden et al. (1998) Multilocus sequence typing: A portable approach to the identification of clones within populations
of pathogenic microorganisms. Proc. Natl. Acad. Sci. USA
Mandel, J. (2001) Survival to Surplus : Variation in Livelihood Strategies among women in Porto Novo, Benin.
Dissertation, Ohio: Ohio State University, Unveröffentl. Ausgabe.
Onibon-Doubogan, Y. (2001) Femmes entrepreneures au Bénin : stratégies d’organisation, impacts économique,
social et politique. Thèse de doctorat, Université Paris Sud XI, Faculté Jean Monnet-Sceaux. Paris : Unveröffentl.
Ausgabe.
Schopp, M. (2005) Wasserversorgung in Benin unter Berücksichtigung sozioökonomischer und soziodemographischer
Strukturen – Analyse der Nachfrage an ausgewählten Standorten des Haute Ouémé, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität,
Dissertationsschrift, URN: urn:nbn:de:hbz:5N-05264; URL: http://ulb.unibonn.de/diss_online/landw_fak/2005/schopp_marion.
Singer, U. (2005) Entwicklungsprojekte im ländlichen Benin im Kontext von Migration und der Verknappung natürlicher
Ressourcen. Unveröffentlichtes Dissertationsmanuskript.
Veröffentlichungen im Rahmen von IMPETUS seit 2000
Bako-Arifari, N.; Doevenspeck, M. et Singer, U. (2004) Politique local et stratégies de mobilisation de ressources
financières à l’échelle communale au Bénin. In: KIT Development olicy and Practice: Financer la décentralisation
rural: Taxes et impôts à l’échelle locale au Bénin, Burkina Faso et Mali: 16-44.
Behle, C. and Schopp, M. (2003) Analysis of water demand and water availability in the catchment of the “Haute
Ouémé”, Benin/West-Africa. In: Challenges to organic farming and sustainable land use in the tropics and
subtropics, Book of Abstracts, Deutscher Tropentag 2002, University of Kassel-Witzenhausen.
http://www.tropentag.de/2002/proceedings/node230.html.
Behle, C. and Schopp, M. (2003) Water Supply Situation in Benin, West Africa. In : Technological and Institutional
Innovations for Sustainable Rural Development, Book of Abstracts, Deutscher Tropentag 2003, Georg-
August-Universität, Göttingen
Doevenspeck, M. (2004) Migrations rurales, accès au foncier et relations interéthniques au Sud du Borgou. Une
approche méthodologique plurielle. Afrika Spektrum 39, 3, S. 359-380.
Doevenspeck, M. (2005) Migration im ländlichen Benin. Sozialgeographische Untersuchungen an einer afrikanischen
Frontier. Studien zur Geographischen Entwicklungsforschung, Saarbrücken (in Druck).
479

480
IMPETUS Teilprojekt A5
Hadjer, K. (2005) Buchbesprechung. Almeida-Topor, H., M. Lakroum, G. Spittler 2004. Le travail en Afrique
noire. Représentations et pratiques à l’époque contemporaine. Paris : Karthala. In: Zeitschrift für Ethnologie,
130 (2005).
Hadjer, K.; Klein, Th. and Schopp, M. (2005) Water consumption embedded in its social context, north-western
Benin. In: Physics and Chemistry of the Earth. Special Issue, Vo. 30, Issues 6-7, S. 357-364. Siehe auch:
http://authors.elsevier.com/sd/article/S1474706505000434.
Hadjer, K. (2005) Geschlecht, Magie und Geld. Politische und okkulte Ökonomie in Benin, Westafrika (in process).
Klein, Th. (2005) Befindensweisen und therapeutische Wege in Dendougou, Benin. Unveröffent. Manuskript der
Inauguraldissertation.
M’barek, R.; Behle, C.; Mulindabigwi, V.; Schopp, M. and Singer, U. (2005) Sustainable resource management in
Benin embedded in the process of decentralisation. In: Physics and Chemistry of the Earth 30/ 6-7. S. 365-
371.
Schopp, M. (2001) Water supply position in Benin/West-Africa – Study of the demand side of a water balance, One
World; Research for a better quality of life. Book of Abstracts, Deutscher Tropentag 2001, University of
Bonn.
Schopp, M. (2005) Wasserversorgung in Benin unter Berücksichtigung sozioökonomischer und soziodemographischer
Strukturen – Analyse der Nachfrage an ausgewählten Standorten des Haute Ouémé, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität,
Dissertationsschrift, URN: urn:nbn:de:hbz:5N-05264; URL: http://ulb.unibonn.de/diss_online/landw_fak/2005/schopp_marion.
Verheyen J., Rissland J., Kos A., Sen S., Uesbeck A., Pfister H. (2005) Challenges in determing the virological water
quality in Benin, West Africa; Annual meeting Gesellschaft für Virologie, Hannover EMV 7.

IMPETUS
Projektbereich B
Die Wasserbilanz des Drâa-Einzugsgebietes
und sozioökonomische Implikationen
481

Teilprojekt AB1 IMPETUS
Dachprojekt AB1
Externe Klima-Antriebsszenarien auf der globalen und kontinentalen Skala
HD Dr. A. H. Fink (Koordinator)
Institut für Geophysik und Meteorologie,
Universität zu Köln
Prof. Dr. P. Speth
Institut für Geophysik und Meteorologie,
Universität zu Köln
Antragsteller Fach
Bearbeitet wird in dem Teilprojekt der folgende Problemkomplex:
483
Meteorologie:
Klimamodellierung und Klimadynamik
Meteorologie:
Klimamodellvalidierung und
Klimadynamik
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Be-E.3 Saisonale Niederschlagsvorhersage in Benin und Einsatzmöglichkeiten in der
landwirtschaftlichen Beratung (Federführung)
PK Ma-H.4 Interannuelle Niederschlagsvariabilität und Wassermanagement
PK Ma-L.3 Risiken und Gefahren durch extreme Niederschläge: Überflutungen und Bodenerosion
im Drâa-Tal
PK Be-G.4 Risikoabschätzung bezüglich des Auftretens von Malaria- und Meningitis-
Erkrankungen unter dem Einfluss des heutigen und eines modifizierten zukünftigen
Klimas
Zusammenfassung
Das Teilprojekt AB1 versteht sich wie schon in der 2. IMPETUS-Phase als Dachprojekt für die
meteorologischen Forschungsarbeiten in IMPETUS. Eine vordringliche Zielsetzung besteht darin,
klimatologische und meteorologische Datensätze auf der globalen bis kontinentalen Skala zu
erzeugen bzw. bereitzustellen. Neben der Aktualisierung verschiedener (Re-)Analyse- und Beobachtungsdatensätze
liegt der Schwerpunkt auf der globalen und regionalen Klimamodellierung.
Damit umfasst dieses Teilprojekt mit dem globalen Klimamodell ECHAM5 sowie dem regionalen
Klimamodell REMO die beiden großskaligen Modellebenen innerhalb der meteorologischen
Modellkette (s. Kap. II-1). Die Ausgabeparameter beider Modelle fungieren als Eingabedaten
für diverse Folgemodellierungen in IMPETUS. Dies bezieht sich nicht nur auf die höher aufgelösten
Klimamodelle LM und FOOT3DK (s. Teilprojekte A1 / B1), sondern auch auf hydrologische
(A2 / B2), agrarökonomische (A4 / B4) und medizinische (A5) Modellieransätze sowie zahlreiche
Problemkomplexe (insbesondere PK Be-E.3, PK Ma-H.4, PK Ma-L.3 und PK Be-G.4),
„Basis Tools“ und „Decision Support Systeme“. Angesichts der gegenwärtigen Computerressourcen
können mit ECHAM5 und REMO-Simulationszeiträume von mehreren Jahrhunderten

484
IMPETUS Teilprojekt AB1
bzw. Jahrzehnten realisiert werden. Somit eignen sich beide Modelle für die Untersuchung der
relevanten Einflussfaktoren bei den langfristigen Schwankungen und Änderungen im afrikanischen
Klima. Bereits während der 2. IMPETUS-Phase haben ECHAM5 und REMO die Grundlage
für die Abschätzung zukünftiger Klimaänderungen in Westafrika geliefert. Die folgenden
Punkte fassen die bereits erfolgten Vorarbeiten und die darauf aufbauenden geplanten Forschungstätigkeiten
während der 3. Antragsphase zusammen:
• Mittlerweile stehen einige ECHAM5-Prognosen mit steigenden Treibhausgas- und Aerosolkonzentrationen
sowie interaktiver Vegetationsbedeckung zur Verfügung. Diese sollen
nun in der 3. Phase um weitere Ensembleläufe ergänzt und statistisch-meteorologisch
ausgewertet werden. Dabei liegt ein besonderer Augenmerk auf der zukünftigen Entwicklung
von Extremereignissen sowie auf den tropisch-außertropischen Wechselwirkungen
in einem erwärmten Globalklima.
• Des Weiteren soll eine Weiterentwicklung des Globalmodelles erfolgen, indem eine adäquatere
Hintergrundklimatologie der atmosphärischen Aerosolkonzentrationen implementiert
wird. Anhand einiger Sensitivitätsstudien und Vergleiche mit aktualisierten Beobachtungs-
und Analysedaten soll abgeschätzt werden, inwiefern sich eine realistischere
Simulation der beobachteten Niederschlagscharakteristika erreichen lässt. Von solchen
realistischeren Globalmodelldaten würden dann die gesamte meteorologische Modellkette
und die diversen Folgemodellierungen in IMPETUS profitieren.
• Auf der synoptischen Skala stehen auch einige langjährige Ensemblesimulationen mit
REMO zur Verfügung. Diese Läufe umfassen den Zeitraum 1960 bis 2050 und unterliegen
neben steigenden Treibhausgaskonzentrationen auch zunehmenden Landnutzungsänderungen
in Westafrika. Vorab hatten verschiedene Sensitivitätsstudien mit REMO gezeigt,
dass beide Faktoren eine Schlüsselrolle bei den langfristigen Klimaänderungen in
Afrika spielen. Es liegt jeweils ein anthropogen stark und schwach beeinflusstes Klimaszenario
vor, so dass sich aus dem Vergleich der beiden Szenarien Abschätzungen zum
politischen Handlungsspielraum ableiten lassen. Zu Beginn der 3. Antragsphase ist zunächst
eine detaillierte statistische Auswertung dieser Langfristsimulationen geplant,
wobei ebenfalls den Klimaextremen ein besonderes Augenmerk zukommt. Dabei werden
nicht nur klimatologische Fragestellungen bearbeitet, sondern auch eine statistische
Aufbereitung der REMO-Daten vorgenommen, um die Datensätze an die Schnittstellen
mit der Folgemodellierung in IMPETUS anzupassen.
• Ein weiterer zentraler Aspekt dieses Teilprojektes betrifft die Erweiterung von REMO um
eine komplexe Aerosolchemie und eine interaktive Vegetationsbedeckung. Die benötigten
Zusatzmodule sind bereits entwickelt worden und werden gegenwärtig im Globalmodell
ECHAM5 getestet. Mit Hilfe dieser erweiterten REMO-Version sollen noch realistischere
Klimaänderungsszenarien entwickelt und in Form zahlreicher Zeitscheibenexperimente
berechnet werden. Aus der Streuung dieser Sensitivitätsstudien um die Klimazustände

Teilprojekt AB1 IMPETUS
der Langfristsimulationen lassen sich weitere Aussagen über das Spektrum der denkbaren
Klimaentwicklungen in Afrika im Sinne einer probabilistischen Klimaprognose treffen.
• Kernstück der geplanten Arbeiten mit REMO bildet das Basis Tool PK Be-E.3 (s. Kap.
IV), bei dem ein komplexes statistisch-dynamisches Verfahren zur saisonalen Vorhersage
im tropischen Westafrika entwickelt und operationell in Benin und ggf. in den Nachbarstaaten
implementiert werden soll. Dabei werden die Klimadaten direkt auf agrarökonomische
Daten wie Ertragszahlen, Anbaumethoden und Nutzpflanzen projiziert, um Einblicke
in die entsprechenden klimabedingten landwirtschaftlichen Potenziale und Risiken
zu gewinnen. Des Weiteren werden in Kooperation mit dem Teilprojekt A2 die Pflanzenwachstumsmodelle
YES und EPIC eingesetzt, um den klimainduzierten Einfluss auf die
Ertragszahlen noch besser isolieren zu können. Neben der auf den operationellen Betrieb
ausgerichteten saisonalen Zeitskala werden auch die langfristigen Änderungen in der
Landwirtschaft beurteilt. Das operationelle Vorhersagesystem erfordert auch die Schaffung
eines praktikablen und allgemein zugängigen Kommunikationssystems, um die Vorhersagen
auf direktem Wege an die Entscheidungsträger und Akteure in der landwirtschaftlichen
Produktion weiterzuleiten.
• Gegen Ende der 3. Antragsphase soll ein umfassender Bericht über die zu erwartenden
Klimaentwicklungen auf der globalen und regionalen Skala erstellt und mit Entscheidungsträgern
in Benin und Marokko als Grundlage für mittelfristige politische Planungen
und Schutzmaßnahmen diskutiert werden. Dabei werden neben den direkten klimatischen
Aspekten auch die resultierenden Risiken und Potenziale für die Landwirtschaft
dokumentiert und kommuniziert.
• In diesem Teilprojekt wird der notwendige Transfer von Wissen und/oder Klimamodelldaten
an die in Westafrika arbeitenden nationalen Partnerprojekte (GLOWA-VOLTA,
BIOTA-West-WEST) sowie die Anbindung an die internationale AMMA-Initiative sichergestellt.
Ausführliche Beschreibung des Dachprojektes
(siehe Projektbereich A, Dachprojekt AB1, Seite 335)
485

Teilprojekt B1 IMPETUS
Teilprojekt B1
Regionale und lokale Szenarien der raum-zeitlichen Variabilität von Niederschlag
und Verdunstung in Marokko
Antragsteller Fach
Prof. Dr. P. Speth (Koordinator)
Institut für Geophysik und Meteorologie,
Universität Köln
Klimadynamik
Prof. Dr. M. Kerschgens,
Institut für Geophysik und Meteorologie,
Universität Köln
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt die folgenden Problemkomplexe:
Mesoskalige Modellierung,
Kleinskalige Modellierung
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Ma-H.1 Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Dynamik von Wasserressourcen
im Drâa-Einzugsgebiet
PK Ma-H.3 Saisonale Abflussprognosen aus der Schneeschmelze für das Bewässerungsmanagement
PK Ma-H.4 Interannuelle Niederschlagsvariabilität und Wassermanagement (Federführung)
PK Ma-H.5 Auswirkung von Klimawandel und veränderter Wassernutzung auf den Niederschlag
und die Verdunstung (Federführung)
PK Ma-L.2 Auswirkungen von Landnutzungs- und Klimawandel auf die Resilienz und Regenerationsfähigkeit
der Vegetation in Südmarokko
PK Ma-L.3 Risiken und Gefahren durch extreme Niederschläge: Überflutungen und Bodenerosion
im Drâa-Tal (Federführung)
Zusammenfassung
Die zukünftige gesellschaftliche Entwicklung in der Drâa-Region wird von der Befähigung, auf
Dürreperioden und Änderungen im Jahresgang des Wasserhaushaltes zu reagieren, bestimmt
sein. Die Zusammenhänge zwischen der Variabilität des Wasserangebots aus Niederschlägen,
des hydrologischen Zyklus im Einzugsgebiet des Drâa und landwirtschaftlicher, touristischer
und industrieller Ökonomie sind in IMPETUS erfolgreich untersucht worden. Um politische
Entscheidungen in Bereichen zu unterstützen, die das Wassermanagement betreffen, soll in den
von IMPETUS entwickelten und zu entwickelnden „Decision Support Systems“ (DSS) und Werk-
487

488
IMPETUS Teilprojekt B1
zeugen die Variabilität des Niederschlagsangebots in angemessener Weise integriert werden.
Dazu ist es notwendig, die nunmehr bekannten Zusammenhänge der Niederschlagsvariabilität
richtig zu beschreiben und in geeigneter Form, angepasst an die jeweiligen Fragestellungen der
DSS, für die Verarbeitung in nicht meteorologischen Modellen bereitzustellen. Die Arbeiten der
ersten zwei Phasen von IMPETUS bieten eine gute Grundlage für diese notwendige Entwicklungsarbeit.
Meteorologische und klimatologische Parameter werden überwiegend in Problemkomplexen
eingebunden, in denen die Modellierung des hydrologischen Kreislaufs an und unter der Erdoberfläche
betrieben wird. Das betrifft die hydrologische Modellierung auf der Skala des Drâa-
Einzugsgebietes in PK Ma-H.1, die Abflussvorhersage aus Schneespeichern im Hohen Atlas in
PK Ma-H.3 und die Abschätzung und Bewertung von Risiken aus Bodenerosion und Starkniederschlägen
in PK Ma-L.3. In allen drei Fällen werden Daten der Modellkette, je nach Fragestellung
in unterschiedlicher Form, bereitgestellt. Sie dienen als Antrieb der verwendeten hydrologischen
Modelle. Es ist angestrebt, die höchstauflösende Version von Modelldaten der Regionalklimamodellierung,
die aus dem statistisch-dynamischen Ansatz des „Downscalings“ mit
FOOT3DK stammt, zur Verfügung zu stellen. Auf dem Weg dahin müssen allerdings noch einige
Programmanpassungen und technische Ergänzungen implementiert werden. Zunächst muss eine
statistische Korrektur der Niederschlagsverteilungen und eine probabilistische Vorhersagetechnik
für Episoden angewandt werden, um Ergebnisse auf der kleinsten Skala angemessen darzustellen.
Wegen der Nachfrage nach höher aufgelösten meteorologischen Daten speziell im nördlichen
Drâa-Einzugsgebiet wird die Regionalklima-Modellierung mit FOOT3DK nun auch für
diesen Raum vorgenommen. Der Einsatz von FOOT3DK auch im Bereich des Hohen Atlas und
des Beckens von Ouarzazate muss durch die Aufbereitung der Geländekataster (3 km Gitterweiten)
technisch vorbereitet werden; die für das statistisch-dynamische „Downscaling“ notwendigen
Episodensimulationen sind auch für dieses Gebiet zu erstellen. Bis diese Arbeiten abgeschlossen
sind, stehen für diesen Raum weiterhin Daten des Lokalmodells in etwas gröberer Auflösung
(7 km) zur Verfügung.
Ein wichtiger Schritt in allen Problemkomplexen ist die Bewertung der zukünftigen Entwicklung
in Szenarien, die in der zweiten Phase von IMPETUS formuliert wurden. Hier können kritische
Sachverhalte erkannt und analysiert werden, um durch langfristige politische und planerische
Maßnahmen ungünstigen Entwicklungen vorzubeugen. Die statistischen Eigenschaften des Regionalklimas
können durch diese Art des „Downscaling“ recht gut erfasst werden, auch wenn Einzelepisoden
nicht exakt dynamisch simuliert werden, wie es etwa für eine Wettervorhersage nötig
wäre. Das ist in der zweiten Phase von IMPETUS durch die Entwicklung geeigneter Validationswerkzeuge
(„Model Output Statistics“, MOS), die auf die Daten von REMO angewandt

Teilprojekt B1 IMPETUS
wurden, gewährleistet. Das Verfahren soll im Hinblick auf die Wetterlagen-Abhängigkeit der
Transferparameter für die Korrektur durch MOS erweitert werden.
Von Anwendern in Marokko werden häufig saisonale Abflussprognosen gewünscht. Diese sind in
Marokko besonders im Süden des Atlasgebirges sehr unsicher, vor allem weil die saisonale Niederschlagsvorhersage
mit dynamischen Werkzeugen nicht möglich ist. Der Informationsgehalt
einer solchen Abflussprognose muss deshalb sehr vorsichtig eingeschätzt werden. Mit einer solchen
Vorhersage betritt die Forschung in IMPETUS Neuland, weil die Niederschlagsvorhersagen,
die ja die hydrologischen Abflussmodelle antreiben, mit statistischer Methodik aus Niederschlags-
bzw. Klimadaten erzeugt werden müssen. Die Tatsache, dass Trocken- und Feuchtjahre
nicht zufällig, sondern immer in einer 2-4 Jahre andauernden Periode auftreten, lässt eine bessere
Vorhersage als mit Klimamittelwerten möglich erscheinen. Ziel der Entwicklung von DSS
im Bereich der Abflussprognose kann deshalb nicht die Vorhersage allein sein. Vielmehr muss
den Anwendern die Unsicherheit, damit aber auch der Wert einer solchen Vorhersage nahe gebracht
werden.
Die saisonale Prognose von Abflüssen in PK Ma-H.1 und PK Ma-H.3 geht von einem Ist-
Zustand des Wasserhaushaltes aus, der möglichst genau bekannt sein soll, und wird in zukünftigen
Zeiträumen von klimatologisch repräsentativen Niederschlägen für die entsprechende Saison
angetrieben. Im Hinblick auf saisonale Prognosen und deren Unsicherheitsabschätzung untersucht
der PK Ma-H.4 die Vorhersagbarkeit des Antriebs auf dekadischer Zeitskala: Weil die
Dürre- und Feuchtjahre nicht vollkommen erratisch, sondern meistens in einem 2-4 Jahre dauernden
Zyklus auftreten, könnte die Erhaltungsneigung zu einer besseren Vorhersagbarkeit führen,
als ein Antrieb mit Mittelwerten klimatologischer Daten über einen langen Zeitraum es ermöglicht.
Zugleich wird eine Unsicherheitsabschätzung des Antriebs ermöglicht, mit der eine
Wahrscheinlichkeitsaussage für die prognostizierten Abflüsse ermöglicht wird. Das gibt den
Anwendern in der Bewässerungsplanung und dem Staudammmanagement eine Information über
die Qualität der Abflussprognosen. Ein „Lâcher“-Management, das sich auf mehrere Jahre erstreckt,
um Reserven in Trockenjahren zu behalten, könnte die langfristige Anbauplanung in den
südlichen Oasen unterstützen.
Zur Untersuchung der Vegetationsdynamik auf langen Zeitskalen im PK Ma-L.2 bedarf es eines
klimatologischen Antriebs, der in erster Linie Entwicklungen der Temperaturverhältnisse (Maxima
und Minima, Länge von Frostperioden etc.) erfasst. Für diese Arbeiten ist die Übertragung
der Information auf ein feines Gitter besonders wichtig. Für den PK Ma-E.1, in dem die ökonomische
Entwicklung der Region abgeschätzt wird, werden Niederschlagsdaten für lange Zeiträume
in geringer raum-zeitlicher Auflösung zur Verfügung gestellt.
Besonders in den vergangenen Jahren rückte das Problem der Extremereignisse des Niederschlags
durch schadenintensive Überflutungen und Zerstörungen in der Umgebung des Atlasge-
489

490
IMPETUS Teilprojekt B1
birges in den Vordergrund. Neben der Frage, ob sich Schadenereignisse großen Ausmaßes in
Zukunft häufen werden, ist eine Abschätzung des Umfanges der Bodenerosion, die letztlich für
eine Versandung des Stausees El Mansour Eddahbi verantwortlich ist, wichtig. Diese Punkte
werden im PK Ma-L.3 behandelt. Hier wird mit einer Anwendung der hydrologischen Modellwerkzeuge
aus PK Ma-H.1 und des Bodenerosionsmodells PESERA eine doppelte Strategie entwickelt:
Mit dem Abflussmodell wird die Gefahr extremer Abflüsse und Überflutungen abgeschätzt,
wofür meteorologische Daten in der zeitlichen Auflösung von mindestens einem Tag benötigt
werden, das Bodenerosionsmodell beschreibt ein „typisches“ Jahr in Gegenwart oder Zukunft.
In beiden Fällen werden Folgen der atmosphärischen Erwärmung und Gegenmaßnahmen
durch Bepflanzung kritischer Regionen untersucht.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
Wie aus den zahlreichen, weiter unten besprochenen Arbeiten hervorgeht, wurde seit 2003 die
Forschung über das Regionalklima in Marokko und Nordwestafrika weitgehend durch
IMPETUS intensiviert. Regelmäßig wiederkehrende Perioden trockener Jahre und das Auftreten
lokal sehr begrenzter Überschwemmungen in den Jahren 1996, 2001 und 2002 haben die Notwendigkeit
einer Adaption und Implementation von Strategien zur Vorbeugung klimabedingter
Bedrohungen in Marokko bestätigt (Agoumi, 2003). Die Verwendung regionalklimatologischer
Inhalte in den „Decision Support Tools“ in IMPETUS unterstützt die Entwicklung derartiger
Vorhaben, die Bedrohungen durch Umwelteinflüsse begegnen sollen.
In diagnostischen Arbeiten wurden die Charakteristika der Niederschlagsvariabilität in Nordwestafrika
eingehend untersucht. Die Niederschlagsvariabilität im Norden und in den Kammlagen
des Atlasgebirges wird in der Wintersaison zu einem großen Teil von der Nordatlantik-
Oszillation und von mediterranen synoptischen Ereignissen geprägt. Dieser Anteil unterliegt
globalen Telekonnexionen, die einen – wenn auch geringeren – Anteil der Niederschlagsvariabilität
erklären können (Knippertz, 2003; Knippertz et al., 2003b). Knippertz et al. (2003c) haben
gezeigt, dass der Mechanismus der Telekonnexionen dekadischen Variationen unterworfen ist.
Im Süden des Atlasgebirges ist die Niederschlagsvariabilität allerdings kaum mit der NAO korreliert,
wie bereits Lamb und Peppler (1987) konstatierten. Ausgehend von Fallstudien (Fink und
Knippertz, 2003; Knippertz et al., 2003a) konnte nachgewiesen werden, dass an der Südflanke
des Atlas bis zu 40% des Jahresniederschlags direkt mit tropisch-extratropischen Wechselwirkungen
zusammenhängt (Knippertz, 2003; Knippertz et al., 2003a). Die Wechselwirkungen zwischen
Tropen und Extratropen konnten durch die Entwicklung einer angemessenen Analysemethodik
(Knippertz, 2004) automatisiert diagnostiziert und statistisch ausgewertet werden. Im Gegensatz
zu den bzgl. ihrer Wirkungsketten schwer erfassbaren globalskaligen Telekonnexionen
konnte der hinter den beobachteten Ereignissen tropisch-extratropischer Wechselwirkung ste-

Teilprojekt B1 IMPETUS
hende Mechanismus von Knippertz (2003) detailliert dargestellt werden. Als Quellgebiete der
Feuchte konnten in den meisten Fällen „Mesoscale Convective Systems“ (MCSs), darunter insbesondere
die „Squall Lines“, über dem tropischen Westafrika und dem benachbarten tropischen
Atlantik identifiziert werden. Feuchte Luft wird in diesen Fällen durch die Konvektion über die
Monsunschicht hinaus in die mittlere Atmosphäre gehoben. Dort wird sie an der Ostseite eines
sehr weit südwärts gelagerten Trogs vor der westafrikanischen Atlantikküste etwa im Bereich
der kanarischen Inseln in die Subtropen advehiert. Die feuchte Tropikluft in mittleren atmosphärischen
Schichten trifft von Südosten oder sogar von Süden auf die der Sahara zugewandte Flanke
des Atlasgebirges. Durch in Zusammenhang mit dem Höhentief und dem Subtropenstrahlstrom
stehende Konvergenz und orographische Hebung kommt es darauf am Südhang des Atlasgebirges
zu Niederschlägen. Diese Niederschläge sind, vor allem wegen der relativ starken Heizung
des Bodens durch die solare Einstrahlung, konvektiver Natur und können in Einzelfällen zu
extrem starken Regenraten führen. Meist jedoch sind die Regenraten moderat bis gering, da gerade
in dieser Region die Verdunstung des Regenwassers unterhalb der Wolke enorm stark ist.
Dieser Mechanismus der tropisch-extratropischen Wechselwirkung findet meistens im Spätsommer
oder Herbst statt, wenn entsprechend starke und südlich gelagerte atlantische Tröge den
Wechsel zum Winterhalbjahr ankündigen. Fink und Knippertz (2003), Knippertz (2005) und
Knippertz und Martin (2005) untersuchen darüber hinaus Frühjahrs- und Winterfälle und weisen
auf den stärkeren Beitrag zyklo- und frontogenetischer Prozesse zur Umsetzung des advehierten
tropischen Feuchtedargebots in zum Teil extremen Niederschlägen in den ariden Gebieten
Nordwestafrikas hin. Insbesondere in den beiden letztgenannten Arbeiten, sowie und in Knippertz
und Fink (2006a,b) wird auf die Rolle explosiver Zyklogenese über dem Nordatlantik für
die weit in niedere Breiten reichende Austrogung in der westlichen Höhenströmung hingewiesen.
Diese Höhentröge induzieren die „tropischen Wolkenfahnen“ als sichtbares Zeichen tropisch-extratropischer
Wechselwirkung (Knippertz und Fink, 2006b).
Mit Blick auf die Entwicklung des zukünftigen Klimas haben Knippertz et al. (2003b) zeigen
können, dass die ostwärtige Verlagerung des Azorenhochs bei gleichzeitiger nordwärtiger Verlagerung
der Zugbahnen atlantischer Tiefdruckgebiete, wie sie in den Klimaszenarien von
ECHAM4 bei einer Treibhausgasbedingten Erwärmung der Atmosphäre prognostiziert werden,
zu einer Abnahme des Niederschlags in der Region südlich des Atlasgebirges führen könnte.
Wegen der sehr hohen Variabilität der Jahresniederschläge ist allerdings kein signifikantes Signal
der Klimaänderung zu finden. Zusätzlich verhindert die grobe Auflösung des globalen Klimamodells
ECHAM4 eine realistische Darstellung niederschlagsrelevanter Prozesse in der Umgebung
des Hohen Atlas, so dass nur das „Downscaling“ mit feiner auflösenden Modellen Aufschluss
bringt.
491

492
IMPETUS Teilprojekt B1
Die Ergebnisse der Modellrechnungen mit REMO sind überwiegend in Teilprojekt AB1 darge-
stellt worden. Die für die Drâa-Region wesentlichen Ergebnisse können folgendermaßen zu-
sammengefasst werden: Die von 1979-2003 vorliegenden, mit ECMWF Reanalysen / Analysen
angetriebenen Modell-Läufe ermöglichen die Erzeugung einer umfangreichen regionalklimati-
schen Datenbasis der Atlasregion. Das Modell REMO gibt die Klimazonen auch im Bereich des
Hohen Atlas überraschend gut wieder (Paeth et al., 2005). Diese Datenbasis kann sowohl zur
Interpretation als auch zum weiteren „Downscaling“ herangezogen werden. Die mit REMO angefertigten
Zeitscheibenexperimente bis 2025 lassen eine leichte Niederschlagsabnahme bei
gleichzeitiger Erwärmung um 1-1.5°C in den Wintermonaten erwarten, wodurch die Schneegrenze
im Hohen Atlas deutlich ansteigen würde.
Mit dem Lokalmodell des DWD wurden im Bereich Nordwest-Afrikas drei Experimente jeweils
für 2002 gerechnet: Ein Experiment auf einem 0.25°-Gitter für ganz Nordwest-Afrika, zwei weitere
mit unterschiedlichen Antrieben für Marokko auf einem 7km-Gitter. Das Modell lief in allen
drei Experimenten stabil und konnte somit Anfangsdaten für Episodensimulationen mit
FOOT3DK bereitstellen. Damit konnten auch Fälle tropisch-extratropischer Wechselwirkung im
April 2002 (Fink und Knippertz, 2003) im Detail untersucht werden. Für die Erstellung einer regionalen
Klimatologie ist jedoch zu beachten, dass auch bei Simulationszeiträumen von einem
Jahr noch einzelne Niederschlagsereignisse das mittlere Niederschlagsmuster prägen können.
Dies ist für die weitere Strategie bei der geplanten Konstruktion von Klimaszenarien mit dem
LM auf der Basis von Wetterlagenklassifikation zu beachten.
Für den Bereich der Drâa-Oasen wurde das Boden- und Vegetationsschema des nichthydrostatischen
mesoskaligen Modells FOOT3DK an die spezielle Situation in der semi-ariden
Umgebung angepasst (Hübener et al., 2004), weil die Antriebsfelder der Bodenfeuchte in semiarider
Umgebung deutlich zu geringe Werte zeigten und dadurch die Evapotranspiration vor allem
im Bereich der Oasen zu gering gegenüber Messungen war. Der geringere Energietransport
von der Erdoberfläche in die Atmosphäre führte zu einer Überschätzung der Bodenoberflächentemperaturen.
Zwei Methoden der Anreicherung zur Verdunstung verfügbarer Bodenfeuchte –
simulierte Bewässerung und die Erreichbarkeit tiefen Grundwassers für die Pflanzenwurzeln –
konnten die Energiebilanz der Oberfläche deutlich verbessern. Die Simulationen wiesen trotz der
nur spärlich vorhandenen Vegetation deutliche Unterschiede der Oberflächenenergiebilanz bei
Verwendung unterschiedlicher Landnutzungsklassifikationen auf, so dass als Konsequenz daraus
für die Anwendung - gerade im Bereich der Oasen - aktuelle Werte der Landoberflächendaten
aus IMPETUS den allgemein verfügbaren USGS/GLCC-Daten vorzuziehen sind.
Das dynamische „Downscaling“ der LM-Daten vom 7km-Gitter auf das 3km-Gitter wird in Hübener
et al. (2005a, 2005b) beschrieben. Allerdings wurde die Anwendung zunächst auf den Bereich
um die Oasen des mittleren Drâa-Tals beschränkt. Die Erweiterung zum statistisch-

Teilprojekt B1 IMPETUS
dynamischen „Downscaling“ mit Hilfe der „Circulation Weather Types“ (CWT) wurde mit Episodendaten
aus dem Zeitraum Nov 2001 bis Dez 2002, in dem eine durchgehende LM-
Regionalklimasimulation vorliegt, angetrieben. Mit Hilfe von NCEP-Reanalysen und den globalen
Klimaszenarien von ECHAM4 bzw. ECHAM5 wurde die mögliche Entwicklung der Jahressummen
des Niederschlags in zukünftigen Jahrzehnten dargestellt. Obwohl die globalen Modelle
im Allgemeinen eine leichte Abnahme des Niederschlags südlich des Atlasgebirges vorweisen,
zeigt das statistisch-dynamische „Downscaling“ mit der Verknüpfung LM/FOOT3DK eine Zunahme
des mittleren Jahresniederschlages in derselben Region. Zwar nimmt auch hier die Anzahl
der mit Systemen mittlerer Breiten verbundenen Regenereignisse ab, jedoch liefern die
CWT mit südlich / südwestlichen Anströmungen deutlich mehr Niederschlag. Dieses Ergebnis
steht somit zwar im Gegensatz zu anderen Abschätzungen (siehe z. B. in Paeth und Hense,
2005), verdeutlicht aber durchaus den weiteren Forschungsbedarf in dieser Frage, weil größerskalige
Modelle generell eine so schlechte Auflösung des schmalen, aber hohen Atlasgebirges
vorweisen, dass regionale Aussagen an dieser Stelle sehr fraglich sind. Die höheren Niederschläge
auf Grundlage von Szenariensimulation, die aus dem statistisch-dynamischen „Downscaling“
mit FOOT3DK berechnet werden, stammen zum größten Teil aus den Niederschlagssystemen,
die mit tropisch-extratropischen Wechselwirkungen verbunden sind. Aus diesem Grund
verspricht die Fortführung der diagnostischen Arbeiten von Knippertz (2003), allerdings übertragen
auf den Bereich der Klimaszenarien aus ECHAM4/5 und REMO (Teilprojekt AB1), eine
gute Grundlage zur Beantwortung dieser Fragen zu liefern.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Meteorologische und klimatologische Daten werden in nahezu allen Problemkomplexen benötigt.
In erster Linie gehen meteorologische Parameter in die Problemkomplexe ein, in denen die
Abflussmodellierung eine zentrale Rolle spielt (PK Ma-E.1, PK Ma-H.1, PK Ma-H.2, PK
Ma-H.3, PK Ma-H.4, PK Ma-L.2, PK Ma-L.3). In PK Ma-H.1 und PK Ma-H.3 werden meteorologische
Daten in hoher räumlicher Auflösung zum Antrieb des hydrologischen Modellpakets
MMS zur Abflussmodellierung zur Verfügung gestellt. Für PK Ma-E.1, PK Ma-H.2und PK
Ma-L.2 werden in erster Linie Niederschlagsdaten in geringerer räumlicher Auflösung benötigt.
In PK Ma-L.3 wird der Einfluss von Starkniederschlägen auf das Abflussverhalten und die Bodenerosion
in zukünftigen Szenarien untersucht. PK Ma-H.4 liefert im Rahmen der statistischen
Prognose der Antriebe aus Niederschlag für PK Ma-H.1 und PK Ma-H.3 eine Unsicherheitsabschätzung
der dort erstellten Abflussvorhersagen, die zur Füllstandprognose des Staudamms El
Mansour Eddahbi dienen, um den Anwendern Anhaltspunkte für die Qualität und Nutzbarkeit
der Produkte zu bieten. Zukünftige Szenarien für Verdunstung bei unterschiedlichen Landnutzungs-
und Bewässerungsstrategien sind Gegenstand eines eigenen Problemkomplexes (PK
493

494
IMPETUS Teilprojekt B1
Ma-H.5), in dessen Mittelpunkt Anwendungen mit den aus FOOT3DK gewonnenen Daten stehen.
Fragestellungen und Anforderungen der Problemkomplexe an die meteorologischen Parameter
sind sehr unterschiedlicher Natur, so dass die Anzahl und raumzeitliche Auflösung der geforderten
atmosphärischen Daten stark variiert. Deshalb wird in Teilprojekt B1 dem Aspekt des Datentransfers
besondere Aufmerksamkeit gewidmet, die sich in Beteiligungen an einzelnen Problemkomplexen
(PK Ma-H.1, PK Ma-H.3, PK Ma-L.2) niederschlägt.
Für den PK Ma-H.1 werden klimatologische Parameter für dekadische Zeiträume auf einer Tagesbasis
zur Verfügung gestellt. Die Daten werden jeweils auf die Teileinzugsgebiete („Hydrological
Response Units“, HRU) des MMS, die auf der Basis eines digitalen Geländemodells mit
1 km Gitterweite definiert wurden, projiziert. Die Projektion stellt für Temperatur, Druck und
spezifische Feuchte (zur Bestimmung der Verdunstung) kein besonderes Problem dar, für den
Niederschlag und den Wind muss die Methodik noch ergänzt werden. Niederschlagswerte sind
vor allem bei der Betrachtung kürzerer Zeiträume, in denen z. B. ein besonderes Abflussereignis
analysiert wird, statistisch zu interpretieren. Es ist geplant, die Projektion mit den statistischdynamischen
Klimaszenarien aus FOOT3DK vorzunehmen. Im Hochgebirge stehen zusätzlich
LM-Daten zur Verfügung.
Im PK Ma-L.2 stehen atmosphärische Daten für die Bewertung der klimatologischen Rahmenbedingungen
des Pflanzenwuchses zur Verfügung. Dabei wird eine Vegetationsdynamik über
längere Zeiträume untersucht; hier stellen u. a. die Anzahl von Eis- und Frosttagen, Regentage
und die Länge von Dürreperioden geeignete Antriebsparameter dar.
Der PK Ma-H.3 entwickelt ein Werkzeug, das den aus dem Hochgebirge zu erwartenden
Schneeabfluss berechnet. Primäres Ziel ist eine aktuelle Vorhersage als Entscheidungshilfe für
das „Lâcher“-Management des Staudamms El Mansour Eddahbi, es sollen allerdings auch Szenarien
insbesondere durch die in Zukunft erwarte, erwärmungsbedingte Verlagerung der
Schneegrenze untersucht werden. In PK Ma-H.3 werden unterschiedliche Schneemodule verwendet
(„Snowmelt Runoff Model“, SRM, und das im MMS implementierte „Utah Energy Balance
Model“ UEB, s. PK Ma-H.1 und PK Ma-H.3), wobei das SRM in erster Linie mit Tagessummen
der 2m-Temperatur arbeitet, das UEB hingegen benötigt etwas umfangreichere und detailliertere
Informationen.
Neben den eher mit den technischen Aspekten der Datenlieferung verbundenen Beteiligungen
stehen noch drei Problemkomplexe unter der Federführung von Teilprojekt B1. Es handelt sich
um die Einschätzung der Unsicherheit von saisonalen Niederschlagsprognosen (PK Ma-H.4),
die Untersuchung der Auswirkung von Starkregenereignissen (PK Ma-L.3) und die Prognose

Teilprojekt B1 IMPETUS
räumlich aufgelöster Niederschlags- und Verdunstungsfelder für Szenarien und Interventionsszenarien
in der Drâa-Region (PK Ma-H.5).
Die saisonale Prognose von Niederschlägen für die Abflussberechnung, die von Anwendern in
der ORMVAO und von den Staudammbetreibern (ONEP) gewünscht wird, ist für das Drâa-Tal
nicht möglich. Um trotzdem die Prognosen von PK Ma-H.3 zu vervollständigen, liefert PK
Ma-H.4 auf statistischer Basis eine Niederschlagsabschätzung, die auf der einen Seite die in der
Vergangenheit beobachtete 2-4jährige Oszillation der Feucht- und Trockenjahre berücksichtigt,
auf der anderen Seite aber auch einen Unsicherheitsbereich einer solch groben Prognose festlegt.
Auf diese Weise können zumindest Wahrscheinlichkeitsaussagen zum erwarteten Füllstand des
Stausees erfolgen, die als Basis für die Entscheidungen im „Lâcher“-Management dienen können.
Neben den eher mit den technischen Aspekten der Datenlieferung verbundenen Beteiligungen
stehen noch drei Problemkomplexe unter der Federführung von Teilprojekt B1. Es handelt sich
um die Einschätzung der Unsicherheit von saisonalen Niederschlagsprognosen (PK Ma-H.4),
die Untersuchung der Auswirkung von Starkregenereignissen (PK Ma-L.3) und die Prognose
räumlich aufgelöster Niederschlags- und Verdunstungsfelder für Szenarien und Interventionsszenarien
in der Drâa-Region (PK Ma-H.5).
Die saisonale Prognose von Niederschlägen für die Abflussberechnung, die von Anwendern in
der ORMVAO und von den Staudammbetreibern (ONEP) gewünscht wird, ist für das Drâa-Tal
nicht möglich. Um trotzdem die Prognosen von PK Ma-H.3 zu vervollständigen, liefert PK
Ma-H.4 auf statistischer Basis eine Niederschlagsabschätzung, die auf der einen Seite die in der
Vergangenheit beobachtete 2-4jährige Oszillation der Feucht- und Trockenjahre berücksichtigt,
auf der anderen Seite aber auch einen Unsicherheitsbereich einer solch groben Prognose festlegt.
Auf diese Weise können zumindest Wahrscheinlichkeitsaussagen zum erwarteten Füllstand des
Stausees erfolgen, die als Basis für die Entscheidungen im „Lâcher“-Management dienen können.
PK Ma-L.3 stellt die Frage nach den Auswirkungen von Extremereignissen. In der Umgebung
von Hochgebirgen sind immer außergewöhnliche Starkregenereignisse zu beobachten. Ergebnisse
atmosphärischer Modellierungen liefern zunächst Regenraten als Mittelwert für Modellgitterboxen.
Diese Werte müssen in lokale Regenraten „übersetzt“ werden, zusätzlich spielen Dauer,
räumliche Verteilung und raumzeitliche Umgebungskonditionen eine Rolle für die Frage, ob sich
ein bestimmtes Ereignis zu einem extremen Abflussereignis entwickelt. Insbesondere die abnehmende
Pufferwirkung des Schneespeichers, die in zukünftigen Klimaszenarien mit der Erwärmung
einhergeht, ist in der Lage, die Form der Abflusskurven von der Tagesskala bis hin zur
saisonalen Skala zu beeinflussen. Deshalb werden sie mit dem MMS sowohl für dekadische
Zeiträume als auch für einzelne Episoden berechnet. Eine zweite Fragestellung in PK Ma-L.3
495

496
IMPETUS Teilprojekt B1
befasst sich mit der Auswirkung von zukünftigen Niederschlagsverteilungen und Rekultivie-
rungsstrategien auf die Bodenerosion, die durch den Sedimenttransport im Abfluss deutlich an
der Versandung des El Mansour Eddahbi-Stausees beteiligt ist. Hier wird das Erosionsmodell
PESERA mit klimatologischen Niederschlagsdaten angetrieben.
In PK Ma-H.5 werden Landnutzungs- und Bewässerungsstrategien bezüglich ihrer Auswirkung
auf die Verdunstung in den Oasen des mittleren Drâa-Tals bewertet. Die atmosphärischen Daten
für diesen Problemkomplex werden, als letztes Glied der Modellkette, von FOOT3DK mit Hilfe
des statistisch-dynamischen „Downscaling“ zur Verfügung gestellt. Die erfolgte Anpassung der
Parametrisierung des Bodenmoduls zur realistischeren Darstellung der Bodenfeuchte in Bereichen
mit tief wurzelndem Bewuchs in semi-arider Umgebung (Hübener et al., 2004) erlaubt hier
eine deutlich verbesserte Einschätzung der Auswirkungen, die der Einsatz anderer Pflanzensorten
oder die Umstellung der Bewässerungstechnik (Tröpfchen- statt Überschussbewässerung) in
sich tragen. In diesem Problemkomplex werden die interdisziplinär gestalteten Zukunftsszenarien
für die Drâa-Region im Hinblick auf die effizientere Wassernutzung in der Landwirtschaft
untersucht. Die Ergebnisse werden in Zusammenarbeit mit Teilprojekt C so aufbereitet, dass der
Anwender selbst Interventionsszenarien auf unterschiedliche Fragestellungen auswerten kann.
Neben diesen direkten Beteiligungen an den Arbeiten in Problemkomplexen stellt das Teilprojekt
B1 an verschiedenen Stellen klimatologische Daten zur Verfügung, ohne direkt an deren
Einbindung im Problemkomplex beteiligt zu sein. Dazu gehört insbesondere das Wasserangebot
für die ökonomisch orientierte Modellierung in PK Ma-E.1 und die Bewertung von Landnutzungsstrategien
in PK Ma-L.1.
Zentrale Arbeiten
An vielen Stellen ist die Auswertung und Aufbereitung der Daten problemkomplexübergreifend,
so dass die Methodik nicht mehrfach implementiert werden muss. Eine wichtige Randbedingung
der Arbeiten stellt die Anforderung einer anwendungsorientierten Einbindung klimatologischer
Daten dar, wobei Datenkomprimierung und systemübergreifende Programmierung angestrebt ist,
die nur in Zusammenarbeit mit C2 erfolgen kann. Zwei Aspekte der Datenaufbereitung im Prozess
der Szenarienbildung sind so grundsätzlicher Natur, dass eine Zuordnung zu einem speziellen
Problemkomplex nicht möglich ist. Dabei handelt es sich um die statistisch-dynamische Szenarienbildung
und die Korrektur von Häufigkeitsverteilungen mit Hilfe einer „Model Output Statistics“
(MOS). Beide Themenbereiche werden im Folgenden näher beschrieben.

Teilprojekt B1 IMPETUS
Statistisch-dynamische Klimaszenarien
Die Kombination statistischer und dynamischer Verfahren für das regionale „Downscaling“ erzeugt
allgemein die besten Erfolge (siehe beispielsweise Díez et al., 2005). Die Verwendung der
„Circulation Weather Types“ (CWT) in Hübener (2005a, 2005b) hat gezeigt, dass die Methodik
der statistisch-dynamischen Szenarienbildung des Regionalklimas durchaus respektable, qualitativ
mit gleich hoch aufgelösten transienten Modellrechnungen vergleichbare Ergebnisse zeigt. Es
stellen sich lediglich noch Fragen hinsichtlich der Verwendung optimaler Klassifikationsparameter
und der Auswahl repräsentativer Episoden, die in Angriff genommen werden müssen. Der
Aufbau der statistisch-dynamischen Szenarienbildung besteht aus drei Phasen: Der Klassifikation
geeigneter Wetterlagen, der Ermittlung und Bewertung von Häufigkeitsverteilungen sowie
die Anknüpfung an Stationswerte; und der eigentlichen Rekombination von Klimaszenarien aus
Modelldaten von Episodensimulationen. Die Methodik ist nicht auf ein Modell, das die repräsentativen
Episoden beschreibt, beschränkt, so dass je nach Fragestellung Daten anderer Modelle
herangezogen werden können.
Die Klassifikation der Wetterlagen für die Klimaänderungsszenarien wird auf Basis der
ECHAM4/REMO-Daten erfolgen und anhand der Reanalysen des NCEP bzw. des ECMWF geprüft
werden. Dabei werden die Untersuchungen aus den Arbeiten von Knippertz (2003, 2004)
und Knippertz et al. (2003b) vor allem im Hinblick auf die tropisch-extratropischen Wechselwirkungen
in den Klimaszenarien aus ECHAM4/5 (Teilprojekt AB1) herangezogen. Die zur
räumlichen Verfeinerung verwendeten Episodensimulationen stammen im Hochgebirge zunächst
aus LM-Vorhersagen mit 7 km Gitterweite. Die Verwendung von Episoden aus FOOT3DK auch
für das Hochgebirge und die Ebene von Ouarzazate ist angestrebt. Die Ergebnisse in der Region
des mittleren Drâa, die ebenfalls eine ausgeprägte Orographie aufweist, haben bereits ihre gute
Qualität bewiesen, so dass auch die Anwendung von FOOT3DK im Bereich des Hohen Atlas
und des Beckens von Ouarzazate Erfolg verspricht.
Schritt 1: Clusteranalyse der Wetterlagen nach speziellen Parametern.
Im Rahmen der bisherigen Forschungsarbeiten in IMPETUS wurden Wetterlagen für die statistische
Rekombination des lokalen Klimas aus den „Lamb-Weather-Types“ abgeleitet, die auf der
Basis von Druckbeobachtungen am Boden Anströmungs- bzw. Zirkulationsklassen ermittelten.
Im Rahmen der bisherigen Ziele lieferte diese Methode zufriedenstellende Ergebnisse, gerade
vor dem Hintergrund der Anwendungsbezogenheit kann diese Art der statistisch-dynamischen
Klimasimulation jedoch optimiert werden. Die Verwendung weiterer Parameter, die für die Validierung
der LM-Modellrechnungen mit der Technik der „Self Organizing Maps“ (SOM) (Kohonen,
1995, und Gutiérrez et al. , 2005, mit einer Anwendung auf Klimamodell-Daten) entwickelt
wurde, könnte die Klassifikation verbessern. Erfolg versprechend ist dabei eine Clusteranalyse,
welche die Kombination aus dynamischen (z. B. Anströmrichtung der mittleren Atmosphä-
497

498
IMPETUS Teilprojekt B1
re, IPV der oberen Atmosphäre) und thermodynamischen (z. B. Gradient der äquivalentpoten-
ziellen Temperatur Θe, Feuchtekonvergenz) Parametern berücksichtigt. Dabei werden Lag-
korrelierte Werte mit mehrtägiger Verschiebung berücksichtigt. Die Auswahl der Parameter
hängt von dem Aspekt der jeweiligen Auswertung von atmosphärischen Parametern ab. Für die
Vegetationsdynamik sind oftmals nur Mittelwerte der Temperatur und des Niederschlags sowie
deren Maximums- und Minimumswerte interessant, für hydrologische Fragestellungen auch die
Niederschlagsraten und für ökonomische Zwecke Parameter wie ein Wassermangelindex. Die
optimale Anzahl und Kombination der Parameter sowie die Anzahl der Cluster wird variationell
ermittelt.
Schritt 2: Häufigkeitsverteilungen der Wetterlagen (Klimatologie)
Nach der Identifikation der Wetterlagen erfolgen die Analyse der Häufigkeiten und ihr Bezug zu
Niederschlagsereignissen in unterschiedlichen Jahren auf der Basis von Beobachtungsdaten. Dazu
bedarf es genauer, möglichst räumlich hochaufgelöster Messungen in möglichst langen Zeiträumen,
zusätzlich werden auch Fernerkundungsdaten (Wolkenverteilung aus METEOSAT-IR
Bildern und Regenraten aus Mikrowellen) genutzt, um die räumlichen Strukturen von Niederschlagsereignissen
zu erfassen. Mit Hilfe der beobachteten Häufigkeitsverteilungen können die
speziellen Charakteristika extremer Jahre beschrieben werden. Die REMO-Simulationen bieten
für die vergangenen 25 Jahre derzeit die beste Datengrundlage für eine solche Analyse, weil hier
transiente Modellsimulationen vorliegen. Die berechneten Häufigkeitsverteilungen der Wetterlagen
werden mit denen aus Reanalysedaten (Hübener, 2005a) verglichen. Die Rekombination aus
repräsentativen LM- und FOOT3DK Simulationen wird geprüft. Der Vorteil der statistischdynamischen
Rekombination besteht unter anderem darin, dass die räumliche Kohärenz der
Muster einzelner Parameter nicht über einen komplexen statistischen Ansatz (Stehlik und Bardossy,
2002) ermittelt werden muss, sondern durch die Modellphysik vorgegeben ist.
Schritt 3: Analyse der Wetterlagen im zukünftigen Klima
Anhand der 25-Jahres-Klimatologien mit REMO und der im Rahmen von Konsortialläufen mit
diesem Regionalmodel für Nordafrika erstellten und als Ensemble realisierten IPCC-SRES A1B
und B1-Szenarien (vgl. Dachprojekt AB1) bis 2050 werden Verteilungen der Wetterlagen ermittelt.
Transferfunktionen zwischen saisonalen Mustern der heutigen und der zukünftigen Situation
für jeden Monat bzw. für jede Saison werden untersucht; so können mögliche jahreszeitliche
Verschiebungen erfasst werden. Daraus ergeben sich Häufigkeitsverteilungen signifikanter Muster
für jeden Monat. Es erfolgt die Rekombination aus bereits berechneten FOOT3DK- oder LM-
Simulationen für Episoden, die jeweils einer Klasse der Häufigkeitsverteilungen zugeordnet
sind, um lokale Niederschlagsmuster zu erzeugen. Dabei wird die Sensitivität der Ergebnisse in
Abhängigkeit von unterschiedlich gewählten Episodensätzen untersucht, um den Ungenauig-

Teilprojekt B1 IMPETUS
keitsbereich des statistisch-dynamischen „Downscalings“ abzuschätzen. Simulationen mit geänderter
Landnutzung zeigen mit FOOT3DK deutlich die Auswirkungen von Landnutzungsänderungen
(Shao et al., 2003), so dass Simulationen mit geänderten Vegetationsdaten für dieselben
Episoden Modifikationen im lokalen Klima beschreiben, deren Rückkopplung mit den großskaligen
Antrieben allerdings vernachlässigt wird.
Statistische Korrektur der Niederschlagsverteilungen
Allgemeine Korrektur der Verteilungsfunktionen
Atmosphärenmodelle benutzen ein idealisiertes Bild der Natur. Die mit ihnen gewonnenen Daten
unterscheiden sich systematisch von real beobachteten Daten. Diese systemimmanenten Unterschiede
können durch Modelloptimierung zwar verkleinert, aber niemals ganz behoben werden.
Die Korrektur der Niederschlagsdaten in Bias und Häufigkeitsverteilung wurde bereits erfolgreich
für REMO-Daten unternommen (Paeth und Hense, 2002). Ein Nachteil bei der Übertragung
der Niederschlagskorrekturen auf Szenarien ist die Unkenntnis der zeitlichen Variabilität
der berechneten Transferfunktionen. Der für statistisch signifikante Aussagen notwendige Umfang
der Daten in zeitlich entsprechend weit auseinander liegenden Perioden ist nicht vorhanden.
Eine Alternative zur Berechnung der Transferfunktionen für unterschiedliche Zeitscheiben bietet
der Bezug zu Wetterlagen: Die Korrektur der Niederschlagsdaten wird jeweils auf bestimmte
Wetterlagen beschränkt. Es ist zu erwarten, dass die Parameter der Transferfunktionen sich zwischen
konvektiven Lagen und Lagen mit eher stratiformen Niederschlägen mehr unterscheiden
als für ähnlich geartete Lagen in unterschiedlichen Zeiträumen. So erhält man über die aus Klimaszenarien
ableitbaren Änderungen von Häufigkeitsverteilungen der Wetterlagen für unterschiedliche
Zeiträume auch Abschätzungen für Änderungen in den Transferfunktionen. Diese
Abschätzung liegt in Form von oberen und unteren Schranken vor und gibt somit die maximale
Variabilität des Niederschlags einer Wetterlage an.
Zusammenhang Mittelwert Gitterbox – lokale Regenrate
Ein auch in der numerischen Wettervorhersage bislang nicht zufrieden stellend gelöstes Problem
ist die Übertragung der vom Modell vorhergesagten Niederschlagsraten, die Gebietsmittelwerte
über die Gitterboxen darstellen, auf lokale Niederschlagsraten. Die Differenz zwischen modellgenerierten
und lokalen Niederschlagsraten ist natürlich in konvektiven Situationen besonders
groß. Maximalwerte des Niederschlags beeinflussen die Bodenerosion sehr stark, so dass die Ergebnisse
z. B. in PK Ma-L.3 von einer verbesserten Vorhersage der Regenraten profitieren können.
Dabei stellen sich zwei zentrale Fragen: Wie sieht der Zusammenhang zwischen modellgenerierten
Niederschlagsflächen und Wolken- bzw. Niederschlagsbeobachtungen aus den Satelli-
499

500
IMPETUS Teilprojekt B1
tendaten aus? Ist eine Korrektur der Modelldaten in der Lage, zumindest über längere Zeiträume
ermittelte Häufigkeitsverteilungen der an Stationen gemessenen Niederschläge angemessen zu
repräsentieren? Der Korrekturansatz ist dann auch zweistufig. Zunächst wird aus den Parametern
des numerischen Konvektionsschemas des Atmosphärenmodells die Größe (Fläche) der
„Downdrafts“ (Abwindschläuche in Gewitterwolken) in einer Gitterbox berechnet, in denen der
konvektive Niederschlag fällt. Damit ist eine erste, einfache Skalierung der maximalen Niederschlagsrate
möglich. Ergänzend erfolgt die Abschätzung der von aktiven Niederschlagszellen
bedeckten Fläche aus Fernerkundungsdaten. Zur Lokalisation der „Downdrafts“ eignen sich in
erster Linie die Regenradar-Daten des TRMM-Satelliten. Zwar ist die zeitliche Bedeckung hier
relativ gering, der Vergleich mit den modellgenerierten Daten über längere Zeiträume bietet jedoch
eine Möglichkeit der Kalibration, in der ein Modell-Bias der geschätzten Fläche, auf die
der Niederschlag konzentriert ist, korrigiert wird. Auch hier ist die Unterscheidung für bestimmte
Lagen in Form einer Klassifikation der niederschlagserzeugenden Wetterlagen sinnvoll. Das
Korrekturverfahren wird mit Messungen der IMPETUS Klimastationen kalibriert.
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Wissenschaftliche Leitung
Die wissenschaftliche Leitung dieses Teilprojektes wird von Dr. Michael Christoph übernommen.
Bearbeiter „Modellierung LM“
Die Bearbeitung des statistisch-dynamischen „Downscalings“ für die Drâa-Region und der ergänzend
notwendigen Episodensimulationen mit dem LM wird von Dr. Kai Born (Arbeitsgruppe
Prof. Dr. M. Kerschgens) auf einer BAT IIa durchgeführt. Dies erfolgt in enger Zusammenarbeit
mit Teilprojekt A1 (A. Krüger). Herr Born betreut die Datenpflege der REMO-Daten, die aus
den Konsortialrechnungen des DKRZ gewonnen werden (Teilprojekt AB1), im Hinblick auf ihre
Verwendung im statistisch-dynamischen „Downscaling“. Dabei steht zunächst die Wetterlagen-
Klassifikation mit alternativen Parametern im Vordergrund. In der ersten Phase (2006) werden
diese an REMO-Daten und verfügbaren NCEP- bzw. ECMWF-Reanalysen durchgeführt und
verglichen. Der Vergleich bezieht sich vor allem auf die großskaligen Situationen, weil die Reanalysedaten
die Atlasregion nicht ausreichend auflösen. Dasselbe Verfahren wird in Anwendung
auf die ECHAM-Szenarien aus Teilprojekt AB1 Aufschluss über die Entwicklung der Häufigkeitsverteilungen
der Wetterlagen in zukünftigen Klimaszenarien geben, wobei sowohl die Konsortialrechnungen
mit ECHAM5 als auch die in IMPETUS durchgeführten Simulationen mit
dem dynamischen Vegetationsschema verwendet werden. Die technischen Grundlagen für diese

Teilprojekt B1 IMPETUS
Auswertungen wurden in den ersten beiden IMPETUS-Phasen bereits entwickelt. Als Basis für
die Klassifikation von Wetterlagen für das dynamische „Downscaling“ werden REMO-Daten
gewählt. Für die abgeleiteten Klassen von Wetterlagen werden unterschiedliche Gruppen repräsentativer
Episoden zusammengestellt, um die Unsicherheit in der Darstellung des Regionalklimas
mit dem statistisch-dynamischen „Downscaling“ zu erfassen. Für diese Episoden werden
LM-Simulationen, sofern sie nicht bereits vorliegen, als Grundlage für die weiteren FOOT3DK-
Modellierungen bereitgestellt. Der Rechenumfang beträgt dabei nur einen Bruchteil der bisher
praktizierten LM-Simulationen für ganze Jahre. Die Verteilungen klimatologischer Parameter
auf der kleinsten Skala werden durch ein MOS-Verfahren, das Transferparameter auf der Basis
von Wetterlagen bereitstellt, korrigiert. Herr Born prüft, in welcher Form Wahrscheinlichkeitsaussagen
für in Episoden prognostizierte Niederschläge in dem „Downscaling“-Verfahren und
bei Weitergabe der Daten eingebunden werden können.
Herr Born übernimmt auch die Bearbeitung meteorologischer Fragestellungen und die Bereitstellung
klimarelevanter Daten in Problemkomplexen. Neben den notwendigen technischen Arbeiten
der Datenbereitstellung ist auch eine inhaltliche Bearbeitung notwendig, da in der interdisziplinären
Zusammenarbeit der volle Qualitäts- und Informationsumfang der Daten fremder Disziplinen
vielfach nicht bekannt ist. Herr Born beteiligt sich an dem Aufbau eigenständiger Anwendungen
für die Problemkomplexe PK Ma-H.1, PK Ma-H.3, PK Ma-H.4 und PK Ma-L.3
und steht für bilaterale Gespräche mit den Anwendern sowie Fortbildungen zur Verfügung. Die
Arbeiten in den Problemkomplexen PK Ma-H.4 und PK Ma-L.3, für deren Leitung Herr Born
verantwortlich ist, beinhalten die Auswertung langjähriger Niederschlagsdaten, die in den diagnostischen
Studien der ersten beiden IMPETUS-Phasen zur Verfügung gestellt wurden, hinsichtlich
der zeitlichen Prädiktabilität. Für die Abschätzung der Bodenerosion werden Niederschlagsdaten
zur Verfügung gestellt, welche die Erzeugung von Vorhersagen-Ensembles für unterschiedliche
Entwicklungen des zukünftigen Klimas ermöglichen. In der Analyse der Abflussvorhersagen
mit dem MMS erarbeitet Herr Born Möglichkeiten zur Identifikation von Risikogebieten
und -situationen. Dabei werden die Informationen aus der Wahrscheinlichkeitsvorhersage
für den Niederschlag für Ensemble-Antriebe des MMS genutzt.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Durchführung ergänzender Episodensimulationen mit dem LM
⇒ Wetterlagenklassifikation für die ECHAM4/5- und REMO-Daten für vergangene Zeiträume
⇒ Bereitstellung der Klimadaten für PK Ma-H.1, PK Ma-H.3, PK Ma-H.4, PK Ma-L.3
⇒ Auswertung der ECHAM4/5- und REMO-Daten bzgl. tropisch-extratropischer Wechselwirkung
(bis Mitte 2007)
⇒ Vorbereitende Gespräche mit ORMVAO/DGH/DRH bzgl. des Einsatzes der DSS-
Problemkomplexe
501

502
IMPETUS Teilprojekt B1
⇒ Analyse der beobachteten Niederschläge bzgl. Prädiktabilität in Trocken- bzw. Feuchtphasen
(bis Mitte 2007, Vorbereitung für PK Ma-H.4)
2. Jahr (2007)
⇒ Wetterlagenklassifikation ECHAM4/5 und REMO für zukünftige Zeiträume
⇒ Durchführung des statistisch-dynamischen „Downscalings“ mit LM
⇒ Sensitivitätstests für PK Ma-H.1, PK Ma-H.3, PK Ma-L.3
⇒ Durchführung von Szenarien PK Ma-H.1, PK Ma-H.3, PK Ma-L.3
⇒ Integration von PK Ma-H.4 als Ergänzung zu PK Ma-H.1 und PK Ma-H.3
⇒ Beginn der Zusammenführung von Daten und Programmen der Problemkomplexe zu anwenderfreundlichen
Oberflächen
⇒ Fortbildung der marokkanischen Ansprech- und Kooperationspartner, weitere Diskussion
über Anforderungen an die Problemkomplexe und deren Einsatzmöglichkeiten
3. Jahr (2008)
⇒ Aufbau der „Decision Support Systems“ (DSS) als Einzelanwendungen
⇒ Implementation der DSS aus den Problemkomplexen, Anwendungstests
⇒ Gemeinsame deutsch / marokkanische Weiterentwicklung der DSS
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Qualitätskontrolle und ggf. Korrektur des implementierten DSS
Bearbeiter „Modellierung FOOT3DK“
Die Arbeiten der Szenarienbildung werden durch einen Doktoranden (N.N.) auf einer 1 /2 BAT
IIa-Stelle unter Leitung von Prof. Dr. M. Kerschgens vorgenommen. Es erfolgt eine zusätzliche
Unterstützung an wissenschaftlich sinnvollen Stellen (Analyse der Vorhersagbarkeit aus Klimadaten
in PK Ma-H.4, Durchführung und Interpretation von Szenarien in den Problemkomplexen
PK Ma-H.1, PK Ma-H.3, PK Ma-H.4, PK Ma-L.3, PK Ma-H.5). Die wissenschaftliche Beurteilung
der Ergebnisse für unterschiedliche Methodiken der statistischen und statistischdynamischen
Szenarienbildung mündet in eine Promotion. Der Schwerpunkt liegt auf den Arbeiten
zum PK Ma-H.5, in dem die Verdunstung für zukünftige Szenarien sowohl des Klimas als
auch der Landnutzung und Bewässerungstechnik berechnet wird. Ziel ist es, eine Basis zur langfristigen
Planung der Oasenbewirtschaftung zu schaffen. Im Rahmen von PK Ma-H.5 wird
hauptsächlich das Atmosphärenmodell FOOT3DK verwendet, so dass die Doktorandenstelle die
erfolgreichen Arbeiten der ersten beiden Phasen kontinuierlich fortsetzen wird. Der erste Schritt
für die Anwendungen im PK Ma-H.5 besteht in der Erstellung der notwendigen Kataster für das
Becken Ouarzazate und den Hohen Atlas. Die Durchführung des „Downscalings“ für vergangene
Zeiträume und Szenarien auf der Grundlage der REMO-Wetterlagenklassifikationen mit dem
Antrieb aus LM-Daten ermöglicht die Bereitstellung einer Datenbank klimatologischer Parame-

Teilprojekt B1 IMPETUS
ter, die in verschiedenen Anwendungen münden kann. Eine weitere Aufgabe besteht in der Verfügbarmachung
der meteorologischen Parameter auf der lokalen Skala (letztes Glied der Modellkette)
und dem Transfer dieser Daten in die entsprechenden Problemkomplexe.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Auswahl alternativer Episoden für das statistisch-dynamische „Downscaling“
REMO/LM/FOOT3DK
⇒ Wetterlagenklassifikation für die ECHAM4/5- und REMO-Daten für vergangene Zeiträume
⇒ Bereitstellung der Klimadaten für PK Ma-H.1, PK Ma-H.3, PK Ma-H.4, PK Ma-L.3
⇒ Bereitstellung des Katasters des Beckens von Ouarzazate und des Hohen Atlas für
FOOT3DK
2. Jahr (2007)
⇒ Wetterlagenklassifikation ECHAM4/5 und REMO für zukünftige Zeiträume
⇒ Durchführung des statistisch-dynamischen „Downscalings“ mit FOOT3DK
⇒ Durchführung der ergänzenden Simulationen für Episoden mit FOOT3DK
3. Jahr (2008)
⇒ Berechnung und Auswertungen der Verdunstungsklimatologien mit FOOT3DK in PK Ma-
H.5 Korrektur der Verteilungen klimatologischer Parameter aus dem statistisch-dynamischen
„Downscaling“, besonders für den Niederschlag
⇒ Entwicklung eines Datenbank-Moduls zur statistisch-dynamischen Regionalisierung für lokale
Entscheidungsträger in Marokko im Rahmen des PK Ma-H.5
⇒ Ausbau des Datenbank-Moduls zum DSS
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Transfer des DSS nach Marokko und Schulung der Nutzer vor Ort
SHK „Modellierung FOOT3DK“
Eine SHK (N.N. bei Prof. Dr. M. Kerschgens) übernimmt die Untersuchung der Szenariendaten
aus ECHAM4/5 und REMO hinsichtlich der tropisch-extratropischen Wechselwirkungen. Anhand
der Ergebnisse kann unter Verwendung unterschiedlicher Gruppen von Episoden eine Bewertung
der Niederschlagsänderungen in Szenarien erneut durchgeführt werden, um die Ergebnisse
von Hübener et al. (2005a und 2005b) zu bewerten.
503

504
IMPETUS Teilprojekt B1
Tabelle der im Teilprojekt verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
CWT Circulation Weather Type
DGH Direction Générale de l’Hydraulique
DRH Direction Régionale de l’Hydraulique, Agadir
DSS Decision Support System
DWD Deutscher Wetterdienst
ECHAM4
ECHAM5
ECMWF Model, Hamburg, Version 4 / Version 5
ECMWF European Centre for Medium Range Weather Forecast
FOOT3DK Flow over orographically structured terrain, 3 dimensional, Version
„Köln“, Meso-γ-Skaliges Atmosphärenmodell
GLCC Global Land Cover Change Project
HRU Hydrological Response Unit
IR Infrared
LM Lokalmodell des DWD, Meso-β-skaliges Atmosphärenmodell
MOS Model Output Statistics
MCC Mesoscale convective cluster
METEOSAT Meteorological Satellite
MMS Modular Modeling System, Modulare Sammlung von Modellkomponenten
zur Abflussmodellierung (Teilprojekt B2)
NAO North Atlantic Oscillation
NCEP National Center for Environmental Prediction
ORMVAO Office Régionale de Mise en Valeur Agricole d’Ouarzazate
PESERA Pan European Soil Erosion Risk Assessment (Bodenerosionsmodell)
REMO Regionalmodell, Synoptisch- uns Meso-α-skaliges atmosphärisches
Regionalklimamodell
SOM Self Organizing Maps (eine spezielle Technik zur Clusterung von Daten)
SRM Snowmelt Runoff Model, einfaches Modell zur Berechnung der Schneeschmelze
TRMM Tropical Rainfall Measurement Mission
UEB Utah Energy Balance Model, Energiebilanzmodell der Erdoberfläche (Bestandteil
in MMS)
USGS United States Geographical Survey

Teilprojekt B1 IMPETUS
Im Text zitierte Literatur
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Haase, G., 2002: A physical initialization algorithm for non-hydrostatic weather prediction models using radar derived
rain rates. Dissertation, Meteorologisches Institut der Rhein. Friedr.-Wilh.-Universität Bonn, II, 104 S.
Knippertz, 2005: Tropical-Extratropical Interactions Assocaited with an Atlantic Tropical Plume and Subtropical Jet Streak.
Mon. Wea. Rev., 133, 2759–2776.
Kohonen, T. (1995). Self-Organizing Maps. Series in Information Sciences, Vol. 30. Springer, Heidelberg. Second ed. 1997.
Lamb, P. J. und R. A. Peppler, 1987: North Atlantic Oscillation: Concept and Application. Bull. Amer. Met. Soc. 68, 1218-1225.
Stehlik, J. und A. Bárdossy, 2002: Multivariate stochastic downscaling model for generating daily precipitation series based on
atmospheric circulation.. J. Hydrol. 256, 120-141
Veröffentlichungen im Rahmen von IMPETUS seit 2000
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Hübener, H, 2003,: Mesoskalige Simulation einer Verdunstungsklimatologie für ein semi-arides Untersuchungsgebsiet in Südmarokko.
Mitteilungen aus dem Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln (Hrsg. M. Kerschgens,
F. M. Neubauer, M. Pätzold, P. Speth, B. Tezkan), Nr. 161, 124 S.
Hübener, H., M. Schmidt,, M. Sogalla und M. Kerschgens, 2004: Simulating evapotranspiration in a semi-arid environment.
Theor. Appl. Climatol., DOI:10.1007/s00704-004-0097-9.
Hübener, H. und M. Kerschgens, 2005a: Downscaling of current and future rainfall climatologies for southern Morocco. Part I:
Downscaling method and current climatology. Submitted to Int. J. Climatol.
Hübener, H. und M. Kerschgens, 2005b: Downscaling of current and future rainfall climatologies for southern Morocco. Part II:
Climate change signals. Submitted to Int. J. Climatol.
Knippertz, Peter,2003,: Niederschlagsvariabilität in Nordwestafrika und der Zu¬sammenhang mit der großskaligen atmosphärischen
Zirkulation und der synoptischen Aktivität. Mitteilungen aus dem Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität
zu Köln (Hrsg. M. Kerschgens, F. M. Neubauer, M. Pätzold, P. Speth, B. Tezkan), Nr. 152, 136 S.
Knippertz, P., 2003: Tropical-extratropical interactions causing precipitation in Northwest Africa: Statistical analysis and seasonal
variations. Mon. Weather Rev. 131, 3069-3076.
Knippertz, P., 2004: A simple identification scheme for upper-level troughs and its application to winter precipitation variability
in Northwest Africa. J. Climate 17, 1411-1418.
Knippertz, P. und J. Martin, 2005: Tropical plumes and extreme precipitation in subtropical and tropical West Africa. Q. J. R.
Meteorol. Soc., 131, 2337–2365.
Knippertz, P. und A. H. Fink, 2006a: Synoptic and Dynamic Aspects of an Extreme Springtime Saharan Dust Outbreak. Akzeptiert
bei Quart. J. Roy. Met. Soc.
Knippertz, P. and A. H. Fink, 2006b: Tropical plumes: A visible sign of tropical–extratropical interactions. Eingereicht für
PROMET Sonderheft Tropenmeteorologie.
Knippertz, P., A.H. Fink, A. Reiner und P. Speth, 2003a: Three late summer/early autumn cases of tropical-extratropical interactions
causing precipitation in Northwest Africa. Mon. Weather Rev. 131, 116-135.
Knippertz, P., M. Christoph und P. Speth, 2003b: Long-term precipitation variability in Morocco and the link to the large-scale
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Paeth, H., K. Born, R. Podzun und D. Jacob, 2005: Regional dynamical downscaling over West Africa: Model evaluation and
comparison of wet and dry years. Meteorologische Z. 14, No. 3, 349-367
Paeth, H. und A. Hense, 2003: Seasonal forecast of sub-sahelian rainfall using cross validated model output statistics. Meteorologische
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Paeth, H. und A. Hense, 2005: Mean versus extreme climate in the Mediterranean region and its sensitivity to future global
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505

Teilprojekt B2 IMPETUS
Teilprojekt B2
Wasserverfügbarkeit und Bodendegradation
Antragsteller Fach
Prof. Dr. B. Diekkrüger (Koordinator)
Geographisches Institut, Universität Bonn
Hydrologie, Bodenkunde
Prof. Dr. B. Reichert
Geologisches Institut, Universität Bonn
Hydrogeologie, Hydrogeochemie
Prof. Dr. M. Winiger / PD Dr. J. Löffler
Geographisches Institut, Universität Bonn
Geographie: Klimatologie
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt die folgenden Problemkomplexe:
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Ma-E.1 Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet des Drâa
PK Ma-E.2 Landwirtschaftliche Anbaustrategien in den südlichen Drâa-Oasen bei Wasserknappheit
PK Ma-H.1 Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Dynamik von Wasserressourcen
im Drâa-Einzugsgebiet (Federführung)
PK Ma-H.2 Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien und den Grundwasserund
Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-Tal (Federführung)
PK Ma-H.3 Saisonale Abflussprognosen aus der Schneeschmelze für das Bewässerungsmanagement
(Federführung)
PK Ma-H.4 Interannuelle Niederschlagsvariabilität und Wassermanagement
PK Ma-L.1 Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen im zentralen
Hohen Atlas
PK Ma-L.2 Auswirkungen von Landnutzungs- und Klimawandel auf die Resilienz und Regenerationsfähigkeit
der Vegetation in Südmarokko
PK Ma-L.3 Risiken und Gefahren durch extreme Niederschläge: Überflutungen und Bodenerosion
im Drâa-Tal
Zusammenfassung
In der zweiten Phase wurden im Teilprojekt B2 die Arbeiten zur Simulation der hydrologischen
und hydrogeologischen Prozesse weiter vorangetrieben. Es stehen jetzt Modelle für Teilregionen
des Drâa-Einzugsgebietes zur Verfügung, die anhand von eigenen Messungen und Abflussmessstellen
validiert wurden. Diese Modelle können nun operationell eingesetzt werden, um einer-
507

508
IMPETUS Teilprojekt B2
seits die Niederschlags- und Schneedynamik im Hohen Atlas und andererseits die hydrologischen
und hydrogeologischen Prozesse in dem semi-ariden Raum zu beschreiben.
In der 3. Phase wird sich das Teilprojekt an einer Vielzahl von Problemkomplexen beteiligen.
Hierzu ist es notwendig, das genutzte hydrologische Modellsystem MMS auf das gesamte Einzugsgebiet
anzuwenden und damit Szenarien zu berechnen. Die derzeit in Entwicklung befindliche
Integration des Grundwassermodells MODFLOW und des Schneemodells UEB wird hierbei
eine wesentliche Verbesserung der Anwendbarkeit von MMS bringen. Neben MODFLOW werden
vereinfachte Speicher-Durchflussmodelle eingesetzt, deren Parameter direkt in das MMS
übernommen werden können. Für die Berechnung der Versalzungsgefährdung in den Oasen
wird das Modell Sahysmod derzeit angewendet und parametrisiert. Mit diesem Modell ist es
möglich, Szenarien zu berechnen, die die Wasserqualität im Hinblick auf die verschiedenen
Quellen (Grundwasser, Oberflächenwasser) berücksichtigen und Aussagen über zukünftige Erträge
zulassen. Bodendegradation wird mit dem Modellsystem PESERA regional abgeschätzt,
welches speziell für Trockenräume entwickelt wurde. Derzeit werden die mit PESERA erzielten
Ergebnisse mittels einer Kombination von Feldbegehung und Luft- bzw. Satellitenbildauswertung
validiert.
Die Aufgaben des TP B2 in der 3. Phase können wie folgt zusammengefasst werden:
• Berechnung der hydrologischen Prozesse und der Stauseefüllung für verschiedene Szenarien.
Bei den Szenarien werden im Wesentlichen Klimaszenarien eine Rolle spielen, da
aufgrund der derzeit schon hohen Vegetationsdegradation eine weitere Abnahme der
Biomasse im regionalen Maßstab kaum eine Auswirkung haben wird.
• Analyse und Simulation der Wasserquantität und Wasserqualität in den Oasen südlich
des Staudamms. Aufgrund des hohen Wasserdefizits der vergangenen Jahre wird zunehmend
auf Grundwasser für die Bewässerung ausgewichen. Aufgrund des erhöhten Salzgehaltes
besteht eine große Gefahr der Bodenversalzung und damit der Abnahme der
Bodenqualität und Produktivität.
• Entwicklung eines DSS zur Analyse und Bewertung verschiedener Handlungsoptionen im
Bewässerungs- und Oasenmangement. Die zuvor genannten Untersuchungen dienen zur
Entwicklung eines DSS, in dem die Erträge unter Berücksichtigung des Wasserbedarfs,
des Wasserdargebots (regional aus dem Stausee, lokal aus dem Grundwasser) und der
Versalzungsgefahr langfristig berechnet werden.
• Analyse der mit der zukünftigen Klimaänderung verbundenen Bodendegradation. Die
Ergebnisse der Klimaberechnungen werden genutzt, um die Auswirkung der Klimaänderung
auf die Bodendegradation abschätzen zu können. Es wird weiterhin versucht, aus
der Änderung der Wiederkehrwahrscheinlichkeit mittels MMS Vorhersagen über die Ge-

Teilprojekt B2 IMPETUS
fahr von Hochwässern machen zu können. Diese Ansätze werden in ein DSS zur Bewertung
von Strategien zur Minderung des mit dem Globalen Wandel einhergehenden Degradationsrisikos
integriert.
• Durchführung von Schulungen zu den verwendeten hydrologischen Modellen (MMS,
MODFLOW, PESERA), GIS-Grundlagen und Verwendung des DSS.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
Dynamik der Wasserressourcen unter dem Einfluss des Globalen Wandels
Die PUB Initiative der IAHS („International Association of Hydrological Scienes“) (2003)
macht deutlich, wo der aktuelle Fokus der hydrologischen Analyse liegt: Es muss versucht werden,
die mit der Modellierung verbundenen Unsicherheiten mit der Heterogenität der Landschaft,
der Prozesse und der Randbedingungen zu verbinden. Dieses Thema wird von Beven
(2001) seit einigen Jahren diskutiert, der darauf hinweist, dass Modelle aufgrund der „equifinality“,
der nicht Eindeutigkeit der Parameter, schwer zu kalibrieren und zu validieren sind. Aus diesem
Grund müssen Parametrisierungsansätze gefunden werden, die das Wissen über die betrachtete
Region und deren spezifischen Prozesse berücksichtigt (Bull et al., 2003).
Auf der lokalen Skala (wenige ha bis ca. 50 km 2 ) wurden detaillierte Untersuchungen zur Rückkopplung
von Vegetation und hydrologischen Prozessen durchgeführt (Weber, 2005). Mit einem
physikalisch basierten Modellsystem wurden die Prozesse räumlich hoch aufgelöst berechnet
und anhand von Bodenfeuchte- und Abflussmessungen validiert. Die dabei erhobenen Daten zu
bo-denphysikalischen Eigenschaften bilden die Basis für die Untersuchungen zu regionalen Boden-eigenschaften
und zur Simulation auf der regionalen Skala. Um die bei der IAHS geforderte
He-terogenität der Landschaft berücksichtigen zu können, wurde das in das Modellsystem MMS
in-tegrierte Modell PRMS (Leavesley et al., 1996, 2002) für die Berechnung der Prozesse auf
der regionalen Skala gewählt und zunächst für den Hohen Atlas angewendet. Es stellt einen
Kom-promiss zwischen Prozessdarstellung und Datenbedarf dar. Aufgrund des distributiven Ansatzes
erlaubt es, die Prozesse räumlich hoch aufgelöst zu betrachten und somit die im Hochgebirge
vorhandenen Gradienten abzubilden. Das PRMS-MMS wurde zunächst erfolgreich auf das
Assif-n-Ait-Ahmed Einzugsgebiet angewendet (Machauer, 2003). Diese Anwendung war die
Grundlage für die Simulation des Ifre-Einzugsgebietes (ca. 1.250 km 2 ), an der alle wesentlichen
Methodiken der Ausweisung von HRUs, der Parametrisierung und der Regionalisierung (Bull et
al., 2003, de Jong et al., 2004; Carlile et al., 2002) getestet wurden. Nunmehr ist das Modellsystem
in der Lage, die Wasserflüsse im regionalen Maßstab abzubilden.
Die im oberen Teileinzugsgebiet Ameskar mit dem MMS modellierten Abflüsse zeigen mit Ergebnissen
von 11 bis 22 % einen geringen Abflussquotienten (Machauer, 2003; de Jong et al.,
509

510
IMPETUS Teilprojekt B2
2004). Diese Werte werden vom SRM für das M’Goun-Einzugsgebiet (1.250 km²) nach Kalib-
rierung am gemessenen Abfluss mit 10 bis 15 % bestätigt (Schulz, 2005). Der Schneespeicher ist
eine wesentliche Komponente im hydrologischen Prozessgefüge des Hohen Atlas. Auf ihn wird
später im Detail eingegangen.
Die geologische Ausstattung des Einzugsgebiets mit einem großen Anteil an porösen und von
Störungen durchzogenen Aquiferen (u.a. Karst) (Reichert et al., 2003) führt zu komplexen Zwischenabfluss
und Grundwasserbewegungen. Der Ansatz von McGuire et al. (2005) für eine Abschätzung
der Verweildauer von Wasser in einem Einzugsgebiet mittels Isotopenanalysen und
Korrelationen mit topographischen Indices könnte bei Übertragbarkeit auf komplexe und unterschiedliche
geologische Gegebenheiten auch zu Kenntnissen über die atlassischen Zuflüsse in
den Stausee El Mansour Eddahbi bei Ouarzazate führen.
Die Oasen werden nach einem Ansatz von Mastin und Vaccaro (2002) berücksichtigt, die das
MMS für das Yakima-Einzugsgebiet, USA, eingesetzt haben. Hierbei wird ein Bewässerungsmanagementplan
aufgestellt, der, sofern die Wasserressourcen im Grundwasser bzw. Oberflächenwasser
vorhanden sind, bei der Modellierung berücksichtigt wird.
Schneedynamik im Hohen Atlas
Schneefälle im südlichen Hohen Atlas ereignen sich bei Übergreifen nordwestlicher Wetterlagen
über den Atlas-Hauptkamm hinweg nach Süden sowie bei zyklonalen und süd- bis südwestlichen
Wetterlagen, die feuchte Luftmassen vom Atlantik entlang der Atlassüdseite in das Drâa-
Einzugsgebiet transportieren und durch orographische Hebung niederschlagswirksam werden
(Knippertz, 2003). Zeitreihenanalysen von Schneekarten auf Basis von MODIS-Satellitenbildern
mit Berechnungen des „Normalized Difference Snow Index“ (NDSI) konnten das bestätigen
(Schulz und de Jong, 2004; Schulz, 2005). Beobachtungen und Messungen der winterlichen
Schneedecke im Hochgebirgseinzugsgebiet des Oued M’Goun (1500 bis 4000 m) zeigten für die
höchsten Lagen temporär einen erheblichen bis ausschließlichen Anteil der Sublimation an der
Schneeablation (Schulz und de Jong, 2004). Mit dem physikalischen Schneemodell Utah Energy
Balance Model (UEB) konnte der Verlauf von Schneewasseräquivalent-Messungen mittels
„snow pillows“ in 3000 m Höhe zwischen 2002 und 2004 gut nachmodelliert werden. Der Verlust
an Wasser aus der Schneedecke durch Sublimation betrug während des Hochwinters etwa 40
%, bei späten Schneefällen im Frühjahr führten schnell ansteigende Temperaturen zu baldiger
Schneeschmelze und einer untergeordneten Rolle der Sublimation (Schulz, 2005). Die Ergebnisse
der Schneeschmelz-Abfluss-Modellierung mit dem Snowmelt Runoff Model (SRM) im Einzugsgebiet
des Oued M’Goun (1250 km²) für die Jahre 2001 bis 2003 unterstreichen die Bedeutung
der großen Niederschlagsereignisse für die Abflussgenerierung.

Teilprojekt B2 IMPETUS
Der großen Bedeutung der Gebirge für die Wasserversorgung des Umlandes (Bandyopadhyay et
al., 1997; Viviroli et al., 2003) entspricht das „Downscaling“ klimatologischer Modellrechnungen
und Szenarien für Gebirgsräume. Aus den SRES-Szenarien des Intergovernmental Panel on
Climate Change (IPCC, 2000) wurden im Teilprojekt AB1 im Rahmen der IMPETUS-
Klimaszenarien (siehe Kapitel II.1) für den südlichen Hohen Atlas ein Anstieg der Temperaturen
im Mittel um 2 °C und eine leichte Zunahme der Winterniederschläge bei etwa gleich bleibender
Jahresniederschlagssumme abgeleitet. Zu den Auswirkungen auf die Niederschlagsform sowie
das Abflussregime im Gebirge kann auf Modellrechnungen für verschiedene andere Gebirgsräume
verwiesen werden. Für die europäischen Alpen wird in den SRES-Klimaszenarien des
IPCC bis zum Jahr 2100 eine generelle Zunahme der Lufttemperaturen sowie des Anteils der
Winterniederschläge bei gleich bleibenden Gesamtniederschlägen postuliert (Zierl und Bugmann,
2005). Rückgang des Schneeanteils, Anstieg der Schneegrenze sowie die Vorverlegung
der Abflüsse aus der Schneeschmelze führen auch in anderen Gebirgsräumen zu einem reduzierten
Beitrag der Schneeschmelze zum Sommerabfluss und zu einem Rückgang des Sommerabfluss
insgesamt (Beniston, 2003; Beniston et al., 2003; Dettinger et al., 2004; Knowles and Cayan,
2004). Die hydrologischen Auswirkungen der SRES-Klimaszenarien haben für die mittleren
Höhen der Alpen eine Verschiebung von einem pluvialen zu einem mehr pluvialen Regime zur
Folge (Zierl und Bugmann, 2005). Die mittleren Höhen des südlichen Hohen Atlas unterliegen
bei inzwischen nur noch selten auftretenden Schneedecken unterhalb von 2000 m einem pluvialen
Regime. Ein weiterer Anstieg der Schneegrenze um 200 m wird zu einer Verschiebung auch
der von Flächenanteil und Schneevolumen her wichtigen Zone um 3000 m von einem gemischt
pluvio-nivalen Regime zu einem mehr pluvialen Regime führen, so dass ein größerer Teil der
Niederschläge sofort zum Abfluss kommt. Dies führt zu verringerter Sublimation aber steigender
Evaporation, so dass zu klären ist, ob die Niederschlagsereignisse ausreichen, um nicht nur den
Boden zu befeuchten, sondern zum Abfluss in den Vorfluter und gegebenenfalls bis zum Stausee
zu gelangen (Schulz, 2005).
Bodendegradation
In der zweiten Phase wurden die Arbeiten zur Erstellung einer regionalen Karte der Bodeneigenschaften
vorangetrieben. Da es keinerlei flächendeckende Grundlage gab, wurden weitere 116
Bodenprofile angelegt, um möglichst alle geologischen Formationen im Drâa-Einzugsgebiet zu
beproben. Diese dienen als Grundlage für die Erstellung von Karten der Bodeneigenschaften.
Die Interpolation der Bodendaten erfolgt über den statistischen Ansatz des „regression-kriging“,
wo-bei verschiedene Reliefparameter als Kovariablen genutzt werden (Hengl, 2003; Hengl et al.,
2004). Die Aufnahme von Felddaten zur Erstellung der Bodenkarte ist damit abgeschlossen. Die
statistische Auswertung wird bis zum Ende der zweiten Phase abgeschlossen sein.
511

512
IMPETUS Teilprojekt B2
Das Erosionsmodell PESERA wurde zur Analyse des Erosionsrisikos im Einzugsgebiet unter
verschiedenen Klima- und Landnutzungsszenarien ausgewählt, da es speziell für den semi-ariden
Raum und für große Einzugsgebiete entwickelt wurde und eine überschaubare Anzahl von groß-
flächig erfassbaren Inputparametern benötigt (Gobin and Govers, 2003; Irvine and Kirkby,
2003). Das Model wurde für das Drâa-Tal parametrisiert und erste Klimaszenarien wurden be-
rech-net. Die Validierung erfolgte zunächst über einen Modell-Modell-Vergleich mit einem speziell
für Marokko entwickelten, statischen Modell zur Abschätzung des Erosionsrisikos (Yassin
et al., 1996). Hierbei wurde die räumliche Verteilung der Bodenerosion von beiden Modellen
ähnlich bewertet, der „weighted Kappa“ Koeffizient liegt bei 0,76. Zur Validierung der Modellergebnisse
wird aktuell die Anwendbarkeit eines Fernerkundungs-Ansatzes überprüft. Dabei
werden die in Haboudane et al. (2002) beschriebenen Erosionsindizes aus Landsat- und ASTER-
Satellitenbildern berechnet. Die Indizes kombinieren spektrale Eigenschaften von Böden, deren
Charakteristika durch den Abtrag von Oberboden verändert werden. Diese ergeben sich durch
den Einfluss organischer Substanz sowie von Tonmineralen und Eisenoxiden. Im Gelände werden
nach einer in DVWK (1996) beschriebenen Methode Erosionsformen vermessen und deren
Volumen abgeschätzt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden genutzt, um die Anwendbarkeit
der Erosionsindizes im Untersuchungsgebiet zu evaluieren, mit deren Hilfe im Anschluss
das Erosionsmodell PESERA validiert wird. Diese Arbeiten werden bis zum Ende der zweiten
Phase abgeschlossen sein.
Das Versalzungsmodell SAHYSMOD wurde ausgewählt, um die Bodenversalzung in Abhängigkeit
von der Qualität des Bewässerungswassers und der Bodeneigenschaften zu berechnen
(ILRI, 2005). Das Modell stellt eine Weiterentwicklung des Modells SALTMOD dar, welches
bereits erfolgreich im semi-ariden Raum eingesetzt wurde (Shrivastava et al., 2003) Das Modell
wurde bereits für das Gebiet der Feija westlich der Stadt Zagora angewendet (Diplomarbeit S.
Breuer, in Vorbereitung) und wird aktuell für die Oasen im mittleren Drâa-Tal parametrisiert.
Hiermit ist die Abschätzung der Auswirkung verschiedener Bewässerungstechniken möglich.
Modellierung der regionalen Grundwasserquantität und -qualität
Für die Abschätzung des verfügbaren Grundwasserdargebots unter dem Einfluss verschiedener
Szenarien werden seit Jahren erfolgreich Modelle eingesetzt (z.B. Kinzelbach and Chiang, 2002;
Kinzelbach et al., 2004; Sakiyan und Yazicigil, 2004; Brunner et al., 2003). Auch Gehrels und
Gieske (2003) stellen 2D/3D Modellierungen als wichtiges Tool für die Beschreibung der Reaktion
eines Aquifers auf verschiedene natürliche und anthropogene „driving forces“ in ariden und
semiariden Gebieten heraus. Die Güte eines hydrogeologischen Modells hängt einerseits von der
detaillierten Kenntnis der regionalen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse ab (z.B.
Rausch et al., 2002), andererseits bestimmt der gewählte Regionalisierungs-Modus für die in der

Teilprojekt B2 IMPETUS
Regel punktuell ermittelten hydrogeologischen Systemparameter die Realitätsnähe des gewählten
Models (z.B. Walker et al., 2005). Während komplexe numerische Modellierungen in der
Regel einen großen Untersuchungsaufwand bedingen (z.B. Chiang, 2005; Konikow, 2001), können
mit den so genannten „lumped-Parameter“ oder „compartmental Modellen“ (z.B. Zuber and
Maloszewski, 2001; Campana et al., 2001) auch heterogene Aquifersysteme realitätsnah simuliert
werden. Basis der meisten dieser niedrig parametrisierten Modelle sind neben der hydrogeologischen
Beschreibung der Einzelspeicher die isotopenhydrologische und hydrochemische Charakterisierung
der zirkulierenden Grundwässer sowie des Niederschlags als wesentlichem Inputfaktor
(z.B. Fekete et al., 2004; Guéro et al., 2005; Koettinger et al., 2004; Plummer et al., 2004;
Sanford et al., 2004).
Basierend auf dem mittlerweile umfangreichen Datenmaterial für das Drâa-Einzugsgebiet werden
die Grundwasserressourcen im geologisch sehr heterogen aufgebauten Gesamteinzugsgebiet
mit Hilfe eines „lumped-Parameter“ Modells simuliert. Repräsentativ für den Hohen Atlas liegt
bereits ein mesoskaliges Speicher-Durchfluss-Modell (SDM) für das abgeschlossene Teileinzugsgebiet
Assif-n-Ait-Ahmed (100 km 2 ) vor (Cappy und Reichert, 2005). Für hydrogeologisch
einheitlichere Teilbereiche des Einzugsgebietes wie das Becken von Ouarzazate oder das Oasengebiet
des mittleren Drâa-Tals fließen alle Daten in ein numerisches Modell (MODFLOW) ein.
Derzeit werden das Becken von Ouarzazate sowie einzelne Oasen des mittleren Drâa-Tals parametrisiert.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Dynamik der Wasserressourcen unter dem Einfluss des Globalen Wandels
Die Arbeiten zu diesem Thema sind im Wesentlichen im PK Ma-H.1 zusammengefasst. Die Arbeiten
am MMS sind weit fortgeschritten. Die grundlegenden Vorarbeiten sind erfolgt, so dass
jetzt das gesamte Einzugsgebiet bearbeitet werden kann.
Aufbauend auf den in der zweiten Phase bearbeiteten Methoden zur Regionalisierung von Modellparametern
erfolgt zunächst eine Unsicherheitsanalyse. In Anlehnung an IAHS (2003) wird
hierbei die Heterogenität der Landschaft, der Modellparameter und der Randbedingungen bewertet.
Untersuchungen zur Heterogenität der Landschaft sind wichtig, um die Skalenabhängigkeit
zu bewerten. Es stellt sich die Frage, inwieweit aus den im Gelände vorhandenen Gradienten auf
die räumliche Diskretisierung geschlossen werden kann. Die Heterogenität der Randbedingungen
bezieht sich im Wesentlichen auf die meteorologischen Randbedingungen. In Zusammenarbeit
mit den Meteorologen wird daher die Auswirkung des „Downscalings“ auf die Simulation
der hydrologischen Prozesse untersucht und bewertet (PK Ma-H.4). Für die Szenarienrechnungen
muss auf simulierte meteorologischen Randbedingungen zurückgegriffen werden. Auch für
513

514
IMPETUS Teilprojekt B2
die Vergangenheit sind die eigenen Messreihen zu kurz und die Daten liegen vor allem nicht flä-
chendeckend vor. Die REMO-Simulationen sind aufgrund der Auflösung nur bedingt geeignet.
Hier werden von den Meteorologen Methoden zum „Downscaling“ entwickelt, die jedoch aus
hydrologischer Sicht zu bewerten sind. Neben Fragen der Regionalisierung und des „Downsca-
ling“ insbesondere im Hochgebirge ist insbesondere die Analyse der Wiederkehrwahrscheinlich-
keiten extremer Ereignisse von Bedeutung. Diese Untersuchungen bilden auch eine Validie-
rungsgrundlage für den Wettergenerator, der in den Problemkomplexen PK Ma-H.3 und PK
Ma-H.4 entwickelt wird und auch in PK Ma-H.1 von großer Bedeutung ist.
Eine wesentliche Aufgabe ist es, die verschiedenen Modellansätze zu integrieren und konsistente
Berechnungen der Szenarien durchzuführen. Die Arbeiten zu Schnee (PK Ma-H.3), zu extremen
Ereignissen (PK Ma-L.3) und zur Grundwasserdynamik (PK Ma-H.2) werden mit dem MMS
zusammen ausgewertet und somit interdisziplinär verknüpft. Ziel ist es, die Arbeiten auf den
verschiedenen Raumskalen in ein Modellsystem zu integrieren, das den gesamten Untersu-
chungsraum umfasst und sowohl Aussagen über die Oasen als auch über die nicht bewässerte,
als Weide genutzte Landschaft zulässt. Hilfreich ist dabei, dass im MMS eine Verbindung zu den
wesentlichen Modellen (Schnee: UEB; Grundwasser: MODFLOW) vorhanden sein wird und
daher die Integration erleichtert. Mit den Ergebnissen werden Szenarien berechnet und die Was-
serverfügbarkeit in der Zukunft abgeschätzt. Dieses sind Grundlagen für ein Stauseemanage-
ment, welches mit dem zu entwickelnden DSS unterstützt wird.
Schneedynamik im Hohen Atlas
Die Entwicklung eines Monitoringtools (PROG-RESERV) zur Prognose der Abflüsse aus festen
und flüssigen Niederschlägen und damit eine Abschätzung des Wasservolumens im Stausee El
Mansour Eddahbi (PK Ma-H.3) erfordert eine Ausweitung des Niederschlags- und Schneemonitorings
vor allem im südlichen Hohen Atlas. Die im mittleren bis östlichen Teil des oberen Drâa-
Einzugsgebietes entlang eines Höhengradienten aufgestellten automatischen Wetterstationen von
IMPETUS müssen um Beobachtungen an den Stationsstandorten 1. Ordnung und eventuell 2.
Ordnung des DRH erweitert werden. Zusätzlich zu den DRH-Standardmessungen Lufttemperatur,
Niederschlag, Windrichtung und –geschwindigkeit sowie der Evaporation mit Piche-
Röhrchen oder Bac Class A- Verdunstungspfannen sind mit dem Betreiber der Stationen (DRH)
und den Stationswächtern regelmäßige Messungen zu Niederschlags- und Schneehöhe/Wasseräquivalent
sowie zur Beschaffenheit des Schnees auch im Umland der Stationen zu
planen, zu koordinieren und durchzuführen. Die DRH-Stationen liegen in der Regel am Gebirgsrand
bzw. in Tälern auf 1400 bis 1900 m Höhe, also unterhalb der Hauptniederschlagszonen. Um
einen Niederschlagsgradienten und die Bedingungen für Schneeschmelze bzw. Sublimation in
den höheren Bereichen des Jebel Siroua, des westlichen, mittleren sowie östlichsten Teils des

Teilprojekt B2 IMPETUS
zentralen Hohen Atlas (über 3000 m bis 4000 m) zu bestimmen, sind Niederschlagstotalisatoren
bzw. –schreiber und Thermometer zur Messung der Luft- und Schneetemperaturen vorgesehen.
Die gemeinsame Arbeit mit marokkanischen Wetterbeobachtern, Klimatologen und Hydrologen
ermöglicht erst die Schaffung einer Datengrundlage für das „Monitoringtool“ PROG-RESERV.
Messkampagnen zur Schneehydrologie im Winter und Frühjahr nach einheitlicher Methodik sowie
eine gemeinsame Datenarchivierung, -auswertung und statistische flächenhafte Extrapolationen
werden Vorarbeiten für die Modellierung mit PROG-RESERV sein.
Die Aufbereitung und Archivierung von MODIS-Satellitendaten zur Ableitung von Karten der
Schneebedeckung als Input in das „Snowmelt-Runoff-Model“ (SRM) und des „Monitoringtools“
PROG-RESERV ist fortzuführen.
Bodendegradation
In der dritten Phase werden alle Klima- und Landnutzungsszenarien mit dem Erosionsmodell
PESERA simuliert. Darüber hinaus werden Interventionsszenarien berechnet, mit deren Hilfe die
Auswirkungen von Maßnahmen gegen die Erosion bewertet werden. Eine mögliche Maßnahme
ist die Aufforstung in besonders gefährdeten Gebieten. Die Interventionsszenarien werden in Zusammenarbeit
mit dem Teilprojekt B3 und den marokkanischen Kooperationspartnern entwickelt.
Das Versalzungsmodell SAHYSMOD wird für die Oasen des mittleren Drâa-Tals angewendet
und die IMPETUS-Szenarien werden berechnet. Hier ist im Sinne von Interventionsszenarien
vor allem die Abschätzung der Auswirkungen unterschiedlicher Bewässerungstechniken sowie
der Einführung neuer Kulturpflanzen elementar. Auch hier werden die Interventionsszenarien in
Zusammenarbeit mit TP B3 und den marokkanischen Partnern, insbesondere der ORMVAO,
entwickelt. Bereits aktuell prüft diese die Möglichkeiten der Tröpfchenbewässerung in dem Gebiet
der Feija westlich von Zagora.
Beide Modelle werden in das DSS für Marokko integriert. Zunächst wird die Struktur des Bodenerosionsmoduls
sowie des Bodenversalzungsmoduls für das DSS entwickelt. Die eigentliche
Implementierung der Module wird unterstützt. Darüber hinaus sollen die marokkanischen Kooperationspartner
im Umgang mit den Modellen PESERA und SAHYSMOD geschult werden.
Zur Übergabe der vorhandenen Daten an die „Stakeholder“ wird ein Fachinformationssystem auf
Grundlage des GIS ArcView bzw. des Digitalen Atlas Marokkos entwickelt.
515

516
IMPETUS Teilprojekt B2
Modellierung der regionalen Grundwasserquantität und -qualität
Schwerpunkte des dritten Jahres sind Modellberechnungen der verschiedenen Klima- und Landnutzungsszenarien
und, in direkter Absprache mit dem „Comité de Pilotage“, die Interventionsszenarien.
Im Vordergrund steht dabei die Auswirkung von Landnutzungs- und Wassernutzungssowie
Klimaänderungen auf Grundwasserspeicher und Grundwasserdargebot. Ziel der Interventionsszenarien
ist es, die Auswirkungen von Maßnahmen für einen tragfähigen Umgang mit den
Grundwasservorkommen darzustellen und zu bewerten.
Die Grundwassermodellierungen sind in verschiedenen Problemkomplexen eingebunden. Die
numerischen Modellierungen im mittleren Drâa-Einzugsgebiet sind ein wesentlicher Teil des PK
Ma-H.2, in dem die Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien und den Grundwasser-
und Bodenverhältnissen untersucht werden. Die bis jetzt lokal vorliegenden Einzeloasenmodelle
müssen zu Beginn der dritten Phase auf das gesamte Oasengebiet erweitert werden. Das
bereits erfolgreich angewandte Modell MODFLOW soll gemeinsam mit den anderen Modellkomponenten
zu Bodenabtrag und -versalzung, zum Landnutzungswandel sowie zu Strategien
der Wassernutzung in ein DSS überführt werden. Zunächst werden im PK Ma-H.2 die Ergebnisse
verschiedener Modellläufe lose an das GIS ArcView gekoppelt (Fachinformationssystem).
Danach soll es zu einem lauffähigen DSS überführt werden, das den potenziellen marokkanischen
Anwender nach umfangreichen Schulungen (regelmäßige Workshops, Arbeitsaufenthalte
marokkanischer Kollegen in Bonn) am Ende der dritten Phase übergeben werden soll.
Das regionale Speicher-Durchfluss-Modell (SDM) des Gesamteinzugsgebiets liefert für alle
Szenarien das für die Modellierungen in den PK Ma-L.1, PK Ma-H.1 und PK Ma-L.2 notwendige
veränderte Grundwasserdargebot sowie die anderen hydrogeologischen Inputdaten. Validierungen
und Verfeinerungen der Eingangsdaten erfolgen kontinuierlich. Während das hydrologische
Modell MMS (siehe PK Ma-H.1) auf dem regionalen Maßstab die aus dem SDM gelieferten
Daten für die Parametrisierung der im MMS enthaltenen Grundwassermodule heranzieht,
wird für das Becken von Ouarzazate sowie für die Oasenlandschaft das in das MMS als Modul
integrierte MODFLOW eingesetzt. Zusätzlich wird bei der Verfeinerung des im agrarökonomischen
Model MiVAD (siehe PK Ma-E.1) vorhandenen Grundwassermoduls sowie bei
der Integration eines Versalzungsmoduls mitgearbeitet.
Ein wesentlicher Bestandteil der dritten Phase ist die Überprüfung der Modellergebnisse auf
Rückkoppelungseffekte mit anderen Modellen und den anderen Problemkomplexen. Für die
notwendige kontinuierliche Validierung und Verfeinerung der Modelle sollten noch weitere Daten
an ausgewählten Punkten herangezogen werden. Hier ist besonders die für das SDM maßgebliche
isotopische ( 2 H und 18 O) Inputfunktion wichtig.

Teilprojekt B2 IMPETUS
IMPETUS-Messnetz
Das Messnetz der automatischen Projekt-Wetterstationen und die speziellen Messungen zur
Schneehydrologie sollen weiter betrieben und an das DRH übergeben werden, da damit die im
amtlichen Messnetz vorhanden regionalen Lücken geschlossen werden können. Eine Überprüfung
der wichtigsten Messgrößen Lufttemperatur und Globalstrahlung durch Vergleichsmessungen
mit kalibrierten Geräten im Juni 2005 ergab Abweichungen von weniger als einem Grad
Celsius bzw. von ca. 3,5 %. Da unterschiedliche Störungseinflüsse bei den Vergleichsmessungen
im Gelände vorlagen, sind die Ergebnisse als insgesamt gut zu bewerten. Die Vergleichsmessungen
sind aufgrund des Alters der Messsensoren zukünftig auch an anderen Sensoren einmal im
Jahr durchzuführen. Die Klimadaten finden Eingang in verschiedene Modelle, die von
IMPETUS betrieben werden und dienen als Dateninput und als Validierungsgrundlage. An den
Projekt-Wetterstationen im Hohen Atlas sowie bei regelmäßigen Workshops in Ouarzazate werden
in Zusammenarbeit mit dem DRH und weiteren Projektpartnern Schulungen zu Geländemessungen,
Stationsbetrieb, Datenaufbereitung und zur Modellierung durchgeführt, um eine Integration
der marokkanischen und deutschen Mitarbeiter in eine Projektgruppe zu erreichen und
eine Übergabe der Stationen und des Monitoringtools PROG-RESERV vorzubereiten. Die Archivierung
der Klimadaten in einer Datenbank wird angestrebt, um die Daten für spezielle Anfragen
und Aufgaben filtern und zur Verfügung stellen zu können. Die Datenbank wird in Zusammenarbeit
mit dem IMPETUS-Datenmanagement (Teilprojekt C2) entwickelt. Für die Analyse
früherer Zeiträume mit dem Monitoringtool und dem Wettergenerator sollen die hydrologischen
und klimatologischen Daten der DRH-Stationen ebenfalls in die Datenbank integriert werden.
Dies kann nach Datenaufbereitung und –formatierung durch den DRH geschehen.
Das mit dem meteorologischen IMPETUS-Messstellennetz begonnene Niederschlagsmonitoring
auf die stabilen Isotope soll gemeinsam mit den Niederschlagsstationen an die entsprechend geschulten
marokkanischen Kollegen übergeben werden, da die IMPETUS-Messreihe die erste
kontinuierliche Messreihe für diesen Teilbereich von Marokko darstellt.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Wie zuvor in der Tabelle dargestellt, ist das Teilprojekt B2 an einer Reihe von Problemkomplexen
beteiligt, von denen drei federführend bearbeitet werden. Der Schwerpunkt der Arbeiten des
Teilprojektes B2 liegt in der Analyse und Modellierung der hydrologischen Prozesse auf verschiedenen
Raum- und Zeitskalen. Im PK Ma-H.1 werden die regionalen Wasserflüsse untersucht
und langfristig simuliert. Diese Arbeiten bilden die Grundlage zur Abschätzung der regionalen
Wasserverfügbarkeit, insbesondere des zur Bewässerung zur Verfügung stehenden Wassers.
Hier werden alle hydrologischen Ergebnisse zusammengefasst und mit den Landnutzungs-
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518
IMPETUS Teilprojekt B2
und Klimaszenarien die Grundlagen für die Bewertung der zukünftigen Entwicklung erstellt.
Diese dienen dann in den geplanten DSS zur Entwicklung von Strategien zur nachhaltigen Nutzung
der Wasserressourcen. Mit den gleichen Werkzeugen und Methoden werden diese Arbeiten
im PK Ma-L.1 auf der lokalen Skala durchgeführt, was eine detaillierte Betrachtung der kleinräumigen
Variabilität erfordert. Die Auswirkung der interannuellen Variabilität der Niederschläge
auf den Wasserhaushalt und das Wassermanagement wird in PK Ma-H.4 untersucht.
Für die Ermittlung dieser langfristigen Aspekte werden die in PK Ma-H.1 entwickelten Werkzeugen
eingesetzt, der Schwerpunkt von PK Ma-H.4 liegt jedoch auf der Analyse der mit der Simulation
verbundenen Unsicherheit.
Im PK Ma-H.3 wird versucht, aus der beobachteten räumlichen Verteilung der Schneebedeckung,
in Kombination mit den klimatologischen Untersuchungen und Szenarien, die nach der
Schneeschmelze im Staudamm zur Verfügung stehende Wassermenge abzuschätzen. Diese auf
den Hohen Atlas begrenzten Untersuchungen umfassen die Zeitskala von einigen Monaten. Sie
erlauben den Betreibern des Staudamms, frühzeitig Pläne zur Wassernutzung zu erstellen.
Auf der lokalen Skala der Oasen wird im PK Ma-H.2 versucht, die Auswirkung der intensiven
landwirtschaftlichen Nutzung der Flussoasen auf den lokalen Wasserhaushalt und insbesondere
die Bodenqualität (Versalzung) zu berechnen. Das hier entstehende DSS kann dann zur Entwicklung
von Strategien zum nachhaltigen Einsatz des Bewässerungswassers und der Wahl von Anbaufrüchten
dienen. Diese Untersuchungen zur Bodenversalzung sind auch wichtig für den PK
Ma-E.2. Das TP B2 stellt hier die Simulationen der Bodenversalzung zur Berechnung des davon
beeinflussten Pflanzenertrags zur Verfügung. Die ökonomischen Aspekte der Nutzung von Oasen
werden im PK Ma-E.1 bearbeitet. Da die dort gewonnenen Aussagen wesentlich von der Wasserverfügbarkeit
und den hydrologischen Prozessen abhängen. bringt das TP B2 seine hydrologische
Expertise, insbesondere zur Grundwasserdynamik, ein.
Hydrologische Extremereignisse werden im PK Ma-L.3 untersucht. Neben der Analyse der Auswirkung
einzelner Starkregenereignisse auf den Abfluss wird insbesondere analysiert, wie sich
die Klima- und die Landnutzungsänderung auf die Bodenerosion auswirkt. Die hier gewonnenen
Erkenntnisse zur Ausweisung von Risikogebieten können bei der Landnutzungsplanung berücksichtigt
werden. Die Rückkopplung zwischen Pflanzen und hydrologischen Prozessen wird im
PK Ma-L.2 untersucht. Das Teilprojekt B2 analysiert hierbei die von der Pflanzendecke beeinflussten
hydrologischen Prozesse zwischen Atmosphäre und Grundwasser.

Teilprojekt B2 IMPETUS
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Capacity Building
In der Vergangenheit wurde durch Aufenthalte marokkanischer Wissenschaftler in Deutschland
versucht, die in IMPETUS erarbeiteten Ideen und Konzepte zu vermitteln. Daneben wurden Kurse
in GIS und Modellierung in Marokko angeboten. Dieses Angebot ist in Zukunft zu intensivieren.
Neben den DSS-Schulungen werden weiterhin in Marokko Kurse zu den Themen Hydrologie,
Messtechniken, GIS und Modellierung angeboten. Daneben ist geplant, marokkanische Kooperationspartner
zu Weiterbildungsmaßnahmen und zur konkreten Zusammenarbeit in Deutschland
einzuladen und sie zu schulen. Für eine grundlegende Ausbildung wird über die Betreuung
von zwei marokkanischen Doktoranden für den Bereich Schnee / Wasser mit Fokus auf Modellierung
erreicht.
Bearbeiter „Hydrologische Modellierung, Szenarienanalyse“
Der Bearbeiter (N.N.) ist federführend verantwortlich für den PK Ma-H.1 und arbeitet am PK
Ma-L.1 und PK Ma-H.4 mit. Er wird die Modellierung der hydrologischen Prozesse, die Regionalisierung
der Modellparameter, die Unsicherheitsanalyse etc. durchführen. In enger Zusammenarbeit
mit den Meteorologen wird er Fragen des „Downscalings“ untersuchen und verschiedene
Ansätze bewerten.
Er ist für die Entwicklung von hydrologischen Szenarien, insbesondere der Interventionsszenarien,
verantwortlich. Für alle Teilprojekte in Marokko ist er der Ansprechpartner hinsichtlich
hydrologischer Prozesse und Modellierung. Für diese Aufgaben als leitender Nachwuchswissenschaftler
ist eine BAT Ib-Stelle vorgesehen.
Der Bearbeiter wird engen Kontakt mit den „Stakeholdern“ halten und ist für das Design und die
Entwicklung des DSS in TP B2 verantwortlich. Als leitender Nachwuchswissenschaftler leitet er
die Gruppe in B2 und führt die Ergebnisse in ein System zusammen. In Abstimmung mit den
anderen Mitarbeitern führt er die Szenarienrechnungen durch und diskutiert die Ergebnisse mit
den Kooperationspartnern. Weiterhin ist er für die Schulung in Marokko hinsichtlich Modellanwendung
und DSS verantwortlich.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Regionalisierung der Eingabedaten für das MMS (PK Ma-H.1)
⇒ Berechnung der hydrologischen Prozesse im gesamten Einzugsgebiet und der Füllung des
Staudamms für die IMPETUS-Szenarien bis zum Jahr 2020 (PK Ma-H.1)
⇒ Integration der Ergebnisse der UEB- und der MODFLOW-Modellierung (PK Ma-H.1)
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520
IMPETUS Teilprojekt B2
⇒ Durchführung von kleinräumigen Simulationen der Wasserflüsse im Hohen Atlas zur Bewertung
von Landnutzungsstrategien (PK Ma-L.1)
⇒ Diskussion mit „Stakeholdern“ hinsichtlich des DSS und der Interventionsszenarien
⇒ Design eines DSS für hydrologische Prozesse im Untersuchungsgebiet
2. Jahr (2007)
⇒ Berechnung von Interventionsszenarien (PK Ma-H.1)
⇒ Berechnung von Interventionsszenarien zur Bewertung von Landnutzungsstrategien im Hohen
Atlas (PK Ma-L.1)
⇒ Analyse und Bewertung der Klimaregionalisierung und des „Downscalings“ (PK Ma-H.4)
⇒ Entwicklung des DSS in enger Kooperation mit dem Teilprojekt C2
⇒ Erste Testläufe des DSS
⇒ Durchführung von Schulungen an der DRH und der ORMVAO zur hydrologischen Modellierung
und zu Messtechniken
3. Jahr (2008)
⇒ Berechnung von Interventionsszenarien (PK Ma-L.1, PK Ma-H.4)
⇒ Diskussion des DSS mit den Kooperationspartner und Verfeinerung des Ansatzes
⇒ Durchführung von Schulungen an der DRH und der ORMVAO zur hydrologischen Modellierung
und zu Messtechniken
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Implementierung des DSS an der DRH und der ORMVAO
⇒ abschließende Schulungen an der DRH und der ORMVAO
⇒ Erstellung von Abschlussberichten
Bearbeiter „Dynamik des Schneespeichers im Hohen Atlas“
Der Bearbeiter ist Federführung an der Entwicklung des Monitoringtools PROG-RESERV zur
saisonalen Abflussprognose aus der Schneeschmelze für das Bewässerungsmanagement beteiligt
(PK Ma-H.3, 60% der Stelle). Der flächendeckende Einsatz des „Snowmelt Runoff Models“
(SRM) im Hohen Atlas erfordert weitere Vorarbeiten. So sind die vom „EOS Data Center des
United States Geological Survey“ bezogenen MODIS-Satellitenbilder aufzubereiten, der „Normalized
Difference Snow Inex“ (NDSI) zu berechnen und unter Berücksichtigung von Bodenkontrollpunkten
Karten der Schneeverbreitung zu berechnen und anhand von Abflussmessungen
zu bewerten.
Der Betrieb der automatischen Projekt-Wetterstationen im gesamten Drâa-Einzugsgebiet beinhaltet
Wartung und Reparatur der Stationen, Vergleichsmessungen, Datensicherung, -korrektur
und Aufbereitung für die Klimadatenbank (20% der Stelle). Weiterhin sind räumlich differenziert
die schneehydrologischen Messungen im Winter / Frühjahr fortzuführen und die Stations-

Teilprojekt B2 IMPETUS
messwer-te mit wichtigen Messgrößen wie Temperatur und Wassergehalt der Schneedecke zu
ergänzen, um von der Beschaffenheit der Schneedecke auf mögliche Schmelze und Sublimation
zu schließen bzw. diese zu messen. Im Rahmen der Kooperation mit marokkanischen Projektpartnern
sind schneehydrologische Messungen zur Ergänzung der Standardmessungen an den
DRH-Wetterstationen im Hohen Atlas geplant. Der Bearbeiter wird in Zusammenarbeit mit dem
DRH Workshops organisieren, bei denen mit verschiedenen beteiligten Gruppen (Klimatologen,
Hyd-rologen und Stationswärter der DRH, weitere amtliche Stellen und Wissenschaftler) eine
ge-meinsame Strategie für die Planung von Messkampagnen und die Datenaufbereitung entwickelt
und diese dann umsetzt wird. Hier ist auch das Umfeld gegeben, um Schulungen zum
„Monito-ringtool“ PROG-RESERV und seiner Bestandteile sowie zum Betrieb der automatischen
Wetter-stationen durchzuführen.
Der Bearbeiter ist für den Betrieb des physikalischen Schneemodells Utah Energy Balance Model
(UEB) als Teil des Modular Modelling Systems (MMS) im PK Ma-H.1 verantwortlich (20%
der Stelle). Da das MMS/UEB ebenfalls auf das obere Drâa-Einzugsgebiet bis zum Stausee El
Mansour Eddahbi ausgedehnt wird, sind diese Größen im MMS zu extrapolieren oder bestmöglich
statistisch abzuschätzen. Hier kann der Wettergenerator Input liefern. Die Ergebnisse der
schnee-hydrologischen Messungen und der automatischen Wetterstationen werden für eine Parameterkalibrierung
herangezogen. Über die genannten Arbeiten hinaus wird der Bearbeiter aufgrund
seiner Geländekenntnis bei der Konzeption und Umsetzung zum DSS und DST innerhalb
des PK Ma-L.1 zur Verfügung stehen sowie speziell darauf abgestimmte Klima- und Schneedatenprodukte
liefern.
Für diese Arbeiten ist eine BAT IIa-Stelle vorgesehen. Herr Schulz erstellt derzeit seine Dissertation
zu dem Thema der Analyse des Schneespeichers im Hohen Atlas. Aufgrund seiner großen
Kompetenz und seiner Erfahrung im Hochgebirge ist er besonders geeignet, diese Arbeiten
durchzuführen. Wegen der Komplexität des Ansatzes ist es nicht möglich, dieses Thema mit einem
Doktoranden innerhalb der dritten Phase erfolgreich zu bearbeiten.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Entwicklung des Monitoringtools PROG-RESERV
⇒ Konzeption von Messkampagnen zum Schnee- und Abflussmonitoring im Winter 2006/07
mit den Betreibern der Wetterstationen und Abflusspegel in den Teileinzugsgebieten des oberen
Drâa
⇒ Wartung der automatischen Projekt-Wetterstationen im gesamten Drâa-Gebiet, Datensicherung,
-aufbereitung und Archivierung in der Datenbank
⇒ Beschaffung und Aufbereitung aktueller Klima- und Abflussdaten von DRH-Stationen im
Einzugsgebiet des Stausees El Mansour Eddahbi (oberer Drâa)
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IMPETUS Teilprojekt B2
⇒ Parametrisierung und Abflussmodellierung mit dem SRM für die Teileinzugsgebiete des oberen
Drâa anhand historischer Daten
2. Jahr (2007)
⇒ Durchführung schneehydrologischer Messkampagnen im Hohen Atlas mit Kooperationspartnern
⇒ Programmierung einer ersten Version von PROG-RESERV mit Schnittstellen zu Klimadaten,
hydrologischen Daten und dem SRM
⇒ Entwicklung eines Verfahrens zur schnelleren Aktualisierung der Schneebedeckung aus
MODIS-Satellitenrohdaten incl. Schnittstelle zu PROG-RESERV
⇒ Parametrisierung des UEB-Moduls im MMS für die Teileinzugsgebiete des oberen Drâa;
⇒ saisonale Abflussprognose mit PROG-RESERV und „Nachhersage“ für historische Zeiträume,
Validierung der Ergebnisse
⇒ Vorstellung einer ersten Version von PROG-RESERV und der Modellierungsergebnisse für
den letzten Winter; Schulung der Anwender in der Abflussmodellierung mit dem Snowmelt
Runoff Model (SRM); Planung der Messkampagnen der Stationsbetreiber für den Winter
3. Jahr (2008)
⇒ Durchführung schneehydrologischer Messkampagnen im Hohen Atlas mit Kooperationspartnern
⇒ Schulung der Anwender in der Auswertung der Daten, der Nutzung des SRM und des
PROG-RESERV
⇒ Modellierung aller Teileinzugsgebiete mit PROG-RESERV
⇒ Abschätzung von Modellunsicherheiten; Durchführung von Szenarienrechnungen
⇒ Planung der Messkampagnen der Stationsbetreiber für den Winter 2008/09
⇒ Wartung der automatischen Projekt-Wetterstationen im gesamten Drâa-Gebiet, Datensicherung,
-aufbereitung und Archivierung in der Datenbank
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Durchführung schneehydrologischer Messkampagnen im Hohen Atlas mit Kooperationspartnern
⇒ Übergabe des PROG-RESERV an die Anwender und Schulung
⇒ paralleler Betrieb im „Vorhersagemodus“
⇒ ständiger Informationsaustausch und Hilfestellung während des parallelen Betriebs des Monitoringtools
bei IMPETUS und den Anwendern zur saisonalen Vorhersage der Abflussmengen
im oberen Drâa-Einzugsgebiet und des Stauseefüllstands; gemeinsamer Abschlußbericht

Teilprojekt B2 IMPETUS
Bearbeiter „Bodendegradation“
Die Aufgaben des Bereiches Bodenverbreitung/Bodendegradation sollen von Dipl.-Umweltwiss.
Anna Zeyen bearbeitet werden. Sie fertigt derzeit ihre Doktorarbeit über die Bodenverbreitung
und Erosionsmodellierung im Drâa-Einzugsgebiet an. Frau Zeyen ist für alle Teilprojekte die
Ansprechpartnerin für Böden und Bodeneigenschaften. Sie erstellt die grundlegende Karte der
Bodeneigenschaften auf die sich alle Problemkomplexe Marokkos beziehen können. Die Bodeninformationen
werden in ein Fachinformationssystem „Boden“ integriert, das auf dem GIS Arc-
View und dem Digitalen Atlas Marokko aufbaut.
Neben der Fortführung der Berechnung der Szenarien mit dem Erosionsmodell PESERA sowie
dem Versalzungsmodell SAHYSMOD soll Frau Zeyen in der dritten Phase bei der Integration
der Bodenerosions- und Bodenversalzungsmodellierung in das DSS mitarbeiten. Darüber hinaus
werden Schulungen im Umgang mit den Modellen PESERA und SAHYSMOD stattfinden. Im
Herbst 2005 führte sie bereits eine ArcView Schulung in Zusammenarbeit mit der ORMVAO.
durch und präsentierte im Kontext des IMPETUS Modell-Workshops in Ouarzazate das Erosionsmodell
PESERA den marokkanischen Partnern.
Während ihrer Feldaufenthalte hat sie bereits enge Kontakte zu den „Stakeholdern“ in Marokko
geknüpft und mit den Partnern zusammen im Gelände gearbeitet und diskutiert. Aufgrund ihrer
großen Kenntnisse ist Frau Zeyen für die Implementierung des DSS in Marokko sehr gut geeignet.
Es ist eine 1 /2 BAT IIa-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Bereitstellung der Informationen zu den physikalischen Bodeneigenschaften (hydraulische
Leitfähigkeit, Feldkapazität etc.) als Grundlage für die hydrologische Modellierung mit
MMS (PK Ma-H.1)
⇒ Bereitstellung der Informationen zu den physikalischen Bodeneigenschaften sowie zur Nährstoffversorgung
der Böden als Grundlage für die Ertragsmodellierung mit YES (PK Ma-E.2)
⇒ Modellierung der Bodenversalzung mit SAHYSMOD in den Schwerpunktgebieten der Drâa-
Oasen sowie Berechnung der Klima- und Landnutzungsszenarien. Vorstellung der Ergebnisse
der Feldforschung auf der lokalen Ebene, Vermittlung von Handlungsoptionen (PK
Ma-H.2)
⇒ Berechnung des Bodenabtrags für die verschiedenen Klimaszenarien mit dem Modell
PESERA, Identifikation von Erosionsrisikogebieten, Berechnung von Interventionsszenarien
wie z.B. Aufforstung besonders gefährdeter Regionen (PK Ma-L.3)
⇒ Erarbeitung des Konzepts zum Fachinformationssystem „Boden“
523

524
IMPETUS Teilprojekt B2
2. Jahr (2007)
⇒ Bewertung der Änderung der physikalischen Bodeneigenschaften durch Erosion als Grundlage
für die hydrologische Modellierung mit MMS unter verschiedenen Bodendegradations-
Szenarien
⇒ Bewertung des Nährstoffverlustes der Böden durch Erosion in den Oasen des mittleren Drâa-
Tals als Grundlage für die Ertragsmodellierung mit YES unter verschiedenen Bodendegradations-Szenarien
⇒ Modellierung der Bodenversalzung mit SAHYSMOD in allen Drâa-Oasen sowie Berechnung
der Klima- und Landnutzungsszenarien. Erstellung der Struktur des Bodenversalzungsmoduls
des DSS. Mithilfe bei der Implementierung des Versalzungsmoduls in das DSS; Schulung
zur Anwendung von SAHYSMOD. Präsentation von Ergebnissen zur Szenarienrechnung
sowie Modellworkshop
⇒ Verfeinerung der Parametrisierung von PESERA. Erstellung der Struktur des Bodenerosionsmoduls
des DSS. Mithilfe bei der Implementierung des Erosionsmoduls in das DSS.
Schulung zur Anwendung von PESERA
⇒ Fertigstellung des Fachinformationssystems „Boden“; Aufbereitung der Daten zur späteren
Übergabe an die marokkanischen Partner
3. Jahr (2008)
⇒ Erste Testläufe des DSS in Marokko. Optimierung und Fertigstellung des Versalzungsmoduls
des DSS. Präsentation der Ergebnisse der Szenarienrechnungen, Vermittlung der abgeleiteten
Handlungsoptionen Präsentation des Konzepts des Versalzungsmoduls des DSS und Abstimmung
desselben mit den marokkanischen Partnern (PK Ma-H.2)
⇒ Erste Testläufe des DSS im Marokko. Optimierung und Fertigstellung des Erosionsmoduls
des DSS. Präsentation der Ergebnisse der Szenarienrechnungen sowie Diskussion des Erosionsmoduls
der DSS mit den marokkanischen Partnern (PK Ma-L.3)
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Implementierung des DSS in Marokko. Schulung im Umgang mit dem DSS (PK Ma-H.2
und PK Ma-L.3)
⇒ Erstellung von Abschlussberichten
Bearbeiter „Grundwasser“
Herr Dipl. Geol. Stephan Klose, der seit Beginn 2005 im Rahmen einer Doktorarbeit im Projekt
eingebunden ist, bearbeitet alle geologischen und hydrogeologischen sowie damit verknüpfte
Fragestellungen im Themenbereich Wasserdargebot, Wasserverbrauch und Wasserqualität sowie
Landnutzung und Existenzsicherung im gesamten Drâa-Einzugsgebiet. Seine Aufgabe ist die detaillierte,
horizontale und vertikale hydrogeologische Klassifizierung des oberflächennahen Un-

Teilprojekt B2 IMPETUS
tergrundes, die auf der Interpretation der hydrochemischen und isotopenhydrologischen Verhältnisse
und der Verteilung der hydraulischen Parameter basiert. Neben statistischen Auswertungen
des im Kontext der bisherigen Arbeiten erhobenen umfangreichen Datenmaterials, ergänzt durch
die vorhandenen marokkanischen Daten, liegt der Schwerpunkt seiner Arbeiten im Bereich der
Grundwassermodellierung sowie ergänzend der hydrochemischen Modellierung (PHREEQC).
Während für Teilbereiche wie das Becken von Ouarzazate oder die Oasenlandschaft im mittleren
Drâa-Tal das dreidimensionale numerische Modell MODFLOW zum Einsatz kommt, wird für
die szenarienbasierte Modellierung für das gesamte Drâa-Einzugsgebiet, entsprechend seinem
heterogenen Aufbau, ein niedrig parametrisiertes Speicher-Durchfluss-Modell eingesetzt. Arbeitsschwerpunkt
des Bearbeiters ist der interdisziplinäre PK Ma-H.2 (Leitung) in dessen Fokus
aktuelle Fragestellungen der Oasenregion, wie die Übernutzung der Grundwasservorkommen
und die fortschreitende Versalzung des Grundwassers im Oasenbereich sowie deren Auswirkungen
auf die Landnutzung und die Existenzsicherung stehen. Neben der Validierung und Verfeinerung
der genannten Modelle und den Szenarienberechnungen soll Herr Klose aktiv bei der Integration
der hydrogeologischen Daten in die verschiedenen Problemkomplexe (PK Ma-H.1,
PK Ma-E.1, PK Ma-L.2) mitarbeiten.
Herr Klose steht in engem Kontakt zum marokkanischen Umweltministerium in Rabat und zu
den lokalen Wasser- und Landwirtschaftsbehörden in Ouarzazate. Zum Beispiel werden gemeinsam
mit dem „Secréteriat d'Etat Chargé de l'Eau“ und der ORMVAO Fragen zur Auswirkung
der Übernutzung des Grundwassers durch Bewässerung und die Versalzung des Grundwassers
dis-kutiert. In Zusammenarbeit mit der „Devision Qualité de l'Eau“ unterstützt Herr Klose den
Aufbau eines repräsentativen Grundwassermessstellennetzes im Drâa-Einzugsgebiet. Insbesondere
werden die Modellergebnisse zum Thema Grundwasserströmung bzw. Grundwasserdargebot
und Grundwasserqualität und die daraus abgeleiteten Handlungsoptionen von den marokkanischen
Entscheidungsträgern nachgefragt. Für die Bearbeitung dieses Themas ist eine 1 /2 BAT
IIa-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Implementierung eines SD-Modells für das gesamte Einzugsgebiet; Bereitstellung der Informationen
zu den hydraulischen Eigenschaften des Untergrundes als Inputdaten für die
hydrologische Modellierung mit MMS (PK Ma-H.1)
⇒ Bereitstellung der Informationen zu den hydraulischen Eigenschaften des Untergrundes und
zur Grundwasserversalzung für das agrar-ökonomische Modells MiVAD; Mitarbeit bei der
standortspezifischen Konfiguration des vorhandenen Grundwassermoduls (PK Ma-E.1)
⇒ Bereitstellung der Informationen zu den hydraulischen Eigenschaften des Untergrundes für
das Vegetationsmodell SAVANNA (PK Ma-L.2)
525

526
IMPETUS Teilprojekt B2
⇒ Parametrisierung und Validierung von MODFLOW für die Provinz Zagora; Berechnung verschiedener
Klima- und Landnutzungsszenarien (PK Ma-H.2)
⇒ Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse der interdisziplinären Studien auf der regionalen
institutionellen Ebene sowie Informationsveranstaltung zur Vermittlung von Handlungsoptionen
auf der lokalen institutionellen Ebene (PK Ma-H.2)
2. Jahr (2007)
⇒ Validierung und Verfeinerung des SD-Modells; Berechnung verschiedener Szenarien. Verfeinerung
der hydraulischen Inputgrößen für MMS; Bewertung der Modellergebnisse in Bezug
auf die hydrogeologischen Eingangsgrößen und bei verschiedenen Szenarienrechnungen
(PK Ma-H.1)
⇒ Verfeinerung der hydrogeologischen Eingangsdaten für das agrar-ökonomische Modell Mi-
VAD und Bewertung der Modellrechnungen in Bezug auf die hydrogeologischen Einflussgrößen
und die Versalzung (PK Ma-E.1)
⇒ Verfeinerung der Informationen zu den hydraulischen Eigenschaften des Untergrundes als
Grundlage für die Vegetationsmodellierung mit SAVANNA und Bewertung der Modellrechnungen
in Bezug auf die hydrogeologischen Einflussgrößen (PK Ma-L.2)
⇒ Verfeinerung des Grundwasserströmungsmodells, Parametrisierung des auf das südliche
Drâa-Einzugsgebiet erweiterten Modells, Berechnung von Interventionsszenarien (PK
Ma-H.2)
⇒ Präsentation der Ergebnisse der Szenarienrechnungen sowie Modell-Workshop (PK
Ma-H.2)
3. Jahr (2008)
⇒ Verfeinerung der hydraulischen Eingangsdaten (SD-Modell) für die hydrologische Modellierung
mit MMS; Bewertung der Modellergebnisse in Bezug auf die hydrogeologischen Eingangsgrößen
in den verschiedenen Szenarien- und Interventionsszenarienberechnungen
⇒ Verfeinerung der hydrogeologischen Eingangsdaten für das agrar-ökonomische Modell Mi-
VAD und Bewertung der Modellrechnungen im Bezug auf die hydrogeologischen Einflussgrößen
und die Versalzung (PK Ma-E.1)
⇒ Verfeinerung der Informationen zu den hydraulischen Eigenschaften des Untergrundes als
Grundlage für die Vegetationsmodellierung mit SAVANNA und Bewertung der Modellrechnungen
im Bezug auf die hydrogeologischen Einflussgrößen (PK Ma-L.2)
⇒ Verfeinerung des Grundwasserströmungsmodells und der Szenarienrechnungen; Aufbereitung
der Modellergebnisse für das DSS; Aktualisierung des Handlungskatalogs (PK
Ma-H.2)
⇒ Präsentation der Szenarienrechnungen und Vermittlung der abgeleiteten Handlungsoptionen;
Vorstellung und Abstimmung des DSS Konzepts mit den marokkanischen Partnern sowie
Modellschulung (PK Ma-H.2)

Teilprojekt B2 IMPETUS
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Implementierung des DSS in Marokko (Gemeinsam mit Postdoc) (PK Ma-H.1)
⇒ Implementierung des Fachinformationssystems (DSS) in Marokko (PK Ma-H.2)
⇒ Erstellung von Abschlussberichten
SHK „MMS-Modellrechnung“
Die SHK „MMS-Modellrechnung“ (Eva Lampe) wird für die Durchführung der Parametrisierung
des Modellsystems MMS, die Mitarbeit bei der Unsicherheitsanalyse und der Szenarienrechnung
eingesetzt. Diese aufwändigen Arbeiten sind für das obere Einzugsgebiet abgeschlossen
und müssen für das restliche Gebiet noch durchgeführt werden. Sie bilden die Grundlage für
die Simulation der in den Problemkomplexen benötigten Wasserflüsse.
SHK „Boden-GIS“
Für die Unterstützung bei der Analyse der Bodeneigenschaften, bei der Erstellung von Bodenkarten
aus den Basisdaten und der Durchführung der Erosionsrechnung mit dem Modellsystem
PESERA wird eine weitere SHK „Boden-GIS“ (Beate Ambeck) eingeplant. Zu den Aufgaben
von Frau Ambeck gehört auch die Aufbereitung und Analyse der Klimadaten, die Integration der
Daten in die Datenbank und grundlegende GIS-Arbeiten.
SHK „Laboranalysen“
Eine weitere studentische Hilfskraft „Laboranalysen“ (Christian Steenpaß) wird für die Analyse
der Wasserqualität und die Datenaufbereitung und Darstellung von der Hydrogeologie benötigt.
Die im Untersuchungsgebiet gewonnenen Proben müssen aufbereitet und im Labor untersucht
werden. Anschließend sind die Daten in die Datenbanken und das DSS zu integrieren, graphisch
darzustellen und für die Modellrechnungen aufzubereiten.
527

528
IMPETUS Teilprojekt B2
Tabelle der im Teilprojekt verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
DRH Direction Générale de l’Hydraulique
DSS Decision Support System
GIS Geographisches Informations-System
HRU Hydrological Response Unit
IAHS International Association of Hydrological Scienes
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
NDIS Normalized Difference Snow Index
ORMVAO Office Régional de Mise en Valeur Agricole de Ouarzazate
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IMPETUS Teilprojekt B2
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Veröffentlichungen im Rahmen von IMPETUS seit 2000
Dissertationen und Abschlussarbeiten
abgeschlossene Arbeiten:
Adenäuer, A., 2003: Überprüfung von Methoden zur Bestimmung von Bodenfeuchte und Evaporation arider Standorte. Diplomarbeit.
Geographisches Institut der Universität Bonn.
Bell, S., 2005: Geologische Kartierung der IMPETUS-Testsite Tichki und hydrogeologische Bewertung des Assif n’Ait Ahmed
Einzugsgebietes, Region M´Goun, südlicher Hoher Atlas, Marokko.- Diplomarbeit und -kartierung: 132 S. Geologisches
Institut, Universität Bonn (unveröffentlicht)
Ewen, C. 2004: Geologische Kartierung im Bereich der Impetus-Testsite Arguioûn (Drâa-Tal, Anti Atlas, Marokko.- Diplomkartierung
37 S., Geologisches Institut, Universität Bonn (unveröffentlicht).
Gruhlich, Ch., 2002: Analyse und Simulation des Bodenwasserhaushaltes eines kleinen Einzugsgebietes in Südost-Marokko.
Diplomarbeit. Geographisches Institut der Universität Bonn.
Hofmann, H., 2002: Geologische Kartierung und hydrogeologische Bewertung der Impetus-Testsite Ameskar, Region M'Goun,
südlicher Hoher Atlas, Marokko.- Diplomarbeit und -kartierung: 103 S. Geologisches Institut, Universität Bonn (unveröffentlicht).
Machauer, R., 2003: Hydrologische Untersuchungen im Asif-n-Ait-Ahmed Einzugsgebiet im Hohen Atlas, Marokko. Diplomarbeit.
Geographisches Institut der Universität Bonn.
Martau, R., 2002: Geologie des Gebietes um Taoujgalt, (Hoher Atlas, Marokko) unter besonderer Berücksichtigung der triassischen
und kretazischen Schichtenfolge.- Diplomkartierung 48 S., Geologisches Institut, Universität Bonn (unveröffentlicht).
Osterholt V., 2002: Geologische Kartierung der IMPETUS-Testsite Ameskar, Region M´Goun, südlicher Hoher Atlas, Marokko.-
Diplomkartierung 48 S., Geologisches Institut, Universität Bonn (unveröffentlicht).
Weber, B., 2005: Untersuchungen zum Bodenwasserhaushalt und Modellierung der Bodenwasserflüsse entlang eines Höhen-
und Ariditätsgradienten (SE-Marokko). Dissertation Math.-Naturwissen. Fakultät der Universität Bonn.
laufende Arbeiten:
Breuer, S.: Einfluss der Grundwasserbeschaffenheit auf die Bodenversalzung durch Bewässerung in S-Marokko - Modellierung
mit SAHYSMOD.-Gemeinsame Diplomarbeit Geologisches und Geographisches Institut, Universität Bonn
Cappy, S.: Hydrogeological characterisation of the heterogeneous aquifer systems of the Upper and Middle Drâa catchment
(Morocco).-Doktorarbeit Geologisches Institut, Universität Bonn
Klose, S.: Szenarienbasierte Modellierung der raum-zeitlichen Entwicklung des Grundwasserdargebots im gesamten Drâa-
Einzugsgebiet.- Doktorarbeit Geologisches Institut, Universität Bonn
Kunert, A.: Geologie und Hydrogeologie im Bereich Drâa-Oase Fezouata, Zagora, Marokko.- Diplomarbeit und -kartierung,
Geologisches Institut, Universität Bonn

Teilprojekt B2 IMPETUS
Schulz, O.: Analyse des Schneespeichers im Hohen Atlas Marokkos. Dissertation am Geographischen Institut der Universität
Bonn 2005.
Steenpaß, C.: Geologische Kartierung im Bereich des Jebl Zagora, Marokko. Diplomkartierung Geologisches Institut, Universität
Bonn
Zeyen, A: Soil degradation in the Drâa-Einzugsgebiet (Morocco)
Publikationen
Cappy, S. and B. Reichert, 2005: “Water balance and hydrogeochemical investigations in a meso-scale catchment in High Atlas:
the Assif-n-Ait-Ahmed catchment”.- In: Ait Hamza, M. und Popp, H. (Eds.): Pour une nouvelle perception des functions
des montagnes du Maroc. Actes du 7ieme colloque maroco-allemand Rabat 2004.- Fac. Let. et Sc. Hum. Serie : Colloques
at Séminaires, 119, 47-52.
Cappy, S., Casciarri B. and B. Reichert, 2004a: Evolution de l´usage des resources hydriques dans la région du Ktaoua : premiers
résultats d´une étude intégrée (ethnologie-hydrogeologie).- IMPETUS Symp. Ouarzazate, Maroc, April 1 – 2, 2004 (Abstract).
Cappy, S., Reichert B., Stichler W. and J. Thein, 2004b: Conceptual hydrogeological model of the northern Drâa catchment,
Morocco.- 32nd Int. Geological Congress, Florence, Italy 20-28 August 2004 (extended Abstract).
Cappy, S., Reichert B., Stichler W. and J. Thein, 2004c: Conceptual hydrogeological model of the Assif n' Ait Ahmed catchment,
Morocco. Int. Symp. of European Geosciences Union, Nice, France 25-30 April 2004 (extended Abstract).
Cappy, S., Reichert B. and J. Thein, 2002: Hydrogeological framework of the northern Drâa-catchment: Results of local and
regional scale investigations.- In: Afrikagruppe deutscher Geowissenschaftler, Jahrestreffen 2002 - Forschungs- und
Entwicklungszusammenarbeit in Afrika. Proceedings, unpublished.
De Jong, C., 2005: Floods and droughts: on water balance and sediment transport in mountain regions. Habilitationsschrift.
Math.-Naturw. Fakultät der Universität zu Bonn.
De Jong, C., Machauer, R., Leavesley, G., Cappy, S., Poete, P. and O. Schulz, 2005: Integrated hydrological modelling concept
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In press.
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531

Teilprojekt B3 IMPETUS
Teilprojekt B3
Steuerfunktionen der Vegetation für den Gebietswasserhaushalt
des Drâa-Einzugsgebietes
Antragsteller: Fach
Prof. Dr. H. Goldbach (Koordinator)
Institut für Pflanzenernährung, Universität Bonn
Pflanzenernährung
Prof. Dr. H. Hillebrand
Institut für Botanik, Universität Köln
Pflanzenökologie
Prof. Dr. G. Menz
Geographisches Institut, Universität Bonn
Fernerkundung
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt die folgenden Problemkomplexe:
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Ma-E.1 Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet des Drâa
PK Ma-E.2 Agronomische Anbaustrategien im Drâa-Tal bei Wasserknappheit (Federführung)
PK Ma-H.1 Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Dynamik von Wasserressourcen
im Drâa-Einzugsgebiet
PK Ma-H.2 Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien und den Grundwasser-
und Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-Tal
PK Ma-L.1 Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen im zentralen Hohen
Atlas
PK Ma-L.2 Auswirkungen von Landnutzungs- und Klimawandel auf die Resilienz und Regenerationsfähigkeit
der Vegetation in Südmarokko (Federführung)
PK Ma-G.2 Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld zwischen traditionellen Entscheidungsprozessen
und staatlichen Institutionen (Federführung)
Zusammenfassung
Das Teilprojekt B3 beschreibt den wechselseitigen Einfluss von Vegetation, Bewirtschaftung und
Klimafaktoren im Drâa-Einzugsgebiet auf den Gebietswasserhaushalt. Der Fokus wird in der
jetzt zur Beantragung stehenden Phase auf der Integration vegetationsbezogener Modellierungs-
und Monitoringansätze liegen sowie in der Weitergabe von Daten und Tools an lokale Planungsprozesse
und der Einbindung in „Decision Support Systeme“ (DSS).
Das Engagement der B3-Mitarbeiter in sechs Problemkomplexen dient dabei der Ausarbeitung
und dem „Upscaling“ von sektoriellen Datengrundlagen für regionale und lokale Entschei-
533

534
IMPETUS Teilprojekt B3
dungsprozesse, der Anwendungsentwicklung von Tools und der Entwicklung adäquater Wissenstransferformate
für lokale Ressourenplanungsprozesse.
Zentrale Objekte des Teilprojekts sind einerseits die raumzeitlichen Vegetationsdynamiken in
den Weidegebieten und ihre Wechselwirkungen mit dem Management natürlicher Ressourcen
(PK Ma-L.2, Vegetationsmonitoring und Zeitreihendatenbank für Fernerkundungsdaten), andererseits
der Wasserverbrauch in der Bewässerungslandwirtschaft mit seinen Möglichkeiten der
flexiblen Reaktion auf interannuell unterschiedliche Wasserdargebote (PK Ma-E.2, PK Ma-H.2
und Fortführung der ökophysiologischen Messreihen zum pflanzlichen Wasserverbrauch). Die
Vegetation auf den Weideflächen ist seit Jahrtausenden durch menschliche Nutzung überformt.
Sie steht heute unter starkem Beweidungsdruck von Schaf-, Ziegen- und Dromedarherden durch
nomadisch geprägte sowie dörflich organisierte Viehhaltung. Der Einfluss dieser Bewirtschaftungsform
auf die Vegetationsdynamik und -verteilung wird im PK Ma-L.2 in Szenarien mit dem
prozess-orientierten Ökosystemmodell SAVANNA (Coughenour, 1999) simuliert. Mit Hilfe eines
regelbasierten, ökonomisch-ökologischen Modells (BUFFER) ist es darüber hinausgehend möglich,
essentielle Merkmale eines erfolgreichen Managements zu identifizieren. Dies erscheint vor
dem Hintergrund der in Raum und Zeit extrem heterogen verteilten natürlichen Ressourcen von
besonderer Bedeutung für die Einschätzung eines nachhaltigen Weidemanagements. Eine Reihe
von Prozessindikatoren wurden in den bisherigen Projektphasen identifiziert und z.T. bereits
quantifiziert. Dazu zählen einerseits pflanzenphysiologische Parameter, Vegetationsmuster und
die Regenerationsfähigkeit der Weideflächen nach Beweidungsausschluss, andererseits Herdengrößen
und -verteilung sowie risikominimierende Strategien der Hirtennomaden. Diese Daten
dienen als Grundlage für regionale Szenarien der Vegetations- und Weidedynamik und ihres
Einflusses auf den Gebietswasserhaushalt. Die räumlichen Bezugsysteme für SAVANNA werden
aus Szenarienrechnungen mit Statistischen Habitatmodellen (STAHAB) abgeleitet. Strukturelle
Veränderungen sowie Dynamiken der Produktivität, Vitalität und Resilienz flächenmäßig bedeutsamer
Vegetationseinheiten werden mit Hilfe des regelbasierten Modells BUFFER prognostiziert,
das SAVANNA flankiert und teilweise darauf aufbaut. Der Prozess der Szenarienrechnung
und die Diskussion der Ergebnisse sind integraler Bestandteil im Kompetenzaustausch mit
marokkanischen Wissenschaftlern und unseren institutionellen Kooperationspartnern.
Die Bewässerungslandwirtschaft erbringt im Untersuchungsgebiet den wesentlichen Anteil an
Beschäftigung und Einkommen für die Bevölkerung. Aufgrund der starken Variabilität der Niederschläge
und der Veränderungen in den Nutzungsmustern traten in den letzten Jahren vermehrt
Versorgungsengpässe im landwirtschaftlichen Wasserdargebot auf, insbesondere in den
im südlichen Drâa-Tal gelegenen Oasen. Um die landwirtschaftliche Produktion auf dem jetzigen
Niveau zu halten, muss hier zunehmend auf Grundwasserressourcen zurückgegriffen werden.
Auf der Grundlage von B3-Forschungsergebnissen aus der 1. und 2. Projektphase zu Bio-

Teilprojekt B3 IMPETUS
masse und pflanzlichem Wasserverbrauch in Oasen wurde im PK Ma-E.2 ein interdisziplinärer
Modellierungsansatz gewählt. Er hat das Ziel, mit Hilfe von Szenarienrechnungen bzgl. der
landwirtschaftlichen Struktur aufzuzeigen, wie man zu einer Optimierung der Anbausysteme bei
nachhaltiger Ressourcennutzung gelangen kann. Die Ergebnisse und Modelle werden in ein
„Decision Support System“ (DSS) eingebunden, um regionale und lokale Anbauempfehlungen
und technische Landwirtschaftsberatung zu liefern.
Das naturwissenschaftliche Systemverständnis zur Steuerfunktion der Vegetation auf den Gebietswasserhaushalt
wird in Form von qualitativen, quantitativen und räumlichen Grundlagendaten
sowie Modellläufen zu Szenarien auch in die hydrologischen Modellrechnungen des PK
Ma-H.1 eingebracht. Darüber hinaus sollen die Ergebnisse der Ökosystemmodellierung mit
SAVANNA und BUFFER an der Schnittstelle des raumbezogenen Wasserverbrauchs mit der
hydrologischen Wasserhaushaltsmodellierung abgeglichen und gegenseitig auf Plausibilität hinterfragt
werden. Hierfür wird sich ein B3 Mitarbeiter zeitlich in PK Ma-H.1 engagieren.
Wasserverfügbarkeit und Wassernutzung sind jedoch in erster Linie nicht naturwissenschaftliche
Optimierungsprobleme, sondern werden von lokalen und regionalen Akteuren gesteuert, die
komplexen und oft widersprüchlichen individuellen und kollektiven Interessen folgen sowie konkurrierenden,
traditionell-tribalen und modern-zentralstaatlichen Nutzungsnormen, Rechten und
Regelungsmechanismen gehorchen.
Teilprojekt B3 versucht daher, zusammen mit den Teilprojekten B5 und B2, in einer Fallstudie
einen lokalen Ressourcenplanungsprozess (PK Ma-L.1) zu begleiten und die Strategien und Interessen
der unterschiedlichen Landnutzer im Umgang mit der variabel verfügbaren Ressource
Wasser modellhaft zu beschreiben. Die besonders planungs- und anwendungsrelevanten Ressourcenrechte
(Wasser- und Weiderechte) mit den nach traditionellen und modernen Normen oft
nicht deckungsgleichen und daher konfliktreichen Regelungen und Anspruchsberechtigten werden
zusammen mit Teilprojekt B5 im Rahmen des PK Ma-G.2 beschrieben.
Insbesondere die Kartierung von traditionellen und modernen Ressourcenrechten und Zugangsregelungen
ist von größter Bedeutung für ein regional angebundenes „Decision Support System“,
da Ressourcennutzungsempfehlungen ohne genaues Verständnis und Einbeziehung der
unterschiedlichen Rechtsauffassungen lokaler und staatlicher Akteure im Regelfall wirkungslos
verpuffen oder sogar erhebliche Konflikte hervorrufen können.
Für das naturwissenschaftliche Systemverständnis, die Strategieanalyse der Landnutzer sowie
die Identifizierung potenzieller Konfliktfelder werden angepasste Wissenstransferformate entwickelt,
um die Erkenntnisse der Modellierungen und Studien iterativ in lokale Planungsprozesse
einfließen zu lassen.
535

536
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
IMPETUS Teilprojekt B3
In den letzten Jahren gab es innerhalb wie außerhalb des IMPETUS-Projekts wichtige Fortschritte
im Verständnis von Vegetation und Landnutzung Südmarokkos sowie zu Aspekten der Vegetationsmodellierung
und Vegetationsfernerkundung.
Culmsee (2004) analysierte Weideausschlussversuche mit individuenbasierten Dauerbeobachtungsflächen
am Südabhang des westlichen Hohen Atlas, wonach Keimungs- und Etablierungsereignisse
der Leitbaumarten in der semiariden meso-mediterranen Stufe in starkem Maße von
Witterungsverlauf und Niederschlagsverhältnissen des Winterhalbjahres abhängen und mit zunehmender
Kontinentalität extrem selten werden. Dies stimmt mit den IMPETUS-Monitoring
überein, das im sehr viel kontinentaleren Zentralen Hohen Atlas auch bei vollständigem Weideausschluss
bisher keine Verjüngung der Baumarten zeigt. Hier, an der direkten Trockengrenze
des Waldwachstums, ist Baumverjüngung nur unter sehr selten eintreffenden klimatischen
Gunstbedingungen erfolgreich. Andere von Culmsee (2004) beobachtete Trends (z.B. Vergrasung
Zwergstrauch-dominierter Felssteppen) scheinen in geringerer Geschwindigkeit auch im
Untersuchungsgebiet abzulaufen. Sie betont explizit die Bedeutung langfristig angelegter Beobachtungsreihen
für Aussagen zur Regenerationsdynamik der ariden Ökosysteme, wobei die kritische
Größe bei der Bewertung der Prozesse die Länge des Beobachtungszeitraumes sei.
Die Bedeutung der Brennholzentnahme für die Vegetation der Wermutsteppen des Atlasgebiets
wurde von El Moudden (2004) im Rahmen von IMPETUS-Kooperationsarbeiten eindrucksvoll
herausgearbeitet. In ihrem Untersuchungsgebiet bei Taoujgalt wurden allein für die Brennholznutzung
je nach Dorfnähe bis zu 5 % der stehenden Biomasse der Steppen geerntet, die Vegetationsstruktur
der Steppen zeigte eine klare Abhängigkeit von Dorfnähe und Bevölkerungszahl.
Finckh (Vorträge 2003, 2004) erarbeitete eine Klassifizierung der Großvegetationseinheiten des
Drâagebietes. Für die der Klassifizierung zugrunde liegenden Vegetationsaufnahmen und Monitoringdaten
wurde in Zusammenarbeit mit dem BMBF-BIOTA-West Projekt eine Vegetationsdatenbank
konzipiert und implementiert, die nach Datenstruktur und Handhabbarkeit allen anderen
verfügbaren Softwarelösungen überlegen ist (Muche, 2005). Die floristischen Aspekte der
Daten werden derzeit über das GBIF-Portal der internationalen wissenschaftlichen Öffentlichkeit
zugänglich gemacht (GBIF, 2005). Die Vegetationsklassifikation dient als Grundlage für die aktuelle
Habitatmodellierung im IMPETUS-Projekt
Für Habitatmodelle zur Vorhersage der Verbreitungsgebiete von Pflanzenarten oder -
gesellschaften (Guisan, 2000; Bonn und Schröder; 2001, Dormann et al., 2004) verwendet man
unterschiedliche statistische Methoden wie Clusteranalysen (Franklin, 1995), Ordinationsmethoden
(Guisan, 1999; Peppler-Lisbach und Schröder, 2004), „Ecological Niche Factor Analysis“
(Hirzel et al., 2002) oder „Fuzzy Envelope Models“ (Robertson und Palmer, 2004). Generalisier-

Teilprojekt B3 IMPETUS
te Lineare Modelle (GLM) und Generalisierte Additive Modelle (GAM) sind die aktuell vielversprechendsten
Methoden (Guisan et al., 2002) und werden auch im Projekt IMPETUS verwendet.
Durch Integration der evaluierten Modelldaten in Spezialsoftware zur Arealextrapolierung,
z.B. Biomapper (Hirzel und Perrin, 2001), GRASP (Lehmann et al., 2003) oder in GIS-
Umgebungen (z.B. ARC-GIS; Oldeland, 2005; Finckh et al., 2005) können die Verbreitungen
visualisiert und anschließend interpretiert werden. Die Betrachtung verschiedener Skalen gibt
Aufschluss über den Wirkungsgrad der Umweltfaktoren (Mackey und Lindenmayer, 2001). Im
Rahmen der laufenden Arbeiten von B3 wurden erstmals für den Hohen Atlas regionale Habitatmodelle
für Pflanzengesellschaften und ihre Leitarten erarbeitet und miteinander abgeglichen
(Oldeland, 2005). In ersten Simulationsansätzen wurde bereits die räumliche Verschiebung ausgewählter
Arten unter den Vorgaben des IMPETUS-Klimaszenarien 2020 modelliert (Finckh et
al., 2005).
Die Vegetation selbst stellt in den semiariden und ariden Gebieten Marokkos eine zentrale natürliche
Ressource dar. Ihr Zustand und ihre raumzeitliche Dynamik werden nicht allein durch die
hochvariable Umwelt und langfristige Prozesse wie den globalen Klimawandel beeinflusst.
Vielmehr spiegelt ihr aktueller Zustand, sprich ihre Vitalität bzw. Degradation, auch die Nutzungsgeschichte
eines Gebietes sowie den aktuellen Nutzungsdruck wider. Um den Einfluss des
historischen und rezenten Weidemanagements auf die Vegetation herausarbeiten zu können, ist
es essentiell, Informationen zum Zustand, zur Resilienz und zur Regenerationsfähigkeit der Vegetation
einzubringen.
Insbesondere die Degradation der fragilen Vegetation arider und semiarider Gebiete stellt ein
zunehmendes Problem für Regionen dar, deren Bewohner auf eine nachhaltige Nutzung dieser
Ressource, z.B. als Weideland, angewiesen sind. Großflächige Veränderungen der Vegetation,
sei es durch menschliche Nutzung oder Klimawandel, zu untersuchen, zu verstehen und zu modellieren,
erweist sich als dringende Herausforderung an Wissenschaft und „Stakeholder“. Zudem
weist die Nutzung der beiden natürlichen Ressourcen „Weide“ und „Wasser“ untereinander
enge funktionale Verknüpfungen auf. Daher bedingt ein Verständnis der Rahmenbedingungen
nachhaltiger Weidenutzung auch ein Prozessverständnis der Wasssernutzung und ist daher im
zentralen Fokus von IMPETUS.
Das im IMPETUS-Projekt verwendete SAVANNA Ökosystemmodell ist nach wie vor eine probate
Herangehensweise an die Modellierung von weidewirtschaftlich genutzten Ökosystemen.
Es wird kontinuierlich weiterentwickelt, justiert und an Anwendungen für Forschungs- und Managementprojekte
weltweit angepasst. SAVANNA wird derzeit, unter anderem, im Yellowstone
National Park, im Serengeti National Park sowie in kommunalem Weideland Kenyas verwendet.
Coughenour (2005) konstatiert zusammenfassend “this model continues to be at the forefront of
ecosystem model due to its capabilities for comprehensive simulations of primary production,
537

538
IMPETUS Teilprojekt B3
decomposition and nutrient cycling, site hydrology, herbivores, and predators, all in a dynamic
spatial framework”. Das Modell hat allerdings methodische Schwächen bei der direkten Verknüpfung
der Auswirkungen menschlicher Nutzung auf die natürlichen Ressourcen. Ein grundlegendes
Verständnis der Ökosystem-Funktionen mit ihren komplexen Wechselwirkungen mit
dem Weidemanagement ist jedoch für IMPETUS essentiell.
Seit einigen Jahren rücken weltweit regelbasierte Modelle in den Fokus von Weideökologen und
ökonomischen Ökonomen. Sie haben gegenüber mathematisch-formelorientieren Modellen wie
SAVANNA den großen Vorteil, dass sie sowohl Datenwissen als auch „Expertenwissen“ in
Form gut nachzuvollziehender „Wenn-Dann-Beziehungen“ integrieren können. So ist ein entsprechendes
Modell für das Weidemanagement der pastoralnomadischen OvaHimba im nordwestlichen
Namibia in enger Zusammenarbeit von Weideökologen und Ethnologen der Universität
Köln mit dem Umweltforschungszentrum Leipzig (UFZ), AG Ökosystemanalyse, erstellt
worden (Müller et al. 2005). Ein wichtiges Ergebnis dieses räumlich impliziten Simulationsmodells
ist die Bedeutung von räumlicher Heterogenität der Ressourcenverfügbarkeit, in die sich
ein erfolgreiches Weidemanagement in einem ariden Weidesystem sinnvollerweise einpasst.
Weitere Möglichkeiten des Ressourcenmonitorings zeigt die Fernerkundung. Gerade in semiariden
Regionen hat sich allerdings gezeigt, dass sowohl mono- wie auch multitemporale Ansätze
der Vegetationsdetektion nur teilweise zu befriedigenden Ergebnissen führen (De Beurs und Henebry,
2004). Eine hohe Variabilität der Vegetationsdynamik mit teilweise mehrjährigen Zyklen
und starken lokalen wie regionalen Unterschieden führt mit fernerkundlichen Analysen zu einem
Status Quo, jedoch oftmals nicht zu einem Verständnis der Prozesse sowie einem für die Berechnung
der Belastungskapazität der Ressource, unter Berücksichtigung des möglichen Klimaund
Nutzungswandels, ausreichend genauem Gesamtbild.
Hierfür werden vermehrt Zeitreihenanalysen räumlich mäßig, zeitlich jedoch sehr hochaufgelöster
Satellitendaten (NOAA AVHHR, MODIS, SPOT VEGETATION) genutzt. Einfachere Modelle
basieren auf einer Übertragung der ermittelten NDVI-Werte auf die Vegetation. Komplexere
Modelle beziehen sich prozessorientiert auf die Wechselwirkungen zwischen Klimaparametern,
insbesondere Niederschlag, und detektierten NDVI-Werten sowie der Biomassenentwicklung
(Davenport und Nicholson, 1990). Aus derartigen Prozessanalysen können Modelle für die
natürliche phänologische Dynamik von Vegetationsflächen unter besonderen klimatischen Prämissen,
z.B. Klimaszenarien, entwickelt werden.
In jüngster Zeit hat eine zunehmende Zahl von Studien gezeigt, dass eine reine Korrelation zwischen
NDVI und Niederschlag für den Schluss auf die Biomassenentwicklung problematisch ist
(Potter et al., 2003). Störungseffekte – gleich ob biophysikalisch oder anthropogen ausgelöst -
führen zu nicht tolerierbaren Fehlern bei der Interpretation – und somit auch bei der Modellierung
– der Ergebnisse.

Teilprojekt B3 IMPETUS
Für eine möglichst weitgehende Begrenzung dieser Fehler ist eine exakte Kette von Vorarbeiten
von Nöten. Eine lokal wie regional genaue Kenntnis anthropogener Handlungen, eine gute Datenausgangsbasis
in Bezug auf Landnutzungsstrategien und potenzielle Vegetation sowie möglichst
exakte und zeitlich hochaufgelöste Daten von Klimastationen der Region sind nötig, um
die klimatischen Triggerfunktionen auf die Vegetation fernerkundlich zu bestimmen und z.B.
von Effekten der pastoralen Nutzung zu unterscheiden.
Das Einbeziehen dieser Effekte ermöglicht dann durch eine Zeitreihenanalyse (Piwowar und
Ledrew, 2001) einen hypertemporalen Ansatz mit Fernerkundungsdaten, mit phänologischem
Monitoring als Ausgangsbasis und einer Modellierung unter verschiedenen Klimaszenarien als
Endergebnis. Hierfür kann ein statistisch orientiertes, robustes Modell multipler Regression genutzt
werden (De Beurs und Henebry, 2004).
Alle nötigen Voraussetzungen für diese Methodik (Landnutzungsklassifikation, digitales Höhenmodell,
Vegetationskarte, zeitlich hochaufgelöste Klimadaten) wurden in der ersten und
zweiten Phase des IMPETUS-Projektes aufgebaut und werden in der nun zur Beantragung stehenden
dritten Phase direkt oder indirekt für das Monitoring- und Modellierungstool MOVEG
Drâa („Modèle pour l´aquisition de la dynamique de la vegetation dans la vallé du Drâa“) genutzt.
Erstmals wurde im IMPETUS-Projekt ein landwirtschaftliches Ertragsmodell an die Bedingungen
der kleinbäuerlichen Gebirgsoasenlandwirtschaft angepasst. Das DSSAT Modell („Decision
Support System for Agricultural Transfer“, Tsuji et al., 1998) wurde im Rahmen einer Diplomarbeit
auf die kleinräumlich strukturierte Landwirtschaft der Oasen im Atlasgebirge mit vergleichsweise
geringen Ertragswerten kalibriert und wird zum Ende der 2. Phase validiert.
Für die ökosystemaren Prozessbeschreibungen mit den Vegetationsmodellen DSSAT,
SAVANNA und BUFFER wurde im IMPETUS-Projekt eine pflanzenphysiologische Datenbank
zu Kalibrierungs- und Validierungszwecken aufgebaut und fortlaufend erweitert. Im Hinblick
auf die Szenarienrechnungen im Einzugsgebiet wurden intensiv die Oasen im Atlasgebirge und
im südlichen Drâa-Tal sowie ausgewählte repräsentative Standorte in den Weidegebieten untersucht.
Verschiedene pflanzenphysiologische und tierphysiologische Parameter konnten erst im
Hinblick auf die Ökosystemmodellierung hin spezifiziert werden und werden kontinuierlich der
bestehenden Datenbank hinzugefügt. Es konnten zudem erstmals umfangreichere Messreihen
zum Wasserverbrauch der Palmen als wesentliches Element des Wasserverbrauchs in den Oasengebieten
durchgeführt und Bedarfswerte abgeleitet werden (Gresens, in prep.)
Über sozioökonomische Aspekte mobiler Viehhalter im südlichen Drâagebiet arbeitete Werner
(2004). Sie weist in ihrer Untersuchung nomadischer Überlebensstrategien eindrücklich die Bedeutung
außerpastoraler Einkommensquellen zur Risikominderung in Trockenjahren nach. Die
539

540
IMPETUS Teilprojekt B3
soziale Kluft zwischen pastoralen Unternehmern mit Zugang zu Kapital und Technologie und
marginalisierten Kleinnomaden klafft nach ihrer Untersuchung immer weiter auf. Ob diese Aussage
auch auf die transhumanten Bergnomaden des M’Goungebiets mit ihrem geringeren Risiko
von Totalverlusten der Herden, einem enger begrenzten Migrationsradius und ihrer engen sozialen
Anbindung an sesshafte Gruppen gilt, bleibt noch offen. Auf jeden Fall belegt ihre Studie die
Bedeutung ökonomischer Szenarien für die Abschätzung des zukünftigen Weidedrucks durch
mobile Viehhalter. In der 3. Antragsphase sollen (in enger Zusammenarbeit mit Sozioökonomen,
PK Ma-G.2) diese Szenarien sowie die Bedeutung ökologischer und ökonomischer Puffer für
pastorale Risikominimierungsstrategien erarbeitet und mit BUFFER modelliert werden.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Das Teilprojekt B3 ist insbesondere an den Problemkomplexen (PK) beteiligt, die sich mit den
Themen Vegetation, Weidewirtschaft und Landwirtschaft beschäftigen.
PK Ma-L.2 untersucht über ein Vegetationsmonitoringnetz die raumzeitliche Vegetationsdynamik
auf Weideland und berechnet die Auswirkungen von Weidenutzungsintensität und -frequenz
auf die Vegetationsdynamik mit Hilfe des pastoralen Ökosystemmodells SAVANNA. PK Ma-E.2
befasst sich mit Auswirkungen verschiedener Anbaustrategien der Bewässerungslandwirtschaft
unter der Rahmenbedingung limitierter Wasserressourcen und für verschiedene Szenarien. Ziel
ist eine Optimierung der Anbauverfahren. Im Teilprojekt werden hierfür Wasserverbrauch und
Ertrag verschiedener Anbaustrategien berechnet, deren Tauglichkeit zu bewerten ist, und die
Modelle schließlich in einem DSS zusammengefasst.
Die Entwicklung nachhaltiger und akzeptabler Wasserverteilungsstrategien bei unterschiedlicher
Wasserverfügbarkeit erfolgt in PK Ma-E.1 mittels eines ökonomischen Optimierungsmodells.
Das Teilprojekt B3 wirkt an diesem PK durch Berechnung von Erträgen unterschiedlicher
Managementstrategien in der Bewässerungslandwirtschaft für das Untersuchungsgebiet mit. Für
den PK Ma-H.1 werden Vegetationslayer unter verschiedenen Szenarien berechnet. Zudem werden
die Ergebnisse des Modells SAVANNA an der Schnittstelle des raumbezogenen Wasserverbrauchs
mit der hydrologischen Wasserhaushaltsmodellierung abgeglichen und auf ihre
Plausibilität untersucht.
PK Ma-L.1 geht der Frage nach, wie Landnutzungssysteme im Zentralen Hohen Atlas vom lokal
verfügbaren Wasser abhängen und auf welche Weise die Bevölkerung durch strategische Entscheidungen
lokale Wasserverfügbarkeit und Wassernutzung beeinflussen kann. Dabei werden
auch die raumzeitliche Vegetationsdynamik sowie deren Beeinflussung durch Klimafaktoren analysiert
und Optionen für das Beweidungsmanagement untersucht. Dieser Bereich wird weitgehend
in Teilprojekt B3 bearbeitet. Für PK Ma-H.2, der Wechselwirkungen zwischen Wassernut-

Teilprojekt B3 IMPETUS
zungsstrategien und den Grundwasser- und Bodenverhältnissen untersucht, sind Angaben zu
Landnutzung, landwirtschaftlichem Wasserverbrauch und Anbau von Feldfrüchten notwendig,
die im Teilprojekt B3 erarbeitet werden. Wasser- und Weidenutzung stehen in einem Spannungsfeld
zwischen den formellen Vorgaben staatlicher Planung und den informellen Kontroll- und
Verteilungsmechanismen traditioneller Systeme. Im PK Ma-G.2 werden die Entscheidungsprozesse
untersucht, die den Zugang zu natürlichen Weideressourcen bestimmen.
Der Fokus im Teilprojekt B3 wird in der jetzt zur Beantragung stehenden Phase auf der Integration
vegetationsbezogener Modellierungs- und Monitoringansätze liegen sowie in der Weitergabe
von Daten und Tools und der Einbindung in „Decision Support Systeme“ (DSS).
Die Arbeitsgruppe B3 wird in der dritten Phase schwerpunktmäßig Vegetations- und Ertragsmodellierung
durchführen und die aktuellen (sowie in Szenarien variierten) Landnutzungssysteme
hinsichtlich ihrer Wassernutzung sowie Vegetations- und Bodendegradation evaluieren. Die dafür
notwendigen Messnetze und Datenbanken werden fortgeführt und in der dritten Phase nach
entsprechender Schulung zur Fortführung und Bestandessicherung an institutionelle Träger übergeben.
Eine der Grundlagen der Vegetationsmodellierung von B3 bildet die Habitatmodellierung. Geplant
ist es, bis zum Ende der zweiten Projektphase für das Gesamtarbeitsgebiet Modelle der
wichtigsten vorkommenden Pflanzengesellschaften zu erstellen, um die Grundlagen für eine flächendeckende
Vorhersage des Vegetationswandels in der dritten Phase zu schaffen. Klimawandelszenarien,
wie bereits in den Europäischen Alpen verwendet (Theurillat, 2001), können auf
die Modelle angewandt werden, um den Einfluss von Temperatur und Niederschlagsänderungen,
aber auch Landnutzungsänderungen, auf das gesamte Arbeitsgebiet südlich des Atlas zu simulieren.
Es ist je nach Szenarienverlauf eine z.T. deutliche Verschiebung der Vegetationszonen zu
erwarten.
Das zweite Standbein der Vegetationsmodellierung bildet die Fortführung des Vegetationsmonitorings
mit Dauerbeobachtungsflächen, die detaillierte Informationen über qualitative und
quantitative Reaktionen der Vegetation unter Landnutzungs- und Klimaänderungen liefern. Nach
wie vor sind solche mehrere Jahre umfassende Datensätze zu Dynamiken der Trockengebietsvegetation
Afrikas selten. Die seit fünf Jahren existierenden, individuenbasierten Dauerbeobachtungsflächen
erlauben bereits jetzt wichtige Rückschlüsse auf Populationsdynamiken (wie Etablierungs-
und Mortalitätsraten) sowie auf die Produktivität in Abhängigkeit von Weidedruck
und Klimagang.
Um den Einfluss des historischen und rezenten Weidemanagements auf die komplexen Vegetationsdynamiken
und auf die damit verbundenen Prozesse des Wasserhaushalts herausarbeiten zu
541

542
IMPETUS Teilprojekt B3
können, ist es essentiell, über experimentelle Ansätze Informationen zur Resilienz und zur Re-
generationsfähigkeit der Vegetation zu gewinnen. Hier sind die seit 2002 bestehenden Bewei-
dungsausschlussexperimente von besonderer Bedeutung. Sie ermöglichen es auch, Indikatorarten
und -funktionstypen für schleichende oder katastrophische Degradationsprozesse zu identifizieren.
Dies ist die Basis für den Aufbau eines Warnsystems für Ressourcen-Überbeanspruchung.
Modelle auf Basis des Monitoringnetzes werden Aussagen über die Stabilität der Vegetation (einerseits
im Sinne von Resilienz, andererseits im Sinne der Persistenz von floristischen Verbreitungsmustern)
unter Szenarienbedingungen liefern. Die Modellergebnisse über räumliche Muster
und floristische Stabilität der Vegetationseinheiten bilden die Grundlage für die prozessorientierte
Biomassemodellierung mit dem Ökosystemmodell SAVANNA. Mit SAVANNA werden
Szenarien der Biomassedynamik für diejenigen Teilökosysteme im Einzugsgebiet berechnet, die
unter dem Einfluss pastoraler Nutzung stehen. Die weiterhin ansteigende Ausnutzung der Weideressourcen
setzt das fragile Ressourcenangebot zunehmend unter Druck. Unter Berücksichtigung
der Einflussgröße humaner und tierischer Nutzung der Biomasse wurde das Modell bisher
für den südlichen Atlasrand kalibriert und mit der Szenarienrechnung begonnen.
SAVANNA soll gezielt durch eine Modellierung ergänzt werden, die ein besseres Verständnis
der komplexen Wechselwirkungen zwischen Nutzungsstrategie und ökosystemaren Prozessen
ermöglicht. Hier bietet sich eine regelbasierte, ökologisch-ökonomische Modellierung von
Schlüsselfaktoren des lokalen Weidemanagements an. Daher soll ein entsprechendes regelbasiertes
Modell („BUFFER“) für das Weidemanagement in Marokko entwickelt werden. Die
zugrunde liegenden Prinzipien des Landmanagements (wie etwa die Schaffung ökologischer
bzw. ökonomischer Puffer, die in dieser hochvariablen Umwelt als Versicherung für Krisensituationen
dienen), werden ebenso im Fokus von BUFFER stehen wie die Dynamiken und die Puffer-Funktion
der natürlichen Ressourcen Weide und Wasser. Hierbei kann BUFFER gezielt auf
das in IMPETUS implementierte vegetationsökologische und hydrologische Monitoring der natürlichen
Ressourcen zurückgreifen.
Die Ergebnisse von SAVANNA und BUFFER werden als Inputparameter für die anderen Problemkomplexe
(z.B. PK Ma-L.1, PK Ma-G.2) genutzt. Weiterhin sollen sie in Form eines vereinfachten
Weidemanagementmoduls in ein geplantes regionales DSS eingebunden werden.
Zur räumlichen Spezifizierung der weideökologischen Modelle wird das selbst entwickelte Modellierungs-
und Monitoringtool MOVEG Drâa verwendet. Dieses „Tool“ ermöglicht die Erfassung,
Analyse und Modellierung der (natürlichen) Vegetationsdynamiken im Einzugsgebiet
des Drâa auf Basis zeitlich hoch aufgelöster Fernerkundungsdaten der Sensoren NOAA
AVHRR, MODIS und SPOT VEGETATION.

Teilprojekt B3 IMPETUS
Die flächenhafte, kontinuierliche und zeitlich sehr hoch aufgelöste Erfassung phänologischer
Abläufe im hochkomplexen, semiariden Drâa-Einzugsgebiet mit seiner Größe von ca. 34.600
km² ermöglicht eine sehr exakte Abbildung und Analyse der tatsächlichen saisonalen und interannuellen
Vegetationsentwicklung. Durch die Korrelation der Daten des fernerkundlichen Monitorings
mit den Klimaparametern Niederschlag und Temperatur können die Triggerfunktionen
dieser Parameter für die Phänologie im Detail analysiert werden. Die Analyse langjähriger Zeitreihen
der tatsächlich beobachteten, regionalen und lokalen Vegetationsdynamik findet Verwendung
in der Modellierung der Vegetationsdynamik mit Szenarien aus den unterschiedlichen
Klimamodellen.
MOVEG Drâa bietet insbesondere die notwendige Ergänzung sowohl für die Kalibrierung als
auch für die Validierung der SAVANNA-Modellergebnisse. Mit Hilfe der in den ersten Projektphasen
entstandenen gebietsweiten Landnutzungs- und regionalen Vegetationskarten des Einzugsgebietes
unterscheidet MOVEG-Drâa verschiedene Vegetationseinheiten (Oasenflächen,
sonstige Agrarflächen intensiver Bewirtschaftung, unterschiedliche Weideökosysteme) und ermöglicht
hierbei auch die Trennung zwischen natürlicher, vorrangig niederschlagsbedingter Vegetationsdynamik
und den Veränderungen der Landoberflächen durch Bewässerungslandwirtschaft
oder Regenfeldbau. Weiterhin werden die Ergebnisse für die weitere Verfeinerung der
bestehenden Vegetationskarten eingesetzt, da erstmals flächenmäßig phänologische Reaktionsmuster
zu einer verbesserten Differenzierung einzelner Pflanzengesellschaften zur Verfügung
stehen.
Das Hauptaugenmerk wird hierbei auf die naturnahen, für die Weidewirtschaft genutzten Weidegebiete
gelegt. MOVEG Drâa bewertet dabei nur die tatsächlich stattfindenden Veränderungen,
unabhängig von der möglichen pastoralen Nutzung und der damit einhergehenden Degradation
der Vegetation. Mit Informationen über raumzeitliche Nutzungsmuster unterschiedlicher
Weidegebiete (PK Ma-G.2) kann damit eine sehr genaue Trennung zwischen natürlichen und
pastoral beeinflussten Veränderungen vorgenommen werden. Diese Analysen führen zu einer
Abschätzung des natürlichen Ressourcenpotenzials und damit zu einem Entscheidungswerkzeug
für die Ernährungssicherung mobiler Viehhalter. Gleichzeitig liefert MOVEG Drâa so auch flächenhafte
Informationen für die Definition verschiedener Weidetypen und die raumzeitlichen
Muster ihrer Nutzung, die essentiell für die Modellierung des Weidemanagements mit BUFFER
sind.
Ein großer Vorteil von MOVEG Drâa ist der Aufbau und die Nutzung einer phänologischen
Fernerkundungsdatenbank mit zehntägig-aufgelösten SPOT Vegetation NDVI-Daten (1998
bis heute fortlaufend), d.h. eines langjährigen Datensatzes kostenloser, frei verfügbarer Fernerkundungsdaten.
Damit können sowohl die Datenbankfortführung als auch das Monitoring und
eventuelle Veränderungen der Modellparameter in Zukunft durch lokale Partner fortgeführt wer-
543

544
IMPETUS Teilprojekt B3
den. Das Modellierungswerkzeug ist eine Eigenentwicklung der RSRG und wird den lokalen
Kooperationspartnern zur Verfügung gestellt.
Die ressourcenbezogene Evaluierung und strategische Optimierung von Landnutzungssystemen
bildet den zweiten Schwerpunkt von B3 in der IMPETUS-Abschlussphase.
Die Ertragsmodellierung mit DSSAT bildet den Managementansatz für die Oasenlandwirtschaft.
Eine Ausweitung des DSSAT-Modellansatzes auf die Oasen im südlichen Drâa-Tal, die
eine zunehmende Degradation durch Versalzung erfahren, ist im PK Ma-E.2 vorgesehen. Hier
stellen Boden und Wasser die limitierenden Faktoren dar. Durch die zunehmende Variabilität der
Niederschläge in den letzten Jahren waren die Bewässerungsgaben aus dem Mansour Edabbhi
Staudamm für die landwirtschaftliche Produktion nicht ausreichend, weshalb viele Bauern im
südlichen Drâa-Tal auf Brunnen zur Bewässerung zurückgreifen mussten. Die Absenkung des
Grundwasserspiegels und das Verfahren der Überstaubewässerung sind bestehende Risikofaktoren
für die Ressourcen Wasser und Boden, die in unseren Szenarienrechnungen zum Tragen
kommen werden, da sie die Erhaltung einer konstanten landwirtschaftlichen Produktion gefährden
(PK Ma-H.2).
Die GIS-Modellierung der ressourcenabhängigen Nutzungsmuster mobiler Viehhalter bilden
im Zusammenhang mit einer institutionellen Managementanalyse (PK Ma-G.2) und Planungsprozessen
in Pilotgemeinden (PK Ma-L.1) den gewählten Managementansatz für die pastoralen
Landnutzungssysteme. Zur Kontrolle der raumzeitlichen Bewegungsmuster pastoraler
Landnutzer werden Tiere transhumanter Viehhalter aus dem Untersuchungsgebiet von PK
Ma-L.1 mit Satellitencollars ausgestattet. Das Satellitentracking wird in Zusammenarbeit mit
dem Teilprojekt B5 durchgeführt. Die Tracking-Daten werden einerseits in Kombination mit den
phänologischen Untersuchungen auf der Basis fernerkundungsbasierter NDVI-
Zeitreihenanalysen genaue räumliche Bewegungsprofile der Herden in Abhängigkeit von der
saisonalen Ressourcenverfügbarkeit liefern. Diese dienen zur Analyse der Anpassungsstrategien
der transhumanten Bevölkerungsgruppen an die räumlich und interannuell stark variierende Futterverfügbarkeit.
Das Satelliten-Tracking wird auch dazu beitragen, den räumlichen Aktionsradius ausgewählter
Familien genau zu beschreiben. Weiterhin dient das Satelliten-Tracking der Erstellung realitätsnaher
raumzeitlicher Viehdichtekarten als Eingangsparameter für die pastorale Ökosystemmodellierung
mit SAVANNA und BUFFER. Parallel dazu werden im Teilprojekt B5 Strategien der
pastoralen Bevölkerung in verschiedenen Nutzungssituationen (schlechte / durchschnittliche /
gute Regenfälle; Sonderregeln für Dürresituationen) über Interviews und Rankings erfragt. Alle
Daten werden in die entsprechenden Modelle (SAVANNA, BUFFER) integriert (PK Ma-G.2).

Teilprojekt B3 IMPETUS
Über die ganze Laufzeit der dritten Phase stellt die Vorbereitung des Transfers von Informationen
und Werkzeugen zu lokalen und regionalen „Stakeholdern“ eine wichtige B3-Aktivität dar.
Dieser Aktivitätsbereich umfasst zuerst die Definition und endgültige Lokalisierung der regionalen
und lokalen Adressaten, sodann die gemeinsame Anpassung der Werkzeuge und Informationen
an die Notwendigkeiten der künftigen Anwender und parallel dazu das „Capacity Building“
auf der zukünftigen Anwenderebene.
Das „Capacity Building“ durch B3 betrifft drei verschiedene Zielgruppen:
• Regionale Fachleute, welche die B3-Module in einem oder mehreren zukünftigen regionalen
„Decision Support Systemen“ nutzen und pflegen sollen;
• Lokale „Stakeholder“, die transformierte Fachdaten im Kontext der Planungsprozesse in
einer Pilotgemeinde verstehen und einsetzen sollen;
• Lokal Techniker zur Vor-Ort-Betreuung und Weiterführung der Messnetze.
Die letzte Zielgruppe spielt eine wichtige Rolle für die Übergabe des Vegetationsmessnetzes an
marokkanische Partnerinstitutionen. Angestrebt ist derzeit eine Fortführung des Messnetzes
durch das „Institut Agronomique et Vétérinaire“, evtl. in fachlicher Begleitung durch die marokkanische
ROSELT Koordination oder andere afrikanische Monitoringnetzwerke. Die Anbindung
und Fortführung der phänologischen Fernerkundungsdatenbank wird von der IMPETUSübergreifenden
institutionellen Trägerlösung abhängen. Eine Lösung hierfür wird in enger Absprache
mit dem „Comité de Pilotage“ gesucht werden.
Für die raumbezogene Umwelt- und Ressourcenplanung in ausgewählten Pilotgemeinden sind
derzeit Kooperationsvorgespräche mit dem GTZ-Ressourcenplanungsprojekt in Agadir (Herrn
K. Goldnick) im Gange. Angestrebt wird ein gemeinsames Vorgehen, in dem das lokale Wissen
hinsichtlich Planung und das politische Kontaktnetz der GTZ mit dem fachlichen Wissen von
IMPETUS B3 und B5 kombiniert werden kann.
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Bearbeiter „Vegetation“
Die Aufgaben des vegetationsökologischen Teilprojekts sollen gemeinsam von den Wissenschaftlern
Frau Dr. Anja Linstädter (Botanisches Institut, Universität Köln) und Herrn Dr. Manfred
Finckh (Botanisches Institut, Universität Hamburg) wahrgenommen werden. Beide fertigen
derzeit eine Habilitation in den Fachbereichen Biologie (Universität Köln, Universität Hamburg)
an.
545

546
Manfred Finckh
IMPETUS Teilprojekt B3
Herr Dr. Finckh hat in den beiden ersten IMPETUS-Projektphasen ein gut funktionierendes
Kontaktnetz zu marokkanischen Wissenschaftlern, Counterpart - Institutionen und deutschen
TZ-Mitarbeitern aufgebaut und implementiert, an der Gründung des „Comité de Pilotage“ war er
beteiligt.
Neben seinem Teilprojekt übergreifenden Fachkenntnissen qualifiziert ihn für eine Koordinationsaufgabe
in der Implementierungsphase von IMPETUS seine mehrjährige entwicklungsländerspezifische
Berufserfahrung im Bereich ländlicher Ressourcenplanungsprojekte sowie in der
Umweltfortbildung von Mitarbeitern oberster Umweltfachbehörden.
Herr Finckh soll gemeinsam mit Frau Linstädter die unterschiedlichen Modellierungsansätze des
Teilprojekts fokussieren, zusammenfassen und den Transfer von Tools und Informationen zu
regionalen DSS wie zu lokalen Planungsprozessen in Pilotgemeinden sicherstellen. In seinen
fachlichen Aufgaben steht die Trendfortschreibung von Prozessen der Vegetationsdynamik sowie
die Fortführung und institutionelle Implementierung des Vegetationsmessnetzes an vorderer
Stelle. Es ist für ihn eine BAT Ib-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ PK Ma-L.1: Zusammenführung der pastoralen und lokalen LN-Infos in eine lokale GIS-
Plattform für die Ressourcenplanung in einer ausgewählten Pilotgemeinde.
⇒ PK Ma-L.2: Konzipierung eines Frühwarnsystems für Desertifikationsprozesse auf Basis
der Monitoringflächen; Weiterentwicklung des GIS-Vegetationsmodells.
⇒ PK Ma-G.2: Beginn des Satellitentrackings transhumanter Viehhalter. Analyse von Kompetenzen
regionaler und nationaler Fachbehörden im Sektor kollektives Weideland (in Kooperation
mit dem Projekt CBTHA).
2. Jahr (2007)
⇒ PK Ma-L.1: Definition und Erarbeitung der fachlichen Informationsebenen für die Ressourcenplanung
in der Pilotgemeinde. Erarbeitung fachlicher Wissenstransferformate für lokale
Ressourcenplanungsprojekte.
⇒ PK Ma-L.2: Szenarien der Entwicklung räumlicher Vegetationsmuster unter verschiedenen
sozioökonomischen Randbedingungen. Transfer der Ergebnisse in lokale Ressourcenplanungsprojekte.
Fortbildung marokkanischer Fachleute/Techniker für Vegetationsmonitoring.
⇒ PK Ma-G.2: Erstauswertung und Klassifikation der Transhumanzgebiete nach Dauer- und
Durchzugsweiden. Informationstransfer zu regionalen DSS und lokalen Ressourcenplanungsprozessen.
3. Jahr (2008)
⇒ PK Ma-L.1: Teilnahme an Konzipierung und Durchführung von fachplanungsspezifischen
Fortbildungsmaßnahmen für kommunale „Stakeholder“. Iterative Adaptation der Informati-

Teilprojekt B3 IMPETUS
onsebenen und Transferformate an den Verlauf des Planungsprozesses und die Anforderungen
der lokalen „Stakeholder“.
⇒ PK Ma-L.2: Modelle zum „Species-Turnover“ unter klimatischen und landnutzungsgetriebenen
Szenarien als Entscheidungshilfen für pastorale „Stakeholder“.
⇒ PK Ma-G.2: Karten der Weiderechte für transhumante Viehalter der Pilotgemeinde. Diskussion
der Institutionen- und Konfliktfeldanalyse mit Counterparts, regionalen und lokalen
„Stakeholdern“ des Weidemanagements. Erarbeitung fachspezifischer Organisationsstrukturdiagramme
der beteiligten Institutionen und von Verlaufsdiagrammen von Entscheidungsprozessen
(zusammen mit Dr. H. Kirscht, B5).
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ PK Ma-L.1: Fertigstellung der räumlichen Fachplanung. Kriterienkatalog für an lokale Planungsansprüche
angepasste Informationsmaterialien und Fachplanungstools.
⇒ PK Ma-L.2: Implementierung und institutionelle Einbindung eines Degradations- und Desertifikationswarnsystems
für das Drâa-Einzugsgebiet. Übergabe von Tools und Vegetationsmessnetz
an marokkanische Institutionen bzw. internationale Monitoringnetzwerke.
⇒ PK Ma-G.2: Zusammenstellung von Konfliktfeldanalysen, Organisationsstruktur- und Verlaufsdiagrammen
zu einem Planungsleitfaden für pastorale Landnutzungsprojekte.
Anja Linstädter
Frau Dr. Linstädter ist seit dem Jahr 2004 Leiterin der VW-Nachwuchsgruppe „Weidemanagement
und Nachhaltigkeit – ökologischer und ökonomischer Erfolg verschiedener Nutzungsformen
einer Savanne Nordnamibias“ und verfügt über mehr als zehn Jahre Erfahrung in enger interdisziplinärer
Zusammenarbeit im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 389 ACACIA – Kultur-
und Landschaftswandel im ariden Afrika Sie arbeit dabei mit an den ökologischen und ökonomischen
Rahmenbedingungen einer erfolgreichen pastoralen Landnutzung in Afrikas Trockengebieten
und hat zusammen mit der AG Ökosystemanalyse des Umweltforschungszentrums
Leipzig-Halle (UFZ) seit 1998 an der ökologisch-ökonomischen Modellierung eines traditionellen
pastoralnomadischen Weideökosystems gearbeitet.
Frau Dr. Linstädter wird im IMPETUS-Team in der 3. Antragsphase gezielt Kompetenz zu Fragen
des Weidemanagements in semiariden Ökosystemen einbringen. Sie kennt pastorale Weidemanagementsysteme
Afrikas durch entsprechende Forschungsaufenthalte. Der Schwerpunkt
ihrer Tätigkeit wird in konzeptioneller Arbeit zu den unterschiedlichen Modellierungsansätzen
des Teilprojektes liegen (SAVANNA und BUFFER) Ihr Engagement in den verschiedenen
Problemkomplexen von IMPETUS richtet sich auf die PK Ma-L.1, PK Ma-L.2 und PK
Ma-G.2. Für Frau Dr. Linstädter ist eine BAT Ib-Stelle ab Juli 2007 vorgesehen.
547

548
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
IMPETUS Teilprojekt B3
⇒ PK Ma-L.2: Konzipierung eines Warnsystems für Desertifikationsprozesse auf Basis der
Monitoringflächen (Indikatorarten, Indikatorfunktionstypen oder Indikatorprozesse).
⇒ PK Ma-G.2: Beginn des Satellitentrackings transhumanter Viehhalter. Analyse von Kompetenzen
regionaler und nationaler Fachbehörden im Sektor kollektives Weideland (in Kooperation
mit dem Projekt CBTHA). Strukturierung der Interviews zu traditionellen tribalen und
zu neuen Institutionen des Weidemanagements (zusammen mit Dr. H. Kirscht, B5).
⇒ PK Ma-L.1, PK Ma-L.2, PK Ma-G.2: Konzeptionelle Arbeit an dem regelbasierten, ökologisch-ökonomischen
Modell BUFFER (zusammen mit N.N. (B3), Frau Dipl.-Ing. Agrar. N.
Faschina und Herrn Dr. H. Kirscht, B5). Formulierung von primären Fragestellungen und zu
modellierenden Aspekten des Weidemanagements. Festlegung des sinnvollen Detailgrades in
ökologischen und ökonomischen Modulen.
2. Jahr (2007)
⇒ PK Ma-L.1: Definition und Erarbeitung der fachlichen Informationsebenen für die Ressourcenplanung
in der Pilotgemeinde. Erarbeitung fachlicher Wissenstransferformate für lokale
Ressourcenplanungsprojekte.
⇒ PK Ma-L.2: Szenarien der Vegetationsentwicklung unter verschiedenen sozioökonomischen
Rahmenbedingungen als Modell in BUFFER. Transfer der Ergebnisse in lokale Ressourcenplanungsprojekte.
Fortbildung marokkanischer Fachleute / Techniker für ein vereinfachtes
Vegetationsmonitoring.
⇒ PK Ma-G.2: Klassifikation der Transhumanzgebiete nach Weidetypen (u.a.. Dauer- und
Durchzugsweiden sowie Notzeitweiden). Erste Version einer Institutionenanalyse und Analyse
potenzieller Konfliktfelder zwischen Traditionellen und Neuen Akteuren des Weidemanagements
(zusammen mit Frau Dipl.-Ing. Agrar. N. Faschina und Dr. H. Kirscht, B5). Informationstransfer
zu regionalem DSS und lokalen Ressourcenplanungsprozessen.
⇒ PK Ma-L.1, PK Ma-L.2, PK Ma-G.2: Konzeptionelle Weiterführung und Validierung des
regelbasierten, ökologisch-ökonomischen Modells BUFFER. Evaluation der Auswirkungen
gewandelter klimatischer Rahmenbedingungen und Nutzungsstrategien in Form von Szenarien.
Extraktion der Prinzipien eines nachhaltigen Weidemanagements unter verschiedenen
Rahmenbedingungen und Umsetzung in Handlungsempfehlungen.
3. Jahr (2008)
⇒ PK Ma-L.1: Teilnahme an der Konzipierung und Durchführung von fachplanungsspezifischen
Fortbildungsmaßnahmen für kommunale „Stakeholder“ auf der Basis der formulierten
Handlungsempfehlungen. Iterative Adaptation der Informationsebenen und Transferformate
an den Verlauf des Planungsprozesses und die Anforderungen der lokalen „Stakeholder“.

Teilprojekt B3 IMPETUS
⇒ PK Ma-L.2: Modelle zu vegetationsökologischen Indikatoren (Populationsstruktur, Dominanz
von „Increaser / Decreaser-Arten“) unter klimatischen und landnutzungsgetriebenen
Szenarien als Entscheidungshilfen für pastorale „Stakeholder“.
⇒ PK Ma-G.2: Karten der Weidetypen und -rechte für transhumante Viehhalter der Pilotgemeinde.
Diskussion der Institutionen- und Konfliktfeldanalyse mit Counterparts, regionalen
und lokalen „Stakeholdern“ des Weidemanagements. Erarbeitung fachspezifischer Organisationsstrukturdiagramme
der beteiligten Institutionen und von Verlaufsdiagrammen von Entscheidungsprozessen.
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ PK Ma-L.1: Fertigstellung der räumlichen Fachplanung. Kriterienkatalog für an lokale Planungsansprüche
angepasste Informationsmaterialien und Fachplanungstools.
⇒ PK Ma-L.2: Implementierung und institutionelle Einbindung eines Degradations- und Desertifikationswarnsystems
für das Drâa-Einzugsgebiet. Übergabe von Tools und Vegetationsmessnetzen
an marokkanische Institutionen bzw. internationale Monitoringnetzwerke.
⇒ PK Ma-G.2: Zusammenstellung von Konfliktfeldanalysen, Organisationsstruktur- und Verlaufsdiagrammen
zu einem Planungsleitfaden für pastorale Landnutzungsprojekte.
Bearbeiter „ökologisch-ökonomische Modellierung“
Die Entwicklung eines regelbasierten, ökologisch-ökonomischen Modells unter Einbindung von
Daten zur Vegetationsökologie (Daten des Monitorings und der Beweidungsausschlussexperimente,
Ergebnisse aus den Modellen MOVEG Drâa und SAVANNA) sowie von Daten zu klimatologischen
und sozioökonomischen Szenarien sollen für das vegetationsökologische Teilprojekt
von einem Doktoranden in der Arbeitsgruppe von Dr. Anja Linstädter (N.N.) übernommen
werden.
Der Mitarbeiter zeichnet sich durch Erfahrungen in der ökologisch-ökonomischen Modellierung
aus. Er wird voraussichtlich aus der Arbeitsgruppe Ökosystemanalyse, Umweltforschungszentrum
Leipzig-Halle kommen, die einen Schwerpunkt in der Modellierung semiarider und arider
Weideökosysteme hat. Die Bearbeitung ist in enger Zusammenarbeit mit der VW-
Nachwuchsgruppe „Ökologische Ökonomik“ (Dr. Karin Frank) anvisiert (http://www.ecoeco.ufz.de).
Für den Mitarbeiter ist eine 1 /2 BAT IIa-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Konzipierung eines regelbasierten ökologisch-ökonomischen Modells BUFFER zur Ressoucennutzung
und Verfügbarkeit (PK Ma-L.1, PK Ma-L.2 und PK Ma-G.2).
⇒ Vorbereitung der GIS-Kartographie zum Thema Weidetypen und Weiderechte (PK
Ma-G.2).
549

550
IMPETUS Teilprojekt B3
2. Jahr (2007)
⇒ Weiterentwicklung und Validierung des regelbasierten ökologisch-ökonomischen Modells
BUFFER unter Integration vegetationsökologischer und sozioökonomischer Daten und Expertenregeln
(PK Ma-L.1, PK Ma-L.2 und PK Ma-G.2). Übersetzung der hierbei gewonnen
Informationen in lokal handhabbare und raumplanungstechnisch nutzbare Fachinformation
(PK Ma-L.1).
⇒ Fortbildung marokkanischer Counterparts im Umgang mit statistischen Habitatmodellen und
ihrer Kopplung mit Umweltszenarien.
3. Jahr (2008)
⇒ Erweiterung von BUFFER zu einer räumlich expliziten Modellierung. Simulation des Weidemanagements
eines Beispiel-Weidegebietes mit Differenzierung der Weideflächen in verschiedenen
Weidetypen (PK Ma-L.1, PK Ma-L.2 und PK Ma-G.2).
⇒ Weiterentwicklung und Ergänzung lokal nutzbarer Umweltinformationen zu Vegetation und
Landnutzung. Teilnahme an Fortbildungsmaßnahmen für lokale „Stakeholder“ (PK Ma-L.1).
⇒ Modelläufe von BUFFER unter gekoppelten Szenarien. Arbeiten zur Integration der Modellergebnisse
und Szenarienläufe in ein regionales DSS. Fortsetzung der Fortbildungsaktivitäten
(PK Ma-L.2).
⇒ Transfer der Informationen zum Weidemanagement (Weiderechte, ökonomische und ökologische
Puffer) und zu Nutzungskonflikten in die Pilotplanung von PK Ma-L.1 (PK
Ma-G.2).
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Endgültige Implementierung des regelbasierten ökologisch-ökonomischen Modells in einem
regionalen DSS (PK Ma-L.1, PK Ma-L.2 und PK Ma-G.2).
⇒ Endlayout der thematischen Karten und Fachpläne zu Weidetypen und räumlicher Heterogenität
der Verteilung von natürlicher Ressourcen (PK Ma-L.1, PK Ma-L.2).
⇒ Endlayout der thematischen Karten zu Weiderechten für lokale und regionale „Stakeholder“
(PK Ma-G.2). Implementierung des DSS an marokkanische Partner (Institutionen).
Bearbeiter „Fernerkundung und MOVEG Drâa“
Die Erstellung und Weiterentwicklung des Monitoringtools MOVEG Drâa für die Erfassung der
natürlichen Vegetationsdynamik sowie deren Implementierung in vorhandene und zukünftige
Module der GIS-Plattformen sowie des DSS-Tools sollen für das vegetationsökologischen Teilprojekt
B3 von Herrn Peter Poete übernommen werden. Er arbeitet seit dem Beginn der zweiten
Projektphase im Rahmen des IMPETUS-Projekts zu den Themen der Detektion von Bodenver-

Teilprojekt B3 IMPETUS
salzung mit Fernerkundungsdaten sowie dem Thema Vegetationsmonitoring und -modellierung
mit zeitlich hochaufgelösten Satellitendaten.
Herr Poete hat bereits seit 2001 (Durchführung eines studentischen Geländepraktikums in der
ersten IMPETUS-Phase zur Datenerhebung für Teilprojekt B3) Arbeitskontakte zu allen in Marokko
arbeitenden Mitarbeitern, kennt die Datenlage sowie alle Arbeitsabläufe des Projektes und
hat sehr gute EDV-Kentnisse in verschiedenen Bereichen, fachlich spezifisch in der digitalen
Bildverarbeitung sowie GIS. Darüber hinaus hat er aus mehreren Geländeaufenthalten profunde
Kenntnisse der lokalen Gegebenheiten im ganzen Einzugsgebiet, Erfahrungen im Umgang mit
Counterparts und „Stakeholdern“ auf den verschiedenen fachlichen Ebenen und Erfahrungen im
Wissenstransfer zwischen natur- und sozialwissenschaftlichen Disziplinen. Es ist für ihn eine
1
/2 BAT IIa-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ PK Ma-H.1: Erstellung und Anpassung der GIS-Layer für die saisonale Ausprägung von
Vegetationseinheiten (Bedeckung und Dichte) für die Weiterverarbeitung im MMS.
⇒ PK Ma-L.2: Erstellung erster phänologisch angepasster Modelläufe für die Korrelation von
NDVI und Vegetationsentwicklung, Weiterentwicklung des MOVEG Drâa, Implementierung
der Klimadaten des Modelljahres 2002 in das MOVEG Drâa, Implementierung eines Höhengradienten
für die Vegetationsverteilung mit Hilfe des Digitalen Höhenmodells (DGM).
⇒ PK Ma-E.2: Erstellung einzelner Vegetationslayer mit phänologischem Verlauf für die Einbindung
in das Ökosystemmodell SAVANNA aus unterschiedlichen Fernerkundungsdaten
(MODIS, SPOT VEGETATION, LANDSAT ETM+)
⇒ PK Ma-H.2: Zulieferung von Fernerkundungsdaten zur „Change Detection“ in der Oasenwirtschaft
sowie Flächendaten für die Versalzungsmodellierung.
2. Jahr (2007)
⇒ PK Ma-H.1: Übertragung und weitere Anpassung von Vegetations- und Landbedeckungsdaten
als GIS-Layer für MMS.
⇒ PK Ma-L.2: Abschluss der Kalibrierung des Vegetationsmonitorings mit MOVEG Drâa,
erste Modellläufe mit modellierten Klimadaten bis 2025 zur Vorhersage der Vegetationsentwicklung.
Schulung von marokkanischen Counterparts für die Nutzung der Monitoringtools.
⇒ PK Ma-E.2: Weitere Kalibrierung sowie erste Validierung der Modellläufe von SAVANNA
mit dem Monitoring und den modellierten Prognosen von MOVEG Drâa.
⇒ PK Ma-H.2: „Change Detection“ für einzelne Testgebiete der Oasenwirtschaft.
3. Jahr (2008)
⇒ PK Ma-H.1: Weiterentwicklung der „Layer“ für Landbedeckung und Vegetation.
⇒ PK Ma-L.2: Fertigstellung der Modelläufe in MOVEG Drâa, Implementierung von Schnittstellen
zu GIS-Modulen sowie zum DSS, Anpassung der Programmoberfläche von MOVEG
551

552
IMPETUS Teilprojekt B3
Drâa zur Weitergabe an Kooperationspartner, weitere Schulungen von Counterparts und/oder
„Stakeholdern“.
⇒ PK Ma-E.2: Mithilfe bei der Einweisung marrokanischer Counterparts und „Stakeholder“ in
die GIS-Module und ihrer Implementierung.
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ PK Ma-H.1: Mitarbeit bei der Erstellung thematischer Karten in Geographischen Informationssystemen
⇒ PK Ma-L.2: Endgültige Implementierung von MOVEG Drâa in ein DSS sowie endgültige
Weitergabe des Einzelmoduls für eine Fortführung des Monitorings sowie der Modellierung.
⇒ PK Ma-E.2: Endlayout der GIS-Kartographie zu Weiderechten für lokale und regionale
„Stakeholder“.
Bearbeiter „Weidemanagement und Ertragsmodellierung“
Die Weiterentwicklung der SAVANNA Kalibrierung, die Auswertung der verschiedenen klimatischen
und sozioökonomischen Szenarienläufe für die Einzugsgebietsebene sowie deren Übertragung
in die GIS-Plattform und die DSS der Problemkomlexe PK Ma-L.1 und PK Ma-L.2
(sowie evtl. vielleicht PK Ma-E.2 und PK Ma-H.2) sollen von Herrn Andreas Roth übernommen
werden. Herr Roth hat die Kalibrierungs- und Upscalingarbeit für die Ökosystemmodellierung
mit SAVANNA für das gesamte Drâa-Einzugsgebiet begonnen, mit detaillierten Untersuchungen
ausgesuchter Teileinzugsgebiete. Die Validierung dieses Modells fällt in seinen Aufgabenbereich.
Zudem betreut Herr Roth modellorientierte Untersuchungen zum Einfluss des Fruchtwechsels
aus Gerste und Mais auf den lokalen Wasserhaushalt und die Biomasseentwicklung (Modelle
DSSAT, YES) am Beispiel der Gebirgsoasen Ameskar und Tichki. Deren Ergebnisse sollen für
eine Übertragung des Modells auf die Oasen südlich des Staudamms überprüft werden. Im PK
Ma-E.2 hat Herr Roth die Leitungsfunktion übernommen, die zur Hälfte seine Stelle einnehmen
wird. Die andere Hälfte seiner Arbeitszeit stellt die SAVANNNA Modellierungsarbeit dar. Für
Herrn Roth ist eine 1 /2 BAT IIa-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ PK Ma-L.1: Abgleich der Szenarienläufe aus SAVANNA mit dem GIS-Vegetationsmodell.
⇒ PK Ma-L.2: Kalibrierung des SAVANNA Modells auf Einzugsgebietsebene und Modelläufe
raumrelevanter Großvegetationseinheiten unter den Bedingungen klimagetriebener Szenarien.

Teilprojekt B3 IMPETUS
⇒ PK Ma-E.2: Überprüfung und Parametrisierung der landwirtschaftlichen Modelle auf die
südlichen Drâaoasen (Modelle DSSAT, YES). Plausibilitätsprüfung anhand landwirtschaftlicher
Untersuchungen.
⇒ PK Ma-H.2: Vorbereitung der GIS-Kartographie zum Thema Landwirtschaft und Wasserwirtschaft
für die räumlichen Untersuchungsschwerpunkte.
2. Jahr (2007)
⇒ PK Ma-L.1: Übersetzung naturwissenschaftlicher Informationsebenen in lokal handhabbare
und raumplanungstechnisch nutzbare Fachinformation.
⇒ PK Ma-L.2: Szenarien der raumrelevanten Großvegetationseinheiten unter den Bedingungen
sozioökonomischer Szenarien. Einbindung marokkanischer Counterparts im Umgang mit
einem Ökosystemmodell und Implementierung regionaler Umweltszenarien.
⇒ PK Ma-E.2: Szenarienrechnungen auf lokaler Ebene. Diskussion der Arbeitszwischenergebnisse
mit den Anwendern und Fortbildungsmaßnahmen. Validierung der Modellergebnisse
auf lokaler Ebene. Schulung der Anwender bei der Nutzung der Ergebnisse.
⇒ PK Ma-H.2: Themenkarten Landnutzung im regionalen Maßstab. Szenarienläufe und Auswertung
der Ergebnisse auf lokaler Ebene.
3. Jahr (2008)
⇒ PK Ma-L.1: Weiterentwicklung und Ergänzung lokal nutzbarer Umweltinformationen zu
Vegetation und Landnutzung. Teilnahme an Fortbildungsmaßnahmen für lokale „Stakeholder“.
⇒ PK Ma-L.2: SAVANNA Modelläufe unter gekoppelten Szenarien. Arbeiten zur Integration
der Szenarienläufe in ein regionales DSS. Fortsetzung der Fortbildungsaktivitäten.
⇒ PK Ma-E.2: Szenarienrechnungen auf regionaler Ebene, Diskussion der Arbeitszwischenergebnisse
mit Anwendern und Fortbildungsmaßnahmen. Validierung der Modellergebnisse
auf regionaler Ebene.
⇒ PK Ma-H.2: Kopplung der Modellresultate und Implementierung im GIS–gestützten Fachinformationssystem,
Szenarienrechnungen im regionalen Maßstab.
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ PK Ma-L.1: Endlayout der thematischen Karten und Fachpläne.
⇒ PK Ma-L.2: Endgültige Implementierung von SAVANNA in einem regionalen DSS.
⇒ PK Ma-E.2: Erstellung eines GIS gestützten Fachinformationssystems der Projektionen der
Struktur der Oasen bis zum Jahr 2020. Präsentation und Übergabe der zielgruppenorientierten
Handlungskataloge und Fachinformationssysteme an die marokkanischen Anwender
⇒ PK Ma-H.2: Datenintegration und Darstellung. Übergabe des Fachinformationssystems und
weitere Schulungen der Anwender.
553

554
Bearbeiter „Ertragsmodellierung“
IMPETUS Teilprojekt B3
Die Weiterentwicklung der landwirtschaftlichen Ertragsmodellierung mit Hilfe des YES-
Modells und ihre Einbindung in ein DSS soll für die Teilprojekte B3 und A3 von Frau Dr. Annekathrin
Jaeger übernommen werden. Dieses Modell ergänzt die Modelle DSSAT (Marokko)
und EPIC (Benin), die aufgrund der höheren Datenanforderungen nicht flächendeckend eingesetzt
werden können. Frau Dr. Jaeger soll ferner integrative Aufgaben, wie die Entwicklung von
allgemeinen Interventionsszenarien leisten, die für alle Problemkomplexe in IMPETUS von Einfluss
sind.
Frau Dr. Jaeger koordiniert seit der zweiten Projektphase die Erstellung der allgemeinen Szenarien
von IMPETUS. Hierdurch hat sie einen sehr guten Überblick über die Datenlage und Projektabläufe
und verfügt über Erfahrungen um Umgang mit Kooperationspartnern in Benin und
Marokko. Weiterhin hat Frau Dr. Jaeger das YES-Modell im Rahmen früherer Arbeiten am
Potsdam Institut für Klimafolgenforschung entwickelt und ist insofern bestens geeignet, die notwendige
Weiterentwicklung landwirtschaftlicher Ertragsmodellierung vorzunehmen. Für sie ist
eine BAT IIa-Stelle vorgesehen, die zu je 50% den Teilprojekten A3 und B3 zugeordnet ist.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006):
⇒ PK Ma-E.1: Überprüfung und Anpassung des YES-Modells an die standörtlichen Bedingungen
im Drâa-Tal
⇒ PK Ma-E.2: Überprüfung und Anpassung des YES-Modells an die standörtlichen Bedingungen
im Drâa-Tal, Abgleich mit detaillierten Ergebnissen des DSSAT-Modells
⇒ Alle PK: Entwicklung von Storylines für Interventionszenarien, die alle Problemkomplexe
beeinflussen, im Austausch mit verantwortlichen PK-Koordinatoren und Kooperationspartnern
in Benin und Marokko
⇒ Kontinuierliche Aktualisierung und Erweiterung des analogen und digitalen Marokko-
Atlanten
2. Jahr (2007)
⇒ PK Ma-E.1: Einbindung des YES-Modells in das MIVaD–Modell; Szenarienläufe und
Auswertung auf regionaler Ebene, Validierung und Verfeinerung des Modells, Austausch mit
regionalen/lokalen Kooperationspartnern
⇒ PK Ma-E.2: Unterschiedliche Modellläufe um verschiedene Handlungsoptionen landwirtschaftlicher
Bewirtschaftung zu testen, Diskussion mit regionalen/lokalen Kooperationspartnern,
Integration der Teilmodelle von PK Ma-E.2 in ein DSS
⇒ Alle PK: Zusammenfassende Analyse und Vergleich der Auswirkungen der Interventionsszenarien,
geordnet nach Problemkomplexen, Diskussion mit regionalen/lokalen Kooperationspartnern,
Schulung in Szenariotechnik

Teilprojekt B3 IMPETUS
3. Jahr (2008)
⇒ PK Ma-E.1: Fertigstellung der Szenarienberechnung, Verfeinerung des YES-Modells,
Transfer des Modells und Ergebnisse an regionale/lokale Kooperationspartner
⇒ PK Ma-E.2: Fertigstellung der Szenarienberechnung, Einbindung des YES-Modells in das
DSS-Tool, das im Rahmen von PK Ma-E.2 entwickelt wird, Transfer des Modells und Ergebnisse
an regionale/lokale Kooperationspartner
⇒ Transfer der Ergebnisse der Interventionsszenarien in DSS-Tools, Unterstützung von Wissenstransfer
und Aufbau zusätzlicher Handlungskapazitäten
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Abschließende Evaluierung der Szenarienergebnisse
⇒ Endgültige Übergabe der Modelle, Modellergebinsse und Daten an lokale Kooperationspartner
sowie weitere Schulungen der Anwender
Bearbeiter „Nährstoffkreislauf- und Ertragsmodellierung mit DSSAT“
Die Verwendung des Anbaustrategiemodells DSSAT muss, nach erfolgreicher Kalibrierung und
Validierung in den Gebirgsoasen Tichki und Ameskar zum Ende der 2. Phase (Diplomarbeit
B3), für die Verwendung in den südlichen Drâa Oasen auf seine Verwendbarkeit hin überprüft
werden. Diese stehen anders als die sogenannten „Hochoasen“ unter den Einschränkungen der
Ressourcen Wasser und Boden. Außerdem ist der Charakter der südlichen Drâaoasen durch den
Überstand von Palmen über den Anbaukulturen durch die Konkurrenz der Früchte um Licht,
Nährstoffe und Wasser, ein grundlegend anderer. Der Mitarbeiter wird mit dieser Nährstoff- und
Ertragsmodellierung einen wesentlichen Beitrag zu den Arbeiten im Problemkomplex PK
Ma-E.2 leisten. Insbesondere die Eingliederung dieser Arbeiten in den Arbeitskreis der Modellierung
landwirtschaftliche Anbaustrategien vor dem Hintergrund der IMPETUS Szenarien ist
dabei von Wichtigkeit. Für den Bearbeiter (N.N.) ist eine 1 /2 BAT IIa-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ PK Ma-E.2: Prüfung der Übertragung der Modellergebnisse und Anwendbarkeit des Modells
in den Drâa Oasen, Parametrisierung und Kalibrierung des Modells auf lokaler Ebene,
Sicherstellung der Vergleichbarkeit der Modellergebnisse mit YES Modellierung.
2. Jahr (2007)
⇒ PK Ma-E.2: Validierung der Modellergebnisse auf lokaler Ebene, Diskussion der Arbeitszwischenergebnisse
mit Anwendern, Kalibrierung des Modells auf regionaler Ebene, Sicherstellung
der Vergleichbarkeit der Modellergebnisse mit YES Modellierung.
3. Jahr (2008)
⇒ PK Ma-E.2: Szenarienrechnungen auf regionaler Ebene, Sicherstellung der Vergleichbarkeit
der Modellergebnisse mit YES Modellierung, Diskussion der Arbeitszwischenergebnisse mit
555

556
IMPETUS Teilprojekt B3
Anwendern, Validierung der Modellergebnisse auf regionaler Ebene, Schulung der Anwender
bei der Nutzung der Ergebnisse.
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ PK Ma-E.2: Erstellung eines GIS gestützten Fachinformationssystems der Projektionen der
Struktur der Oasen bis zum Jahr 2020. Präsentation und Übergabe der zielgruppenorientierten
Handlungskataloge und Fachinformationssysteme inklusive der Szenarienrechnungen an
die marokkanischen Anwender
SHK „Datenbank- und GIS-Support“
Aufgrund der großen Datenmenge von GIS- und Fernerkundungsdaten und den Notwendigkeiten
des Datenaustauschs zwischen den Problemkomplexen und mit lokalen und regionalen „Stakeholdern“
wird für Datenarchivierung, -formatierung und –transfer eine SHK-Stelle beantragt.

Teilprojekt B3 IMPETUS
Tabelle der im Teilprojekt B3 verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
ARC-GIS Software-Produkt der Firma ESRI Inc.
BAT Bundesangestellten Tarif
BIOTA-West Biodiversity Monitoring Transect Analysis in Africa
CBTHA UNDP-Projekt: Conservation de la Biodiversité par la Transhumance dans
le versant sud du Haut Atlas
DGM Digitales Geländemodell
DSS Decision Support System
DSSAT Decision Support System for Agricultural Transfer
GAM Generalisierte Additive Modelle
GBIF Global Biodiversity Information Facility
GIS Geographisches Informationssystem
GLM Generalisierte lineare Modelle
GRASP Pasture growth model for tropical and sub-tropical grasses
GTZ Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GmbH
LANDSAT ETM Landsat Enhanced Thematic Mapper
LN Landnutzung
MMS Modular Modeling System
MODIS Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer; Sensor des Terra (EOS
AM) –Satelliten
MOVEG-Drâa Modèle pour l´aquisition de la dynamique de la vegetation dans la vallé
du Drâa
NDVI Normalized Difference Vegetation Index
NOAA AVHHR National Oceanic and Atmospheric Administration Advanced Very High
Resolution Radiometer
PK Problemkomplex
ROSELT Réseau d'Observatoires de Surveillance Ecologique à Long Terme
RSRG Remote sensing research group (AG Menz/Thamm)
SAVANNA “Savanna - Landscape and Regional Ecosystem Model”: Räumlich aufgelöstes
Prozess-orientiertes Modell zur Modellierung von Grünland, Savannen,
Buschland und bewaldeten Ökosystemen
SPOT
VEGETATION
Satellitenbildauswertung zur Erkennung und Klassifikation von Vegetation
BUFFER Modell zur Vegetationsentwicklung
YES Yield Estimation Model
557

558
Im Text zitierte Literatur
IMPETUS Teilprojekt B3
Bonn, A. und Schröder, B. (2001): Habitat models and their transfer for single and multi species groups: a case study of carabids
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Coughenour, M. (2005): Bison and elk carrying capacity in Yellowstone National Park – An assessment based upon spatial ecosystem
modelling. Final Report to U.S. Geological Servey, Biological Resrouces Division, Bozeman, Montana.
Culmsee, H. (2004): Vegetation und Weidenutzung im Westlichen Hohen Atlas (Marokko) - Eine Nachhaltigkeitsbewertung aus
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Dormann, CF., Lausch, A., Schröder, B., Soendgerath, D. (2004). Habitatmodelle - Methodik, Anwendung, Nutzen. Tagungsband
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Teilprojekt B3 IMPETUS
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Veste, M. und Staudinger, M. (2005): Räumliche Variabilität der pflanzlichen Wasserversorgung an Trockenstandorten in Südmarokko,
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Vorträge
Finckh, M. und Staudinger, M. (2003): Spatial patterns and vegetation dynamics of degraded rangelands in the Drâa-
Einzugsgebiet, Southern Morocco. 46th IAVS Symposium, Napoli, Italy
Finckh, M. (2004): Vegetationsökologische Untersuchungen entlang des Ariditätsgradienten am Südrand des Hohen Atlas, (Marokko).
Jahrestreffen des AK Wüstenökologie, Rauischholzhausen.
Finckh, M. (2004): Le potentiel et les limitations des écosystèmes semi-arides pour l'utilisation pastorale – le cas du bassin versant
du Draâ. GTZ-Workshop: L'avenir du pastoralisme au Maroc, 6.4.2004, Agadir, Marokko
Finckh, M. und Staudinger, M. (2004): Distribution et dynamique de la végétation le long d'un gradient d'aridité croissante au
sud du Haut Atlas. IMPETUS Konferenz, Ouarzazate, Marokko.
Gresens, F., Kirscht, H., Roth, A., Goldbach, H.E. und Burkhardt, J. (2004): Estimating biomass and WUE of maize and barley
with DSSAT 4.0 - A Field Study in Mountain OasisTichki, High Atlas, Morocco; DSSAT Workshop, INRA ,Settat, Marokko,
2004
Gresens, F., Roth, A. und Burkhardt, J. (2004): Consommation d'eau régionale des plantes naturelles et cultivées dans la vallée
du Drâa (sud Maroc) – De l´étude végétale particulère á l´énoncé régional sur la base d´une modélisation, IMPETUS
Konferenz Ouarzazate, Marokko.
Kirscht, H., Gresens, F. und Choukri, A. (2004): Agricultural Structures in the Assif Ait Ahmed - An interdisciplinary case study
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Poete, P., Schmidt, M., Thamm, H.P. und Menz, G. (2004): Generation of a high resolution DEM with ASTER Stereo Data for
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Finckh, M. (2005): Vegetationskundliche Daten des IMPETUS-Projekts: Workshop VI der GBIF-IT-Fachgruppe, Senckenberg
Institut, Frankfurt.
Finckh, M. und Oldeland, J. (2005): Vegetation Monitoring and Evaluation of Scenarios in Semiarid Steppes of Southern Morocco.
48th IAVS Symposium, Lisboa, Portugal.
559

560
IMPETUS Teilprojekt B3
Oldeland, J. (2005): Vegetationsmodellierung am Südrand des Hohen Atlas. Jahrestreffen des AK Wüstenökologie, Rauischholzhausen.
Poster
Gresens, F, Burkhardt, J. und Goldbach, H.E. (2003): Regional water use of natural plants in the Drâa valley - southern Morocco,
DGP 2003, Giessen
Gresens, F., Burkhardt, J. und Goldbach, H.E. (2003): Regional water use of natural plants in the Drâa valley - southern Morocco,
DTT 2003, Göttingen
Gresens, F. und Kirscht, H. (2004): Bewässerungslandwirtschaft im Hohen Atlas – ein interdisziplinärer Ansatz, DGP 2004,
Göttingen
Poete, P., Schmidt, M., Thamm, H.-P. und Menz, G. (2004): Development of a detailed land cover map for the Drâa catchment
(Morocco) using high resolution satellite images, IMPETUS Konferenz Ouarzazate, Marokko.
Roth, A., Gresens, F., Burkhardt, J. und Goldbach, H. E. (2004): Simulation and validation of modelled water use and biomass
production of natural plants in the Drâa valley (southern Morocco) - a case study of IMPETUS testsite TAOUJGALT,
DTT 2004, Berlin.
Gresens, F., Veste, M., Staudinger, M. und Weber, B. (2004): Spatial patterns of biomass, plant water status, transpiration und
hydrological properties in a wadi system (El Miyit, Southern Morocco), IMPETUS Konferenz Ouarzazate, Marokko,
2004
Finckh, M., Oldeland, J., El Moudden, S., Kirscht, H., Kuhn, A. und Schmidt, T. (2005): German-Moroccan cooperation within
the Project IMPETUS. UNCCD-CRIC-3, Bonn.
Finckh, M., Oldeland, J., Jürgens, N., Roth, A., Gresens, F., Burkhardt, J., Goldbach, H.E., Poete, P. und Menz, G. (2005): Scenario
evaluation of the impacts of vegetation on the water cycle, GLOWA Statuskonferenz, Köln, 2005
Muche, G., Schmiedel, U. und Finckh, M. (2005): Biotabase – a database software for biodiversity monitoring. 48th IAVS Symposium,
Lisboa, Portugal.

Teilprojekt B4 IMPETUS
Teilprojekt B4
Ökonomische Aspekte der Wassernutzung in Landwirtschaft,
Haushalten und Gewerbe
Antragsteller: Fach:
Prof. Dr. Thomas Heckelei (Koordinator)
Institut für Agrarpolitik, Marktlehre und Wirtschaftssoziologie,
Universität Bonn
Ökonometrie
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt B4 die folgenden Problemkomplexe:
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Ma-E.1 Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet des Drâa (Federführung)
PK Ma-E.3 Tourismus: Integration eines neuen Wirtschaftsbereichs bei knappen Ressourcen
in den touristischen Schwerpunktregionen Ouarzazate, Dadestal und Zagora-
M’Hamid (Beitrag im Bereich Wassernutzungsmodellierung)
Zusammenfassung
Für das sowohl unter atlantischem, mediterranem als auch saharischem Einfluss stehende Land
Marokko sind die Wechselbeziehungen zwischen Klima, Wasserkreislauf, Landwirtschaft und
allgemeiner wirtschaftlicher Entwicklung besonders in Trockenjahren augenfällig. Wasser als
begrenzender Produktionsfaktor in der Bewässerungslandwirtschaft spielt hier eine besondere
Rolle. Vereinzelt wird diese Problematik wahrgenommen und in Ansätzen umgesetzt (Decaluwé,
1997). Bislang fehlt jedoch für Marokko eine Analyse von Management- und Politikoptionen auf
der Ebene von Flusseinzugsgebieten. Arbeitsinhalt der in IMPETUS-Teilprojekt B4 beschäftigten
Wissenschaftler ist es daher, integrierte hydrologisch-agronomisch-ökonomische Analysen
und Simulationen für das Drâa-Tal durchzuführen.
Die Mitarbeiter von Teilprojekt B4 sind an den Problemkomplexen PK Ma-E.1 (Wassermanagement)
und PK Ma-E.3 (Wasser und Tourismus) beteiligt, wobei der Hauptbeitrag von B4 in
der Lieferung ökonomischer Planungsinstrumente besteht. Das zu diesem Zweck angepasste
Flussmanagementmodell (River Basin Model, RBM, siehe z.B. Cai et al., 2003) ist ein zentrales
Planungsmodell, welches im Einzugsgebiet den mit Wasser verbundenen wirtschaftlichen Nutzen
(Gewinne der Produzenten, Nutzen der Konsumenten) unter bestimmten Rahmenbedingungen
(Restriktionen) maximiert. Diese Rahmenbedingungen, wie veränderte klimatische Bedingungen
und demographische Prozesse, technische und institutionelle Innovationen, werden zu wesentli-
561

562
IMPETUS Teilprojekt B4
chen Teilen von den anderen IMPETUS-Teilprojekten bereitgestellt. Das von Teilprojekt B4
verwendete Flussmanagementmodell MIVAD („Modèle Intégrée du Vallée du Drâa“) eignet
sich in besonderer Weise als Managementinstrument im Rahmen des „Capacity Building“, welches
die hydrologischen, technischen und agronomischen Prozesse im Einzugsgebiet aus Sicht
eines zentralen Planers nach ökonomischen Gesichtspunkten steuert. Für Wirkungsvergleiche
wasserverteilungspolitisch bedeutender Entscheidungen wird MIVAD daher innerhalb eines
IMPETUS-DSS für Marokko eine wichtige Rolle spielen.
Die in Teilprojekt B4 beschäftigten Wissenschaftler sind in den IMPETUS-Problemkomplexen
PK Ma-E.1 (Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet des Drâa) und
PK Ma-E.3 (Integration eines neuen Wirtschaftsbereichs bei knappen Ressourcen in den touristischen
Schwerpunktregionen Ouarzazate, Dadestal und Zagora-M’Hamid) engagiert.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
Das in Teilprojekt B4 verwendete Flussmanagementmodell MIVAD ist ein interdisziplinäres
Op-timierungsmodell mit einer monetären Zielfunktion und wurde auf der Basis des Maipo
RBM (Rosegrant et al., 2000) im Lauf der letzten beiden Jahre der zweiten Phase von IMPETUS
wei-ter entwickelt. Im Vordergrund stand zunächst die Erarbeitung einer Datengrundlage, mit
deren Hilfe das Modell in die Lage versetzt wird, die Verhältnisse im Drâa-Tal abzubilden. Erste
Simulationsergebnisse wurden auf einem Posterbeitrag auf der GLOWA-Statuskonferenz im Mai
2005 in Köln vorgestellt. In einem Beitrag für den Tropentag 2005 in Hohenheim ist der Vergleich
unterschiedlicher Wasserpreissysteme für Landwirte mit dem Ziel einer nachhaltigen
Grundwassernutzung Gegenstand der Analyse (Kuhn et al., 2005). Zu diesem Zweck wurde begonnen,
das ursprünglich auf einjähriger Basis konzipierte Modell zu einem dynamischen System
mit jährlichen Perioden auszubauen, um den Zeitraum bis zum Jahr 2020 abdecken zu können;
eine Aufgabe, die jedoch erst in der dritten Phase abgeschlossen werden kann. Darüber hinaus
ist geplant, das Modell um weitere Elemente auszubauen (z.B. Staudamm-Management unter
Niederschlagsvariabilität, siehe auch Beschreibung PK Ma-E.1).
Diese Erweiterungen sollen der Entwicklung des Forschungsstandes von RBMs Rechnung tragen,
aber auch bislang vorliegende Lücken schließen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass weltweit
eine große Bandbreite existierender RBMs entwickelt wurde und wird, die unterschiedliche
dis-ziplinäre Schwerpunkte und technische Lösungen repräsentieren. Am häufigsten anzutreffen
sind hydrologisch bzw. hydrogeologisch orientierte RBMs, die zwar meist keine ökonomischen
Ele-mente enthalten, aber die Wasserflüsse auf kleinen Skalen in großer Detailgenauigkeit wiederge-ben.
Die technische Entwicklung im Computerbereich macht es möglich, solche Modelle
in GIS-Anwendungen zu integrieren, was eine engere Zusammenarbeit mit Geographie und Fer-

Teilprojekt B4 IMPETUS
nerkun-dung ermöglicht. Hinsichtlich des Managements der Wasserverteilung orientieren sich
diese RBMs überwiegend an normativen Vorgaben für die einzelnen Nutzer (Beispiele sind die
Modelle „RIBASIM“, Universität Delft, www.wldelft.nl/soft/ribasim, oder „MIKEBASIN“, in
Jha und Das Gupta, 2003), ohne eine explizite oder implizite ökonomische Optimierung anhand
von Preisen, Kosten und Nutzen durchzuführen.
Im Gegensatz zu den geographisch orientierten Modellen sind integrierte RBMs mit ökonomischer
Zielrichtung auf Wirtschaftssubjekte und deren organisatorische Einheiten (Farm, Betrieb)
fokussiert. Diese Modelle optimieren typischerweise die (meist nichtlineare) Zielfunktion eines
zentralen Planers unter bestimmten Restriktionen, die sich aus Ressourcen- und Kapitalausstattung,
hydrologischen Gesetzmäßigkeiten und anderen technischen Bedingungen ergeben. Entsprechende
Beispiele sind bei Rosegrant et al. (2000), Ringler und Cai (2003), Ward et al. (2001)
oder Diaz et al. (2000) beschrieben. Auch das von TP B4 verwendete MIVAD-Modell gehört zu
dieser Variante eines RBM. Der Vorteil dieser Modelle liegt in ihrer relativen Einfachheit, ökonomischen
Transparenz und Stringenz sowie in ihrer Flexibilität, da sie meistens in der Modelliersprache
GAMS (General Algebraic Modelling System) kodiert sind. Diese Modellierungssoftware
ist einfach zu erlernen und daher besonders zum wissenschaftlichen „Capacity
Building“ geeignet. Auch ermöglicht die Simplizität der Programmiersprache die relativ einfache
Einbindung von hochskalierten physikalischen, hydrologischen und agronomischen Teilmodellen,
wie es im PK Ma-E.1 von IMPETUS vorgesehen ist.
Einen Kompromiss zwischen GIS-basierten RBMs und nichtlinearen Optimierungsmodellen
stellen Multiagentenmodelle dar (z.B. Izquierdo et al., 2003). Das Ziel besteht darin, nicht nur
„repräsentative Agenten“ in Form von Verhaltensfunktionen wie in herkömmlichen ökonomischen
Modellen abzubilden, sondern die Interaktion von Einzelakteuren (zum Beispiel von einzelnen
Landwirten innerhalb einer Oase) zu simulieren. Multiagentenmodelle stellen jedoch hohe
Anforderungen an Rechenleistung und die Programmierkenntnisse des Anwenders und werden
daher bislang eher im experimentellen Bereich der Simulation verwendet. Dennoch soll die
Ent-wicklung von MIVAD Ideen aus der agentenbasierten Modellierung aufnehmen und umsetzen,
beispielsweise bei der Simulation des Handels von Wassernutzungsrechten zwischen den
Drâa-Oasen.
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Die beiden in Deutschland angestellten Mitarbeiter von B4 werden an den PK Ma-E.1 und PK
Ma-E.3 beteiligt sein. Der PK Ma-E.1 (Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet
des Drâa) wird von Teilprojekt B4 schwerpunktmäßig und verantwortlich bearbeitet.
Der Beitrag von B4 zu diesem PK ist die(agrar)ökonomische Expertise der Mitarbeiter sowie die
563

564
IMPETUS Teilprojekt B4
bisher gesammelte Erfahrung in der Programmierung und Anwendung von numerischen Simulationsmodellen
für Flusseinzugsgebiete. Ein spezieller Gesichtspunkt des nichtlandwirtschaftlichen
Wasserverbrauches wird im Rahmen der Mitarbeit an PK Ma-E.3 bearbeitet, welcher sich
mit den ökonomischen und wasserrelevanten Aspekten des Tourismus im Drâa-Tal beschäftigt.
Schließlich wird sich Teilprojekt B4 intensiv an der Konzeption, Entwicklung und Anwendung
eines teilprojektübergreifenden „Decision Support Systems“ (DSS) beteiligen.
Das bislang in IMPETUS verwendete MIVAD-Modell soll im Lauf der dritten Phase an den aktuellen
Forschungsstand angepasst werden. Dies betrifft vor allem die enthaltenen Pflanzenwachstumsfunktionen
in der Bewässerungslandwirtschaft. Aber auch die Grundwasserkomponente
wird auf der Basis entsprechender hydrogeologischer Untersuchungen den tatsächlichen
Gegebenheiten im Untersuchungsgebiet angepasst werden. Es wurde mit einer dynamischen
Formulierung des Modells begonnen, mit welcher es möglich sein wird, Simulationen bis in das
Jahr 2020 durchzuführen. Die Modellierung ökonomischer Dynamik ist sehr anspruchsvoll und
daher noch nicht Bestandteil der bislang verwendeten ökonomisch orientierten RBMs. Darüber
hinaus wird die Validierung des Programmierungsmodells eine wichtige Rolle spielen. Dies soll
zum einen durch die Verbesserung der Datenbasis im Modul Oasenlandwirtschaft erreicht werden,
wozu derzeit eine Befragung von Landwirten zu ihren Produktionskosten und –erlösen stattfindet.
Darüber hinaus ist es notwendig, den nichtlinearen Programmierungsansatz dergestalt zu
modifizieren, dass das Optimierungsmodell die Referenzsituation hinreichend genau wiedergibt,
anstatt von vorneherein eine eher hypothetische Optimallösung zu generieren. Dies soll mit der
Modifikation des Modells durch Methoden wie der Positiven Mathematischen Programmierung
(PMP, Howitt, 1995; Heckelei und Britz, 2005) geschehen.
Im ersten Jahr der dritten Phase werden der „Stakeholder“- und Politikdialog in Marokko zur
Identifizierung von Interventionsszenarien im Vordergrund der Aktivitäten von B4 stehen. Zu
Beginn wird auch ein marokkanischer Nachwuchswissenschaftlers rekrutiert werden, für den
auch ein detailliertes Arbeitsprogramm erarbeitet werden muss. Die statistische Auswertung der
Befragung im Drâa-Tal und Verbesserung der Datengrundlage im MIVAD Model sowie Expertengespräche
zur besseren Beurteilung der Ergebnisse sind ein weiterer Meilenstein im ersten
Jahr. Wichtig für die Weiterentwicklung des MIVAD-Modells ist die Integration eines verbesserten
hydrologischen Moduls (gemeinsam mit der Hydrogeologie), sowie die Transformation
von MIVAD in ein dynamisches Modell. Gleichzeitig wir die Integration von MIVAD in ein
teilprojektübergreifendes IMPETUS-DSS beginnen.
Im zweiten Jahr (2007) werden Analysen zu jeweiligen Interventionsszenarien und Erarbeitung
von Politikpapieren zum Wassermanagement beginnen. Wichtig ist hier die Kommunikation der
angewandten Forschungsergebnisse im strukturierten Politikdialog im Rahmen des „Capacity

Teilprojekt B4 IMPETUS
Building“. Die Arbeit am MIVAD-Modell wird fortgesetzt mit der Integration eines verbesserten
Pflanzenertragsmoduls (mit der Agronomie), der Integration von Salinität in das MIVAD
Model (mit Hydrogeologie, Agronomie). Die Integration von MIVAD in ein teilprojektübergreifendes
IMPETUS-DSS wird fortgesetzt.
Im dritten Jahr (2008) werden weitere Analysen zu den jeweiligen Interventionsszenarien und
Erarbeitung von Beratungspapieren zum Wassermanagement fortgeführt, und der strukturierte
Politikdialog fortgesetzt. Gleichzeitig sollen Trainingsworkshops in Marokko zur angewandten
Modellierung mit MIVAD im Rahmen des „Capacity Building“ angeboten und durchgeführt
werden. Die Modellierungsarbeit wird fortgesetzt mit der Integration von Tourismus in das
MIVAD Model, womit auch im Wesentlichen ein Abschluss Modellentwicklung von MIVAD
erreicht sein dürfte. Gleichzeitig wird B4 an der Anwendung des teilprojektübergreifenden
IMPETUS-DSS auf konkrete Politikfragestellungen teilnehmen.
Im 4. und letzten Jahr (bis 30. April 2009) wird MIVAD an die marokkanischen Partner übergeben.
Des Weiteren werden der Abschluss der Dissertation von Frau Heidecke zum Wassermanagement
im Drâa-Tal sowie das Verfassen des Endberichts das Arbeitsprogramm abschließen.
Capacity Building
Die Weitergabe von Methoden und Ergebnissen im Rahmen des „Capacity Building“ werden
einen zentralen Bestandteil der Arbeit in der dritten Phase von IMPETUS darstellen. Elemente
des „Capacity Building“ durch Teilprojekt B4 werden auf drei aufeinander aufbauenden Ebenen
vorgeschlagen:
1. Wissenschaftliche Ebene: Die Ausbildung marokkanischer Nachwuchswissenschaftler
während der gesamten Laufzeit der dritten Phase (Diplomanden, Doktoranden an marokkanischen
Universitäten) ist eine wichtige Vorraussetzung für den erfolgreichen Transfer
von wissenschaftlich basierten DSS in das Partnerland.
2. Politische Ebene: Ein strukturierter Politikdialog mit regionalen und nationalen Entscheidungsträgern
soll die Forschungs- und Simulationsergebnissen der angewandten wissenschaftlichen
Arbeit auf der politischen Ebene kommunizieren. Voraussetzung hierfür ist
die Orientierung der zu analysierenden Interventionsszenarien an konkreten Entscheidungserfordernissen
sowie die intensive Einbindung von marokkanischen Wissenschaftlern
bei der Analyse.
3. Administrative Ebene: Das Training in modellgestütztem Wassermanagement in Flusseinzugsgebieten
für Mitarbeiter der einschlägigen Behörden und Entscheidungsgremien
(Agence du Bassin, DRH, ORMVAO und andere „Stakeholder“) bildet den Schlussstein
565

566
IMPETUS Teilprojekt B4
des „Capacity Building“. Voraussetzung für den Erfolg ist ein intensives „Capacity Building“
im wissenschaftlichen Bereich sowie ein erfolgreicher Politikdialog.
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Bearbeiter „Wassersektormodellierung“
Dr. Arnim Kuhn ist seit Januar 2005 bei IMPETUS im Bereich Agrarökonomie im Rahmen einer
BAT Ib-Stelle beschäftigt, wobei er ¼ seiner Arbeitszeit für B4 einsetzt. Dr. Kuhn verfügt über
umfangreiche Erfahrung in numerischer agrarökonomischer Modellierung. Im Rahmen seiner
Dissertation hat er ein regional differenziertes gesamtwirtschaftliches Modell für Russland erstellt
(Kuhn, 2001). Ab 2001 hat er am Lehrstuhl für Agrarpolitik der Universität Bonn ein
Weltagrarhandelsmodell (WATSIM) übernommen und weiterentwickelt (Kuhn, 2003). Im Rahmen
seiner Tätigkeit als Mitglied der Deutschen Beratergruppe Wirtschaft bei der Ukrainischen
Regierung hat er für die Ukraine ein regionalisiertes Agrarsektormodell entwickelt und im Politikdialog
erfolgreich eingesetzt (Kuhn, 2004). Darüber hinaus ist Dr. Kuhn ausgebildeter Landwirt
mit mehrjähriger praktischer Erfahrung, was ihm bei der Einschätzung von Landnutzungssystemen
und dem Dialog mit Landwirten vor Ort zugute kommt.
Als Verantwortlicher für den PK Ma-E.1 ist sein Schwerpunkt die Weiterentwicklung und politikrelevante
Anwendung des Wassermanagementmodells MIVAD. Außerdem ist Dr. Kuhn leitender
Wissenschaftler für B4. In dieser Funktion koordiniert er die wissenschaftlichen Aktivitäten
in den beiden Teilprojekten (Betreuung von Doktoranden, Informations- und Gedankenaustausch,
Verwaltung des TP-Budgets gemeinsam mit den Antragstellern). Für ihn ist eine 1 /4 BAT
Ib-Stelle vorgesehen.
In der dritten Phase wird Dr. Kuhn im Rahmen von Teilprojekt B4 die Arbeit von Claudia Heidecke
sowie eines noch nicht benannten Nachwuchswissenschaftlers in Marokko im Rahmen der
Doktorandenbetreuung unterstützen. Die Erstellung und Kommunikation von politikrelevanten
Publikationen in Marokko im Rahmen des Wissenstransfers und „Stakeholder“-Dialogs wird eine
weitere Tätigkeit darstellen. Die Zusammenarbeit mit anderen Teilprojekten von IMPETUS
bei der Einrichtung von „Decision Support Systems“ ist ebenso integraler Bestandteil wie das
„Capacity Building“ in Marokko durch themenorientierte Politik- und methodenorientierte Trainingsworkshops.
Schließlich ist Herr Kuhn verantwortlich für die Erstellung von Projektberichten
und wissenschaftlichen Publikationen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ „Stakeholder“- und Politikdialog in Marokko zur Identifizierung von Interventionsszenarien
(„Capacity Building“)

Teilprojekt B4 IMPETUS
⇒ Rekrutierung eines/r marokkanischen Nachwuchswissenschaftlers/in, Erarbeitung eines Arbeitsprogramms
(„Capacity Building“)
⇒ MIVAD-Modellentwicklung
⇒ Mitarbeit an der Entwicklung eines teilprojektübergreifenden IMPETUS-DSS
⇒ Betreuung von Doktoranden
2. Jahr (2007)
⇒ Analysen zu jeweiligen Interventionsszenarien, Erarbeitung von Politikpapieren zum Wassermanagement
⇒ Kommunikation der angewandten Forschungsergebnisse im strukturierten Politikdialog
(„Capacity Building“)
⇒ MIVAD-Modellentwicklung
⇒ Mitarbeit an der Entwicklung eines teilprojektübergreifenden IMPETUS-DSS
⇒ Betreuung von Doktoranden
3. Jahr (2008)
⇒ Weitere Analysen zu jeweiligen Interventionsszenarien und Erarbeitung von Beratungspapieren
zum Wassermanagement
⇒ Fortsetzung des strukturierten Politikdialoges („Capacity Building“)
⇒ Durchführung von Trainingsworkshops in Marokko zur angewandten Modellierung mit
MIVAD („Capacity Building“)
⇒ Abschluss Modellentwicklung MIVAD
⇒ Mitarbeit bei der Anwendung des teilprojektübergreifenden IMPETUS-DSS
⇒ Betreuung von Doktoranden
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Übergabe des MIVAD-Modells an marokkanische Partner
⇒ Verfassen des Endberichts
Bearbeiter „Wassermanagement“
Für die nachfolgend beschriebenen Tätigkeiten ist eine 1 /2 BAT IIa-Stelle für Frau Claudia Heidecke
als Wissenschaftliche Angestellte vorgesehen. Frau Heidecke hat sich während ihrer Diplomarbeit,
die im Rahmen von IMPETUS in Benin stattfand, ausführlich mit Wassermanagement
in Westafrika auseinander gesetzt (Heidecke, 2005). Während eines 3-monatigen Praktikums in
Benin bei der Deutschen Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) im Jahre 2003
konnte sie Erfahrungen im Bereich von Befragungen und deren Auswertung sammeln. Im Rahmen
ihrer Arbeit in Marokko wird Frau Heidecke hauptsächlich im PK Ma-E.1 engagiert sein,
der auf die Weiterentwicklung des MIVAD-Modells zielt. Darüber hinaus arbeitet sie im PK
567

568
IMPETUS Teilprojekt B4
Ma-E.3 mit, um gemeinsam mit dem Teilprojekt B5 die Bedeutung des Tourismus im Drâa-Tal
hinsichtlich Wertschöpfung und Wasserverbrauch modellgestützt zu untersuchen.
In der dritten Phase wird Frau Heidecke für das Wassermanagementmodell MIVAD verantwortlich
sein. Ziel ist die Weiterentwicklung von MIVAD zu einem Managementtool, welches die
Durchführung von Analysen und Simulationen von Interventionsszenarien (technische Innovationen,
Politikalternativen) gemeinsam mit den marokkanischen Partnern ermöglicht. Dazu wird
eine Aktualisierung und Validierung des MIVAD Modells vorgenommen, sowie die Weiterentwicklung
des Modells im Einklang mit dem aktuellen Forschungsstand von River Basin Modellen
sowie den übergeordneten Forschungszielen von IMPETUS. Ein weiterer Schwerpunkt ist
die verstärkte Zusammenarbeit mit anderen IMPETUS Teilprojekten besonders im Austausch
und in der Integration von weiteren Modulen in das MIVAD Modell sowie die Einrichtung eines
„Decision Support Systems“.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ statistische Auswertung der Befragung im Drâa-Tal und Verbesserung der Datengrundlage
im MIVAD Model, Expertengespräche zur besseren Beurteilung der Ergebnisse
⇒ Transformation von MIVAD in ein dynamisches Modell
⇒ Integration eines verbesserten hydrologischen Moduls (mit Hydrologie)
2. Jahr (2007)
⇒ Integration eines verbesserten Pflanzenertragsmoduls (mit Agronomie)
⇒ Integration von Salinität in das MIVAD Model (mit Hydrogeologie, Agronomie)
⇒ Mitarbeit bei Durchführung von Modelling-Workshops in Marokko („Capacity Building“)
3. Jahr (2008)
⇒ Integration von Tourismus in das MIVAD Model
⇒ Mitarbeit bei Seminaren in Marokko zu Wassermanagement („Stakeholder“-Dialog)
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Abschluss Dissertation zum Wassermanagement im Drâa-Tal
⇒ Erstellung des Endberichts
SHK „Wassermanagement“
Zur Unterstützung der wissenschaftlichen Arbeit im Bereich Wassermanagement ist die Beschäftigung
einer studentischen Hilfskraft im Rahmen einer SHK-Stelle vorgesehen. Arbeitsinhalte
sind die Aufbereitung von erhobenen Daten, die Datenverwaltung, Literaturrecherche sowie die
sprachliche Redaktion von Publikationen. In der laufenden Projektphase konnte eine deutschfranzösischsprachige
Studentin der Ernährungswissenschaften für diese Tätigkeiten gewonnen
werden.

Teilprojekt B4 IMPETUS
Tabelle der im Teilprojekt verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
DRH Direction Régionale de l’Hydraulique
GTZ Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit
MIVAD Modèle Intégrée du Vallée du Drâa
ORMVAO Office Régional de Mise en Valeur Agricole Ouarzazate
RBM River Basin Model
Im Text zitierte Literatur
Cai, X., McKinney, D.C. und Lasdon, L.S., 2003: Integrated Hydrologic-Agronomic-Economic Model for River Basin Management.
Journal of Water Resources Planning and Management, January/February 2003.
Decaluwé, B.; Patry, A. : Savard, L. (1997): Quand l’eau n’est plus un don du ciel: Un MEGC appliqué au Maroc. Cahier de
recherche 9716. Département d’économie, Université Laval, Canada.
http://www.ecn.ulaval.ca/w3/recherche/cahiers/1997/9716.pdf
Diaz, G.E., Brown, T.C., und Sveinsson, O., 2000: AQUARIUS: A Modeling System for River Basin Water Allocation. USDA
Forest Service: General Technical Report.
Howitt, R.E., 1995: A Calibration Method for Agricultural Economic Production Models. In: Journal of Agricultural Economics
46: 147-159.
Izquierdo, L.R., Gotts, N.M. and Polhill, J.G., 2003: FEARLUS-W: An Agent-Based Model of River Basin Land Use and Water
Management. The Macaulay Institute.
Heckelei, T., Britz, W., 2005: Models based on Positive Mathematical Programming: State of the Art and Further Extensions.
89th EAAE Seminar, Modelling agricultural policies: state of the art and new challenges. Department of Economics,
Faculty of Economics – Parma, 3rd - 5th February 2005. Department of Economics – University of Parma, Parma, Italy
Jha, M. K. and Das Gupta, A., Application of Mike Basin for Water Management Strategies in a Watershed (2003), Water International,
Vol. 28, No. 1, p. 27 - 35.
Kuhn, A., 2001: Handelskosten und regionale (Des-)Integration: Russlands Agrarmärkte in der Transformation. Dissertation,
Landwirtschaftliche Fakultät, Universität Bonn.
Kuhn, A., 2003: From World Market to Trade Flow Modelling – the Re-Designed WATSIM Model. WATSIM AMPS – Applying
and Maintaining the Policy Simulation Version of the World Agricultural Trade Simulation Model: Final Report. Institute
for Agricultural Policy, University of Bonn.
http://www.agp.uni-bonn.de/agpo/rsrch/watsim/watsim-amps-report.pdf
Kuhn, A., 2004: RASMU: Regional Agricultural Sector Model for Ukraine. IER Working Paper No. 27, Kiev, November 2004.
(http://www.ier.kiev.ua/English/WP/2004/wp2004_eng.cgi)
Ringler, C. und Cai, X., 2003: Addressing Environmental Water Values in An integrated Economic- Hydrological River Basin
Modeling Framework. Paper prepared for the workshop on ‘Integrated Environmental Impact into Water Allocation
Models for the Mekong River Basin’ in Ho Chi Minh City, 15 December, 2003.
Rosegrant, M.W., Ringler, C., McKinney, D.C., Cai, X., Keller, A., Donoso, G. (2000): Integrated economic-hydrologic water
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Ward, F.A. et al, 2001: Institutional Adjustment for coping with prolonged and severe drought in the Rio Grande Basin. Technical
Completion Report.
Veröffentlichungen im Rahmen von IMPETUS seit 2003
Kuhn, A., Schmidt, T., Heidecke, C., 2005: Economic Aspects of Water Management in the Drâa Region of Southeast Morocco.
Paper contributed to the Tropentag 2005, University of Hohenheim, Germany
M'barek, R.; Schmidt, T.; Koll, M., 2004: Hydro-Econonomic Modelling in Southeast Morocco. Deutscher Tropentag 2004:
Rural Poverty Reduction through Research for Development and Transformation, Book of Abstracts, Humboldt-
Universität zu Berlin, p. 359.
Heidecke, C, 2005: Development and Evaluation of a regional Water Poverty Index in Benin. Discussion Paper. International
Food Policy Research Institute. Washington D.C. (forthcoming)
569

Teilprojekt B5 IMPETUS
Teilprojekt B5
Soziokultureller Wandel und Wassernutzung im Einzugsgebiet des Drâa
Antragsteller: Fach
Prof. Dr. M. Rössler (Koordinator)
Institut für Völkerkunde, Universität zu Köln
Bearbeitet werden in dem Teilprojekt die folgenden Problemkomplexe:
Ethnologie:
Ökonomisch, soziopolitisch,
kognitiv, demographisch
Nr. Titel des Problemkomplexes
PK Ma-E.2 Agronomische Anbaustrategien im Drâa-Tal bei Wasserknappheit
PK Ma-E.3 Tourismus: Integration eines neuen Wirtschaftsbereichs bei knappen Ressourcen
in den touristischen Schwerpunktregionen Ouarzazate, Dadestal und Zagora-
M’Hamid (Federführung)
PK Ma-H.2 Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien und den Grundwasserund
Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-Tal
PK Ma-G.1 Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des Drâa (Federführung)
PK Ma-G.2 Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld zwischen traditionellen Entscheidungsprozessen
und staatlichen Institutionen (Federführung)
PK Ma-L.1 Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen im zentralen Hohen
Atlas (Federführung)
Zusammenfassung
Der soziokulturelle und ökonomische Wandel und die damit einhergehenden Veränderungen des
Wasserverbrauchs und der Wassernutzung bilden weiterhin den zentralen Arbeitsbereich von
B5. Sozialer Wandel, die Änderungen der demographischen Verhältnisse sowie die von der loka-
len Bevölkerung praktizierten Strategien der Alltagsbewältigung können als maßgebliche An-
triebskräfte innerhalb der Bearbeitung von Problemkomplexen und Szenarien angesehen wer-
den. Darüber hinaus beeinflussen soziale und kulturelle Faktoren die Antriebskräfte der wirt-
schaftlichen Entwicklung und Erneuerung sowie des institutionellen Wandels. Dementsprechend
breit ist das Spektrum der für die Modell- und Szenarienentwicklung von B5 (mit)bearbeiteten
Problemkomplexen:
Der unter ethnologischer Leitung stehende PK Ma-L.1 „Strategien der Landnutzung unter limitierten
Wasserressourcen im Zentralen Hohen Atlas" untersucht die Verfügbarkeit und Nutzung
des Wassers bezogen auf unterschiedliche anthropogene, ökologische und naturräumliche Be-
571

572
IMPETUS Teilprojekt B5
dingungen. Die tatsächliche Wasserverfügbarkeit für den einzelnen Nutzer wird dabei als ein
Produkt aus der physikalischen Verfügbarkeit des Wassers und sozial unterschiedlich kontrollierten
Regelungen des Zugangs verstanden. Diese Wechselbeziehung gilt analog auch für die
Weidewirtschaft, bei der die Qualität der Weideflächen ein wichtiges Nutzungskriterium bildet.
Für die Qualität der Weiden ist, neben der natürlichen Regeneration der Vegetation, der sozial
kontrollierte Zugang zu den Ressourcen und damit der Weidedruck von Bedeutung. Bei der Erarbeitung
eines auch von lokalen Akteuren zu betreibenden DSS ist eine Einbindung indigener
Wissenssysteme und sozialer Regeln wichtig. Die Einbeziehung demographischer Informationen,
die von PK Ma-G.1 zur Verfügung gestellt werden, ist notwendig, da neben klimatisch und „sozial"
bedingten Veränderungen des verfügbaren Wassers und der Weiden auch die Veränderung
der Bevölkerungsstruktur Einfluss auf mögliche Strategien hat.
Die ethnologische Mitarbeit im PK Ma-E.2 „Landwirtschaftliche Anbaustrategien in den Drâa-
Oasen bei Wasserknappheit” findet in der Pilotgemeinde Ouled Yaoub statt und bezieht sich auf
die Analyse landwirtschaftlicher Anbau- und Wasserverbrauchsstrategien. Ergänzt wird diese
Arbeit durch die Mitarbeit im PK Ma-H.2 „Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien
und den Grundwasser- und Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-Tal”, in dessen Zentrum
Untersuchungen zum häuslichen Wasserverbrauch und zum lokalen Wissen der Nutzer bezüglich
der Ressource Wasser stehen. Die Ergebnisse der Studie fließen in die Entwicklung des Expertenmodells
zum häuslichen Wasserverbrauch CEM Drâa („Consommation d’eau menagère
Drâa“) ein.
Im PK Ma-G.1 „Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des Drâa” werden die drei essentiellen
Komponenten der Bevölkerungsdynamik Fertilität, Mortalität und Migration innerhalb sozioökonomischer
Szenarien untersucht. Hierzu wird sowohl das numerische Modell Spectrum/
DemProj benutzt, in das quantitativ erfassbare Daten wie Altersstruktur und Bevölkerungsgröße
einfließen, als auch ein qualitatives Expertenmodell zu Bevölkerung und Migration entwickelt.
Durch die Kombination beider Modelle kann die komplexe Realität besser erfasst werden.
Die Mitarbeiter im PK Ma-G.2 untersuchen Entscheidungsprozesse, die sich auf den Zugang zu
kollektiven natürlichen Ressourcen beziehen. Auch die möglichen Einflüsse der demographischen
Veränderungen auf traditionelle Institutionen und deren Entscheidungen in Fragen der
Landnutzung werden in die Untersuchung einbezogen. Ein Werkzeug zur Institutionenanalyse
wird auf die bereits in den vergangenen Phasen im Drâa-Tal erhobenen Daten zu lokalen und
staatlichen Institutionen zurückgreifen und exemplarisch die Komplexität der Interaktionen verschiedener
Akteure darstellen. Entwicklung und Zustand der Nutzungsmuster unterschiedlicher
Weidegebiete werden mit dem MOVEG Drâa-Modell (siehe TP B3) erstellt und mit Daten zur
demographischen Entwicklung korreliert. Als Ergebnis soll die aktuelle und zukünftige Ressour-

Teilprojekt B5 IMPETUS
cenbelastung dargestellt werden, um daraus potenzielle Konfliktfelder und Konfliktregionen ableiten
zu können.
Die Entwicklung des (Wüsten-) Tourismus während der letzten Jahrzehnte, und darauf aufbauend
die Interpolation auf zukünftige Entwicklungen mit einer Zunahme des Wasserverbrauchs,
ist Gegenstand von PK Ma-E.3. Zwar bietet der Tourismus als wichtigster Wirtschaftszweig neben
der Landwirtschaft neue Einkommensmöglichkeiten, doch verschärft er auch die Konkurrenz
um knappe Wasserressourcen. In PK Ma-E.3 werden vor dem Hintergrund übergreifender Potenziale
der Wirtschaft im Drâa-Einzugsgebiet die Relation zwischen Wassereinsatz und wirtschaftlichem
Nutzen des Tourismus sowie Prognosen für zukünftige Entwicklungen thematisiert,
um diese Aussagen mit Daten zur Wasserverfügbarkeit abzugleichen und dadurch angemessene
wirtschaftliche Strategien zu identifizieren.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
Die Forschungen während der zweiten Phase bestätigten, dass vielfältige soziale Institutionen
die Nutzung und Verteilung von Wasser leiten, so dass die Kontrolle dieser Ressource primär als
sozial und politisch ausgehandelt zu verstehen ist (s. Ilahiane, 1999; Lefébure, 1979). Wasserverfügbarkeit
ist so nicht nur als naturräumliches Phänomen zu betrachten, sondern auch als sozial
und politisch gesteuerter Prozess. In diesem Rahmen bergen vor allem soziale und ökonomische
Ungleichheiten widersprüchliche Interessen von Individuen und Gruppen (s. Leveau, 1985;
Hammoudi, 1985). Auch bei der Analyse von lokalen Entscheidungsfindungsprozessen und lokalen
ökonomischen Strategien, die in zwei Problemkomplexen bearbeitet werden, bilden die
Prinzipien der lokalen sozialen Stratifikation und indigene soziale Bewertungen wichtige Größen
der hier zugrunde liegenden Prozesse. Soziale Differenzierungen, einschließlich ihrer Bezüge zu
Boden- und Wassernutzungsrechten, beeinflussen entscheidend die Ressourcennutzung (vgl.
Little, 1985, 1992; Steinmann, 1993).
Ethnologische Arbeiten aus den letzten Jahren, die sich mit dem Drâa-Einzugsgebiet beschäftigen,
sind, abgesehen von den Forschungen in IMPETUS, selten. Bei zwei kulturgeographischen
Arbeiten stehen Konflikte um Wasser und Land im Mittelpunkt, wobei sowohl aus theoretischer
Perspektive (Müller-Mahn, 2001) als auch aufgrund eigener Untersuchungen im Hohen Atlas
(Graefe, 2005) von einem steigenden Konfliktpotenzial bei zunehmender Ressourcenverknappung
ausgegangen wird. Diese Ergebnisse ergänzen die von Barbara Casciarri in der zurückliegenden
Phase bei den Aït Unzâr Nomaden in Südostmarokko gewonnenen Erkenntnisse. Der
Zugang zu Ressourcen, vor allem zum knappen Wasser, war immer umstritten, und zwar nicht
nur zwischen verschiedenen Gemeinschaften, sondern auch innerhalb der jeweiligen Gruppe.
Das Funktionieren und Zusammenwirken lokaler und staatlicher Institutionen, das einen
573

574
IMPETUS Teilprojekt B5
Schwerpunkt der Untersuchungen von Claudia Liebelt bildete (Liebelt, 2003), ist deshalb ein
wichtiger Bestandteil von angepassten Managementstrategien. Die Ergebnisse beider Studien
werden in die im PK Ma-G.2 zu entwickelnde Institutionenanalyse einfließen.
Arbeiten zum Tourismus in Südmarokko sind in aller Regel stark deskriptiv angelegt (Biernert,
1998) und beschränken sich thematisch zumeist auf wirtschaftliche Zusammenhänge (Zakar,
1996; Popp, 1999). Interessante Ansätze, die auch die touristische Ressourcennutzung betrach-
ten, bieten nur wenige Arbeiten, wobei der Wasserverbrauch auch hier ein Randthema bleibt
(Baumgartner und Leuthold, 2003; Jäggi, 1994). Ein Schwerpunkt der Tourismusstudie, die im
September 2004 begann, war deshalb die mit dem Tourismus verbundene Nutzung von Ressour-
cen. Die Anbieterseite wurde durch Interviews, Beobachtung sowie eine systematische Kartie-
rung aufgenommen. Als zentrale touristische Wasserverbraucher bilden Hotels, Campingplätze
und Pensionen den Kern der Untersuchung. Verkehrszählungen und Befragungen von Touristen
geben Aufschluss über die Nachfragerseite und ergänzen die offiziellen Zahlen des Tourismus-
ministeriums. Erste Aussagen zu Arbeitsplätzen und wirtschaftlichen Strukturen, zur touristi-
schen Erschließung, zum Wasserverbrauch nach touristisch genutzten Teilregionen, sowie zu
den derzeitigen Reisetrends liegen vor. Hypothesen zu Gewinnmöglichkeiten und Rückflüssen,
zur Herkunft der Investitionsgelder und zur Integration anderer Wirtschaftsbereiche werden
während der letzten Forschungsphase im Frühjahr 2006 präzisiert.
Dass die Arbeitsmigration angesichts der anhaltenden Dürreperioden als Hauptstrategie zur Einkommensgenerierung
angesehen werden kann, hat sich bestätigt. Seit der Unabhängigkeit Marokkos
nahm sie beständig zu (Mter, 1997; Büchner, 1986; Ait Hamza, 1998). Da es im Untersuchungsgebiet
auch weiterhin keine detaillierten Fallstudien zu den sozio-ökonomischen Auswirkungen
der Arbeitsmigration vor allem junger Männer auf Dorf- und Familienebene gibt, wurde
die bipolare Untersuchung zur nationalen Migration fortgesetzt (s. Kerzazi, 2003). Die komplexen
Faktorenbündel, die zur Migrationsentscheidung führen, wurden ebenso untersucht wie die
Veränderungen im hierarchisch gegliederten sozialen System. Ein Schwerpunkt lag hierbei auf
der Analyse des Wandels der Besitzverhältnisse an Land- und Wasserrechten der verschiedenen
ethnischen Gruppen. Im familiären Rahmen führt die Migration zu komplexen Veränderungen in
den Alters- und Geschlechterbeziehungen und zum Wandel von Autoritäts- und Machtstrukturen.
Eine lokale Untersuchung zum traditionellen und modernen Bewässerungssystem ergab, dass
aufgrund der anhaltenden Dürreperioden die Landwirte ihren Wasserbedarf zur landwirtschaftlichen
Produktion mit Wasser aus den Ablässen des Staudamms (Lâchers) nicht decken können.
Die Strategie, fast ausschließlich Grundwasser durch Motorpumpenbewässerung zu nutzen, führte
in den letzten Jahrzehnten zu einer starken Absenkung des Grundwasserspiegels, so dass die
Instandhaltungs- und Vertiefungskosten für den Brunnen sowie die monatlichen Kosten zur

Teilprojekt B5 IMPETUS
Betreibung der Pumpe den finanziellen Rahmen vieler Bauern überschreiten. Sie müssen deshalb
andere einkommensgenerierende Strategien wie die Arbeitsmigration entwickeln (siehe Beitrag
im Marokko Atlas “Case Study Ouled Yaoub”, Mai 2005). Eine GIS-basierte Karte der Dorfund
Feldbrunnenverteilung sowie der landwirtschaftlichen Anbaufläche des Dorfes Ouled Yaoub
wurde fertig gestellt und dient den Problemkomplexen PK Ma-E.2, PK Ma-H.2 und PK
Ma-G.1 als Arbeitsgrundlage.
Da bisher vergleichende Untersuchungen zu lokalen Land- und Wassernutzung im Hohen Atlas
fehlten, wurden die detaillierten Untersuchungen zur Sozialstruktur und zu indigenen Strategien
der Wassernutzung im Assif Ait Ahmed fortgesetzt. Unter Mitarbeit von Teilprojekt B3 wurde
die Erfassung von Feldsystemen sowie Anbau- und Bewässerungsstrategien fortgesetzt. Sie sind
inzwischen weitgehend abgeschlossen. Auf Grundlage der hier gewonnene Daten konnten vergleichende
Untersuchungen in weitern Orten der Pilotgemeinde („commune“) Ighril N'Mgoun
begonnen werden. Allein aufgrund der ethnologischen Erhebungen lassen sich drei Regionen
unterschiedlicher Wasserverfügbarkeit innerhalb der Commune Ighril N'Mgoun konstruieren, die
jeweils andere Nutzungsmuster aufweisen. Vor allem bei den in der Hochebene von Taoughgalt
gelegenen Dörfern ist die Lage eines Ortes als Ober- oder Unterlieger und die bestehenden (oder
nicht bestehenden) Beziehungen zwischen den Orten mit entscheidend für die Verfügbarkeit von
Wasser für die Landwirtschaft. Durch die Vielfalt der naturräumlichen und sozialen Beziehungen
in der gewählten Region können die erhobenen Daten als beispielhaft für den Zentralen Hohen
Atlas angesehen werden.
Eine wichtige Grundlage für die ethno-demographischen Untersuchungen der Bevölkerungsdynamik
im Einzugsgebiet des Drâa bilden die Daten der Zensus aus den Jahren 1994 und 2004.
Die Daten von 1994 für die Bevölkerungsstruktur liegen auf Dorfebene in elektronischer Form
vor. Die Ergebnisse des im Jahre 2004 durchgeführten "Recensement Général de la Population
et de l'Habitat 2004" („Royaume de Maroc - Haut Commissaire au Plan 2005“) sind bisher nur
für die Provinzen und die Communes verfügbar. Detailliertere Werte auf Dorfebene werden für
den Herbst 2005 erwartet.
Bestimmte Bereiche, wie Migration, Gesundheit und Ausbildung werden durch die staatlicherseits
verfügbar gemachten Daten nur sehr unzureichend abgedeckt, bzw. sind sie nur für übergeordnete
Verwaltungseinheiten wie die Provinzen (Ouarzazate, Zagora) oder die Region (Souss-
Massa-Drâa) verfügbar. Für die drei Szenarien-Regionen des Arbeitsgebietes wurde deshalb ein
demographischer Survey durchgeführt. Für ausgewählte Orte liegen aus diesem Survey ethnodemographische
Vergleichsdaten vor, deren Auswertung im PK Ma-G.1 erfolgt. Neben den
spezifisch ethno-demographischen Fragestellungen, die sinnvollerweise nur für einzelne Orte
beantwortet werden können, wird das Demografie-Programm DemProj zur Analyse der demo-
575

576
IMPETUS Teilprojekt B5
graphischen Entwicklung im gesamten Projektgebiet genutzt. Ergebnisse der Berechnungen flie-
ßen in die Problemkomplexe PK Ma-L.1, PK Ma-G.2 und PK Ma-H.2 ein.
Für die Szenarienentwicklung wurden demographische Daten erhoben, unter verstärkter Berück-
sichtigung soziokultureller Faktoren, die bis dato weitgehend ausgeklammert worden waren (s.
Ait Hamza, 1997; Bencherifa, 1996; Lazaar, 1997; Mter, 1997). Insbesondere das Verhältnis von
Fertilitäts- und Mortalitätsraten auf der lokalen Skala stand hierbei im Mittelpunkt, wobei sich
bestätigte, dass die Faktoren Fertilitätswandel und Migration unter Einbeziehung sozialer Fakto-
ren und kultureller Überzeugungen erklärt werden müssen (s. Pauli, 2000; Lang, 1993; Lang,
1997).
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Die Untersuchungen der Ethnologen in Marokko erstrecken sich auf weite Bereiche menschlichen
Handelns. Dieses Handeln wird sowohl durch kulturelle, soziale und politische Faktoren
als auch durch Umweltbedingungen und die demographische Entwicklung mit bestimmt. Durch
die während intensiver Feldforschungen gewonnenen Ergebnisse können detaillierte Aussagen
über das Zusammenwirken der verschiedenen Faktoren und Bedingungen getroffen werden. Vor
allem im Bereich der Wasser- und Landnutzung werden naturräumliche Voraussetzungen und
Bedingungen durch vielfältig verwobene, gesellschaftlich definierte Netzwerke und Mechanismen
kontrolliert. Dementsprechend breit gefächert sind die inhaltlichen Schwerpunkte der Problemkomplexe,
an denen Ethnologen federführend beteiligt sind.
Am Bereich Existenzsicherung ist die Ethnologie mit zwei Problemkomlexen beteiligt. Im PK
Ma-E.2 werden wichtige Informationen zu landwirtschaftlichen Anbaustrategien geliefert. Im
PK Ma-E.3 (Tourismus zwischen knappen Ressourcen und wirtschaftlichen Potenzialen) wird,
basierend auf ethnologischen Feldforschungen, eine wesentliche Erwerbsquelle der Bevölkerung
außerhalb der Landwirtschaft analysiert. Im Themenbereich Hydrologie (Wasserdargebot, Wasserverbrauch,
Wasserqualität) tragen Ethnologen im Rahmen des PK Ma-H.2 (Wassernutzung,
Grundwasser und Boden) durch die Entwicklung des Expertenmodells CEM Drâa zur Bilanzierung
des dörflichen Wasserverbrauchs bei. Im Sektor Landnutzung ist der PK Ma-L.1 Strategien
der Landnutzung angesiedelt. Die im Expertenmodell LLD-HA („Local Land Use Decisions“)
zusammenfließenden Ergebnisse naturwissenschaftlicher Modelle und ethnologischer Forschungen
sollen in einem „Decision Support System“ anwendergerecht aufgearbeitet werden. Zum
Bereich Gesellschaft, der durch sozialwissenschaftliche Fragestellungen gekennzeichnet ist, gehören
zwei Problemkomplexe. Im PK Ma-G.1 (Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des
Drâa) werden Elemente der demographischen Entwicklung im Draâeinzugsgebiet mit Hilfe von
Spectrum/Dem Proj modelliert. Die Daten zur Bevölkerungsentwicklung gehen als wichtige so-

Teilprojekt B5 IMPETUS
zialwissenschaftliche Parameter in andere Problemkomplexen ein (PK Ma-L.1, PK Ma-G.2, PK
Ma-L.2). Im PK Ma-G.2 (Entscheidungsprozesse zur Wasser- und Landnutzung) wird die Dichotomie
zwischen lokalen und staatlichen politischen Institutionen und die daraus ableitbaren
Handlungsspielräume der lokalen Akteure thematisiert. Ergebnisse dieser Institutionenanalyse
können wichtige Hinweise für die anwenderbezogene Umsetzung im Projekt gewonnener Daten
liefern.
Neben der Mitarbeit an den Problemkomplexen kommt die ethnologische Kompetenz vor allem
bei der Umsetzung der von IMPETUS entwickelten Handlungsempfehlung zum Tragen. Gerade
an der Schnittstelle zwischen wissenschaftlichen Ergebnissen und anwenderorientierten Handlungsempfehlungen
sind Sprachkenntnisse, Erfahrungen mit sozialen Zusammenhängen sowie
detaillierte Kenntnisse politischer Organisationen auf der lokalen und regionalen Ebene wichtige
Faktoren für die Konzeption erfolgreicher Programme.
Im PK Ma-L.1 "Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen im Zentralen
Hohen Atlas" wird die Verfügbarkeit und Nutzung des Wassers bezogen auf unterschiedliche
anthropogene, ökologische, und naturräumliche Bedingungen untersucht. Obwohl Wasser im
Zentralen Hohen Atlas generell besser verfügbar ist als in anderen Teilen des Drâa-
Einzugsgebietes, kommt es auch hier in der Landwirtschaft immer wieder zu Versorgungsengpässen.
Auch die Qualität der Weideflächen ist regionalen und interannuellen Schwankungen
unterworfen. Für die Beurteilung/Untersuchung der potenziellen Handlungsstrategien der Bevölkerung
und den daraus abzuleitenden Handlungsempfehlungen ist nicht nur die naturräumlich
bedingte lokale Verfügbarkeit der sozial und kulturell ausgehandelten Ressource Wasser von
Bedeutung, sondern die tatsächliche Verfügbarkeit vor Ort und für den einzelnen Nutzer. Gerade
bei der Erarbeitung eines auch von lokalen Akteuren zu betreibenden DSS ist eine Einbindung
indigener Wissenssysteme und Überzeugungen, die spezifische Bewertungen der Ressourcen
Wasser und Weide sowie ihre Nutzung determinieren, wichtig. Da neben klimatisch und "sozial"
bedingten Veränderungen des verfügbaren Wassers auch die Veränderung der Bevölkerungsstruktur
Einfluss auf mögliche Strategien hat, ist die Einbeziehung demographischer Informationen,
wie sie von PK Ma-G.1 zu Verfügung gestellt werden, auch in diesem PK von Bedeutung.
Der ethnologische Beitrag zum PK Ma-E.2 “Landwirtschaftliche Anbaustrategien in den Drâa-
Oasen bei Wasserknappheit” bezieht sich auf die Bereitstellung der in der Langzeitstudie von
Ouled Yaoub gesammelten Daten zur Landwirtschaft und Bewässerung, die in die Parametrisierung
der Modelle einfließen. Aufbauend auf der in der 2. Phase erstellten GIS-basierten Karte
der Dorf- und Feldbrunnenverteilung wird eine Landnutzungskartierung durchgeführt. Des Weiteren
fließen gemeinsam erhobene Daten zum landwirtschaftlichen Wasserverbrauch in die Mo-
577

578
IMPETUS Teilprojekt B5
dellierung ein, ergänzt durch das Expertenmodell zum häuslichen Wasserverbrauch (siehe PK
Ma-H.2).
Die ethnologische Forschungsarbeit für den PK Ma-H.2 “Wechselwirkungen zwischen Wasser-
nutzungsstrategien und den Grundwasser- und Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-Tal” be-
stand darin, Untersuchungen zum häuslichen Wasserverbrauch zu verschiedenen Jahreszeiten
durchzuführen, die zur Entwicklung des Expertenmodells CEM Drâa führen werden. Es handelt
sich dabei um ein empirisches regelbasiertes Modell mit Wenn-Dann-Beziehungen zum häuslichen
Wasserverbrauch. In Kombination mit Daten zum landwirtschaftlichen Wasserverbrauch
und durch Messungen der Wasserabflüsse aus dem Staudamm, soll eine Bilanzierung des dörflichen
Wasserverbrauchs im Beispieldorf Ouled Yaoub errechnet werden, die später in die Szenarienrechnungen
Eingang findet.
In Zusammenarbeit mit der Hydrogeologie wurden Untersuchungen zur sich im Jahresverlauf
ändernden Wasserqualität und -quantität der Haus- und Feldbrunnen sowie parallele Befragungen
der jeweiligen Nutzer über ihr lokales Wissen rund um die Ressource Wasser durchgeführt.
Die Ergebnisse dieser im Herbst 2005 durchgeführten Studie fließen in die Entstehung konzeptioneller
Modelle sowie das Modell CEM Drâa ein.
Eine zentrale Rolle der ethnologischen Mitarbeit in diesem PK wird die spezifische Aufbereitung
und Vermittlung der interdisziplinären Forschungsergebnisse an lokale und regionale Institutionen
spielen, mit denen im dialogischen Prozess Handlungsempfehlungen und Aktionspläne
erarbeitet werden sollen. Außerdem soll in der 3. Phase evaluiert werden, inwieweit sich getroffene
Maßnahmen auswirken.
Das Ziel des ethno-demographischen PK Ma-G.1 “Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des
Drâa” besteht in der sowohl quantitativen als auch qualitativen Analyse demographischer Prozesse
auf unterschiedlichen räumlichen Skalen. Für das gesamte Arbeitsgebiet sollen mit Hilfe
des quantitativ-numerischen Modells Spectrum/DemProj für die verschiedenen Szenarien Daten
zur Bevölkerungsentwicklung berechnet und anderen Problemkomplexen (PK Ma-L.1, PK
Ma-E.2, PK Ma-G.2, PK Ma-E.3) zur Verfügung gestellt werden.
Darüber hinaus ist vorgesehen, detailliertere Aussagen zur Bevölkerungsdynamik auf der lokalen
und regionalen Skala, die in den publizierten Datensammlungen zur Bevölkerungsstruktur nicht
erfasst werden, durch eine Kombination der mit Spectrum/DemProj errechneten Daten und einem
qualitativ-analytischen Expertenmodell zu ermöglichen.
Die Migration bildet eine Kernvariable der demographischen Entwicklung und hat einen entscheidenden
Einfluss auf sozio-ökonomische und kulturelle Veränderungen im Drâa-Tal. Da
Angaben zur Migration in den älteren nationalen Volkszählungen fehlen, wurden sie in den ethnologischen
Survey im Untersuchungsgebiet integriert. Außerdem findet eine ethnologische Stu-

Teilprojekt B5 IMPETUS
die zu den Auswirkungen der männlichen Arbeitsmigration auf ein exemplarisch ausgewähltes
Herkunftsdorf im mittleren Drâa-Tal statt. Die Ergebnisse dieser Studie bezüglich Migrationsfaktoren,
Migrationszielen und Veränderungen auf Dorf- und Familienebene fließen in die Entwicklung
eines Expertenmodells zur Bevölkerung und Migration ein.
In Zusammenarbeit mit regionalen und nationalen Institutionen und den wissenschaftlichen
Counterparts sollen anhand der Forschungsergebnisse Handlungsempfehlungen für die Region
erarbeitet werden.
Die ethnologische Mitarbeit im PK Ma-G.2 “Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld
zwischen traditionellen Entscheidungsprozessen und staatlichen Institutionen” konzentriert sich
auf die Untersuchung von Entscheidungsprozessen, die auf den Zugang zu kollektiven natürlichen
Ressourcen bezogen sind. Das zu entwickelnde Tool zur Institutionenanalyse wird auf bereits
in den vergangenen Phasen im Drâa-Tal erhobenes Material zu lokalen und staatlichen Institutionen
zurückgreifen. Anhand des konfliktträchtigen Verhältnisses zwischen nomadischen
und sesshaften Gruppen, das durch die verstärkte Sesshaftwerdung von Nomaden vor allem im
Süden der Drâaoasen weitere Brisanz erhält, kann exemplarisch die Komplexität der Interaktionen
verschiedener Akteure dargestellt werden. Über den Zustand und die Entwicklung der raumzeitlichen
Nutzungsmuster unterschiedlicher Weidegebiete, wie sie mit dem MOVEG Drâa-
Modell (siehe Teilprojekt B3) erstellt werden, lassen sich Ressourcenbelastung und damit potenzielle
Konfliktfelder räumlich und zeitlich darstellen.
Die sozialwissenschaftliche Verankerung des PK Ma-E.3 “Tourismus” sichert einen umfassenden
Blick auf Strukturen, Dynamik und Potenziale der Wirtschaft im Drâa-Einzugsgebiet und
Drâa-Tal. Die erhobenen Daten zum Status Quo der touristischen Wirtschaft werden bei einem
Forschungsaufenthalt im Februar bis April 2006 um Zahlen zum Wasserverbrauch ergänzt. In
der dritten Phase von IMPETUS werden die erhobenen Daten ausgewertet, systematisiert und
miteinander in Beziehung gesetzt. Welcher Gewinn sich durch Wasser in der touristischen Wirtschaft
erzielen lässt, von welchen Rahmenbedingungen der Gewinn und die Größenordnung der
geschaffenen Arbeitsplätze abhängig sind, bilden zwei Leitfragen der Analyse. Ergänzt durch
internationale, nationale und in Befragungen erhobene Reisetrends lassen sich Prognosen für eine
zukünftige touristische Entwicklung herausarbeiten. Im PK Ma-E.3 werden diese Ergebnisse
mit Daten zur Wasserverfügbarkeit in den Teilregionen abgeglichen, um vertretbare Strategien
zur weiteren Erschließung von Orten und Gewerben im Tourismusmarkt zu entwickeln. Beim
Aus- und Aufbau von Gewerben und Arbeitsplätzen vor allem im ländlichen Raum müssen die
Entwicklungsagenturen und die regionalen Entwicklungsvereine gemeinsam eingebunden werden.
Ebenso gilt es die lokale Verwaltung an Planung und Ideengebung zu beteiligen, deren Strategien
zur Regionalförderung das Thema Tourismus, vor allem seit der Regentschaft des Königs
Mohammed VI., zur offiziellen Politik gemacht hat. Im ländlichen Raum muss es zu einer Integ-
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580
IMPETUS Teilprojekt B5
ration der touristischen und landwirtschaftlichen Wirtschaft kommen, die der Dorfentwicklung
insgesamt zu Gute kommt und die lokalen Ressourcen an Wasser und Boden als Potenzial und
zu bewahrendes Erbe betrachtet.
Ähnlich wie in der Datenerhebung kommt es auch bei der Erarbeitung umsetzbarer Produkte
darauf an, im Dialog mit Betroffenen und möglichen Multiplikatoren zu arbeiten. Gemeinsam
mit den marokkanischen Counterparts werden die Mitarbeiter von B5 ein Forschungstool entwickeln,
mit dessen Hilfe marokkanische Wissenschaftler selbstständig standardisierte sozioökonomische
Daten erheben können. Durch dieses Forschungstool können sozialwissenschaftliche
Untersuchungen dergestalt weitergeführt werden, dass es möglich ist, die Ergebnisse über
standardisierte sozialwissenschaftliche Schnittstellen in die in IMPETUS betriebenen Modelle
zu integrieren. Ein Bestandteil des Tools wird ein Modul zur regionalen Bedarfsermittlung sein,
das die Anwendung der von IMPETUS zur Verfügung gestellten Handlungsempfehlungen über
die Pilotgemeinden hinaus ermöglicht. Eine ständige Evaluierung der Vermittlung oder Umsetzung
der Handlungsempfehlungen durch die Ethnologen ist für die kommende Phase vorgesehen.
Praxisorientierte Werkzeuge und Module können aber erst nach der Herausarbeitung von Chancen
und Risiken einer möglichen Implementierung aus den vorliegenden Daten erstellt werden.
Dies ist nur in einem dialogischen Prozess mit lokalen Akteuren, wissenschaftlichen Counterparts
und „Stakeholdern“ vor Ort möglich. Die detaillierten Kenntnisse der Ethnologen über die
Wirkungsweise lokaler Institutionen und ihrer Machtbeziehungen untereinander, sowie die in
den letzten beiden Forschungs-Phasen geknüpften intensiven Beziehungen zu marokkanischen
Wissenschaftlern und NGOs können mit dazu beitragen, sowohl die von den Natur- als auch die
von den Sozialwissenschaftlern gewonnenen Erkenntnisse in anwendergerechte Handlungsempfehlungen
umzusetzen.
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Bearbeiter „Ethnologie“
Die Koordinationsaufgaben innerhalb des ethnologischen Teilprojekts sowie zwischen den verschiedenen
Problemkomplexen mit ethnologischer Beteiligung sollen von Herrn Dr. Holger
Kirscht als leitendem Wissenschaftler wahrgenommen werden. Die in den letzten beiden Phasen
von ihm maßgeblich organisierte Zusammenarbeit zwischen den Universitäten Rabat und Agadir
soll weiterhin von ihm vorangetrieben werden. Im Rahmen des „Capacity Building“ wird er die
Zusammenarbeit zwischen marokkanischen Studenten und IMPETUS betreuen sowie die Entwicklung
von Trainings- und Informationsmodulen für Akteure ruraler Entwicklung leiten. Darüber
hinaus soll er die in der letzten Phase institutionalisierte Zusammenarbeit zwischen

Teilprojekt B5 IMPETUS
IMPETUS und den wissenschaftlichen Counterparts koordinieren. Herr Kirscht ist für diese
Aufgaben in mehrfacher Hinsicht qualifiziert. Durch seine Arbeiten über Land- und Wassernutzungssysteme
in Nord- und Westafrika sowie seine Forschungen im Drâa-Einzugsgebiet ist er
bestens mit lokalen Strategien im Umgang mit Land- und Wasserrechten und den örtlichen Institutionen
lokaler Entscheidungsfindung vertraut. Darüber hinaus hat er sich durch seine langjährige
leitende Mitarbeit in interdisziplinären Arbeitsgruppen fachübergreifende Kenntnisse erarbeitet,
welche die Kommunikation zwischen deutschen und marokkanischen Wissenschaftlern
anderer Fachbereiche erleichtern. Diese Kompetenzen im Umgang mit lokalen und regionalen
„Stakeholdern“ auf der einen und wissenschaftlichen Counterparts auf der anderen Seite prädestinieren
ihn für die vorgesehene Leitungsaufgabe bei der Umsetzung der von IMPETUS gewonnenen
Erkenntnisse. Seine in langjähriger interdisziplinärer Arbeit gewonnenen fachübergreifenden
Kenntnisse, sowie die während seiner Forschungen erworbene Kompetenz im Umgang mit
lokalen und regionalen „Stakeholdern“, prädestinieren ihn für die vorgesehene Leitungsaufgabe
bei der Umsetzung der von IMPETUS gewonnenen Erkenntnisse. Diese Erfahrungen soll er bei
der Entwicklung des regionalen DSS einsetzen und bei der Anwendung und Evaluierung des
DSS in lokalen Planungsprozessen der Pilotgemeinden verantwortlich mitarbeiten.
Zu seinen fachlichen Aufgaben wird die Mitarbeit bei der Entwicklung eines Expertenmodells zu
landwirtschaftlichen Konzepten und lokaler Entscheidungsfindung („Local Land Use Decisions“
- LLD-HA) gehören. Darüber hinaus leitet er die Erstellung eines Forschungstools für marokkanische
Counterparts und übernimmt die Betreuung der Arbeiten zu Demografie, Migration und
Tourismus. Es ist für ihn eine BAT Ib-Stelle vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ PK Ma-L.1: Fertigstellung der GIS-Plattform als Arbeitsgrundlage für lokale DSS. Mitarbeit
bei der Anpassung der aus dem numerischen Modell Spectrum DemProj (PK Ma-G.1)
gewonnenen Daten zur Bevölkerungszunahme auf Dorfebene. Synthetische Beschreibung
von Landnutzungssystemen in modellhaften Feucht- und Trockenjahren. Abgleich ethnologischer
Daten mit den Karten der relativen Wasserverfügbarkeit. bzw. der hydrologischen
Vulnerabilität in Trockenjahren als Grundlage für die Ressourcenplanung in einer ausgewählten
Pilotgemeinde.
⇒ PK Ma-G.2: Analyse von Kompetenzen regionaler und nationaler Fachbehörden im Sektor
des kollektiven Landbesitzes (in Kooperation mit dem Projekt CBTHA). Strukturierung der
Interviews zu traditionell-tribalen Institutionen des Weidemanagements (zusammen mit
Teilprojekt B3).
⇒ Ausarbeitung einer ersten Version des ethnologischen Forschungstools.
581

582
IMPETUS Teilprojekt B5
2. Jahr (2007)
⇒ PK Ma-L.1: Definition und Erarbeitung der ethnologischen Informationsebenen für die Ressourcenplanung
in der Pilotgemeinde. Evaluierung der Modellergebnisse zur Bevölkerungsentwicklung
auf Dorfebene für das Ifre-Gebiet. Erarbeitung fachlicher Wissenstransferformate
für lokale Ressourcenplanungsprojekte.
⇒ DSS: 1.Version als Basisinformation für ein Pilotprojekt kommunaler Ressourcenplanung.
⇒ PK Ma-G.2: Erste Version einer Institutionenanalyse und Analyse potenzieller Konfliktfelder
zwischen traditionellen und modernen Akteuren des Weidemanagements (zusammen mit
Teilprojekt B3). Informationstransfer zum regionalen DSS und lokalen Ressourcenplanungsprozessen.
3. Jahr (2008)
⇒ PK Ma-L.1: Anwendung des DSS im Arbeitsgebiet. Fachliche Begleitung des Planungsprozesses
und Erstellung von angepassten Informationsmodulen zum Wissenstransfer. Teilnahme
an Konzipierung und Durchführung von Fortbildungsmaßnahmen für kommunale „Stakeholder“
und Adaptation der Informationen und Transferformate an den Planungsprozess
und die Anforderungen der lokalen „Stakeholder“.
⇒ PK Ma-G.2: Diskussion der Institutionen- und Konfliktfeldanalyse mit Counterparts, regionalen
und lokalen „Stakeholdern“ des Weidemanagements. Erarbeitung fachspezifischer Organisationsstrukturdiagramme
der beteiligten Institutionen und von Verlaufsdiagrammen von
Entscheidungsprozessen. Abgleich der Karten der Weiderechte für transhumante Viehhalter
der Pilotgemeinde.
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ PK Ma-L.1: Modifikationen des DSS und Fertigstellung der räumlichen Fachplanung im
Rahmen des DSS. Kriterienkatalog für an lokale Planungsansprüche angepasste Informationsmaterialien
und Fachplanungstools.
⇒ PK Ma-G.2: Zusammenstellung von Konfliktfeldanalysen, Organisationsstruktur- und Verlaufsdiagrammen
zu einem Planungsleitfaden für pastorale Landnutzungsprojekte (zusammen
mit Teilprojekt B3).
Bearbeiter „Wasserverbrauch und Migration“
Frau Christina Rademacher hat bereits in der 2. Phase eine ethnologische Dorfstudie zur Arbeitsmigration,
dem häuslichen Wasserverbrauch und zum sozioökonomischen Wandel durchgeführt.
Durch diese Arbeiten hat sie sich profunde Kenntnisse über die Situation der ländlichen
Haushalte im mittleren Drâa-Tal erworben und ihre bereits vorhandenen Sprachkenntnisse des
marokkanischen Arabischs perfektioniert. Ihre Erfahrungen mit Migranten und deren Strategien
zur Einkommensgenerierung schließen sowohl den ländlichen als auch den erweiterten städti-

Teilprojekt B5 IMPETUS
schen Kontext der Arbeitsmigration mit ein. Diese Kenntnisse sind unabdingbar für die Bearbeitung
der Problemkomplexe und für die Entwicklung angepasster Systeme zur Unterstützung lokaler
Entscheidungsfindungsprozesse. Für Frau Rademacher ist eine 1 /2 BAT IIa-Stelle vorgesehen,
um die gewonnenen Ergebnisse in der 3. Phase zu analysieren und im Sinne der Szenarienund
Modellentwicklung zu bearbeiten.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Analyse der Daten zum land- und hauswirtschaftlichen Wasserverbrauch; Bilanzierung des
dörflichen Wasserverbrauchs für die Pilotgemeinde Ouled Yaoub (PK Ma-E.2 und PK
Ma-H.2). Konzeption und Parametrisierung des Expertenmodells CEM Drâa zum häuslichen
Wasserverbrauch auf lokaler Ebene (PK Ma-H.2); Mitarbeit an der Konzeption und Parametrisierung
des qualitativen Expertenmodells zu Bevölkerung und Migration (PK Ma-G.1).
⇒ Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse der im Herbst 2005 durchgeführten interdisziplinären
Studie auf der regionalen institutionellen Ebene und mit wissenschaftlichen Counterparts
sowie Durchführung von Informationsveranstaltungen auf lokaler institutioneller
Ebene zur Vermittlung von ersten Handlungsoptionen (mit PK Ma-H.2).
2. Jahr (2007)
⇒ Kalibrierung und erste Szenarienrechnungen mit dem CEM Drâa-Modell auf der lokalen Ebene
und Regionalisierung der Ergebnisse (PK Ma-E.2 und PK Ma-H.2).
⇒ Mitarbeit bei der Modellierung der Migrationsentwicklung im Drâa-Tal mit dem qualitativen
Expertenmodell zu Bevölkerung und Migration im regionalen Maßstab (PK Ma-G.1).
⇒ Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse und Szenarienrechnungen der beiden Expertenmodelle
bei staatlichen Institutionen, wissenschaftlichen Counterparts und in Workshops mit
möglichen Anwendern in Marokko.
3. Jahr (2008)
⇒ Mitarbeit am Konzept eines Fachinformationssystems in Abstimmung mit marokkanischen
Kooperationspartnern (PK Ma-E.2 und PK Ma-H.2).
⇒ Szenarienrechnungen mit CEM-Drâa für das mittlere Drâa-Tal und Ableitung von Handlungsoptionen
sowie Modellschulung für Anwender (PK Ma-E.2 und PK Ma-H.2).
⇒ Berechnung von Interventionsszenarien zur Bevölkerungs-/ Migrationsentwicklung im Drâa-
Tal (PK Ma-G.1).
⇒ Mitorganisation eines Workshops zur Bevölkerungs-/ Migrationsentwicklung mit Übergabe
des Expertenmodells an die Anwender (PK Ma-G.1).
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Übergabe des Fachinformationssystems und weitere Schulung der möglichen Anwender (PK
Ma-E.2 und PK Ma-H.2); Abschlussbericht.
583

584
Bearbeiter „Demografie“
IMPETUS Teilprojekt B5
Herr Dipl. Geogr. Moritz Heldmann hat seit 2004 innerhalb des IMPETUS Teilprojektes A5
demographische Projektionen bearbeitet und ist mit dem in B5 verwendeten demographischen
Modell Spectrum/ DemProj vertraut. Darüber hinaus wird er durch seine gegenwärtige Tätigkeit
(A5 / Benin) in der Lage sein, die Daten zu Benin und Marokko auf komparativer Ebene zu bearbeiten.
Für ihn ist ab 1.Mai 2006 eine 1 /2 BAT IIa-Stelle in B5 vorgesehen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Abschluss der Aufbereitung der demographischen Sekundärdaten (PK Ma-G.1).
⇒ Beginn der Regionalisierung der Modellergebnisse. Berechnungen für die Bevölkerungsentwicklung
innerhalb der Pilotgemeinden (PK Ma-G.2, PK Ma-L.1, PK Ma-G.1).
⇒ Mitarbeit an der Konzeption und Parametrisierung des qualitativen Expertenmodells zu Bevölkerung
und Migration (PK Ma-G.1).
2. Jahr (2007)
⇒ Fortführung der Regionalisierung der Modellergebnisse und Evaluierung (PK Ma-G.1).
⇒ Mitarbeit bei der Modellierung der Migrationsentwicklung im Drâa-Tal mit dem qualitativen
Expertenmodell zu Bevölkerung und Migration im regionalen Maßstab (PK Ma-G.1).
⇒ Erstellung GIS-basierter Karten zur Bevölkerungsentwicklung mit den Schwerpunkten Migration
und Urbanisierung (PK Ma-L.1, PK Ma-G.2 und PK Ma-G.1).
⇒ Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse und Szenarienrechnungen von Spectrum/
DemProj bei staatlichen Institutionen, wissenschaftlichen Counterparts und in Workshops
mit möglichen Anwendern in Marokko (PK Ma-G.1).
3. Jahr (2008)
⇒ Berechnung von Interventionsszenarien zur Bevölkerungs-/ Migrationsentwicklung im Drâa-
Tal (PK Ma-G.1).
⇒ Weiterentwicklung und Anpassung der GIS-basierten Karten zur Bevölkerungsentwicklung
(PK Ma-L.1, PK Ma-G.2 und PK Ma-G.1).
⇒ Mitorganisation eines Workshops zur Bevölkerungs-/Migrationsentwicklung und Durchführung
von Informationsveranstaltungen auf lokaler institutioneller Ebene zur Vermittlung von
ersten Handlungsoptionen (PK Ma-G.1).
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Übergabe des Fachinformationssystems und weitere Schulung der möglichen Anwender (PK
Ma-L.1, PK Ma-G.2 und PK Ma-G.1).

Teilprojekt B5 IMPETUS
Bearbeiter „Tourismus“
Daten zu „Landwirtschaft und Tourismus“ sollen in der dritten Projekt-Phase von Frau Claudia
Frank erhoben und in Rahmen des PK Ma-E.3 systematisiert werden. Die Erhebung zusätzlicher
empirischer Informationen für die Modellbildung und Szenarienentwicklung bezüglich des Tourismus-Workpackage
der zweiten Antragsphase begann erst im September 2004 und weist einen
entsprechenden Rückstand auf, daher müssen in der dritten Phase im PK Ma-E.3 Daten zu
Landwirtschaft und Tourismus abgeglichen werden, um Anwendungsfelder und Nutzer zu ermitteln
sowie praxisgerechte Module für eine Anwendungen zu entwickeln.
Durch eigene Projektarbeit in der Entwicklungszusammenarbeit verfügt Frau Frank über die
hierzu notwendigen Kenntnisse und professionellen Erfahrungen. Diese praktischen Fertigkeiten
werden durch eine Tätigkeit in einem anwendungsbezogenen pädagogischen Forschungsprojekt,
sowie die eigene Forschungserfahrung in Marokko sinnvoll ergänzt. Sie soll die notwendigen
Arbeiten im Rahmen einer ½ BAT IIa-Stelle durchführen.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Erstellung einer GIS-basierten Karte zur touristischen Infrastruktur
Konzepte für Maßnahmen des „Capacity Building“ innerhalb des PK Ma-E.3
2. Jahr (2007)
⇒ Prognosen zur Tourismusentwicklung und zur touristischen Wassernutzung nach Teilregionen
(PK Ma-E.3)
⇒ Erstellung von Konzepten zu Durchführung von Schulungs- und Beratungstätigkeit vor Ort
3. Jahr (2008)
⇒ Einbindung der Prognosen zur Tourismusentwicklung und zur touristischen Wassernutzung
in die Szenarien (PK Ma-E.3)
⇒ GIS basierte Kartierung der Konsequenzen der touristischen Entwicklung auf Sozialstruktur
und Umwelt
⇒ Erstellung eines lokal nutzbaren Manuals zur Einbindung von touristischen Aktivitäten in
entwicklungsbezogene Projektarbeit
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ Ausbau von Kontakten und dialogische Beratung von NGOs, Diskussionen mit lokaler Verwaltung
und Planung, Vorbereitung von Beratungen und Projektbegleitungen vor Ort
⇒ Durchführung von Schulungs- und Beratungstätigkeit mit tourismusorientierten NGOs vor
Ort
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586
SHK "arabischsprachige Schulungsunterlagen"
IMPETUS Teilprojekt B5
Mittel für 1 /2 SHK-Stelle "arabischsprachige Schulungsunterlagen" sollen für zwei marokkanische
Hilfskräfte verwendet werden, je eine an den Universitäten Rabat und Agadir. Es sollen
fortgeschrittene Studenten eingestellt werden, die kurz vor der Diplom oder Magisterprüfung
stehen. Ihre Aufgaben sollen sich auf die Mitarbeit bei der Erarbeitung von arabischsprachigen
Anleitungen und Schulungsunterlagen im Rahmen des „Capacity Building“ erstrecken. Darüber
hinaus sollen sie unter Anleitung von B5 Mitarbeitern an den geplanten Schulungsmaßnahmen
teilnehmen.
SHK "Dateneingabe und Demographie"
An der Universität zu Köln wird eine SHK-Stelle für "Dateneingabe und Demographie" beantragt.
Sie wird allgemeine Tätigkeiten innerhalb des Teilprojektes, wie die die Transkription von
Interviews und die Dateneingabe in Statistiksoftware (vor allem SPSS) wahrnehmen, sowie die
Mitarbeiter bei der Literaturrecherche unterstützen. Daneben soll sie bei der Datenverarbeitung
für die Demographiemodelle und bei der Recherche nach aktualisierten demographischen Daten
mitwirken. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt wird später die Unterstützung der Projektmitarbeiter
bei der Ausarbeitung von Schulungsunterlagen sein, und die allgemeine Mitarbeit bei der
konzeptionellen und praktischen Vorbereitung von Maßnahmen des "Capacity Buildings".
SHK „GIS-Anwendungen“
Eine weitere SHK "GIS-Anwendungen" ist als Fachkraft für die Mitarbeit an der GIS-Basierten
Datenaustauschplattform vorgesehen. Hierfür soll eine Studentin/ein Student mit Kenntnissen in
der Fernerkundung und im Management von GIS basierten Datenbanken eingestellt werden. Die
Aufgabe der SHK wird die Aufbereitung und Integration raumbezogener ethnologischer Daten
in die bestehenden GIS-Datenbanken sein, die als Grundlage für die verschiedenen im Projekt
bearbeiteten Modelle dienen. Darüber hinaus soll sie die technische Erstellung von GIS-Layern
und Karten übernehmen, die sowohl für Anwenderschulungen im Rahmen des "Capacity Building"
als auch für den Datenaustausch innerhalb des Projektes und für geplante Publikationen
benötig werden.

Teilprojekt B5 IMPETUS
Tabelle der im Teilprojekt verwendeten Abkürzungen und Akronyme
Abkürzung Erklärung
CEM Drâa Consommation d’eau menagère Drâa
MOVEG Drâa Modèle pour l´aquisition de la dynamique de la vegetation dans la vallé
du Drâa
Spectrum/DemProj Spectrum / demography project
LLD-HA Local Land Use Decisions in the High Atlas
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Film
Kirscht, H. (2005) IMPETUS Marokko. Dokumentarfilm DVD, IMPETUS, Köln.

IMPETUS
Projektbereich C
Koordination, Organisation, Integration und Datenmanagement
Die erfolgreiche Durchführung des Gesamtvorhabens erfordert nicht nur den Einsatz der integrativen
Fähigkeiten des Sprechers und seines Stellvertreters, sondern vor allem die Bereitstellung
einer Reihe geeigneter Steuerungsinstrumente sowohl in wissenschaftlicher als auch in logistischer
und administrativer Hinsicht. Dem gesamten Projektbereich C kommt damit eine zentrale
Rolle bei der Erreichung von übergeordneten Zielen und deren praktischer Umsetzung innerhalb
eines solch umfangreichen Vorhabens zu. Insbesondere gehören zu diesen Zielen die
Integration der von den einzelnen Disziplinen verwendeten Modelle zur Beantwortung bestimmter
drängender Fragestellungen, die kontinuierliche Förderung der Interdisziplinarität, die Sicherstellung
von Praxisbezug und Relevanz der bearbeiteten Themen, die Schaffung und Unterhaltung
der logistischen und administrativen Infrastrukturen (siehe Teilprojekt C1: „Koordination
und Organisation“) und schließlich die zentrale Konzeption und Entwicklung von „Decision
Support Systems“ für Benin und Marokko (siehe Teilprojekt C2: „Integration und Datenmanagement“).
589

Teilprojekt C1 IMPETUS
Teilprojekt C1
Koordination und Organisation
Antragsteller Funktion
Prof. Dr. P. Speth
Institut für Geophysik und Meteorologie, Universität zu Köln Sprecher
Prof. Dr. B. Diekkrüger
Geographisches Institut, Universität Bonn
Stellvertretender Sprecher
Zusammenfassung
Das vorliegende Teilprojekt C1 ist dem Sprecher bzw. seinem Stellvertreter direkt unterstellt und
besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einem steuernden Teil (Koordination) und einem
logistischen, administrativen Teil (Organisation).
Um die IMPETUS-Gesamtzielsetzung hinsichtlich der Umsetzung von wissenschaftlichen Ergebnissen
in Form von Handlungsoptionen für Entscheidungsträger erfolgreich durchführen zu
können, sollen die im Laufe der 2. Phase etablierten Steuerungsgruppen („Comité de Pilotage“)
in Benin und Marokko, besetzt mit unterschiedlichen Vertretern von Nutzergruppen („Stakeholder“),
hierbei eine zunehmend wichtigere Rolle übernehmen.
Die personellen, logistischen und administrativen Belange des Projektes werden durch eine Geschäftsstelle
und einen Geschäftsführer am Sitz des Sprechers und durch zwei ständig besetzte
Außenstellen in Marokko bzw. Benin geregelt werden (siehe Abschnitt „Geschäftsstelle“). Wichtige
Entscheidungen werden im sog. Koordinierungsausschuss, der zusätzlich eine wissenschaftliche
und finanztechnische Kontrollfunktion ausübt, mehrheitlich getroffen.
Geschäftsstelle
Das Konzept einer zentralen Projektkoordinierungsstelle am Sitz des Projektsprechers in
Deutschland und einer ständig mit einem lokalen Koordinator besetzten Außenstelle in Marokko
bzw. Benin hat sich in der ersten beiden Projektphase bewährt und soll auch in der dritten Phase
beibehalten werden. Die Geschäftsstelle ist das ausführende Organ des Koordinierungsausschusses,
der aus dem Sprecher, sechs Federführungen Antragstellern aus verschiedenen Teilprojekten
und dem Geschäftsführer besteht. Die Außenstellen vertreten die Interessen des Projektes im
Gastland und handeln in wesentlichen Fragen nur nach Weisung des Sprechers oder des Geschäftsführers.
591

592
IMPETUS Teilprojekt C1
Koordinierungsausschuss
6 Koordinatoren Sprecher
Weisung
Geschäftsführer
Weisung Geschäftsstelle
Deutschland
Weisung
Außenstelle Marokko Außenstelle Benin
Folgende Aufgaben werden von der Geschäftsstelle und seiner beiden Außenstellen wahrgenommen:
Geschäftsstelle in Deutschland
In der Geschäftsstelle werden alle personellen, finanziellen, logistischen, administrativen und
repräsentativen Belange des gesamten Vorhabens koordiniert und umgesetzt.
Bearbeiter „Geschäftsführung“
Die Geschäftsstelle in Deutschland wird weiterhin Herr Dr. M. Christoph mit einer BAT Ib-
Stelle übernehmen. Für die Koordinierungsaufgaben ist er durch seine zahlreichen wissenschaftlichen
Kontakte und durch große Detailkenntnisse infolge seiner maßgeblichen Beteiligung bei
der Konzeption und der Umsetzung des gesamten Vorhabens seit Anbeginn bestens geeignet.
Sein Aufgabenbereich gliedert sich wie folgt:
Allgemeines Management
• Einstellung und Betreuung des Personals in Deutschland
• Zentrale Verwaltung aller Personal-, Sach-, Reise- und Investitionsmittel und deren Abrechnung
mit den Universitätsverwaltungen bzw. mit dem Projektträger
• Führung der Außenstellen in Marokko und Benin

Teilprojekt C1 IMPETUS
• Unterstützung und Entlastung des Sprechers in fachlichen und administrativen Belangen
Kooperation
• Vertragsgestaltung mit Partnerorganisationen im In- und Ausland
• Kontaktaufnahme und Pflege zu Vertretern der dt. Wirtschaft, „Stakeholdern“, Entscheidungsträgern
vor Ort, Partneruniversitäten, etc.
Kommunikation
• Organisation von internen Sitzungen, öffentlichen Veranstaltungen (Symposien, Seminare,
Workshops, Schulungen, etc.)
Konzeption
• Planung und Vorbereitung von Feldkampagnen
• Berichts- und Antragswesen (Zwischenberichte, Abschlußberichte, Projektanträge, Stipendien,
etc.)
Präsentation
• Außendarstellung (PR, Web-Präsentation, Teilnahme an Fachtagungen und Kongressen)
Bearbeiter „Finanzbuchhaltung“
Im Bereich der Finanzbuchhaltung und Projektabwicklung wird der Geschäftsführer durch Frau
Adelheid Wessler mit einer 1 /2 BAT Vb-Stelle unterstützt. Frau Wessler hat diese Aufgabe bereits
in der 2. Phase mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit wahrgenommen und verfügt über
hervorragende EXCEL-Kenntnisse.
Bearbeiter „Sekretariat und Übersetzungen“
Für die Bereiche Vertragswerke, Berichtswesen, Reiseplanung, Korrespondenz und vor allem
Übersetzungen von Dokumenten in die französische Sprache ist N.N. mit einer 1 /2 BAT Vb-
Stelle vorgesehen.
SHK „PR-Koordinator für Labor in Benin“
Der Posten eines PR-Koordinators für das Labor in Parkou, Zentral-Benin, soll eine wichtige
Schnittstelle zwischen dem Routine-Laborbetrieb und den Kooperationspartnern bzw. „Stakeholdern“
sein. In den Zuständigkeitsbereich fällt darüber hinaus die logistische Organisation des
Labors in Zusammenarbeit mit den mikrobiologischen und virologischen Instituten in Köln. Für
die Einbindung des Labors in Parakou ist es unabdingbar einen dauerhaft erreichbaren Ansprechpartner
vor Ort zu haben, der entsprechende Anfragen aufnehmen und weiterleiten kann
und andererseits die Möglichkeiten des Labors auch vor Ort an nationale Behörden und Einrich-
593

594
IMPETUS Teilprojekt C1
tungen, NGOs und andere EZ-Organisationen vermittelt. Die Vergütung eines Beniners vor Ort
entspricht der einer Studentischen Hilfskraft in Deutschland.
SHKs „Unterstützung des Geschäftsführers“
Für die Durchführung von permanenten oder zeitlich befristeten Aufgaben im Bereich der Geschäftsstelle
und ihrer beiden Außenstellen (z. B. Unterstützung in logistischen Angelegenheiten,
technische Umsetzung der Internetpräsentation, graphische Gestaltung von Berichten, Postern,
Vorträgen, etc.) sind insgesamt 4 SHK Stellen vorgesehen.
Projektaußenstellen in Marokko und Benin
Aufgrund der schwierigen Arbeitsbedingungen in Afrika und der großen Entfernung zu Deutschland
ist die ständige Präsenz eines IMPETUS-Vertreters vor Ort unabdingbar. Insbesondere ist in
der jetzt zu beantragenden Phase die Kontaktpflege zu lokalen Entscheidungsträgern für die beabsichtigte
Implementierung von DSS-Werkzeugen und der allgemeinen Umsetzung von wissenschaftlichen
Ergebnissen von großer Bedeutung.
Bearbeiter „Koordination Benin“
Die Leitung der Außenstelle Benin wird durch Herrn Andreas Preu mit einer BAT IIa-Stelle
wahrgenommen werden. Herr Preu zeichnet sich durch umfangreiche Kenntnisse im Bereich Afrikanistik
und Politikwissenschaften aus und war zuvor IMPETUS-Koordinator in Marokko. In
diesem besonders schwierigen und komplexen Umfeld westafrikanischer Mentalität und Tradition
hat er in der 2. IMPETUS-Phase hervorragende Arbeit geleistet. Ohne seine langjährigen Erfahrungen
in Marokko und Benin, v. a. auch in wissenschaftlicher Hinsicht, wäre eine erfolgreiche
Durchführung sämtlicher Aktivitäten vor Ort nicht möglich.
Bearbeiter „Koordination Marokko“
Für die Position des ständigen IMPETUS-Vertreters in der Außenstelle Marokko ist N.N. mit
einer BAT IIa-Stelle vorgesehen. Der Stelleninhaber sollte sich durch umfangreiche Kenntnisse
im Bereich der internationalen Projektarbeit ausweisen, französische Sprachkenntnisse besitzen
und ausgeprägte Kommunikationsfähigkeiten mitbringen, um vor Ort den Dialog mit „Stakeholdern“
und Kooperationspartnern, das „Capacity Building“ und die DSS-Implementierung intensiv
zu begleiten.
Zu den Aufgaben der beiden Koordinatoren gehören im Einzelnen:

Teilprojekt C1 IMPETUS
Kooperation
Kontaktaufnahme und -pflege zu nationalen und internationalen Institutionen im Bereich der
Kooperation.
• Information der kooperierenden Institutionen und deren übergeordnete Stellen (z. B. Ministerien)
über die Ziele und Ergebnisse von IMPETUS
• Bei Bedarf Überarbeitung und Anpassung der getroffenen Abkommen mit den Kooperationspartnern
• Überwachung der Einhaltung dieser Abkommen
• Visa-Beschaffung für lokale Gastwissenschaftler und Doktoranden für Deutschlandaufenthalt
Präsentation
• Organisation und Durchführung regelmäßig wiederkehrender Veranstaltungen wie Feldbegehungstage,
Tag-der-offenen-Tür, Symposien, Workshops, Schulungen, etc.
• Repräsentation von IMPETUS bei thematisch relevanten Veranstaltungen anderer Organisationen
Kommunikation
• regelmäßige Unterrichtung der Geschäftsstelle über die laufende Projekt-Entwicklung
vor Ort
• Identifikation möglicher Schnittstellen zwischen den Forschungsaktivitäten und –zielen
von IMPETUS und den geplanten Aktivitäten / Strategien der nationalen „Stakeholder“
• Unterrichtung der Geschäftsstelle über politische Entwicklungen sowie über für
IMPETUS relevante strategische Absichten der nationalen „Stakeholder“ im Bereich
Forschung / Entwicklungszusammenarbeit
• Durchführung koordinierender Treffen mit IMPETUS-Mitarbeitern
• Durchführung koordinierender Treffen mit lokalen Mitarbeitern, lokalen Vertretern auf
Dorfebene im Forschungsgebiet sowie den „Stakeholdern“
• Vorbereitung der Sitzungen des „Comité de Pilotage“
Mitarbeiter
• Klärung der Grundsätze von Einstellungsmodalitäten von lokalen Mitarbeitern (z. B.
Diplomanden, Doktoranden, Techniker, Hilfskräfte).
• Einstellung und Verwaltung des lokalen Personals (Gehaltszahlung, Regelung von Sozialversicherung,
Krankenkasse und Urlaubsansprüchen)
• Anpassung der Höhe der Vergütungen, Reisekosten, „per diem“ etc. an die lokale Entwicklung.
595

596
Feldforschung
IMPETUS Teilprojekt C1
Flankierende Maßnahmen zur Feldforschung wie:
• Bewirtschaftung des Fahrzeugparks
• Koordinierung des Fahrzeugeinsatzes
• Hilfe bei Unterbringung von IMPETUS-Mitarbeitern für die Dauer der Feldkampagne
• Unterstützung bei der Ein- und Ausfuhr/Weitertransport von wissenschaftlichen Geräten
(z. B. Zollformalitäten)
• Integration neu beginnender IMPETUS-Mitarbeitern in die bestehenden Strukturen
(Dorf, Kooperationspartner etc.)
Objektverwaltung
• Bewirtschaftung der IMPETUS-Liegenschaften sowie der befristet zur Verfügung gestellten
Gebäude
Finanzen
• Mittelverwaltung vor Ort
• Budgeterstellung und -überwachung sowie Buchhaltung für die Außenstelle
• Budgeterstellung und -überwachung sowie Buchhaltung für lokale wissenschaftliche
Mitarbeiter
Comité de Pilotage
IMPETUS ist von Anfang an als anwendungsorientiertes Vorhaben konzipiert worden, in dem
die verschiedenen Nutzergruppen (sog. „Stakeholder“) vor Ort verstärkt seit der 2. Phase in den
Forschungs-Praxis-Dialog durch die Gründung jeweils eines Steuerungsgremiums (sog. „Comité
de Pilotage“) in Benin bzw. in Marokko eingebunden sind. Neben mindestens zwei Vertretern
aus IMPETUS besteht das Gremium aus Vertretern von Ministerien (Energie und Wasser,
Landwirtschaft, Umwelt, Planung, Finanzen), staatlichen Behörden, der deutschen Entwicklungszusammenarbeit
und in Ausnahmefällen von einflussreichen Kooperationspartnern. Dieses
Gremium tagt seit Mitte der 2. Phase in regelmäßigen Abständen (etwa dreimal im Jahr) unter
Vorsitz eines lokalen „Stakeholders“ mit der folgenden Zielsetzung:
• Information der lokalen Entscheidungsträger über laufende Forschungsarbeiten
• Festlegung zukünftiger Forschungsrichtungen
• Beratende Begleitung der Umsetzungspläne
• Festigung bestehender und Hinzufügung neuer Partnerschaften

Teilprojekt C1 IMPETUS
• Identifikation von relevanten Themen und spezifischer Fragestellungen im Sinne von
Nachhaltigkeit
• Erarbeitung von gemeinsamen Aktionsplänen
• Überwachung der Ergebnisse aus diesen Aktionsplänen
• Entwicklung von Handlungsempfehlungen
• Förderung des „Capacity Buildings“
Diese Form des „Comité de Pilotage“ hat sowohl auf Anwenderseite als auch auf Seiten von
IMPETUS große Zustimmung gefunden, so dass die Fortführung in der 3. Phase wesentlicher
Bestandteil der geplanten weiteren Umsetzung sein wird.
In der 2. Phase bilden die standortspezifischen Szenarienentwicklungen einen wesentlichen
Schwerpunkt innerhalb der Arbeiten des „Comité de Pilotage“. Dazu wurden zunächst die von
IMPETUS entwickelten Szenarien, die zuvor bereits mit dem jeweiligen Kooperationspartner
abgestimmt wurden, zur Diskussion gestellt und danach entsprechend den Beratungen angepasst.
Die 3. Phase soll sich durch einen sehr intensiven Austausch über die möglichen, landestypischangepassten
Interventionsszenarien und insbesondere über die zu entwickelnden „Decison Support
Systeme“ geprägt sein. Gerade die intensive Einbindung der potentiellen Anwender bereits
in der Entwicklungsphase gewährleistet die nachhaltige Nutzung der DSS in Marokko und Benin.
Tab.: Ständige Mitglieder des „Comité de Pilotage“ in Benin
Nr. Name Institution / Funktion
01 ALÉ, Gregoire (Vorsitzender) DGH: ST/PC-GIRE
02 ACACHA AKOHA, Jeanne MEHU, Conseillère technique
03 AFOUDA, Abel Université d’Abomey-Calavi
04 AHAMIDE, Bernard Université d’Abomey-Calavi
05 ALLOGNON, Ignace Ministère des Finances, Secretariat permantent de
DSRP
06 AZONSI, Félix DGH
07 KONA, Méré DGH
08 POFAGI, K. Mathias MdP : DICPPD/DPS
09 THOMBANSEN, Conrad GTZ (Programme Eau Potable)
10 TONOUHEWA, Albert MAEP: SAH/DGR/MAEP
597

598
Tab.: Ständige Mitglieder des „Comité de Pilotage“ in Marokko
IMPETUS Teilprojekt C1
Nr. Name Institution / Funktion
01 Lahmouri, A. (Vorsitzender) Division des ressources en eau, Secrétariat d’Etat
chargé de l’eau (Chef) ; Rabat
02 BAKKALI, N. Direction des Affaires culturelles et scientifiques
au Ministère des Affaires Etrangère et de la coopération,
Rabat
03 JAAFER, M. Ministère de l’environnement ; Rabat
04 KARIMI, M. A. ADEDRA, Zagora
05 KOURDI, M. ORMVAO (Chef SGRID); Ouarzazate
06 LEGHTAS, A. Conseil de l’eau ; Zagora
07 MAKROUM, K. Agence de Bassin Souss Massa Draa (Service des
Etudes de la planificationdes ressources en Eau) ;
Agadir
08 TOUJI, M. Division des ressources en eau ; Rabat
09 ZENNABI, T. ADEDRA ; Zagora

Teilprojekt C2 IMPETUS
Teilprojekt C2
Integration und Datenmanagement
Antragsteller Fach
Prof. Dr. Speth
Meteorologisches Institut, Universität zu Köln
Meteorologie
Prof. Dr. B. Diekkrüger
Geographisches Institut, Universität Bonn
Hydrologie, Bodenkunde
Prof. Dr. G. Bareth,
Geographisches Institut, Universität zu Köln
GIS und Fernerkundung
Zusammenfassung
In der dritten Phase wird sich das Teilprojekt C2 schwerpunktmäßig mit der Entwicklung der
DSS für Marokko und Benin beschäftigen. Entsprechend der in Kapitel III definierten Rahmenbedingungen
werden in TP C2 zentral die verschiedenen DSS konzipiert und realisiert. Des Weiteren
werden die Arbeiten an der Projektdatenbank und dem Internetauftritt weiter fortgeführt.
Aufbauend auf den Ansätzen für die in der zweiten Phasen realisierten Digitalen Atlanten für
Benin und Marokko werden DSS mit Softwareprodukten entwickelt, die entweder frei verfügbar
sind und für einen geringen Betrag erworben werden können. Dieses ist eine fundamentale Voraussetzung
für die nachhaltige Nutzung der DSS in den Ländern Marokko und Benin, denn teure
Softwareprodukte sind nicht zu beschaffen bzw. aufwändig zu erlernen.
Die DSS werden grundlegende GIS-Funktionalitäten und eine graphische Oberfläche besitzen,
Datenbankabfragen ermöglichen und über zu definierende Schnittstellen die lose Ankopplung
von Modellen realisieren. Diese Modelle können einerseits numerische Modelle, andererseits
aber auch statistische oder Expertenmodelle sein. Die wesentliche Herausforderung liegt in der
Entwicklung eines Konzeptes zur Anbindung von Modellen, die auch von programmiertechnischen
Laien genutzt und gewartet werden können. Da eine Vielzahl von DSS zu realisieren ist,
ist die Entwicklung einer Art Toolbox notwendig, aus der die einzelnen DSS realisiert werden.
Auch wenn dieses keine automatische Generierung von DSS erlaubt, ist damit eine schnelle Umsetzung
von neuen Ideen möglich.
Wie bisher werden Informationen zu verfügbaren Datensätzen in der Metadatenbank abgelegt,
so dass alle Mitarbeiter und alle Personen außerhalb von IMPETUS sich über die Datenverfügbarkeit
informieren können. Wesentlich ist aber, dass zum Ende des Projektes nicht nur die Metainformationen,
sondern die Daten selber zur Verfügung stehen. Durch den Ausbau einer zent-
599

600
IMPETUS Teilprojekt C2
ralen Datenhaltung werden relevante Datenbestände gesichert und stehen für folgende Anwendungen
bereit: Internetbasierter Zugriff für alle Interessenten auf relevante Daten bis über das
Projektende hinaus sowie Datenhaltung bzw. Aktualisierung für die DSS und die Digitalen Atlanten
Marokko und Benin. Dafür werden ein Datenbankkonzept und entsprechende Schnittstellen
entwickelt. Weiterhin werden die Aktivitäten bezüglich der Darstellung von Grundlagen und
Ergebnissen in den Digitalen Atlanten Marokko und Benin weitergeführt. Um eine breite Verfügbarkeit
zu erreichen, werden die Atlanten in die Internetseiten integriert.
Weiterentwicklung im Stand der Wissenschaft seit 2003
Decision Support System
Wie in Kapitel III erörtert gibt es keine einheitliche Definition von DSS (Turban et al., 2005;
Leung, 1997). In dem Kapitel wird deshalb auf die generelle Funktion eines DSS verwiesen. Des
Weiteren wird die Bedeutung der Analyse von raumbezogenen Daten für die Bearbeitung der
Problemkomplexe dargestellt und der Begriff der räumlichen Entscheidungsunterstützungssysteme
(SDSS – „spatial decision support systems“) eingeführt (Manoli, 2001).
In Abb. IV.C2-1 sind nach Czeranka (1997) die Komponenten eines SDSS dargestellt. Die zentrale
Bedeutung von Geographischen Informationssystemen (GIS) für ein SDSS ist offensichtlich
und erklärt sich aus dem Umstand, dass GIS als räumliche Informationssysteme angesehen werden
können, die der räumlichen Entscheidungsunterstützung dienen (Leung, 1997). Einige Autoren
sehen GIS als das „Herzstück“ eines SDSS (Czeranka, 1999). Andere Autoren bezeichnen
die Entscheidungsunterstützung als das übergeordnete Ziel von GIS: „The ultimate aim of GIS is
to provide support for making spatial decisions.“ (Malczewski, 1999). Ein GIS verfügt über
Funktionalitäten zur Erfassung, Verwaltung, Analyse und Präsentation (EVAP) raumbezogener
Daten (Bernhardsen, 2002). Folglich stehen diese Funktionen in einem SDSS zur Verfügung.
Die zweite elementare Komponente eines SDSS ist das DSS (Abb. IV.C2-1). Das DSS beinhaltet
sowohl Expertenwissen, das üblicherweise in Form von Produktionsregeln formuliert ist
(Wright, 1993), als auch ein Reporterstellungsmodul, das den Weg der Entscheidungsfindung
dokumentiert.
Elemente über die sowohl GIS als auch DSS verfügen sind DBMS, GUI und MBMS. Das
DBMS (Datenbankmanagementsystem) ist zentrale Basis für GIS und DSS. Hier werden Daten
gespeichert und verwaltet sowie Datenabfrageroutinen und Datenstrukturinformationen gespeichert.
Das GUI (englisch: „graphical user interface“) ist die Benutzerschnittstelle. Während
DBMS und GUI definiert in GIS und DSS zur Verfügung stehen ist das MBMS (englisch: „modelbase
management system“), wie auch die Daten in einem SDSS, ein auf die Fragestellung angepasstes
Element eines SDSS. Im MBMS werden spezifische Modellierungsfunktionalitäten

Teilprojekt C2 IMPETUS
bereitgestellt, die für die Lösung von komplexen Fragestellungen notwendig sind (Czeranka,
1999). Entsprechende Beschreibungen finden sich bei Yeh (1999), Keenan (1997) und Leung
(1997). Entscheidend hierbei ist nun die in Kapitel III erörterte Kopplung von Modellen bzw.
Modellkomplexen mit GIS bzw. DSS (Seppelt, 2003; Hartkamp et al., 1999; Yeh, 1999). Eigene
Konzepte zur Kopplung von GIS mit Modellkomplexen für die raumbezogene Entscheidungsunterstützung
sind publiziert (Bareth and Yu, 2004; Bareth und Angenendt, 2003; Bareth and Huber,
2002; Bareth et al., 2002; Bareth et al., 2001).
SDSS
DSS
GIS
Expertenwissen
DBMS MBMS GUI
analytische
Funktionalität
Reporterstellung
graphische
Darstellung
Abb. V.C2-1: Komponenten eines SDSS (verändert nach Czeranka 1999)
In Abb. V.C2-2 sind die nach Bareth (2005) definierten Elemente und Schnittstellen für raumbezogene
Entscheidungsunterstützung auf der Basis von GIS dargestellt. Rückrad des SDSS ist
eine GIS-basierte Geodatenbank, in diesem Beispiel ein Regionales Agrar-
Umweltinformationssystem (RAEIS). Hier stehen umfangreiche GIS-Funktionalitäten der genutzten
GIS-Software ArcGIS ® zur Verfügung. Über eine GUI (WWW-Browser) kann anhand
einer definierten Schnittstelle auf die MBMS zugegriffen werden. Hier stehen definierte Möglichkeiten
zur Szenarienerstellung zur Verfügung. Nach dem Start einer Simulation kann das
MBMS über eine definierte Schnittstelle auf die RAEIS GDB, die das DBMS des Systems repräsentiert,
zugreifen und notwendige Daten für den Modelllauf beziehen. Die Simulationsergebnisse
werden in die RAEIS GDB zurück geschrieben. Der Raumbezug wird somit beibehalten.
Auf die Simulationsergebnisse kann der Benutzer anhand der GUI und einer weiteren definierten
Schnittstelle zugreifen. Die Ergebnisse können anhand von WebGIS-Funktionalitäten sowohl am
Bildschirm als auch in gedruckter Form ausgegeben werden.
601

602
IMPETUS Teilprojekt C2
In Kapitel III sind jüngste Entwicklungsumgebungen für SDSS wie z.B. GEONAMICA (Oxley,
2004) vorgestellt sowie diskutiert worden. Aufgrund der Entwicklung projektspezifischer SDSS
im Rahmen der Problemkomplexe von IMPETUS (vgl. Kapitel IV) eignen sich diese Ansätze
nicht. Daher werden im folgenden Kapitel Entwicklungsumgebungen vorgestellt, die die Pro-
grammierung eigener Softwarelösungen für die Implementierung der notwendigen SDSS ermög-
lichen und somit den Arbeitsplan definieren.
Datenbank
RAEIS GDB
Result 1 GDB
Result 2 GDB
Result n GDB
Basis GDB
Soil GDB
Climate GDB
Land Use GDB
Agr.Mgmt.GDB
RAEIS
RAEIS
Maps
Maps
RAEIS
RAEIS Maps
Maps
RAEIS
RAEIS Maps
Maps
RAEIS
RAEIS
Maps
Maps
RAEIS
RAEIS Maps
Maps
RAEIS
RAEIS Maps
Maps
RAEIS
RAEIS
Maps
Maps
Web GIS
Interface
Interface for
Model Outputs
Interface for
Model Inputs
User Interface:
WWW-Browser
Interface
for Simulation
Scenarios
MBMS
(integrated
modeling
approach)
Data flow in one direction Data flow in two direction
Abb. V.C2-2: Kopplung eines „modelbase management system“ (MBMS) mit einer
regionalen Geodatenbank (GDB) für Entscheidungsunterstützung
(verändert nach Bareth, 2005)
Für die Bereithaltung von Informationen bezüglich Mitarbeitern, Kontaktdaten, zentrale Mailinglisten,
Publikationen, erhobener und verfügbarer Daten (Metadaten), sowie z.B. auch Veranstaltungen
oder Aktuellem, wurde die IMPETUS-Datenbank eingerichtet. Eintragungen können
automatisiert mit einem MySQL-Datenbankserver der Universität zu Köln synchronisiert werden.
Auf diesen greifen IMPETUS-Webseiten mit dynamischen Inhalten zu (PHP) und stellen
die Informationen für Mitarbeiter und externe Nutzer im Internet bereit (Abb. V.C2-3).
In der vergangenen Phase wurde insbesondere die Metadatenbank vollständig in das System integriert.
Die Metadatenbank ermöglicht den Überblick über die innerhalb des Projektes erhobe-

Teilprojekt C2 IMPETUS
nen und verfügbaren Datensätze. Zur Weiterentwicklung der Metadatenbank zählen die Orientierung
der Datensätze an den Standards FGDC-STD-001-1998 (FEDERAL GEOGRAPHIC
DATA COMMITEE 2000), die Einbindung eines Schlagwortkatalogs (Thesaurus) und die Implementierung
komfortabler Internet-Such- und Eingabe-Masken. Weiterhin ist die Erfassung und
Pflege der Daten eine wesentliche und ständige Aufgabe. Die Metadaten werden von den Mitarbeitern
mittels eines Internetformulars eingegeben, an den Datenmanager gesendet und von diesem
nach entsprechender Prüfung, Korrektur oder notwendiger Rücksprache in die Metadatenbank
eingestellt. Inzwischen sind ca. 280 Datensätze erfasst. Von der IMPETUS-Internetseite
können die Metadatensätze über ein Suchformular nach den erfassten Kriterien durchsucht und
eingesehen werden. Dabei werden interne Nutzer, die sich durch ein Passwort identifizieren
müssen, von externen Nutzern unterschieden. Von internen Nutzern können die Daten selbst per
Download vom IMPETUS-Webserver oder den Servern angeschlossener Institute übertragen
werden oder per automatisierte E-Mail angefordert werden. Externe Nutzer können ebenfalls den
gesamten Bestand der Metadaten einsehen und die Daten beim Datenverantwortlichen anfordern.
Dabei wird automatisch das Datenmanagement informiert und gegebenenfalls in die Bearbeitung
der Anforderung und Entscheidung über die Datenweitergabe eingebunden.
Abb. V.C2-3: Schema der Datenbankanbindung an das Internet
603

604
Internet
IMPETUS Teilprojekt C2
Die IMPETUS-Internetseite (www.impetus.uni-koeln.de) umfasst sowohl die Präsentation des
Projektes nach außen (Darstellung des Projektes, Kontaktinformationen, Downloads, Veranstaltungen)
als auch interne Kommunikationsbereiche (Austausch von Teilergebnissen, Arbeitsforen,
Materialien, Informationen für Mitarbeiter). Tab. V.C2.1 führt die zentralen Inhalte der öffentlichen
und internen Seiten auf. In der zweiten Projektphase wurden die Übersichtsdarstellung
des Gesamtprojektes und der Teilprojekte an den aktuellen Stand angepasst sowie Kontakt- und
Teilnehmerinformationen kontinuierlich gepflegt. Besonders ist auf die erweiterten Möglichkeiten
zur Nutzung der Metadatenbank und der Publikationsliste hinzuweisen, für die entsprechende
Bereiche realisiert wurden.
Tab. V.C2.1: Übersicht über die Inhalte der IMPETUS-Webseite nach Zugangsberechtigung
Bereich
PROJEKT,
BENIN,
MAROKKO
TEILNEHMER
AKTUELLES
PUBLIKATIONEN
DATEN
LINKS
Inhalte mit öffentlichem
Zugang
• Darstellung des Gesamtprojekts
und der Teilprojekte mit
Zwischenergebnissen
• Download von Projektberichten
• Kontaktinformationen zu Mitarbeitern
• Auflistung der beteiligten In-
stitute mit Links
• Aktuelle Hinweise
• fachspezifische Veranstaltungshinweise
• täglich aktuelle Boden-
Wetterbeobachtungen für
Nord- und Zentralafrika
• IMPETUS-Publikationsliste
mit Download soweit möglich
• Suchformular für Metadaten
• Metadatensätze
• Datenanforderungsformular
• ausgewählte Verweise auf
relevante Internet-Seiten
zusätzliche Inhalte mit
internem Zugang
(passwortgeschützt)
• Allgemeine Informationen für
Mitarbeiter und Formulare
• Reisedaten und -berichte
• Konferenzprotokolle
• Materialien für Vorträge
• Arbeitspapiere der Teilprojekte,
Downloads, Foren nach Bedarf
• Eingabeformular für Publikationen
• Internes Suchformular
• Direkter Datendownload bzw.
interne Datenanforderung
• Eingabeformular

Teilprojekt C2 IMPETUS
Ausführliche Beschreibung des Arbeitsplanes
Decision Support System
Übergeordnetes Ziel des TP C2 ist die Entwicklung mehrerer SDSS für die in Kapitel IV definierten
Problemkomplexe. Die für eine erfolgreiche Entwicklung von DSS notwendigen Voraussetzungen
werden von Hahn et al. (2001) in zehn Punkten zusammengefasst:
1. Highly motivated end-users, with both, a vision as well as pragmatic attitude towards the
domain at which the DSS is targeted
2. Highly motivated development team, with a broad interest in the application domain,
DSS development, formal analysis and knowledge representation methods, …
3. A small group of highly motivated software engineers with outstanding skills in knowledge
engineering, software architecture, user interface design, object-oriented development
environments, distributed systems, standards, …
4. A small group of highly skilled modelers, with experience in combining various spatial
and temporal scales in one model. Furthermore the modelers should have a broad interest
for the application domain and should be able to take a pragmatic attitude as well as to
achieve compromises, when they need to discuss solutions to technical problems with the
software engineers.
5. A DSS architect, perhaps the most difficult role in the process. Like building architecture,
this generalist is responsible for the overall vision of the product and must be able to
professionally communicate with all participating specialists and stake holder.
6. A project manager. For small projects this role is sometimes taken by the DSS architect.
The project manager should have experience in managing interdisciplinary projects with
participants coming from scientific, technical as well as public administration background.
7. Sufficient time and budget to build a high quality first prototype of the system. A successful
prototype will further increase the end-user commitment and eventually will trigger
further investments in the DSS development.
8. Early and ongoing end-user involvement in the development.
9. Respect for the role and knowledge of participants from other disciplines than your own.
10. Willingness and ability to take a calculated risk by putting substantial effort in the development
of a highly innovative product.
Aus dieser Auflistung ergibt sich, dass das SDSS-Team zumindest aus zwei Personen zusammengesetzt
werden muss: 1. dem DSS-Architekten und Projektmanager und 2. dem Softwareentwickler.
Daneben sind alle Fachwissenschaftler und insbesondere die Anwender eng in die
Entwicklung einzubeziehen.
605

606
IMPETUS Teilprojekt C2
Da es sich bei der SDSS-Etablierung inhaltlich vor allem um Aspekte der SDSS-
Softwareentwicklung handelt, werden hier zwei Softwareentwicklungsumgebungen vorgestellt,
die je nach Bedarf eingesetzt werden sollen. In Kapitel III sind die elementaren Anforderungen
an die SDSS-Entwicklung und die damit verbundene Modellkopplung definiert. In diesem Zu-
sammenhang sind zum einen die Flexibilität der Entwicklungsumgebung von zentraler Bedeu-
tung sowie die Entwicklung eines „OpenSource-Produktes“, das nach Bedarf weiterentwickelbar
sein muss. Aufgrund dieser Anforderungen wird zum einen die kostenpflichtige Softwareent-
wicklungsumgebung des GIS-Softwareherstellers ESRI (www.esri.com) sowie zum anderen
GeoTools (www.geotools.org), die als „OpenSource-Resource“ für GIS-Entwicklungen mit Java
zur Verfügung steht, gewählt.
Bei der GIS-Software ArcGIS (ArcInfo) von ESRI handelt es sich um eine sehr mächtige GIS-
Software, die neben den gängigen GIS-Analysen wie z.B. Flächenverschneidung, Puffergenerieung,
Kartenprojektionen, Import- und Exportfunktionen, auch komplexe Werkzeuge für 3D-
Analysen (3D-Analyst), Netzwerkanalysen (Network Analyst), Rasteranalysen (Spatial Analyst)
und viele mehr beinhaltet. Des Weiteren stehen ArcIMS („Interet Map Server“) für WebGIS-
Applikationen sowie ArcSDE („Spatial Data Engine“) für die Anbindung externer DBMS-
Software (wie z.B. Oracle) zur Verfügung. Schließlich beinhaltet ArcGIS (ArcInfo) eine umfangreiche
Toolbox für komplexe Analysen von raumbezogenen Daten sowie den ModelBuilder
mit eigener GUI. Mit dem ModelBuilder ist es auch möglich externe Modelle in ArcGIS zu integrieren.
Die GIS-Datenformate von ESRI stellen, wie in Kapitel III erörtert, einen Quasi-Standard in
IMPETUS dar. Dies liegt an dem Umstand, dass nahezu alle Teilprojekte in denen GIS eingesetzt
wird, ESRI-Produkte benutzten oder Software im Einsatz ist, die den Export in ESRI-
Datenformate ermöglicht.
Interessant für die SDSS-Softwareentwicklung ist die Strukturierung und Programmierung von
ArcGIS auf der Basis des Windows „Component Object Models“ (COM). ArcGIS besteht aus
plattformunabhängigen Komponenten, die entsprechend Ihrer Struktur in C++ programmiert
wurden. Diese Objekte stehen in Form von Bibliotheken in ArcObjects zur Verfügung und bieten
somit eine komplexe Entwicklungsumgebung für eigene GIS-Programmierung. Allerdings ist
die Nutzung von ArcObjects und entsprechenden Entwicklungen an kostspielige ArcGIS-
Lizenzen gekoppelt. Dieses ist für eine Realisation von DSS für Marokko und Benin, insbesondere
hinsichtlich des hohen Zeitbedarfs für die Einarbeitung in ArcGIS für IMPETUS unter Umständen
ein Ausschlusskriterium.
Dies gilt allerdings nicht für die ESRI-Software MapObjects. MapObjects kann als eine Sammlung
von GIS-Bibliotheken angesehen werden, die nach der Installation dieser Software in der
Programmierentwicklungsumgebung, z.B. VBA, zur Verfügung stehen. Dies ist insofern interes-

Teilprojekt C2 IMPETUS
sant, da sich dadurch mit MapObjects eigene Software entwickeln lässt, die komplexe GIS-
Funktionen beinhaltet und nicht an eine Lizenzierung von Software gebunden ist. Außerdem
steht eine MapObjects-Version für Windows und Java zur Verfügung. In der Windows-Version
sind die Bibliotheken zu folgenden Programmierumgebungen kompatibel: Visual Basic, Visual
Basic for Applications (VBA), Visual C++, Visual Studio.NET (VB.NET and C#), Delphi, Borland
C++ Builder, Visual FoxPro, and PowerBuilder.
Die zweite GIS-Software-Entwicklungsumgebung, die für die SDSS-Entwicklung genutzt werden
soll, ist GeoTools. GeoTools ist ein „open source Java GIS toolkit”
(http://www.geotools.org). GeoTools ist ein frei verfügbarer Werkzeugkasten für GIS-
Entwicklungen mit Java, der nach den Definitionen des „Open GIS Consortium“ entwickelt
wurde. Mit GeoTools und Java lassen sich auch internetbasierte GIS-Applikationen entwickeln.
Realisationen auf Basis dieser Softwareprodukte sind die in der zweiten Phase entwickelten Digitalen
Atlanten für Benin und Marokko.
GIS-Basisfunktionalitäten wie Ändern von Kartenprojektionen, topologische Analysen, Rasterberechnungen
etc. sind in GeoTools verfügbar. GeoTools ist aber vor allem auch darauf ausgelegt,
Datenformate von ESRI zu verarbeiten. Da diese, wie oben erwähnt, den Quasi-Standard in
IMPETUS darstellen, ist dies eine elementare Voraussetzung für den Einsatz von GeoTools. Es
werden aber auch weitere Datenformate unterstützt, so dass alle wesentlichen Formate genutzt
werden können.
Die in Kapitel III vorgesehene lose Kopplung der Modelle untereinander und mit GIS lässt sich
anhand der vorgestellten Entwicklungsumgebungen realisieren. Insbesondere die Programmierung
von Schnittstellen für den Datenaustausch zwischen verschiedenen Modellen und GIS lässt
sich hier umsetzen. Des Weiteren lassen sich auch kombinierte Entwicklungen anhand von Geo-
Tools und MapObjects mit Java realisieren, falls dies notwendig sein müsste.
Bei der Entwicklung der einzelnen SDSS für die in Kapitel III definierten Problemkomplexe
handelt es sich neben den strukturellen Aspekten um die Entwicklung von Software. „Die Entwicklung
von Software ist ein außerordentlicher komplexer Prozess, der umso problematischer
wird, je umfangreicher die zu entwickelnde Software ist.“ (Gumm und Sommer, 2004). Die vorgesehenen
DSS in IMPETUS sind äußerst heterogene Daten-, Model-, Analyse- und Präsentationsgebilde,
die diese Softwareentwicklung außerordentlich schwierig gestalten. Neben dem
technischen Wissen ist vor allem auch die inhaltliche Expertise für die Entwicklung geeigneter
Systeme entscheidend.
Der Arbeitsplan für die Implementierung der SDSS für die einzelnen Problemkomplexe folgt, da
es sich ja um eine Softwareentwicklung handelt, stringent einem Phasenmodell, das auch als
Wasserfallmodell bezeichnet wird (Gumm und Sommer, 2004). Charakteristisch für diese Vor-
607

608
IMPETUS Teilprojekt C2
gehensweise ist die Einteilung der Softwareentwicklung in „sequentiell aufeinander folgende
Phasen“. Diese Vorgehensweise ist in Abb. V.C2-4 dargestellt. Das Phasenmodell wird nach
Gumm und Sommer (2004) in folgende Entwicklungsabschnitte gegliedert:
(1) Problemanalyse und Anforderungsdefinition
(2) Fachlicher Entwurf
(3) Software-technischer Entwurf
(4) Programmierung und Modultest
(5) System-Integration und Systemtest
(6) Installation, Betrieb und Weiterentwicklung
Problemanalyse /
Anforderungsdefinition
Fachlicher
Entwurf
Software-technischer
Entwurf
Programmierung und
Modultest
System-Integration
und Systemtest
Installation, Betrieb und
Weiterentwicklung
Abb. V.C2-4: Phasen- oder Wasserfallmodell der (SDSS-)Softwareentwicklung (erstellt nach Gumm
und Sommer 2004)
(1) Zu Beginn der SDSS-Softwareentwicklung stehen die Problemanalyse und die Formulierung
der Anforderungsdefinition. Dies muss zum einen in Zusammenarbeit mit den jeweiligen
TP-Leitern und -Mitarbeitern sowie den TP-Partnern in Marokko und Benin
sowie den Anwendern der SDSS erfolgen. In diesem Zusammenhang wird eine Expertenbefragung
durchgeführt. Vor allem sind hier neben inhaltlichen Aspekten auch die infrastrukturellen
Gegebenheiten für die SDSS-Softwareentwicklung entscheidend. Es wird
folglich die Anforderungen an die einzelnen SDSS transparent und in schriftlicher Form
definiert und festgehalten. Nach Gumm und Sommer (2004) wurde diese Phase der Softwareentwicklung
früher „unterschätzt und vernachlässigt“. Es ist aber heute bekannt,

Teilprojekt C2 IMPETUS
dass diese Entwicklungsphase maßgeblich den Projekterfolg bestimmt. Aus diesem
Grund erstreckt sich diese Entwicklungsphase über das gesamte 1. Halbjahr der 3. Förderphase
von IMPETUS. Außerdem ist für diesen komplexen Aufgabenbereich ein
Postdoc für die gesamte 3. Projektphase vorgesehen (siehe Personalbedarf). Dies ist notwendig,
da erfahrungsgemäß bei der Softwareentwicklung in den folgenden Entwicklungsstufen
Probleme auftauchen, die eine Überarbeitung des Gesamtkonzeptes erfordern
und sich dadurch eine Änderung der Anforderungsdefinitionen ergibt.
(2) Der fachliche Entwurf repräsentiert die 2. Entwicklungsphase und resultiert aus den Anforderungsdefinitionen
und der „groben Festlegung der Funktionalität des künftigen Systems“
(Gumm und Sommer, 2004). In diesem Projektzeitraum, der das 2. Halbjahr der 3.
Förderphase umfasst, werden die „Funktionen aus fachlicher Sicht vollständig definiert“.
Das Daten- und Objektmodell werden auch als Anwendungsmodell bezeichnet. Letzteres
wird transparent und schriftlich festgelegt. Falls bei der Erstellung des Anwendungsmodells
eine Inkonsistenz der Anforderungsdefinitionen erkannt wird (Abb. V.C2-4), muss
in die 1. Entwicklungsphase zurückgekehrt werden und ein neues Anforderungsmodell
festgelegt werden.
(3) Dem fachlichen Entwurf folgt der softwaretechnische Entwurf. Der softwaretechnische
Entwurf bezieht sich ausschließlich auf die Struktur der zu entwickelnden SDSS-
Software. Aufgrund der Struktur des Anwendungsmodells (2) wird versucht, dass dieser
technische Entwurf den vorgegebenen Konzepten auf der Basis objektorientierter Methoden
folgt. Die Erstellung des softwaretechnischen Entwurfs ist ebenfalls höchst komplex
und anforderungsvoll. Aus diesem Grund ist hier ebenfalls ein Postdoc (siehe Personalbedarf)
vorgesehen, der über sehr gute Kompetenzen in GIS, Fernerkundung, Modellierung,
Datenbanken und Programmierung verfügt und eng mit dem zuvor genannten
Postdoc, der für die Festlegung der Anforderungsdefinition und die Entwicklung des
fachlichen Entwurfs verantwortlich ist, zusammenarbeitet, da die Kommunikation zwischen
fachlichem und softwaretechnischem Entwurf essentiell ist (vgl. Abb. V.C2-4).
Deshalb überschneiden sich diese beiden Arbeitsschritte in dem 2. Halbjahr der 3. Förderphase.
Der softwaretechnische Entwurf wird im Projekt diskutiert und schriftlich festgehalten.
(4) Die eigentliche Programmierung entspricht der 4. Entwicklungsphase und ergibt sich aus
dem softwaretechnischen Entwurf. In dieser Entwicklungsphase erfolgt die eigentliche
Codierung bzw. Programmierung der SDSS-Software gemäß den definierten Entwürfen.
Nach Gumm und Sommer (2004) nimmt dieser Arbeitsbereich nur noch ca. 20 bis 30 %
der gesamten Softwareentwicklung ein. Aus eigener Erfahrung werden für diese Entwicklungsphase,
die ja auch Modultests beinhaltet, 30 bis 35 % eingeplant. Dies ent-
609

610
IMPETUS Teilprojekt C2
spricht etwa einem Förderjahr und dauert somit vom 2. bis zu Beginn des 3. Förderjahres
an. Werden während den Modultests Schwächen oder Fehler in den Entwürfen entdeckt,
müssen diese angepasst und korrigiert werden. Es muss hier zeitlich eingeplant werden,
dass erfahrungsgemäß auch Änderungen am fachlichen Entwurf getätigt werden müssen.
(5) Die System-Integration und der Systemtest schließen zunächst die SDSS-
Softwareentwicklung ab. Die einzelnen getesteten Module werden nach dem festgelegten
Integrationsplan zusammengefügt und schließlich zu einem Gesamtsystem vereint. Der
Systemtest zeigt dann, ob die Entwürfe und deren technische Umsetzung in Quellcode erfolgreich
waren oder nicht. Bei einem fehlerhaften Gesamtsystem muss Schrittweise überprüft
werden, wo die Fehler liegen. Es können unter Umständen auch hier Inkonsistenzen
erkannt werden, die eine Änderung der Anforderungsdefinitionen bedingen.
Dies wäre der ungünstigste Fall und sollte durch eine entsprechend sorgfältige und kompetente
Bearbeitung der einzelnen Entwicklungsphasen vermieden werden. Nach erfolgreichen
Systemtests, die für das 2. Halbjahr der 3. Förderphase vorgesehen sind, sollen
die einzelnen SDSS-Softwareentwicklungen vor Ort den Entscheidungsträgern präsentiert,
installiert und entsprechende Einführungen und Schulungen gegeben werden. Die
„Übergabe“ der entwickelten SDSS-Produkte erfolgt insbesondere durch die 2 Postdocs
von TP C2, die ja sowohl für das fachliche als auch für die softwaretechnische Umsetzung
verantwortlich sind.
Datenbank
Die Metadatenbank wird in der 3. Förderphase auf der derzeitigen Grundlage weitergeführt, um
die Information über den Datenbestand für die Mitarbeiter und externe Personen weiter bereit zu
stellen. Dazu ist die kontinuierliche Pflege der Metadatensätze, d.h. die Maßnahmen zur Aktualisierung,
Neueintrag, Qualitätskontrolle und Systempflege zu leisten. Weiterhin ist das Datenmanagement
bei der Bearbeitung externer Datenanforderungen eingebunden.
Bis zum Ende des Projektes müssen nicht nur die Metainformationen, sondern die Daten selbst
bereit stehen. Dafür muss ein Datenbankkonzept entwickelt und umgesetzt, ablagerelevante Daten
identifiziert, aufbereitet und eingespeist, sowie Schnittstellen zu verschiedenen Anwendungen
geschaffen werden. Das Datenbankkonzept und die Datenablage müssen die Anforderungen
der folgenden Anwendungsbereiche berücksichtigen und unterstützen:
1. Zentrale Datenhaltung zur Sicherung des Datenbestandes, als interne Datenaustauschplattform
während der Projektlaufzeit, und für den Zugriff zur weiteren wissenschaftlichen Verwendung
nach Projektende:

Teilprojekt C2 IMPETUS
Von IMPETUS generierte Datensätze, wie Rohdatensätze, Messungen, Auswertungen, Modellergebnisse,
etc., müssen nach Projektende der weiteren wissenschaftlichen Verwendung
zur Verfügung gestellt werden. Deshalb muss zu einer zentralen Datenhaltung mit Möglichkeiten
des Zugriffs über das Internet übergegangen werden. Nach Projektende können Datenanforderungen
so weitgehend automatisiert bedient werden. Während der 3. Förderphase
wird eine interne Datenaustauschplattform schon auf diese Form der Datenhaltung aufbauen.
In Zusammenarbeit mit den Fachwissenschaftlern und der Projektleitung müssen die Datensätze
identifiziert werden, die dauerhaft abgelegt werden sollen. Nicht alle in der Metadatenbank
dokumentierten Datensätze müssen dafür relevant sein. Die Metadatenbank beinhaltet
auch Datensätze, die nicht von IMPETUS generiert wurden: Dazu gehören Daten, die als
Arbeits- und Informationsgrundlage von eher internem Interessen sind und Daten, die von
Kooperationspartnern (Behörden, Partnerprojekte) zu Verfügung gestellt wurden. Hier ist zu
klären, ob diese Datensätze für den öffentlichen Zugriff freigegeben werden sollen oder dürfen.
Aus der Identifizierung der Anforderungen und der relevanten Datensätze ergeben sich Speicherplatzbedarf
und Entscheidungen bei der softwaretechnischen Umsetzung. Gemäß der absehbaren
Datenmenge müssen Speicher- und Serverkapazitäten geschaffen werden. Es bietet
sich an, die bestehende Metadatenbank weiter als Katalog zu verwenden und dort Downloadinformationen
vorzuhalten, sofern die Daten über Internet/ftp zugänglich sind. Bei Bedarf
können für umfangreiche Datensätzen (z.B. Messreihen der Klimastationen) spezielle internetbasierte
Masken oder Formulare entwickelt werden, die die Abfrage und den Download
von (Teil-) Datensätzen ermöglichen.
In Koordinierung mit den Teilprojekten ist die Übergabe und Aufbereitung von Daten zu
leisten. Hinsichtlich der Anwendung als interne Datenaustauschplattform sind außerdem
Verfahren zu vereinbaren, die während der noch laufenden Förderphase die Aktualisierung
der zentral gespeicherten Daten gewährleisten. Die Einspeisung und Ablage der Daten stellt
bis zum Projektende eine kontinuierliche Aufgabe dar.
2. Ausrichtung der Datenhaltung auf die SDSS: Unterstützung bei der Homogenisierung von
Geodatenbanken und Sachdaten für die SDSS und anforderungskonforme Ablage in der Projektdatenbank.
Von Beginn der Förderphase an erfolgt die Zusammenarbeit mit den SDSS-Designern bei
der Homogenisierung der Projektdaten hinsichtlich der geplanten Etablierung von SDSS. Die
heterogenen Geo- und Sachdatensätze der Fachwissenschaftler müssen für die Einbindung in
die SDSS in geeigneten Formaten und Datenbankmodellen abgelegt werden. Dabei müssen
611

612
IMPETUS Teilprojekt C2
die Teilprojekte unterstützt werden, besonders solche, in denen nur geringe GIS-Kapazitäten
installiert sind.
Weiterhin kann der direkte Zugriff der SDSS auf die Projektdatenbank sinnvoll sein. In den
Phasen des fachlichen und systemtechnischen Entwurfs der SDSS sind die Schnittstellen zur
Datenübergabe zu entwerfen und bei der Programmierung umzusetzen. In der Projektdatenbank
dürfen die Daten dann nur noch in bestimmten Formaten und schnittstellenkonform abgelegt
werden.
3. Haltung von Daten für die Digitalen Atlanten Benin und Marokko
Die digitalen Atlanten sind ein Beitrag zur Veröffentlichung von IMPETUS-Daten. Eine interaktive
Benutzeroberfläche macht Geodaten zugänglich, die kartographisch aufbereitet und
mit weiteren Informationen verknüpft sind. Bisher wurden die Atlanten auf CD zusammen
mit allen implementierten Daten und Dokumenten verteilt. Zusätzlich können in die Atlanten
Module integriert werden, die direkt auf die Projektdatenbank zurückgreifen: Damit können
hoch auflösende Daten mit hohem Speicherplatzbedarf angeschlossen, dynamische Karten
oder Diagramme unterstützt oder Datensätze und Aktualisierungen zum Download angeboten
werden. Insbesondere in Verbindung mit der Einstellung der digitalen Atlanten in das Internet
(siehe nächsten Abschnitt) sollte dies genutzt werden. Das Datenbankkonzept muss
auch hier die Bereitstellung von Daten an entsprechende Schnittstellen vorsehen.
Internet
Die Einstellung von Beiträgen auf dem Internetserver und die notwendige Systempflege wird
weiter durch den Mitarbeiter für die Datenbank durchgeführt. Die Pflege der Webseiten für Teilnehmer,
Aktuelles, Publikationen, Reiseplänen etc. wurde, wie oben dargestellt, durch die dynamische
Programmierung stark vereinfacht. Der Eintrag von Aktualisierungen wird von anderen
Mitarbeitern, meist in der Geschäftsstelle, übernommen. In diesem System unterliegt dem
Datenmanager die Betreuung der Netzanbindung, die Umsetzung bei gewünschten Anpassungen
für die Datenein- und -ausgabe, sowie die Installation und Konfiguration an lokalen Rechnern.
Die Internetpräsenz bezüglich Projektbeschreibungen und Darstellungen aus den Teilprojekten
sind gemäß den Zielen, Konzepten und Fortschritten der 3. Förderphase, zu aktualisieren, anzupassen
oder zu erweitern. Entsprechende fachliche Beiträge werden von den Teilprojekten eingeholt.
Der Mitarbeiter für die Datenbank unterstützt die Aufbereitung der Dokumente für das
Internet, insbesondere die Umsetzung in HTML.
Die Digitalen Atlanten Marokko und Benin werden in die Internetseite eingebunden, um die
Verbreitung von Basisinformationen und IMPETUS-Ergebnissen zu fördern. Das Visualisie-

Teilprojekt C2 IMPETUS
rungs-Applet der digitalen Atlanten wurde in JAVA programmiert. Dies ermöglicht die plattformunabhängige
Nutzung über Webbrowser. Die Inhalte der Atlanten werden nach den in der vergangenen
Projektphase entwickelten Konzepten erweitert. Dafür müssen unter anderem Kartendarstellungen
erstellt und in geeigneten Formaten gespeichert werden. Auch hier ist die Unterstützung
der Fachwissenschaftler bei der Aufbereitung von Daten für die Darstellung in den digitalen
Atlanten notwendig (Datenkonvertierung, Verknüpfung mit Sachdaten, kartographische
Gestaltung). Neu erstellte Inhalte müssen außerdem eingepflegt werden und für den Zugriff über
das Internet auf den Servern oder in der Projektdatenbank abgelegt werden.
Stellenbeschreibungen mit Zeitplan
Bearbeiter „DSS-Design und Modellintegration“
Wie zuvor ausgeführt, ist für das DSS-Design eine Postdoc Stelle (BAT IIa) vorzusehen. Die
hierfür einzustellende Person (N.N.) muss in enger Zusammenarbeit mit den Fachwissenschaftlern
sowie den Partnern in Marokko und Benin die erwarteten Funktionalitäten der DSS definieren
und insbesondere die Modellintegration planen und realisieren. Hierbei muss der Entwurf
insbesondere die unterschiedlichen Fähigkeiten der Nutzer berücksichtigen. Während Entscheidungsträger
oft nur eingeschränkte Kenntnisse der Modelldetails besitzen und somit nur eingeschränkte
Nutzungsmöglichkeiten erwarten, müssen Fachwissenschaftler in der Lage sein, weitgehend
in die Modelle und die Analysen eingreifen zu können. Hierfür ist die Entwicklung entsprechender
Konzepte notwendig.
Für die lose Modellkopplung sind die Schnittstellen zu definieren und programmtechnisch zu
realisieren. Es sind Konzepte zu entwickeln, die die Modellkopplung möglichst generell beschreiben,
um die Anbindung der vielen einzelnen Modelle und insbesondere die spätere Wartung
der Schnittstelle den Fachwissenschaftlern zu überlassen.
Für diese Stelle wird eine Person benötigt, die einerseits mit den Fachwissenschaftlern kommunizieren
kann und andererseits aufgrund ihrer Programmier-Erfahrung in der Lage ist, mit dem
Postdoc für Softwareentwicklung eng zusammen zu arbeiten. Sie stellt das Bindeglied zwischen
den Anwendern, den Fachwissenschaftlern und den softwaretechnischen Entwicklern dar. Er leitet
die Arbeitsgruppe C2 und integriert auch die Aktivitäten des Mitarbeiters für die Datenbank.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Problemanalyse und Definitionen der Anforderungen der Nutzer und Fachwissenschaftler
⇒ Analyse der Modellschnittstellen zur Definition der Datenflüsse
⇒ Erster Entwurf eines DSS
⇒ Entwicklung von Konzepten zur Realisation der DSS-Familie
⇒ Weiterführung der Arbeiten an den Digitalen Atlanten Marokko und Benin
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614
IMPETUS Teilprojekt C2
2. Jahr (2007)
⇒ Konkretisierung des DSS-Entwurfs
⇒ Definition der software-technischen Anforderungen
⇒ Entwicklung von Konzepten zur Modellkopplung an das DSS
⇒ erste programmtechnische Umsetzung der Modellkopplung
3. Jahr (2008)
⇒ Überarbeitung und Aktualisierung des DSS-Entwurfs
⇒ weitergehende Modellintegration. Beratung der Fachwissenschaftler bei der Modellkopplung
⇒ Analyse und Test von DSS-Prototypen und erste Tests in Benin und Marokko
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ abschließende Implementierung sowie software-technische Schulung in Benin und Marokko
in Zusammenarbeit mit den Fachwissenschaftlern
⇒ Erstellung der Dokumentation und der Abschlussberichte
Bearbeiter „Softwareentwicklung SDSS“
Für die Softwareentwicklung der geplanten SDSS ist Dr. Rainer Laudien vorgesehen. Er hat sich
aufgrund seiner Ausbildung (Dipl.-Geogr., Universität Trier; GIS-Zertifikat, Steinbeis GmbH
Rottenburg; Dr.sc.agr, Universität Hohenheim) die dafür notwendigen Methoden und Kompetenzen
angeeignet.
In seiner Dissertation am Inst. f. Landwirtschaftliche Betriebslehre im Fachbereich Agrarinformatik
der Universität Hohenheim befasste sich Herr Dr. Laudien mit der Entwicklung und dem
Aufbau eines schlagbezogen, GIS-gestützten Führungsinformationssystems für die Zuckerwirtschaft,
das als SDSS eingesetzt werden kann. Dieses Projekt wurde von der Südzucker AG gefördert
und teilweise werden die gewonnenen Erkenntnisse in Managementprozesse eingeführt.
Herr Laudien hat während seiner Promotion bewiesen, ein solches Projekt selbständig strukturieren
und bearbeiten zu können. Die dreijährige Projektdauer nutze er, neben der Mitbetreuung
von Bachelor- und Masterstudenten, der Erstellung von Publikationen und Vorträgen bei nationalen
und internationalen Symposien und der eigentlichen Softwareentwicklung des Systems,
auch zur Etablierung innovativer GIS- und Fernerkundungsmethoden im Zuckerrübenbereich. In
dem darauf folgenden Zeitraum zwischen Juni und September 2005 war Dr. Laudien als Postdoktorand
des Internationalen Graduiertenkollegs „Modellierung von Stoffflüssen und Produktionssystemen
für eine nachhaltige Ressourcennutzung in intensiven Acker- und Gemüsebausystemen
in der nordchinesischen Tiefebene“ (769) im Teilprojekt 3.2 (Etablierung eines Agrar-
Umwelt-Informationssystems und GIS-basierte Modellierung einer nachhaltigen Ressourcennutzung
in der Nordchinesischen Tiefebene) als DFG-Stipendiat beschäftigt. Während seiner Projektarbeiten
hat er gezeigt, dass er neben seiner GIS- und Informatik-Kompetenz auch die inter-

Teilprojekt C2 IMPETUS
disziplinäre Integration von Daten und Methoden anderer Disziplinen fachkundig umgesetzt hat.
Derzeit ist Dr. Laudien als Wissenschaftler im Teilprojekt C2 angestellt, um die SDSS-
Softwareentwicklung vorzubereiten. Für Dr. Laudien ist eine BAT IIa-Stelle vorgesehen.
Entsprechend der zuvor dargestellten notwendigen Arbeitschritte wird sich Dr. Laudien mit dem
Softwareentwurf und deren Realisation beschäftigen. In enger Kooperation mit dem Postdoc für
DSS-Design und Modellintegration und den Fachwissenschaftlern wird er Anforderungen an das
zu entstellende System definieren und die Software entwerfen. Hierzu werden die zuvor und im
Kapitel III genannten Rahmenbedingungen beachtet. Dr. Laudien wird in enger Zusammenarbeit
mit dem Mitarbeiter für Datenbanken die Homogenisierung der Projekt- und Geodatenbanken
vorantreiben. Nachfolgend wird die Software realisiert und in Zusammenarbeit mit den Fachwissenschaftlern
getestet. Nach ausführlichen Tests der Prototypen in Benin und Marokko werden
die Systeme in den Ländern implementiert, die Kooperationspartner geschult und Dokumentationen
erstellt.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Mitarbeit an der Problemanalyse und den Anforderungsdefinitionen
⇒ Homogenisierung der Projekt- und Geodatenbanken
⇒ Anschaffung und Einrichtung der Softwareentwicklungsumgebung
⇒ Einarbeitung der Projektmitarbeiter
⇒ Erstellung des softwaretechnischen Entwurfs
⇒ Mitarbeit bei der Analyse der Modellschnittstellen zur Definition der Datenflüsse
2. Jahr (2007)
⇒ Mitarbeit bei der Erstellung der SDSS-Anforderungen
⇒ Mitarbeit an den fachlichen Entwürfen der SDSS
⇒ Weiterentwicklung der software-technischen Entwürfen
⇒ Beginn der programmiertechnische Unsetzung der software-technischen Entwürfe
3. Jahr (2008)
⇒ technische Umsetzung der Softwareentwürfe
⇒ Test der einzelnen Module in enger Kooperation mit den Fachwissenschaftlern
⇒ Integration der Module in ein Gesamtsystem
⇒ ausführliche Tests der DSS in Zusammenarbeit mit den Fachwissenschaftlern
⇒ Implementierung von Prototypen und erste Tests in Benin und Marokko
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ abschließende Implementierung sowie software-technische Schulung in Benin und Marokko
in Zusammenarbeit mit den Fachwissenschaftlern
⇒ Erstellung der Dokumentation und der Abschlussberichte
615

616
Bearbeiter „Datenbanken / Internet“
IMPETUS Teilprojekt C2
Für die Entwicklung der Projektdatenbank und die Betreuung des Internetauftrittes ist Herr Ralf
Hoffmann mit einer Stelle nach BAT IIa vorgesehen. Herr Hoffmann hat in der Mitte der 2. Förderphase
die Stelle des Datenmanagers übernommen und die Aktivitäten bezüglich Datenbank
und Internet geleitet. Weiterhin hat er die Fachwissenschaftler in der GIS-Anwendung unterstützt
und beraten und war organisatorisch und technisch stark in die Entwicklung der Atlanten
Benin und Marokko eingebunden. Die Kommunikations- und Kooperationsfähigkeit, die für die
Bewältigung dieser Aufgaben notwendig ist, hat er dabei gezeigt.
Herr Hoffmann hat neben dem Datenbankendesign und den notwendigen Kenntnisse zur Koordinierung
der Aufgaben im Bereich Internet, auch vertiefte Kenntnisse mit GIS, insbesondere in
der ArcGIS-Anwendungsfamilie. Er ist in das bestehende Datenbanksystem und die Datenlage
eingearbeitet und kann aufgrund seiner GIS-Erfahrungen besonders an der SDSS-
Datenbankentwicklung mitwirken. Dazu trägt auch bei, dass Herr Hoffmann aufgrund seiner
Ausbildung als Geoökologe über breite fachliche Grundlage und ein interdisziplinäres Verständnis
der wissenschaftlichen Inhalte verfügt. Herr Hoffmann ist damit in der Lage mit den Fachwissenschaftlern
und den Mitarbeitern für die SDSS-Entwicklung bei der Umsetzung der Ziele
im Bereich Projektdatenbank, SDSS, Atlanten und Internet eng zusammen zu arbeiten.
Herr Hoffmann wird ein Konzept für die Datenbank und Datenablage entwickeln, einrichten und
pflegen, dass die Anforderungen der Bereiche Datenarchivierung, SDSS und digitale Atlanten
berücksichtigt. Zusammen mit den Mitarbeitern für DSS-Design und Softwarentwicklung sowie
den Fachwissenschaftlern werden die Anforderungen definiert, die Homogenisierung der Projekt-
und Geodaten vorgenommen und die Daten eingespeist. Aufbauend auf der bestehenden
Metadatenbank, unterliegt Herrn Hoffmann die Einrichtung des Projektdatenarchivs mit internetbasiertem
Zugriff, dass die Verfügbarkeit der Daten über die Projektlaufzeit hinaus gewährleistet.
Für den IMPETUS-Internetauftritt übernimmt er die Pflege der Seiten und die Einstellung
neuer Inhalte.
1. Jahr (ab 1. Mai 2006)
⇒ Mitarbeit an der Homogenisierung der Projekt und Geodatenbanken
⇒ Definition der Anforderungen an die Projektdatenbank
⇒ Identifizierung ablagerelevanter Daten
⇒ Entwurf des Datenbankkonzeptes
⇒ Koordination der Aktualisierung des Webauftritts um Konzepte und Ziele der 3. Förderphase
⇒ Einbindung digitaler Atlanten in das Internet
2. Jahr (2007)
⇒ Einrichtung von Datenbankkapazitäten für die zentrale Datenhaltung
⇒ Integration der SDSS-Anforderungen an die Projektdatenbank

Teilprojekt C2 IMPETUS
⇒ technische Umsetzung der Projektdatenbank
⇒ Beginn der Einspeisung von Daten
⇒ Mitarbeit beim Entwurf von Schnittstellen zu DSS und Atlanten
⇒ Mitarbeit bei der Umsetzung der Datenbankintegration für die DSS
3. Jahr (2008)
⇒ Unterstützung bei der Aufbereitung von Daten für DSS und Atlanten
⇒ Aufbereitung und Einspeisung von Daten in die Projektdatenbank
⇒ Entwurf und Programmierung des webbasierten externen Zugriffs auf die Projektdatenbank
⇒ Aktualisierung der Teilprojektpräsentationen und der digitalen Atlanten im Internet
4. Jahr (bis 30. April 2009)
⇒ abschließende Implementierung des externen Zugriffs auf die Datenbestände
⇒ Aufbereitung und Einspeisung von Daten in die Projektdatenbank
⇒ Erstellung der Dokumentation und der Abschlussberichte
SHK „DSS-Design und Analyse der Modellkomponenten“
Eine SHK ist für die Mitarbeit beim DSS-Design und der Analyse der Modellkomponenten erforderlich.
Sie muss in Zusammenarbeit mit den Fachwissenschaftlern unter Anleitung der
Postdocs die Datenflüsse analysieren und strukturieren, um diese der Entwicklungsumgebung
des DSS zur Verfügung stellen zu können. Eine weitere Aufgabe dieser SHK besteht in der Vorbereitung
der Modellkopplung entsprechend der SDSS-Anforderungen.
SHK „GIS-Datenbank“
Eine SHK wird zur Unterstützung bei der Homogenisierung von Geodatenbanken und Sachdaten
für die SDSS und anforderungskonforme Ablage in der Projektdatenbank eingesetzt. Diese Person
muss die heterogenen Geo- und Sachdatensätze der Fachwissenschaftler für die Einbindung
in das SDSS in geeignete Formate und Datenbankmodelle überführen.
SHK „GIS-Programmierung“
Eine SHK ist für die Anwendungsprogrammierung der Fachschalen, Funktionen und Analysetools
auf der Basis von Geotools / MapObjects (ESRI) vorgesehen. Diese Person muss sehr gute
Kenntnisse in der Java / Visual Basic for Applications (VBA) – Programmierung aufweisen, da
so, durch die Programmierung, eigene Module dem SDSS zur Verfügung gestellt werden können.
Des Weiteren wird diese Person in der Entwicklung internetbasierter GIS-Applikationen
eingesetzt.
617

618
SHK „Fortführung der Digitalen Atlanten Marokko und Benin“
IMPETUS Teilprojekt C2
Eine SHK ist für die Fortführung der Digitalen Atlanten Marokko und Benin einzuplanen. Aufbauend
auf den bisherigen Arbeiten sind die Atlanten weiterzuentwickeln und insbesondere die
von den Fachwissenschaftlern erhobenen Informationen einzuspeisen. Hier ist eine enge Kooperation
mit dem Mitarbeiter für Datenbanken notwendig, um Synergien zu nutzen.
SHK „Datenbanken und Internet, Einspeisung von Daten und Dokumenten in die Projektdatenbank“
Für die Aufgaben im Bereich Datenbank und Internet ist eine SHK vorzusehen, die im Schwerpunkt
bei der Pflege der Webseiten mitarbeitet, d.h. Einstellung von Aktualisierungen, Erstellung
von statischen und dynamischen Webseiten sowie webbasierten Zugriffsoberflächen für die
Datenbank. Weiterhin wird diese SHK bei der Einspeisung von Daten und Dokumenten in die
Projektdatenbank eingesetzt. Gefordert sind dafür fundierte Erfahrung in der Programmierung
von HTML, PHP und eventuell auch JAVA, sowie grundlegende Kenntnisse im Aufbau und
Umgang mit Datenbanken.
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Planungshilfen IMPETUS
VI. Planungshilfen
VI.1 Zusammenstellung der Problemkomplexe
Problemkomplex
Nr.
Ernährungssicherung
PK Be-E.1
PK Be-E.2
PK Be-E.3
PK Be-E.4
Projektbereich A
Titel Problemkomplex Verantwortlicher
Antragsteller
Landnutzung und Versorgungssicherung bei Ressourcenknappheit
und Niederschlagsvariabilität in Benin
Auswirkungen von Landnutzungsänderungen, Klimaveränderungen
und Pflanzenmanagement auf Bodendegradation
und Ernteertrag im oberen Ouémé-
Einzugsgebiet
Saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage in
Benin und Einsatzmöglichkeiten in der Landwirtschaft
Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges
Management von Kleinstauseen für die Landwirtschaft
T. Heckelei
B. Diekkrüger
A. Fink
G. Menz
PK Be-E.5 Land- und Wasserbedarf der Nutztierhaltung in Benin T. Heckelei
PK Be-E.6 Modellierung der agrarischen Marginalität für Benin G. Menz
PK Be-E.7
Hydrologie
PK Be-H.1
PK Be-H.2
PK Be-H.3
Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im oberen
Ouémé-Einzugsgebiet
Wassernachfrage der Sektoren (Haushalt, Industrie und
Landwirtschaft) unter Berücksichtigung möglicher
Wasserkonflikte
Satelliten-basiertes Niederschlags-Monitoring System
zur Anwendung in der Landwirtschaft und der Abflussvorhersage
B. Diekkrüger
B. Diekkrüger
T. Heckelei
C. Simmer
619

620
Landnutzung
PK Be-L.1
PK Be-L.2
PK Be-L.3
PK Be-L.4
PK Be-L.5
IMPETUS Planungshilfen
Landnutzung und Landbedeckungsänderungen im Ouémé-Einzugsgebiet:
Erfassung, Ursachen, Prognosen,
Maßnahmen
Ökosystemare Dynamik und ökonomisches Potenzial
der Ressource Wald
Einfluss der Landnutzungsänderung in den drei Untersuchungsregionen
auf das zukünftige Niederschlagsverhalten
Ökovolumendynamik und Anpassung des Anbausystems
an die Klimaänderung im Ouémé-Einzugsgebiet
Nachhaltiges Feuermanagement für Ressourcenschutz
mit Fernerkundung und GIS
Gesellschaft und Gesundheit
PK Be-G.1
Demographische Projektionen für das Ouémé-
Einzugsgebiet
G. Menz
G. Menz
M. Kerschgens
M. Janssens
G. Menz
M. Bollig
PK Be-G.2 Wassermanagement und institutioneller Wandel M. Bollig
PK Be-G.3 Wasser und Existenzsicherung M. Bollig
PK Be-G.4
PK Be-G.5
Risikoabschätzung bezüglich des Auftretens von Malaria-
und Meningitis-Erkrankungen unter dem Einfluss
des heutigen und eines modifizierten zukünftigen Klimas
Bakteriologische und virologische Belastung von
Trinkwasserquellen im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
A. Fink
R. Baginski und
J. Verheyen

Planungshilfen IMPETUS
Problemkomplex
Nr.
Existenzsicherung
PK Ma-E.1
PK Ma-E.2
PK Ma-E.3
Hydrologie
PK Ma-H.1
PK Ma-H.2
PK Ma-H.3
PK Ma-H.4
PK Ma-H.5
Landnutzung
PK Ma-L.1
PK Ma-L.2
PK Ma-L.3
Gesellschaft
Projektbereich B
Titel Problemkomplex Verantwortlicher
Antragsteller
Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im
Einzugsgebiet des Drâa
Agronomische Anbaustrategien im Drâa-Tal bei Wasserknappheit
Tourismus: Integration eines neuen Wirtschaftsbereichs
bei knappen Ressourcen in den touristischen Schwerpunktregionen
Ouarzazate, Dadestal und Zagora-
M’Hamid
Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Dynamik
von Wasserressourcen im Drâa-Einzugsgebiet
Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien
und den Grundwasser- und Bodenverhältnissen im mittleren
Drâa-Tal
Saisonale Abflussprognosen aus der Schneeschmelze
für das Bewässerungsmanagement
Interannuelle Niederschlagsvariabilität und Wassermanagement
Auswirkung von Klimawandel und veränderter Wassernutzung
auf den Niederschlag und die Verdunstung
Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen
im Zentralen Hohen Atlas
Auswirkungen von Landnutzungs- und Klimawandel
auf die Resilienz und Regenerationsfähigkeit der Vegetation
in Südmarokko
Risiken und Gefahren durch extreme Niederschläge:
Überflutungen und Bodenerosion im Drâa-Tal
T. Heckelei
A. Goldbach
M. Rössler
B. Diekkrüger
B. Reichert
B. Diekkrüger
P. Speth
M. Kerschgens
M. Rössler
A. Goldbach
P. Speth
PK Ma-G.1 Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des Drâa M. Rössler
PK Ma-G.2
Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld zwischen
traditionellen Entscheidungsprozessen und staatlichen
Institutionen
M. Rössler
621

622
IMPETUS Planungshilfen
VI.2 Zuordnung der beantragten Stellen nach Teilprojekten und Problemkomplexen
Benin *
TP AB1
Paeth 85% 15%
TP A1
Diederich 100%
Krüger 100%
TP A2
El-Fahem 10% 70% 20%
Giertz 10% 15% 75%
Hiepe 70% 20% 5% 5%
Steup 50% 50%
TP A3
Judex 40% 5% 55%
Jaeger 20% 20%
Orthmann 5% 20% 65% 10%
Röhrig 15% 70% 15%
Stadler 40% 25% 15% 15% 5%
Thamm 30% 10% 30% 30%
TP A4
Deng 15% 15% 10% 30% 30%
Gruber 15% 85%
Kuhn 55% 12% 8%
TP A5
Ermert 100%
Hadjer 35% 65%
Schopp 20% 80%
Singer 10% 20% 50% 20%
Uesbeck 100%
NN Virologie 100%
*
Die Prozentzahlen lassen sich nicht immer auf « 100% » aufaddieren, da die Mitarbeiter z. T. auch in übergeordneten
Arbeiten involviert sind.
Name Be-
E.1
Be-
E.2
Be-
E.3
Be-
E.4
Be-
E.5
Be-
E.6
Be-
E.7
Be-
H.1
Be-
H.2
Be-
H.3
Be-
L.1
Be-
L.2
Be-
L.3
Be-
L.4
Be-
L.5
Be-
G.1
Be-
G.2
Be-
G.3
Be-
G.4
Be-
G.5

Planungshilfen IMPETUS
Marokko *
TP B1
Born 5% 10% 25% 10% 15%
NN Nachfolger
15% 70% 15%
Hübner
TP B2
Klose 5% 10% 25% 50% 10%
Schulz 20% 60% 5%
Zeyen 5% 10% 45% 40%
NN Nachfolger de
70% 10% 10% 10%
Jong
TP B3
Finckh 10% 70% 20%
Linstädter 10% 70% 20%
Jaeger 20% 20% 15%
Oldeland 20% 60% 20%
Poete 20% 10% 70%
Roth 5% 40% 15% 10% 30%
NN 100%
TP B4
Heidecke 85% 15%
Kuhn 25%
TP B5
Frank 100%
Heldmann 15% 5% 65% 15%
Kirscht 80% 20%
Rademacher 10% 30% 50% 10%
*
Die Prozentzahlen lassen sich nicht immer auf « 100% » aufaddieren, da die Mitarbeiter z. T. auch in übergeordneten
Arbeiten involviert sind.
Name
Ma-
E.1
Ma-
E.2
Ma-
E.3
Ma-
H.1
Ma-
H.2
Ma-
H.3
Ma-
H.4
Ma-
H.5
Ma-
L.1
Ma-
L.2
Ma-
L.3
Ma-
G.1
Ma-
G.2
623

624
Anhang
Allgemeine Szenarien (Charakteristika und Storylines)
Benin
IMPETUS Anhang
Tab.: Charakteristika der 3 Referenzszenarien zur regionalen Entwicklung im Einzugsgebiet des Ouémé
Szenario B1:
(„on pousse“)
Ökonomisches Wachstum und Verankerung
der Dezentralisierung
Gesamtwirtschaftliche Entwicklung
� Stabile wirtschaftliche Entwicklung
und Ausbau der internationalen
Wettbewerbsposition
� Steigende Bedeutung des Industriesektors
und des Transitverkehrs
Entwicklung im Agrarsektor
� Zunahme von Innovationen
� Ausweitung der landwirtschaftlichen
Anbauflächen
� Weiterverarbeitung der Produkte
Szenario B2:
(„on se débrouille“)
Ökonomische Stagnation und
institutionelle Unsicherheit
� Ökonomische Stagnation und
Abkopplung vom internationalen
Marktgeschehen
� Rückläufige Einkommen
� Wettbewerbsfähigkeit sinkt
� Rückgang des Transitverkehrs
� Fehlende Innovationen
� stagnierende Produktivität
� Ausweitung der Subsistenzlandwirtschaft
Entwicklung der politischen Rahmenbedingungen
� Politische Stabilität und funktionale
Verwaltungsstrukturen
� Kontinuität in der EZ
� Auslandsinvestitionen nehmen zu
Demographische Entwicklung / Lebensqualität
� Beschleunigte Verlangsamung des
Bevölkerungswachstums und
Wachstum von Mittelstädten
� Verbesserung der Lebensbedingungen
Umwelt und Ressourcen
� Funktionierenden Ressourcenmanagement
� Ressourcenkonflikte nehmen ab
� Wasserverbrauch steigt
� Politische Destabilisierung und
dysfunktionale Verwaltungsstrukturen
� Zunehmende Konflikte – Benin
verliert Status als Schwerpunktland
der EZ
� Geringere Verlangsamung des
Bevölkerungswachstums
� Lebensbedingungen verschlechtern
sich
� Schwaches Ressourcenmanagement
� Unkontrollierte Ressourceninanspruchnahme/-nutzung
� Ressourcenkonflikte
Szenario B3:
(„on fait avec“)
Business as usual
� Starke informelle, schwache
formelle wirtschaftliche Integration
� geringe Konkurrenzfähigkeit
auf Weltmarkt
� Geringe Innovationsrate
� Ausweitung der landwirtschaftlichen
Anbauflächen
und Tierhaltung
� Etablierte Machtstrukturen
bleiben erhalten
� Kontinuität in der EZ
� Verlangsamung des Bevölkerungswachstums
und Wachstum
von Mittelstädten
� Abwanderung ins Ausland
� Leichte Verbesserung der
Basisversorgung
� Fortführung von Ressourcenmanagement
� Ressourcenkonflikte durch
Verknappung

Anhang IMPETUS
Storyline für das Szenario B1: Ökonomisches Wachstum und Verankerung der Dezentralisierung
I Allgemeine Entwicklungslinien
Dieses Szenario geht von einer stabilen wirtschaftlichen Entwicklung aus. Es gelingt, die wirtschaftliche
Prosperität und Integration des Landes zu festigen. Die politische Stabilität vertieft
sich weiter. Die Lebensbedingungen in weiten Teilen Benins verbessern sich spürbar. Aufgrund
von technischen Innovationen nimmt der Nutzungsdruck auf die natürlichen Ressourcen ab.
II Entwicklung nach Themengebieten und Regionen
Gesamtwirtschaftliche Entwicklung
Im Rahmen der UEMOA steigen die ausländischen Direktinvestitionen und neue Absatzchancen
auf regionalen Märkten werden erschlossen. Die Verkehrsinfrastruktur wird ausgebaut; Benin
festigt seine Rolle als Transitland. Positive wirtschaftliche Wachstumsimpulse ergeben sich auch
durch die Aufnahme in HIPC und AGOA. Der CFA bleibt an den Euro gekoppelt, was für eine
hohe Geldwertstabilität sorgt. Insgesamt kann das Land seine internationale Wettbewerbsposition
ausbauen. Exporterlöse werden weiterhin im Agrarsektor erzielt, der Export von Rohprodukten
und veredelten Produkten steigt. Die Weiterverarbeitung von agrarischen Primärprodukten
und damit der Anteil der Industrie am BIP erhöhen sich. Dennoch behält der Agrarsektor eine
wirtschaftliche Schlüsselposition. Die Gelder der Entwicklungszusammenarbeit fließen unvermindert
weiter. Weitere „public private partnerships“ entstehen.
In Hoch-Ouémé kommt es mit Unterstützung von Geldern der Entwicklungszusammenarbeit zu
einem Ausbau des Verkehrswegenetzes. Dadurch verbessern sich die Zugangs- und Absatzmöglichkeiten
der Wirtschaft zu regionalen und lokalen Märkten. In Nieder-Ouémé wird das Straßennetz
durch neue Verkehrswege, die ebenfalls durch Gelder der Entwicklungszusammenarbeit
finanziert werden, entlastet.
Entwicklung im Agrarsektor
Die Innovationen im Agrarsektor und die Ausdehnung der landwirtschaftlichen Nutzflächen
steigen. Die Weltmarktpreise für die Hauptexportprodukte bleiben auf einem stabilen niedrigen
Niveau, was zu einer Fortschreibung der Krise des Baumwollsektors führt. Institutionelle Innovationen
in der Organisation landwirtschaftlicher Betriebe, ihrer Vertriebsstrukturen und bei den
dezentralen Verwaltungseinheiten sowie technische Innovationen bei der Veredelung von Agrarprodukten
ermöglichen eine Diversifizierung der Anbaustrategien und eine Erweiterung der
625

626
IMPETUS Anhang
Produktpalette. Technische Innovationen, wie Mechanisierung und Zugtiereinsatz und die ver-
stärkte Verwendung von Düngemitteln erhöhen zusätzlich die Produktivität. Der Agrarsektor
gewinnt Marktanteile auf den regionalen Märkten und steigert seinen Export.
Die Weiterverarbeitung von agrarischen Primärprodukten führt zu einer erhöhten Wertschöpfung.
Trotz niedriger Weltmarktpreise gelingt aufgrund staatlicher Förderungen eine Fortführung des
Baumwoll- und Cashewanbaus in Hoch-Ouémé. Die Flächeninanspruchnahme der Landwirtschaft
steigt; neue Ackerflächen werden ausgewiesen. Zunehmend werden mehr Zugtiere eingesetzt.
Die Tierhaltung wird durch gezieltes Futtermanagement intensiviert. Die Yamskulturen in
der Region werden mit verstärkter Düngung aufrechterhalten.
In Mittel-Ouémé werden landwirtschaftlichen Flächen dagegen nur geringfügig ausgeweitet. Zusätzlich
zu der Intensivierung des Baumwoll- und Cashewanbaus findet eine Zunahme des Obstanbaus
statt. Es kommt zu einer Flächenintensivierung des Anbaus durch den Übergang zu Dauerkulturen
im Verbund mit Stockwerksanbau.
Rückläufige Weltmarktpreise für Palmöl bedingen einen Rückgang der Plantagenwirtschaft und
Monokultur in Nieder-Ouémé. Dagegen steigt die Lukrativität der Kleintierhaltung und des
Obst- und Gemüseanbau aufgrund der gestiegenen Nachfrage aus den Städten. Der Obst- und
Gemüseanbau erfährt eine zusätzliche Stärkung durch Fördermittel der Entwicklungszusammenarbeit.
Dadurch erhöht sich der Anteil der Bewässerungsflächen für den Obst- und Gemüseanbau;
insgesamt steigt der Anteil der landwirtschaftlichen Flächen an der Gesamtfläche aber
nicht.
Entwicklung der politischen Rahmenbedingungen
Die im Zuge der Demokratisierung und Dezentralisierung durchgeführten Verwaltungsreformen
beginnen zu greifen. Besonders die Maßnahmen der Antikorruptionsbekämpfung, ein erhöhter
Zugang zu Informationen und eine stärkere öffentliche Kontrolle der politischen Entscheidungsträger
führen zu einer Reduzierung des Amtsmissbrauchs und der Kriminalität. Dazu tragen auch
fortdauernde Mittelzuflüsse aus der Entwicklungszusammenarbeit und das erhöhte Steuereinkommen
aufgrund der positiven wirtschaftlichen Entwicklung entscheidend bei. Der CADER
wird demonopolisiert und übernimmt die Rolle der Förderung von lokalen Initiativen. Weiterhin
bleiben aber die traditionellen Machtstrukturen und die damit verbundenen Probleme der sich
überlappenden politischen Kompetenzen erhalten.

Anhang IMPETUS
Die Partizipation zivilgesellschaftlicher Akteure stagniert aufgrund der besseren Lebensbedingungen
der Bevölkerung, die sich nicht mehr so stark für die Befriedigung ihrer grundlegenden
Bedürfnisse einsetzen muss.
Die andauernde innenpolitische Stabilität führt zu einer Fortführung der internationalen Entwicklungszusammenarbeit.
Benin kann mehrere internationale Kooperationsverträge abschließen.
Ein erhöhter Mittelzufluss aus der Entwicklungshilfe stabilisiert den Ausbau der Wasserund
Energieversorgung, der Kanalisation, der Verkehrsinfrastruktur und des Bildungswesens.
Demographische Entwicklung und Lebensqualität
Das Bevölkerungswachstum reduziert sich schneller als es die derzeitigen Trends vermuten lassen.
Hierzu tragen eine niedrigere Fertilität und eine stärkere Einbindung von Frauen in den städtischen
Arbeitsmarkt bei. Vermehrt kommt es zur temporären Arbeitsmigration aus Togo. Die
Mittelstädte sind attraktive Migrationsziele; ihre Bevölkerung wächst daher.
In Hoch- und Mittel-Ouémé nimmt die Bevölkerung aufgrund der Zuwanderung aus den nördlichen
Regionen zu. Die besseren Lebensbedingungen führen zu einem Rückgang der temporären
Arbeitsmigration. In Mittel-Ouémé entstehen Arbeitsplätze in der weiterverarbeitenden Industrie.
In Nieder-Ouémé kommt es zu einem starken Städtewachstum und insbesondere zu einem
Wachstum der suburbanen Zentren, die aufgrund ihrer Infrastruktur und Arbeitsmöglichkeiten
attraktiv sind.
Die Lebensqualität in vielen Regionen steigt. Die Basisversorgung mit Wasser, Nahrungsmitteln,
Energie und Kanalisation, aber auch mit Bildung und Sicherheit wird in den Städten und auch
auf dem Land verbessert. Die allgemeine Bildungsrate steigt. Die stärksten Zuwachsraten ergeben
sich für Hoch-Ouémé, dass das geringste Ausgangsniveau aufweist. Immer mehr Menschen
gelingt es, ihr Niveau der Existenzsicherung anzuheben. Aufgrund der verbesserten Basisversorgung
gehen Epidemien zurück.
Umwelt und Ressourcen
Der technische Fortschritt im Agrarsektor, die bessere Ausbildung und Spezialisierung der Arbeitskräfte
sowie die Erhöhung der Lebensstandards bedingen einem rückläufigen Nutzungsdruck
auf die natürlichen Ressourcen. Die Handlungskapazitäten für ein effektiveres, breitenwirksames
Ressourcenmanagement steigen und die gesellschaftlichen Konflikte um knappe Ressourcen
nehmen ab. Waldschutz und das Management von Wäldern gewinnen an Bedeutung.
Die nationalen Wasserstrategien (PADEAR) werden umgesetzt und verbessern die Wasserver-
627

628
IMPETUS Anhang
sorgungslage. Der Wasserverbrauch in allen Sektoren nimmt zu, insbesondere steigt er in den
Städten. Zurückführen lässt sich diese Entwicklung auf die Verbesserungen des Zugangs zur
Wasserinfrastruktur und auf den ansteigenden materiellen Wohlstand, welcher zu einer Verstär-
kung des haushaltsinternen Wasserverbrauchs z.B. für Wäsche, Essenszubereitung usw. führt.
Die illegale Holzwirtschaft ist rückläufig aufgrund der Verminderung der nutzbaren Baumressourcen
durch die zunehmende Ausweitung von landwirtschaftlichen Flächen und einer verbesserten
administrativen Kontrolle. Aufforstungsmaßnahmen werden lukrativer und deshalb häufiger
umgesetzt.

Anhang IMPETUS
Storyline für das Szenario B2: Ökonomische Stagnation und institutionelle Unsicherheit
I Allgemeine Entwicklungslinien
Dieses Szenario geht von einer sich selbst verstärkenden Abwärtsspirale der politischen Destabilisierung,
gesellschaftlichen Verarmung und wirtschaftlichen Verelendung aus. Aufgrund fallender
Weltmarktpreise für Hauptexportprodukte, sinkender Zuwendungen aus der Entwicklungszusammenarbeit
und einer rückläufigen regionalen und lokalen Wirtschaftskooperation kommt
es zu einer negativen gesamtwirtschaftlichen Entwicklung. Die politische Stabilität des Landes
wird untergraben. Die Lebensbedingungen verschlechtern sich in weiten Teilen des Landes oder
stagnieren auf niedrigem Niveau. Der Nutzungsdruck auf die natürlichen Ressourcen und die
damit verbundenen gesellschaftlichen Ressourcenkonflikte nehmen zu.
II Entwicklung nach Themenbereichen und Regionen
Gesamtwirtschaftliche Entwicklung
Fallende Weltmarktpreise für die Hauptexportprodukte wie Baumwolle führen zu rückläufigen
Exporterlösen. Der resultierende Devisenmangel verhindert eine Fortführung der Förderpolitik
für den privaten Sektor. Der technische Fortschritt und die gesamtwirtschaftliche Produktion
stagnieren demzufolge. Die internationale Wettbewerbsfähigkeit des Landes sinkt und die Inflation
nimmt zu. Fehlende Devisen verhindern eine weitere Unterstützung der Modernisierung von
landwirtschaftlichen und wirtschaftlichen Betrieben. Technischer Fortschritt und die gesamtwirtschaftliche
Produktion stagnieren; die internationale Wettbewerbsfähigkeit des Landes sinkt. Die
Inflation nimmt zu. Die Volkswirtschaft koppelt sich immer mehr vom internationalen Marktgeschehen
ab und Prozesse der intraregionalen wirtschaftlichen Integration mit den Nachbarstaaten
scheitern weitgehend. Nigeria schließt seine Grenze, sodass der Transitverkehr zum erliegen
kommt. Die Absatzmärkte in den Nachbarstaaten mit offener Grenze können nur noch bedingt
beliefert werden, was zu weiteren wirtschaftlich negativen Rückkopplungseffekten führt. Die
regionale Wirtschaftskooperation versiegt. Folglich sinken die Gesamteinkommen der Bevölkerung.
In Mittel-Ouémé sinkt das Transitaufkommen, wodurch die Einkommen aus dem Handel in den
Straßendörfern zurückgehen.
In Nieder-Ouémé kommt es zu einer Schwächung des Hafens als regional bedeutsamen Wirtschaftsfaktor.
Dieser Bedeutungsverlust geht auf die gesamtwirtschaftliche Entwicklung und die
daraus resultierende Schwächung des Übersee-Import- und Exportgeschäfts zurück, aber auch
auf. Der Standortwechsel nach Apapa hat sich nicht bewährt und zieht einen Wechsel des Auto-
629

630
IMPETUS Anhang
handels nach Lomé (Togo) nach sich. Unzureichende Kapazitäten zur Einhaltung international
geltender Vorschriften und Standards machen den Hafen zu einem unattraktiven Ziel.
Entwicklung im Agrarsektor
Der Agrarsektor behält seine Rolle als Schlüsselsektor für Einkommen und Beschäftigung. Die
allgemeine Entwicklung ist durch mangelnde Innovationen und einem daraus resultierende
Rückgang der Produktivität gekennzeichnet, die durch die Ausweitung der landwirtschaftlichen
Nutzflächen u.a. zu Lasten der Waldfläche zu kompensieren versucht wird. Aufgrund der mangelnden
landwirtschaftlichen Modernisierung, bei gleichzeitiger Instabilität anderer Erwerbsstrategien
gewinnt die Subsistenzlandwirtschaft im ländlichen Raum an Bedeutung.
Doch die extensiven Produktionssysteme sind dem steigenden Nutzungsdruck nicht gewachsen.
Deshalb unterliegen die Böden einer zunehmenden Degradation und Erosion, was zu rückläufigen
Erträgen führt. Auch der Rückgang der Waldbestände verstärkt die Problematik der Erosion.
Die Aufgabe bereits vorher etablierter Maßnahmen des Ressourcenschutzes trägt ebenfalls zu
dieser Entwicklung bei.
Zusätzlich zu dieser Gesamtentwicklung verschärfen in Hoch-Ouémé fehlendes Kapital zum gezielten
Kauf von Dünger und Saatgut, der Mangel an Zugtieren und anderen Technologien sowie
die schlechte Qualität der Agrarberatung diese Problematik. Da die Infrastrukturentwicklung der
Region ausbleibt, verschlechtert sich der Zugang der Bauern zu Märkten. Der Arbeitskräftemangel
wird durch den Zuzug von Migranten abgedeckt.
In Mittel-Ouémé kann die Knappheit geeigneter Ackerflächen durch Flächenausweitung nur
noch geringfügig kompensiert werden. Ein zusätzlicher Arbeitskräftebedarf ist daher gering.
Auch in Nieder-Ouémé werden die restlichen Waldbestände in Ackerflächen umgewandelt. Die
verbliebenen Plantagen für Palmöl veraltern.
Entwicklung der politischen Rahmenbedingungen
Die Verschlechterung der Lebensbedingungen führt zu innergesellschaftlichen Unruhen, die in
eine zunehmende politische Destabilisierung des Landes münden. Die Korruption innerhalb des
Staatsapparates nimmt zu, was zu steigender Unsicherheit der Rechtsverhältnisse und zu einem
Legitimationsverlust staatlicher Behörden führt. Aufgrund der instabilen politischen Lage und
der Zunahme der Korruption zieht sich die internationale Gebergemeinschaft aus dem Land zurück,
da die internationalen Standards für die Entwicklungszusammenarbeit nicht mehr erfüllt
werden. Benin verliert folglich seinen Status als Schwerpunktland der Entwicklungszusammenarbeit.
Die Unruhen weiten sich zu teilweise gewalttätigen Konflikten aus, die auch durch die

Anhang IMPETUS
Verknappung natürlicher Ressourcen wie sauberen Wassers und fruchtbarer Boden motiviert
werden.
Die dezentralen Verwaltungsstrukturen erweisen sich als dysfunktional – aufgrund fehlender
Kapazitäten sowie Korruptionsanfälligkeit gelingt es nicht, administrative Aufgaben ausreichend
wahrzunehmen. Politik und Verwaltung verlieren weitgehend das Vertrauen der Bevölkerung
und stehen den zunehmenden Konflikten relativ hilflos gegenüber. Darum gewinnen Nicht-
Regierungsorganisationen und die Bereitschaft der Bevölkerung zum zivilgesellschaftlichen Engagement
an Bedeutung.
Regionale Unterschiede sind für diesen Themenbereich nicht feststellbar.
Demographische Entwicklung und Lebensqualität
Das allgemeine Bevölkerungswachstum verlangsamt sich geringfügig. Insbesondere in ländlichen
Regionen steigt die Mortalität in Krisenjahren. Ursächlich hierfür sind u.a. Nahrungsmangel,
eine Verschlechterung der Wasserqualität, fehlende Gesundheitseinrichtungen und sich ausbreitende
Epidemien. Insbesondere Aids, Malaria und Seuchen nehmen zu.
Aufgrund der verfügbaren landwirtschaftlichen Nutzflächen und dem landwirtschaftlichen Arbeitskräftebedarf
wird Hoch-Ouémé zu einem attraktiven Migrationsziel für Einwohner aus anderen
Regionen, die durch Flächenknappheit gekennzeichnet sind. Der zusätzlich steigende familiäre
Arbeitskräftebedarf relativiert den Erfolg von Familienplanungsmodellen, die zu der
rückläufigen Bevölkerungsentwicklung beigetragen haben. Wegen der unzureichenden medizinischen
Grundversorgung ist die Rate der Kindersterblichkeit sehr hoch, wodurch sich aber auch
die Geburtenrate erhöht. Aufgrund der Immigration, auch aus angrenzenden Ländern, steigt die
regionale Gesamtbevölkerung in Hoch-Ouémé. Die hohe landwirtschaftliche Arbeitskräftenachfrage
und mangelnde Erwerbsalternativen in den Städten verlangsamen die Urbanisierung in der
Region.
Die Wachstumsrate in Mittel-Ouémé sinkt dagegen weiter. Der Migrationssaldo ist ausgeglichen
– die Region ist kein attraktives Immigrationsziel mehr. Abwanderungen in die Nachbarstaaten
Nigeria, Togo und Elfenbeinküste sowie nach Europa gewinnen noch größere Bedeutung.
Die Wachstumsrate in Nieder-Ouémé zeigt ähnliche Tendenzen. Allerdings fällt die Rate der
Abwanderung aufgrund des Mangels an landwirtschaftlichen Nutzflächen höher aus und es
kommt zu einem schnelleren Wachstum von Mittelstädten. Migrationsziele sind insbesondere
Hoch-Ouémé und Nigeria.
Die Qualität der Lebensbedingungen verschlechtert sich in allen Regionen. Degradierte natürliche
Produktionsgrundlagen, rückläufige Entwicklungsunterstützung und zunehmende Konflikte
631

632
IMPETUS Anhang
reduzieren die Fähigkeit weiter Teile der Landbevölkerung, auf Krisen angemessen reagieren zu
können. Die Versorgung in den Bereichen Medizin, Bildung, Energie, Wasser und Nahrung ist
mangelhaft. Die örtlichen Behörden können die erforderlichen Mittel zur Aufrechterhaltung der
Infrastruktur nicht bereitstellen. In vielen Gebieten reduzieren sich die wirtschaftlichen Aktivitäten
auf die Befriedigung von Basisbedürfnissen. Zunehmend mehr Kinder gehen nicht mehr zur
Schule, sondern arbeiten. Dadurch nimmt die Kindermigration zu. Auch religiöse Konflikte verschärfen
sich.
Umwelt und Ressourcen
In allen drei Szenarioregionen kommt es aufgrund des gestiegenen Nutzungsdrucks zu einer Zunahme
von Konflikten um knappe Ressourcen zwischen verschiedenen Nutzergruppen. Ausgeprägt
trifft dies für Hoch-Ouémé zu, wo die Konflikte um Landnutzung vor allem zwischen
Viehhaltern und Ackerlandwirten zunehmen. In Mittel-Ouémé betrifft dies vor allem Autochthone
und Einwanderer. In Nieder-Ouémé kommt es zu einer Konkurrenz zwischen der Nutzung
knapper Flächen für Siedlungsbau und Landwirtschaft. In allen drei Szenario-Regionen führt die
unkontrollierte Flächeninanspruchnahme und -nutzung zur Entwaldung, was Prozesse der Bodendegradation
verstärkt. Der Wasserverbrauch ändert sich nicht. Unklare bodenrechtliche Eigentumsverhältnisse
fördern die unkontrollierte Inwertsetzung von Flächen und ziehen damit
verbundene Konflikte zwischen Nutzergruppen nach sich.
Die Behörden sind aufgrund mangelnder Kapazitäten (Personal, Finanzen, Legitimation und politische
Unterstützung) nicht in der Lage, ein funktionierendes Ressourcenmanagement sicherzustellen
und Nutzungskonflikte zu moderieren. Diese Defizite weisen alle Bereiche vom Waldüber
den Wasser- bis zum Erosionsschutz auf.

Anhang IMPETUS
Storyline für das Szenario B3: Business as usual
I Allgemeine Entwicklungslinien
Dieses Szenario geht von einer Fortschreibung bisheriger Trends aus. Insgesamt ergibt sich keine
bedeutsame gesamtwirtschaftliche und damit gesellschaftliche Wohlfahrtsteigerung. Die Stabilität
der politischen Rahmenbedingungen besteht weiter fort, ebenso aber auch die geringe Integration
in das internationale Marktgeschehen und die niedrige internationale Wettbewerbsfähigkeit.
Die Verlangsamung des Bevölkerungswachstums setzt sich fort. Etablierte Machtstrukturen
bleiben in den dezentralen Instanzen erhalten.
II Entwicklungslinien nach Themenbereichen und Regionen
Gesamtwirtschaftliche Entwicklung
Der Landwirtschaftssektor behält seine Schlüsselrolle; Industrie- und Dienstleistungssektor gewinnen
kaum an Entwicklungsdynamik. Gleichzeitig verharrt der regionale Export auf niedrigem
Niveau und unterliegt dabei noch starken Schwankungen. Informelle Wirtschaftstätigkeiten
gewinnen an Bedeutung für die Absicherung des individuellen Lebensunterhalts. Dies zeigt sich
an der zunehmenden Bedeutung des Schmuggels mit Treibstoff und mit Autos, obwohl sich der
Autohandel insgesamt nach Lomé (Togo) verlagert.
Dadurch gelingt es nicht, eine tragfähige Grundlage für eine dauerhafte wirtschaftliche Entwicklung
zu schaffen. Vielmehr bleibt das Land abhängig von den Erlösen aus dem informellen Transithandel
und dem Export von Agrarprodukten, die teilweise starken Preisschwankungen aufgrund
einer instabilen Preisentwicklung auf den Weltagrarmärkten ausgesetzt sind. Das Handelsdefizit
bleibt negativ und die Neuverschuldung nimmt zu. Prozesse der regionalen Wirtschaftskooperation
können nicht entscheidend vorangebracht werden.
Entwicklung im Agrarsektor
Der Agrarsektor behält seine Rolle als wirtschaftlicher Schlüsselsektor. Es kommt zu einer Ausweitung
der Anbauflächen und der intensiven Tierhaltung. Allerdings fallen die Produktionssteigerungen
aufgrund einer geringen Innovationsrate niedrig aus. Die intensive Viehhaltung von
Rindern gewinnt in allen Regionen an Bedeutung. Ebenfalls steigt die Bedeutung einer organisierten
Wertschöpfung nach dem Konzept der „Filière“ für Cassava.
In Hoch-Ouèmè nehmen die landwirtschaftlichen Nutzflächen von Cashew, Cassava, Yams und
Mais moderat zu, was entsprechende Produktionssteigerungen ermöglicht. Außerdem ist eine
633

634
IMPETUS Anhang
Intensivierung des Anbaus durch einen zunehmenden Einsatz von Dünger und Pestiziden, sowie
eine weitergehende Mechanisierung zu erwarten. Einen wichtigen Einfluss hat die zunehmende
Monetarisierung von Verfügungsrechten über Land. Aufgrund sinkender Weltmarktpreise kann
der Baumwollanbau keine Konkurrenzfähigkeit auf dem Weltmarkt erlangen.
In Mittel-Ouèmè nimmt die Ausdehnung der landwirtschaftlichen Fläche stark zu. Hauptsächlich
profitiert hiervon der Anbau von Cassava. Die Zersplitterung der Anbaufläche durch Realteilung
nimmt weiter zu.
Die Entwicklung in Nieder-Ouèmè unterscheidet sich von den beiden anderen Regionen, da die
landwirtschaftliche Nutzfläche sich hier nicht weiter ausdehnt. Es findet eine höhere Diversifizierung
beim Anbau einzelner Nutzpflanzen (Ananas-, Teak- und Gemüseanbau nimmt zu) statt.
Flächen für Ölpalmen werden in Anbauflächen für Mais und Cassava umgewandelt. Der bereits
weit verbreitete Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden weist Zuwachsraten auf. Auch in dieser
Region kommt es zu einer Zersplitterung der Anbauflächen durch Realteilung sowie durch
Bodenspekulation.
Entwicklung der politischen Rahmenbedingungen
Etablierte Machstrukturen bleiben in den dezentralisierten administrativen Verwaltungseinheiten
erhalten. Lokale klientelistische Strukturen zwischen Politik und Politikadressaten bestehen weiter.
In allen Regionen treten neue Akteure wie Nicht-Regierungsorganisationen und Entwicklungsagenturen
auf die Bühne des politischen Geschehens. Die Anzahl der Nicht-
Regierungsorganisationen nimmt zu, was aber nicht automatisch zu einer Erhöhung ihres politischen
Einflusses führt. Ebenfalls bilden sich neue Zuständigkeiten und Akteure in den Kommunalregierungen.
Je nach Politikbereich ergeben sich neue überlappende Zuständigkeitsbereiche.
Dadurch kommt es zu einer Konkurrenz zwischen Entscheidungsträgern in alten und in neuen
politischen Arenen, was ineffiziente Verwaltungsstrukturen insbesondere auf den unteren Verwaltungsebenen
bedingt.
Der Grad der administrativen Aufgabenerfüllung ist in allen drei Regionen gering. Allerdings
werden fortlaufend Anstrengungen unternommen, die Effizienz der Verwaltung zu erhöhen.
Die internationale Entwicklungszusammenarbeit behält ihre grundsätzliche Bedeutung. Die
Entwicklungshilfe hat hohe Ausstrahlungseffekte auf vor- und nachgelagerte Bereiche aller
Wirtschaftsektoren. Die Armutsbekämpfung wird zum zentralen Leitmotiv der Entwicklungszusammenarbeit.
Die Mittelzuwendungen steigen und eine erhöhte Kooperation zwischen den Trägerorganisationen
resultiert auch in einem erhöhten Mittelabfluss.

Anhang IMPETUS
Demographische Entwicklung und Lebensqualität
Während sich das allgemeine Bevölkerungswachstum weiter verlangsamt, kommt es zu einem
Wachstum der Bevölkerung in den Mittelstädten. Gleichzeitig steigt die Abwanderung von Arbeitskräften
in das benachbarte Ausland. Die Gesundheitsversorgung verbessert sich und die Raten
der Kindersterblichkeit, postnataler Sterblichkeit und Malariaerkrankungen sinken leicht, aber
bleiben auf hohem Niveau. Es gelingt in keiner der drei Regionen, elementare Bedürfnisse
der Bevölkerung (Wasser, Energie, medizinische Versorgung, Bildung) vollständig zu befriedigen.
Innerhalb des Landes ist Hoch-Ouémé das wichtigste Zielgebiet einer von Kleinbauern getragenen
Binnenwanderung aus Mittel- und Nieder-Ouémé. Innerhalb von Hoch-Ouémé setzen sich
die interruralen Wanderbewegungen der Bevölkerung weiter fort. Die Bevölkerung wächst hier
stärker als in den beiden anderen Regionen.
Umwelt- und Ressourcen
In allen drei Regionen findet eine Verknappung der verfügbaren Ressourcen statt. Daraus resultiert
eine Zunahme von Konflikten zwischen verschiedenen Landnutzergruppen. Auferlegte Programme
des Ressourcenschutzes werden fortgeführt. Dies betrifft zum Beispiel Programme des
Wassermanagements wie z.B. PADEAR oder Waldschutzprogramme wie PAMF. Der Verbrauch
von Wasser steigt in den privaten Haushalten und bleibt in den Bereichen der Industrie und
Landwirtschaft konstant. Das Wassermanagement bleibt vor allem in ländlichen Gebieten unzureichend.
Regional betrachtet, ergibt sich ein erhöhter Wasserverbrauch in Nieder-Ouémé aufgrund des
stärkeren Städtewachstums. Ressourcenkonflikte zwischen Ackerbauern und Viehzüchtern um
knappe Flächen bleiben bestehen.
635

636
Marokko
IMPETUS Anhang
Tab.: Charakteristika der 3 Referenzszenarien zur regionalen Entwicklung in der Drâa-Region
Szenario M1:
Szenario M2:
Marginalisierung – Die Drâa- Ländliche Entwicklung der Drâa-
Region als nicht geförderter peri- Region durch regionale Fördepherer
Raum
rung
Gesamtwirtschaftliche Entwicklung
� Region profitiert nicht vom
wirtschaft. Aufschwung
� Industriesektor bleibt marginal
� Tourismussektor stagniert
� Agrarsektor dominant
Entwicklung im Agrarsektor
� Ackerflächen bleiben konstant
� Produktivität der Flächen gering
� Cash-Crops werden unbedeutender
� Viehbestand konstant
� Selbsthilfe-Programme werden
gefördert
� Tourismussektor wächst stark
� Agrarsektor dominant
� Förderung von Agrar-
Innovationen
� Zunahme der Produktivität
� Cash-Crops für den regionalen
Markt
� Reduzierung der Viehbestände
Entwicklung der politischen Rahmenbedingungen
� Förderprogramme werden zurückgefahren
� Traditionelle Mechanismen der
Entscheidungsfindung gewinnen
auf lokaler Ebene an Einfluss
� Förderprogramme werden intensiviert;
(entsprechend der
Strategie 2020)
� Aufwertung der lokalen Verwaltung
Demographische Entwicklung / Lebensqualität
� Erhöhte Migration
� Demographische Polarisierung
� Lebensbedingungen verschlechtern
sich
Umwelt und Ressourcen
� Privatisierung der Wasserversorgung
– steigende Wasserpreise
� Energiekosten steigen => vermehrte
Nutzung natürlicher
Ressourcen
� Unzureichendes Ressourcenmanagement
� Rückgang der Migration aufgrund
alternativer Einkommensmöglichkeiten
� Verbesserung der Lebensbedingungen
Szenario M3:
Business as usual
� Geringe Industrialisierung
� Individualtourismus auf einige
Gebiete beschränkt
� Agrarsektor dominant
� Ackerflächen bleiben konstant
� Geringe Rate an Agrar-
Innovationen
� Viehbestand bleibt konstant
� Förderprogramme sind auf Tourismus
beschränkt
� Gesellschaftlicher Wandel
� Dualität von staatl. und traditioneller
lokaler Verwaltung
� hohe Migration und hohe Kindersterblichkeit
� Starkes Bevölkerungswachstum
� Urbanisierung steigt
� Verbessertes Bildungsangebot
� Infrastruktur wird weiter ausge- � Höhere Energiekosten
baut (u.a. Rohrleitungen zur � Wasserknappheit schränkt Aus-
Wasserversorgung)
dehnung der land-
� Bau von Kläranlagen in Städten wirtschaftlichen Nutzfläche ein
� Nutzung erneuerbarer Energien
(=> Landschaftsschutz)
� Energiekosten steigen

Anhang IMPETUS
Storyline für das Szenario M1: Marginalisierung - Die Drâa-Region als nicht geförderter
peripherer Raum
I Allgemeine Entwicklungslinien
Marokko erlebt einen allgemeinen wirtschaftlichen Aufschwung, der an der Region jedoch vorbeigeht.
Staatliche und internationale Förderinstitutionen ziehen sich aus dem Untersuchungsgebiet
zurück. Fördergelder werden auf andere Regionen konzentriert. Dadurch kommt es zu einer
weiteren Marginalisierung der Region und zu einer zunehmenden Verarmung der dort lebenden
Bevölkerung. Junge Menschen wandern verstärkt ab, was eine demographische Polarisierung der
Gesellschaft zur Folge hat. Der ökologische Nutzungsdruck nimmt zu.
II Entwicklung nach Themengebieten und Regionen
Entwicklung der politischen Rahmenbedingungen
Marokko ist eine konstitutionelle Monarchie, der König hat umfangreiche Entscheidungsbefugnisse,
das Parlament eine beratende Funktion. Die zentralistische Struktur von Legislative und
Exekutive bestehen weiter.
Die Regierung konzentriert ihre wirtschaftlichen Förderprogramme auf Regionen, in denen sie
eine höhere Effizienz der Mittelverwendung erwartet. Gefördert werden Industrialisierung, der
Dienstleistungssektor und die Agrarindustrie insbesondere den Küstenregionen und den naturräumlich
besser für die Landwirtschaft geeigneten Regionen. Die Drâa-Region wird vernachlässigt.
Als Folge werden hier bestehende Förderprogramme zurückgefahren.
Durch den Rückzug des Staates gewinnen traditionelle Mechanismen der gesellschaftlichen Entscheidungsfindung
wieder an Einfluss. Traditionelle Rechtsysteme behalten ihre Funktion. Allerdings
steigt das Konfliktpotenzial, da es gleichzeitig zu einer verstärkten Individualisierung
im wirtschaftlichen Handeln kommt. Dörfliche Fördervereine lösen sich auf, da sie keine finanziellen
Mittel mehr bekommen.
Gesamtwirtschaftliche Entwicklung
Die wirtschaftliche Integration der globalen Kapital-, Güter- und Dienstleistungsmärkte schreitet
stetig voran. Die Prozesse der „ungelenkten Globalisierung“ führen zu positiven Wachstumsimpulsen
für die marokkanische Volkswirtschaft. Die Drâa-Region kann von dem wirtschaftlichen
Aufschwung nicht profitieren: Aufgrund der wenigen Industrie und der schlechten Infrastruktur
637

638
IMPETUS Anhang
ist es uninteressant für ausländische Investoren. Die bereits bestehenden Unterschiede zwischen
urbanen und ländlichen Regionen, zwischen Wachstums- und marginalen Regionen, werden
durch diese Förderpolitik weiter verschärft: Die staatlichen Förderungsinstitutionen ziehen sich
weitgehend aus der Region zurück, was eine weitere Marginalisierung und Verarmung bedingt.
Wirtschaftliche Wachstumsprozesse verlieren weiter an Dynamik, gleichzeitig können die Neuinvestitionen
in die Infrastruktur der Region nicht mehr aufrechterhalten werden, die entsprechend
verfällt. Eine der Folgen ist die hohe Abwanderung v. a. junger Männer aus der Region.
Im gesamten Untersuchungsgebiet bleibt der industrielle Sektor marginal.
Im Hohen Atlas kommt es weiterhin zu keiner Ansiedlung von Industrien.
Auch im Becken von Ouarzazate verliert der industrielle Sektor an Bedeutung. Dagegen ist ein
leichter Anstieg des Baugewerbes zu verzeichnen. Insbesondere die Tätigkeiten im informellen
Sektor nehmen stark zu.
Auch in den Oasen ist der informelle Sektor der einzige Wachstumssektor, wogegen der Industriesektor
auch hier auf niedrigem Niveau stagniert.
Der Tourismus kann keine Grundlage für eine dauerhafte wirtschaftliche Entwicklung in der Region
schaffen: Im Hohen Atlas besetzt der Trekking-Tourismus eine ökonomische Nische, im
Becken von Ouarzazate führt der Verfall der Infrastruktur zu einem Rückgang des Pauschaltourismus
und in den Oasen gewinnt der Wüstentourismus nicht an Dynamik und stagniert folgerichtig
auf niedrigem Niveau.
Entwicklung im Agrarsektor
Die Größe der bewirtschafteten Flächen bleibt weitgehend konstant oder geht sogar leicht zurück.
Die Produktivität der Landwirtschaft verharrt auf niedrigem Niveau und die Rate des technischen
Fortschritts (u.a. Einsatz von Düngemitteln, besser angepasste Kulturpflanzen) stagniert.
Es stehen nicht genügend finanzielle Mittel für Forschung und landwirtschaftliche Beratung zur
Verfügung. Es werden weniger Cash-Crops angebaut, da sie auf den globalisierten Weltagrarmärkten
und gegenüber den in anderen Regionen subventionierten nationalen Produkten nicht
konkurrenzfähig sind. Ausländische Investitionen sind nicht zu erwarten. Die Bedeutung der
Subsistenzlandwirtschaft bleibt bestehen.
Im Hohen Atlas bleibt die Zahl der Ackerflächen konstant, bei einer gleich bleibenden Bedeutung
der Subsistenzlandwirtschaft, da andere Erwerbsmöglichkeiten nicht vorhanden sind. Der
Anbau von Cash-Crops wird zurückgefahren, da keine Gelder für den Kauf von Saatgut, Dünger
und Pestiziden vorhanden sind und die verfallende Infrastruktur eine sinnvolle Vermarktung
nicht zulässt. Bestehende Systeme der Wasserversorgung und -verteilung bleiben erhalten. Im

Anhang IMPETUS
Becken von Ouarzazate nimmt die Subsistenzlandwirtschaft ab, da hierfür weniger Arbeitskräfte
zur Verfügung stehen. Die Betriebsgröße nimmt verbunden mit einer Kommerzialisierung der
Produktion zu. Die allgemeine Nutzungsintensität der für die Subsistenzlandwirtschaft genutzten
landwirtschaftlicher Flächen ist niedrig. Es werden mehr Grundnahrungsmittel vermarktet. Es
gelingt nicht, Investitionen in die bestehenden Systeme der Wasserversorgung aufrechtzuerhalten,
die folgerichtig verfallen. Diese Entwicklung findet in einer ähnlichen Form auch in den Oasen
statt. Allerdings fallen die Vermarktungsmöglichkeiten aufgrund der verfallenden Infrastruktur
schlechter aus.
Der Viehbestand ist konstant, im Süden leicht rückläufig. Die Entwicklung der klimatischen
Randbedingungen hat großen Einfluss auf den Bestand an gehaltenem Vieh.
Die Viehwirtschaft im Hohen Atlas bleibt durch Transhumanz geprägt und stellt keine Konkurrenz
zum Ackerbau dar. Im Becken von Ouarzazate bleibt der Viehbestand konstant; der Konsum
importierter Produkte aus anderen Regionen des Landes sowie dem Ausland nimmt in den
städtischen Zentren zu. In den Oasen kommt es zu einer verstärkten Sendentarisierung der Nomaden
und zu einem gesteigerten Nutzungsdruck auf Grünland in der Nähe der Siedlungen, wo
die Viehwirtschaft intensiviert wird. Dieser Nutzungsdruck nimmt mit der Entfernung zu den
Siedlungen ab. In den beiden südlichen Oasen ersetzen professionelle Viehzüchter zunehmend
die lokalen Viehzüchter.
Demographische Entwicklung und Lebensqualität
Die Migration im Untersuchungsgebiet nimmt zu - vor allem junge Männer emigrieren in die
Küstenstädte und in die Region West-Sahara. Mit der Migration verbindet sich ein erhöhter
Rückfluss von Geld in die Region, da die Migranten ihre verbliebenen Familien unterstützen;
allerdings sichert der finanzielle Rückfluss nur deren Grundbedürfnisse. Die internationale Migration
aus Marokko wird dagegen durch die restriktive Einwanderungspolitik der EU-
Mitgliedstaaten, dem bevorzugten Migrationsziel, schwieriger. Die Migration junger Menschen
führt zu einem Prozess der demographischen Polarisierung mit einem hohen Anteil sehr junger
und alter Personen in der Gesellschaft. Gleichzeitig bleiben Geburtenrate und Kindersterblichkeit,
aufgrund der mangelhaften Umsetzung von Gesundheitsvorsorge- und Familienplanungsprogrammen,
auf einem hohen Niveau.
Im Hohen Atlas bleibt die Bevölkerungszahl auf konstantem Niveau. Die Emigration aus dem
Einzugsgebiet in die wirtschaftlichen Zentren und nach Ouarzazate nimmt stark zu, wird aber
durch eine hohe Geburtenrate kompensiert. Auch im Becken von Ouarzazate kommt es zu einer
starken Migration aus dem Einzugsgebiet heraus, deren Auswirkungen durch die Binnenmigration
allerdings zum Teil kompensiert werden. Immigration erfolgt vor allem aus dem Hohen Atlas
639

640
IMPETUS Anhang
und dem Süden. Im Becken von Ouarzazate gewinnen Prozesse der Urbanisierung an Dynamik
und es ist ein Trend der Zunahme städtischer Lebensformen festzustellen.
Aufgrund der Abnahme staatlicher Fördergelder verschlechtern sich die allgemeinen Lebensbedingungen
in allen Regionen. So fällt es immer schwieriger, die Infrastruktur für Bildung und
Ausbildung und das Angebot von Bildungsprogrammen in der Region aufrechtzuerhalten, bestehende
Schulen verfallen, Lehrer sind weniger motiviert in dieser Region zu arbeiten. Die Kosten
von schulischer Bildung steigen für die einzelnen Familien, dadurch wird die Möglichkeit eines
Schulbesuchs für immer mehr Kinder erschwert. Der allgemeine Bildungstand bleibt in der Folge
niedrig, insbesondere für Mädchen. Die besser verfügbaren Koranschulen haben größeren Zulauf.
Umwelt und Ressourcen
In allen drei Szenarioregionen bleibt die Abfall- und Abwasserentsorgung ungeregelt. Vor allem
in den urbanen Zentren verbinden sich damit vielfältige Umwelt- und Gesundheitsbelastungen.
Die Privatisierung der Trinkwasserversorgung führt zu einem Anstieg der Wasserpreise, wodurch
sich der Zugang zur Wasserversorgung für Teile der Bevölkerung erschwert. Insbesondere
aber der Anstieg der Energiepreise hat Folgewirkungen: Die Bevölkerung beginnt vermehrt mit
der Nutzung lokaler Brennholzreserven, was zu einem verstärkten Nutzungsdruck auf die natürliche
Vegetation führt. Über die Ausweisung von Schutzgebieten kann hier nicht gegengesteuert
werden, da diese in der Regel lediglich pro forma erfolgen. Es ist für die Regierung einfacher, in
dieser Region Schutzgebiete auszuweisen als etwa in den Küstenregionen, wo der Tourismus
gefördert werden soll. Hohe Energiepreise lassen die Nutzung von Solarenergie attraktiver werden.
Die verstärkte Kommerzialisierung durch Einzelnutzer und abnehmendes staatliches Interesse
führen zu einem schlechteren Wassermanagement, mit einer ungeregelten und wenig nachhaltigen
Nutzung des Grundwassers. Die Konkurrenz zwischen „Ober- und Unterliegern“ birgt ein
hohes Konfliktpotenzial.
Im Hohen Atlas ist die Wasserverfügbarkeit kein größeres Problem. Allerdings beruht die Verfügbarkeit
von Trinkwasser fast vollständig auf Eigeninitiative der Bevölkerung, da staatliche
Förderprogramme zur Aufrechterhaltung der Infrastruktur ausfallen. Auch die Energieversorgung
beruht weitgehend auf Eigeninitiative der Bevölkerung, die lokales Brennholz nutzen. Allerdings
bleibt der Einschlag in die Wälder in etwa im Gleichgewicht mit der Erneuerungsrate
der Wälder.
Im Becken von Ouarzazate ist ebenfalls ein weitgehendes Desinteresse staatlicher Behörden an
einem gezielten Wassermanagement festzustellen, trotz der Bedeutung des Sektors als Schlüssel-

Anhang IMPETUS
sektor einer tragfähigen Regionalentwicklung. Vielmehr ziehen sich die Behörden aus dem Management
zurück. Die Nutzungseffizienz der Bewässerung in der Landwirtschaft bleibt auf dem
gleichen Niveau. Der häusliche Wasserverbrauch steigt. Die Kosten für die Wasserförderung
(Wasserpumpen) steigen, was auf den Anstieg der Energiepreise zurückzuführen ist.
In den Oasen unterscheiden sich die nördlichen von den südlichen Oasen. In den zwei südlichen
Oasen wird die Wasserqualität durch fehlende staatliche Förderung der Infrastrukturerneuerung
schlechter. Auch hier steigen die Kosten der Wasserförderung aufgrund der höheren Energiepreise.
641

642
IMPETUS Anhang
Storyline für das Szenario M2: Ländliche Entwicklung der Drâa-Region durch regionale
Förderung
I Allgemeine Entwicklungslinien
Marokko erlebt einen allgemeinen wirtschaftlichen Aufschwung. Unter den Bedingungen allgemeiner
politischer Stabilität und unterstützt durch staatliche Förder- und Investitionsprogramme
gelingt es, auch in unterentwickelten Regionen wie der Drâa-Region, die allgemeinen Lebensbedingungen
und die Grundlagen wirtschaftlicher Entwicklung zu verbessern. Dadurch sinkt die
Emigration aus dem Untersuchungsgebiet und die Bevölkerung nimmt zu.
II Entwicklung nach Themengebieten und Regionen
Entwicklung der politischen Rahmenbedingungen
Aufgrund der vorteilhaften wirtschaftlichen Entwicklung in Gesamtmarokko stabilisieren sich
auch die gesellschaftlichen Verhältnisse in der Region. Der ländlichen Entwicklung und hier besonders
der Landwirtschaft als wichtigstem Wirtschafts- und Beschäftigungsfaktor wird ein größerer
Stellenwert eingeräumt. Die Strategie 2020, nach der naturräumlich und wirtschaftlich benachteiligte
Regionen wie die Drâa-Region durch gezielte Programme gestärkt werden sollen,
wird im vollen Umfang umgesetzt. So werden die ORMVA’s (« Offices Régionales de Mise en
Valeur Agricole ») gestärkt. Gleichzeitig wird die Verantwortung der Nutzer erhöht, was zu einer
guten Identifikation mit dem Programm und dadurch zu einer effektiven Umsetzung führt.
(MADPRM, 1999, S. 50). Auf den lokalen Ebenen nutzt der Staat gezielt auch traditionelle Institutionen
und Strukturen, um Entwicklungsprogramme zu propagieren und um Planungen durchzusetzen.
Das führt zu einer Aufwertung der lokalen Verwaltung, wie z.B. Stammesräte (quabila),
traditionelle Wassernutzerverbände und Dorfunterstützungsvereine, die als Mittler zwischen
internationalen und staatlichen Geldgebern/Förderern und den Gemeinden auftreten.
Gesamtwirtschaftliche Entwicklung
Die wirtschaftliche Integration der globalen Kapital-, Güter- und Dienstleistungsmärkte schreitet
stetig voran. Die Prozesse der Globalisierung führen zu positiven Wachstumsimpulsen für die
marokkanische Volkswirtschaft. Marokko profitiert insbesondere von der stärkeren Integration
in den europäischen Markt. Der Landwirtschaftssektor findet nicht nur in der EU, sondern auch
in anderen Regionen Absatzmärkte für Gemüse und Zitrusfrüchte. Weitere Rohstoffvorkommen
werden erschlossen.

Anhang IMPETUS
Die Exporteinnahmen und Mittel aus der internationalen Entwicklungszusammenarbeit ermöglichen
eine gezielte Förderung benachteiligter Regionen wie der Drâa-Region. Dadurch können
Infrastrukturprojekte finanziert werden, die allgemeinen Lebensbedingungen und die Bedingungen
für eine wirtschaftliche Entwicklung der Region verbessern, z.B. durch die Einführung angepasster
Cash-Crops und deren Vermarktung.
Es gelingt neue wirtschaftliche Sektoren zu erschließen, z.B. in der Verarbeitung und Veredelung
landwirtschaftlicher Produkte. Das traditionelle Kunsthandwerk wird gefördert. Die gezielte
Vergabe von Kleinkrediten führt zur ökonomischen Selbständigkeit und zur Stärkung der Rolle
der Frauen in der Gesellschaft. Durch diese gezielte "Hilfe zur Selbsthilfe" wird die Abhängigkeit
von Fördergeldern und von den Überweisungen der Migranten reduziert.
Im Hohen Atlas kommt es weiterhin zu keiner Ansiedlung von Industrien. Hier sind die Standortbedingungen
zu schlecht.
Im Becken von Ouarzazate konzentriert sich die wirtschaftliche Entwicklung auf den Ausbau der
Strukturen zur Weiterverarbeitung von landwirtschaftlichen Produkten
Diese Entwicklungsstrategie wird auch in den Oasen verfolgt. Dadurch gewinnt die industrielle
Verarbeitung im gesamten Untersuchungsgebiet zwar leicht an Wachstumsdynamik, die strukturellen
Schwächen der wirtschaftlichen Entwicklung und die starke Konzentration auf den Agrarsektor
lassen sich so aber nicht überwinden.
Der Tourismus nimmt in allen Regionen deutlich zu, was vornehmlich auf den Ausbau der Infrastruktur
(Straßen und Kommunikation) sowie die Förderung regionaler Tourismusunternehmen
zurückzuführen ist.
Im Hohen Atlas steigt vor allem der Trekking-Tourismus. Die Einkommensmöglichkeiten der
Bevölkerung verbessern sich dadurch geringfügig. Zusätzlich entwickelt sich auch gelenkter
Massentourismus zu bestimmten Sehenswürdigkeiten wie z.B. an der Dadesschlucht. Im Becken
von Ouarzazate dominiert dagegen der Pauschaltourismus, der wächst und zu einer wichtigen
Einkommensmöglichkeit für die lokale Bevölkerung wird. Dabei profitiert die Region von der
Förderung regionaler Tourismusagenturen ebenso wie von der gezielten Förderung von dezentralen
Tourismusspots (Skoura, Keela).
In den Oasen gewinnt der Wüstentourismus an Dynamik und steigert die Einkommensmöglichkeiten
für die lokale Bevölkerung (Kasbah); Insbesondere die zwei südlichsten Oasen werden zu
Anziehungspunkten für den Tourismus ausgebaut.
643

644
Entwicklung im Agrarsektor
IMPETUS Anhang
Die Anzahl und durchschnittliche Größe der bewirtschafteten Flächen nimmt leicht zu. Während
die Produktivität der intensiven Landwirtschaft steigt, nimmt die Bedeutung der Subsistenzlandwirtschaft
ab. Über die Agrarstrukturförderung werden Agrarinnovationen unterstützt, z.B.
der Anbau von salzresistenten Pflanzen oder marktfähiger Cash-Crops. Techniken zur Erhöhung
der Wassernutzungseffizienz bei Bewässerung werden eingeführt. Regionale Entwicklungspläne
werden hierfür entwickelt und im Einklang mit den Vorgaben der Strategie 2020 umgesetzt.
In allen drei Regionen, werden verstärkt Cash-Crops für den regionalen Markt angebaut (Intensivierung
und Agrarinnovationen). Unterschiede zeigen sich in der Entwicklung landwirtschaftlicher
Nutzflächen; Im Hohen Atlas steigt ihre Anzahl geringfügig, in den beiden anderen Regionen
bleibt sie konstant. Die Entwicklungen im Becken von Ouarzazate und den Oasen zeichnen
sich durch eine anhaltende Modernisierung der Anbautechniken, wie z.B. Salz- und Pilzresistente
Pflanzen, Dünger, Pestizide, Tröpfchenbewässerung aus.
Der Viehbestand wird reduziert. Dennoch wird der Nomadismus als Lebens- und Erwerbsform
von Teilen der Bevölkerung beibehalten. Die Entwicklung der klimatischen Randbedingungen
hat großen Einfluss auf den Viehbestand.
Die Entwicklung der Viehwirtschaft im Hohen Atlas ist durch eine geringere Kopfzahl an Vieh
bei einer höheren Produktivität und entsprechend besserem Verdienst für die Viehzüchter charakterisiert.
Produktivitätssteigerungen werden durch den besseren Zugang der Viehzüchter zu
den Viehmärkten und eine ausgebaute veterinärmedizinische Versorgung erreicht. Das System
der Rotationsweiden bei dem bestimmte Weideflächen für eine gewisse Zeit von der Beweidung
ausgenommen werden, wird gestärkt und ermöglicht so ein nachhaltigeres Weidemanagement.
Im Becken von Ouarzazate kommt es zu einem Anstieg der intensiven Viehhaltung in Ställen.
Die transhumante Viehhaltung bleibt zwar, wie auch im Hohen Atlas bestehen, verliert aber an
Bedeutung.
In den Oasen wird der Nomadismus von Teilen der Bevölkerung beibehalten. Der Viehbestand
orientiert sich an der verfügbaren Biomasse, d.h. dem verfügbaren Grünland. Hierzu wird die
Viehwirtschaft von staatlichen Behörden mittels Weidemanagement kontrolliert.
Demographische Entwicklung und Lebensqualität
Die allgemeinen Lebensbedingungen, wie z.B. das verfügbare Einkommen und elementare Bedürfnisbefriedigungen
verbessern sich aufgrund der Steigerung alternativer Einkommensmöglichkeiten
in der Drâa-Region reduziert sich die Migrationsquote. Die Einrichtungen des Bildungswesens,
insbesondere die Schulen, werden durch staatliche Förderung ausgebaut. Parallel

Anhang IMPETUS
dazu werden Familienplanungsprogramme intensiviert, die aufgrund der zunehmenden Alphabetisierung
und der sorgfältigen Anpassung an die lokalen Bedürfnisse erste Erfolge zeigen. Bessere
hygienische Verhältnisse und eine gut verfügbare medizinische Versorgung, die zu einer Abnahme
der Kindersterblichkeit führen haben, unter Berücksichtigung der sinkenden Zahl von
Migranten, einen Anstieg der Bevölkerung zur Folge. Die Regierung bemüht sich um die Entwicklung
einer institutionellen Ausbildungsförderung mit Schwerpunkten im Bereich technischer
Berufe, Tourismussektor und Handwerk. Ebenso wird in eine bessere Ausbildung der
Landwirte investiert, was zu einer Erhöhung der Anpassungsfähigkeit an sich wandelnde Rahmenbedingungen
führt („Capacity Building“). Insgesamt ergibt sich durch diese Förderpolitik
auch ein besserer Zugang zur Bildung für Mädchen und Frauen.
Die besseren hygienischen Verhältnisse, die Versorgung mit Wasser, Strom, Nahrungsmitteln,
Unterkunft und medizinischer Versorgung, die bessere Bildung und der Erfolg von Familienplanungsprogrammen
bei gleichzeitig rückläufiger Migration führen zu einem Anstieg der Bevölkerung
im Hohen Atlas. Im Becken von Ouarzazate nimmt die Urbanisierung auch in Mittelstädten
wie Kelaa, Boumalne, etc zu. Es verstärkt sich der Trend hin zu kleineren Familien, die Einzelhaushalte
begründen und städtische Lebensformen pflegen. Eine sehr ähnliche Entwicklung wie
im Becken von Ouarzazate zeigt sich auch für die Oasen-Region.
Umwelt und Ressourcen
Die aufgrund der staatlichen Förderpolitik, der internationalen Entwicklungszusammenarbeit
und des wirtschaftlichen Aufschwungs zur Verfügung stehenden Mittel werden gezielt zur Verbesserung
der Infrastruktur und der medizinischen Grundversorgung eingesetzt. Es werden vermehrt
Asphaltstraßen gebaut und Strom- sowie Telefonnetze ausgebaut.
Dem Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien kommt in diesem Kontext große Bedeutung zu.
Vor allem in schlecht erreichbaren, abgelegenen Regionen werden zunehmend Windkraftturbinen
und Solaranlagen installiert, die den Elektrizitätsbedarf der Bevölkerung teilweise decken.
Die Kosten der Versorgung mit Strom steigen, bzw. belasten die Haushaltsbudgets in den neu
angeschlossenen Gemeinden zusätzlich. Neben der Nutzung von Strom wird Flaschengas zunehmend
zum Kochen verwendet. In allen drei Regionen führt die bessere Infrastruktur und die
erfolgreiche Aufklärungsarbeit staatlicher und nichtstaatlicher Organisationen (z.B. zur Einführung
effektiverer Herde für Brennholz) zu einem verbesserten Schutz der Landschaft und einem
Rückgang des Holzeinschlags.
In den Oasen sinkt der Dieselverbrauch für Motorpumpen in der Landwirtschaft, da verstärkt
Elektro- und Solarpumpen eingesetzt werden.
645

646
IMPETUS Anhang
Im Hohen Atlas konzentriert sich das staatliche Wassermanagement auf die Gewinnung von
Trinkwasser aus Quellen oder Brunnen. Zunehmend werden Rohrleitungen verlegt, über die der
Trinkwasserbedarf abgedeckt wird. Die staatliche Unterstützung für Ausbau dieser lokalen Netze
ist allerdings mit erhöhten Kosten für die Dorfbewohner verbunden.
Der Bedarf an Bewässerungswasser wird über das frei verfügbare Oberflächenwasser abgedeckt.
Die Entnahme des Wassers erfolgt nicht völlig ungeregelt, sondern wird nach traditionellen
Mustern der gesellschaftlichen Entscheidungsfindung gemanagt. Die Abfall- und Abwasserentsorgung
verläuft dagegen ungeregelt, wenngleich das Abfallniveau aufgrund einer hohen Wiederverwertungsquote
sehr niedrig ist.
Im Becken von Ouarzazate orientiert sich das Wassermanagement stärker hin zu der Versorgung
mit Trinkwasser über Rohrleitungen. Auch hier ergeben sich hohe Investitionskosten die teilweise
von den Verbrauchern, über den Wasserpreis, getragen werden müssen. Zur Versorgung sind
die Erschließung von Tiefenbrunnen und der Import von Trinkwasser aus dem Hohen Atlas notwendig.
Die Brunnen werden einer verstärkten staatlichen Kontrolle unterworfen. Der Bedarf an
Bewässerungswasser wird über den Bau kleinerer Staudämme abgedeckt. Die Bewässerung mit
Oberflächenwasser folgt aber weiterhin grundsätzlich den tradierten Strukturen. Zur Abwasserentsorgung
werden weitere Kläranlagen in den Städten errichtet. Die Abfallentsorgung bleibt für
den urbanen Raum auf Deponien beschränkt. Daneben kommt es zu einer relativ ungeregelten
Entsorgung, vor allem in ländlichen Gebieten. Das Abfallaufkommen nimmt stark zu
In den Oasen entwickelt sich das Wassermanagement ähnlich wie im Becken von Ouarzazate.
Man konzentriert sich auf die Verlegung von Rohrleitungen und die Erschließung von Tiefenbrunnen,
sieht sich jedoch auch mit den steigenden kosten dieser Entwicklungsstrategie konfrontiert.
Allerdings muss zwischen den nördlichen und den beiden südlichen Oasen unterschieden
werden. Letztere haben große Probleme mit versalzenem Grundwasservorkommen, weswegen
hier Fernleitungen zur Trinkwasserversorgung verlegt werden müssen. Die Gewährleistung einer
ausreichenden Trinkwasserqualität findet größere Beachtung der staatlichen Behörden, die entsprechend
Maßnahmen zur Verbesserung der Situation einleiten.
In der Abfall- und Abwasserentsorgung werden Kläranlagen in städtischen Zentren (Zagora) errichtet.
Ansonsten verläuft die Entsorgung ungeregelt.

Anhang IMPETUS
Storyline für das Szenario M3: Business as usual
I Allgemeine Entwicklungslinien
Dieses Szenario geht von einer Fortschreibung bisheriger Trends aus. Die wirtschaftliche Entwicklung
Marokkos zeigt einen leichten Aufwärtstrend. Das Untersuchungsgebiet spiegelt diese
Entwicklung jedoch nur in wenigen Bereichen wider. Die Region bleibt marginal, trotz weiterhin
bestehender national und international finanzierter Programme zur Verbesserung des Gesundheitssystems,
der Trinkwasserversorgung und der Chancengleichheit auf dem Bildungssektor.
Diese Programme haben wegen ihrer geringen Reichweite nur bedingten Erfolg. Der Agrarsektor,
in dem die überwiegende Mehrheit der Bevölkerung beschäftigt ist, bleibt dominant.
II Entwicklung nach Themengebieten und Regionen
Entwicklung der politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen
Marokko ist eine konstitutionelle Monarchie, der König hat umfangreiche Entscheidungsbefugnisse,
das Parlament eine beratende Funktion. Die zentralistische Struktur von Legislative und
Exekutive bestehen weiter.
Das Untersuchungsgebiet ist, vor allem in ländlichen Regionen, von einem rechtlichen und institutionellen
Pluralismus geprägt; traditionelle und staatliche Institutionen und Rechsauffassungen
existieren hier parallel. Wichtige gesellschaftliche Veränderungen betreffen die Familienstruktur.
Es verstärkt sich die Tendenz weg von der Großfamilie, hin zu einer an der Kernfamilie orientierten
Lebensweise. Gleichzeitig werden mehr Haushalte von Frauen geführt, da ihre Männer
als Arbeitsmigranten in den wirtschaftlichen Zentren des Landes leben. Trotzdem bleibt die Autorität
der traditionellen Institutionen und der lokalen Schiedsgerichtsbarkeit erhalten. Die Dualität
zwischen staatlich kontrollierter Verwaltung und lokalen Autoritäten existiert weiter.
Gesamtwirtschaftliche Entwicklung
Industrialisierung und am Weltmarkt orientierte Agrarproduktion finden in erster Linie in den
großen Küstenstädten und den klimatisch begünstigten Agrarregionen des Landes statt, wo kostengünstiger
produziert und die Produkte, wegen der besseren Infrastruktur, einfacher vermarktet
werden können. Lediglich der für die Drâa-Region punktuell wichtige Tourismus profitiert von
der allgemeinen Entwicklung. Durch die fast vollständige Abwesenheit von produzierender und
verarbeitender Industrie sind in der Drâa-Region kaum Auswirkungen globaler Entwicklungen
zu erwarten.
647

648
IMPETUS Anhang
Die Subsistenzlandwirtschaft bleibt bedeutendster Wirtschaftszweig. Cash-Crops werden ausschließlich
für den regionalen oder nationalen Markt (z.B. Datteln) produziert. International
konkurrenzfähige Agrarprodukte werden nicht erzeugt. Die Industrie bleibt weiterhin von geringer
Bedeutung. Auch die Agroindustrie bleibt marginal. Lediglich der Individualtourismus, der
sich auf wenige touristisch interessante Punkte beschränkt (Kashbas, Wüste, Trecking), nimmt
weiter zu, hier greifen staatliche Förderprogramme. Die Infrastruktur wird, mit nationalen Mitteln
und durch Unterstützung internationaler Hilfsprogramme, z.B. zur häuslichen Wasserversorgung,
weiter ausgebaut. Vor allem in touristischen Zentren werden Infrastrukturmaßnahmen
durchgeführt. Die Verkehrsanbindung solcher Gebiete wird verbessert. In den stark wachsenden
regionalen Mittelstädten gewinnen Dienstleistungen an Bedeutung; vor allem der informelle
Sektor wächst weiter stark.
Im Hohen Atlas stabilisiert sich der Treckingtourismus auf niedrigem Niveau. Industrie entsteht
nicht.
Im Becken von Ouarzazate stagniert die Verarbeitung landwirtschaftlicher Produkte (z.B. Rosen,
Safran) auf niedrigem Niveau. Im urbanen Zentrum Ouarzazate, aber auch in den Mittelzentren
des Gebietes wächst der Dienstleistungssektor überproportional. Dazu tragen auch die steigenden
Investitionen in touristische Projekte bei.
Im Oasenland fließen Investitionen von internationalen Migranten vor allem in den Kauf von
Motorpumpen, die verstärkt zur Produktion von Luzerne für den lokalen Markt eingesetzt werden.
Von der positiven Entwicklung in der Tourismusbranche profitiert vor allem der Wüstentourismus
im Süden.
Entwicklungen im Agrarsektor
Die anhaltende Dominanz der Subsistenzproduktion bedingt, dass auch in Zukunft die meisten
Landwirte Landeigentümer sind. Wegen der Beschränkung auf Bewässerungslandwirtschaft
wird die Nutzfläche nicht nennenswert erweitert werden. Innovationen im Agrarsektor bestehen
in der Verbesserung von Saatgut sowie im effektiveren Einsatz von Dünger und Pestiziden, die
von regionalen Organisationen (z.B. ORMVAO) gefördert werden. Die Mechanisierung der
Feldbearbeitung wird, wegen der kleinparzelligen Struktur der Bewässerungsfelder, nicht nennenswert
zunehmen. Lediglich der Einsatz von Motorpumpen steigt weiter an. Beim Bewässerungsmanagement
sind traditionelle Verteilmechanismen weiterhin dominant, obwohl sie durch
die mit dem Motorpumpeneinsatz einhergehende Individualisierung in manchen Regionen an
Bedeutung einbüßen. Die Durchsetzung dieser individuellen Interessen gegen kollektive Interessen
geschieht zunehmend über die staatliche Gerichtsbarkeit, die als teuer und korrupt gilt.

Anhang IMPETUS
Im Hohen Atlas werden die Veränderungen im Agrarsektor gering ausfallen. Lediglich die Cash-
Crop Produktion (z.B. Äpfel) für den lokalen Markt steigt weiter an. Da die Anbauflächen kaum
erweitert werden können, geschieht dies auf Kosten der für die Subsistenzproduktion genutzten
Flächen. Aufgrund der geologischen Verhältnisse, aber auch wegen der besseren Wasserverfügbarkeit,
Motorpumpen nur in geringem Maße eingesetzt werden, dominieren traditionelle Systeme
der Wasserverteilung. Viehhaltung bleibt durch Transhumanz geprägt, die nicht mit dem Ackerbau
in Konkurrenz tritt. Die häusliche Tierhaltung bleibt auf niedrigem Niveau.
Im Becken von Ouarzazate stagniert die Cash-Crop Produktion. Tranhumante Viehzüchter treten
vor allem im Atlasvorland verstärkt in Konkurrenz mit Vieh besitzenden Bauern. Durch weiter
zunehmende Investitionen von Migranten wird die landwirtschaftliche Produktion verbessert,
daneben verstärken sich Tendenzen einer Kommerzialisierung in der Landwirtschaft.
Im Oasenland sinkt die Produktion und Vermarktung von Datteln wegen der nicht zufrieden
stellend bekämpften Dattelkrankheit Bayoud und den niedrigen Preisen für importierte Datteln
deutlich. Durch die weiter steigende Zahl von Arbeitsmigranten und den Wertewandel vor allem
bei jungen Männern kommt es trotz Bevölkerungswachstum zu einem Arbeitskräftemangel in
der Landwirtschaft, der zu einer Aufgabe von Feldflächen führt.
Demographische Entwicklung und Lebensqualität
Die Bevölkerung wächst aufgrund der hohen Geburtenrate weiterhin stark. Familienplanungsprogramme
werden zwar durchgeführt, greifen aber nur unzulänglich. Das Bevölkerungswachstum
wird durch die weiter stark steigende Arbeitsmigration in die wirtschaftlichen Zentren Marokkos
(Großstädte) und die relativ hohe Kindersterblichkeit, ausgeglichen. Die steigende Arbeitsmigration
trägt darüber hinaus auf vielfache Weise zu einer Veränderung der Familienstruktur
bei. Es gibt z.B. mehr von Frauen geführte Haushalte. Durch die Migrationserfahrungen, aber
auch durch bessere Bildung, von der zunehmend Mädchen profitieren, werden moderne, städtische
Lebensentwürfe wichtiger. Es kommt zu einer zunehmenden Urbanisierung, von der auch
die im Arbeitsgebiet gelegenen Mittelstädte betroffen sind. In allen Regionen wird sich das Bildungsangebot
durch zunehmenden Bau von Schulen und die steigende Zahl ausgebildeter Lehrer
verbessern. Die Qualität der Ausbildung schwankt jedoch weiterhin stark. Vor allem in abgelegenen
ländlichen Gemeinden sind die Motivation der Lehrer und damit die Qualität des Unterrichts
gering.
Da es im Hohen Atlas keine urbanen Mittelzentren gibt, spielt Urbanisierung hier keine Rolle.
Im Becken von Ouarzazate wächst die Bevölkerung durch Immigration aus anderen Teilen des
Arbeitsgebietes stärker als im Gesamtgebiet. Ouarzazate stärkt seine Position als regionales
Zentrum. Die Infrastruktur (Schulen, Gesundheitsversorgung etc.) wird vor allem in den urbanen
649

650
IMPETUS Anhang
Zentren weiter ausgebaut, was die Attraktivität der Region für Migranten aus dem Untersu-
chungsgebiet weiter steigert.
Trotz Verbesserung der Infrastruktur steigt im Oasenland wegen der weiterhin schlechten Einkommensmöglichkeiten
die Arbeitsmigration überproportional an. Zagora als Mittelzentrum gewinnt
an Bedeutung und Einwohnern.
Umwelt und Ressourcen
In den ländlichen Gebieten aller drei Regionen bleibt die Abfall- und Abwasserentsorgung ungeregelt.
Lediglich in den urbanen Zentren werden Kläranlagen errichtet. Die kommunale Abfallbeseitigung
bleibt hier auf die nicht umweltgerechte Deponierung der Abfälle beschränkt. Flaschengas
wird sich als Energieträger zum Kochen weiter ausbreiten, was aber in allen Regionen
zu höheren Energiekosten führt. Die Wasserknappheit schränkt im gesamten Arbeitsgebiet Ausdehnung
der landwirtschaftlichen Nutzfläche stark ein.
Im Hohen Atlas verhindert, trotz besserer Wasserverfügbarkeit, die Topographie eine Ausdehnung
der Felder. Die Trinkwasserversorgung bleibt hier, wegen der allgemein guten Wasserqualität,
unproblematisch. Bei den Weideflächen wird das stabile Gleichgewicht zwischen Tierbestand
und Pflanzenwuchs aufrechterhalten. Die Entnahme von Brennholz stagniert und führt
nicht zu einer Übernutzung der Ressourcen.
Nach Süden hin sinkt die Wasserverfügbarkeit weiter. Im Becken von Ouarzazate steigt durch
die Urbanisierung der städtische Trinkwasserverbrauch stark an. Vor allem im Westen der Region
verschärfen sich, durch die zunehmende Versalzung der Grundwasser führenden Schichten,
die Probleme bei der Trinkwasserversorgung. Sowohl im Becken von Ouarzazate als auch im
Oasenland bleibt das staatliche Wassermanagement inneffektiv. Staatlich initiierte Institutionen,
wie die AUEAs („Associations d’Usagers d’Eau Agricole“) können sich nicht durchsetzen. Individuelle
Investitionen in die Landwirtschaft verstärkten sich. Die intensive Nutzung am Oberlauf
reduziert das verfügbare Wasser im Oasenland. Durch individuelle Bewässerung mittels Pumpen
verlieren traditionelle Wasserrechte und Wasserverteilsysteme einen Teil ihrer Bedeutung. Die
Nutzung für die Landwirtschaft wird maximiert, was wegen der weiterhin unkontrollierten Entnahme
zu einer deutlichen Absenkung des Grundwasserspiegels in der Drâa-Region führt. Neu
angelegte Felder in der Fejja, die durch Grundwasser bewässert werden, verschärfen diesen
Trend. Wegen der Übernutzung des Grundwassers kommt es zudem zu einer Versalzung der zur
Trinkwasserversorgung genutzten Aquifere in den südlichen Oasen.

Anhang IMPETUS
Klimaszenarien (Charakteristika und Storylines)
Benin
Tab.: Charakteristika der Klimaszenarien für Benin
Szenario X:
(Prozessverständnis)
� Zunahme des Niederschlagsgradienten,
d.h. im
Süden feuchter (besonders
in der 1. Regenzeit) und im
Norden trockener bei zunehmender
Variabilität innerhalb
der Regenzeit.
Szenario X “Prozeßverständnis“
Szenario Y:
(Klimamodellvorhersagen -
Modell-basiert)
� Jahressumme im Hochouémé
leicht abnehmend (mehr
leichte Niederschläge), im
Mittelouémé leicht zunehmend
und im Niederouémé
deutliche Abnahme. Erste
Regenzeit im Süden ca. 2
Wochen früher, im Hochouémé
ca. 2 Wochen später.
Erwärmung ca. 1-2oC.
651
Szenario Z:
(Fortschreibung rezent beobachteter
Trends)
� Status Quo Szenario: Tendenz
zu leicht unternormalen
Jahresniederschlägen
bleibt für alle drei Regionen
bestehen
Im Rahmen von IMPETUS wurden die Kenntnisse zu den Wirkungsmechanismen der globalen
Erwärmung auf das Klima im tropischen Afrika vertieft. Steigende Treibhausgaskonzentrationen
erwärmen die tropischen Ozeane und induzieren somit weitreichende Anomalien in der atmosphärischen
Zirkulation sowie in der räumlichen Verbreitung von hochreichender Bewölkung
und konvektiven Niederschlagsereignissen. Aus diesem Prozeßverständnis heraus lässt sich auf
eine Zunahme des meridionalen Niederschlagsgradienten über dem subsaharischen Westafrika
schließen. Denn eine Erwärmung des tropischen Atlantiks, insbesondere des Golfs von Guinea,
geht i.d.R. mit einer Verstärkung konvektiver Aktivität im Bereich der küstennahen Regionen
Westafrikas und trockeneren Bedingungen in küstenfernen Gebieten wie der Sudan- und Sahelzone
einher. In den bis zu 200 km von der Guineaküste entfernten Landstrichen liegt die Wasserdampfquelle
für den Niederschlag über dem nahen Ozean. Der dadurch resultierende, unmittelbare
Einfluss höherer Wassertemperaturen wird durch die Niederschlag produzierende Land-
Seewindzirkulation verstärkt.
Für Benin bedeutet eine solche Entwicklung, dass die Niederschläge in den südlichen Landesteilen
in den nächsten Jahrzehnten zunehmen werden, wohingegen das obere Ouémé-Einzugsgebiet

652
IMPETUS Anhang
bis 2025 durch ein trockeneres Klima gekennzeichnet sein wird. Letzteres erklärt sich u.a. da-
durch, dass der in Niederschlag umgesetzte Wasserdampf im oberen Ouémé-Einzugsgebiet bereits
teilweise aus Evapotranspiration über den stromauf der Südwestwinde gelegenen Landgebieten
stammt. Es wird angenommen, dass dieses sogenannte Wasserdampf-Recyclingvermögen
auch in der feuchten Guineaküstenzone durch Landnutzungsänderung weiter abnimmt. Weiterhin
ist zu erwarten, dass ein allgemein erhöhter Wasserdampfgehalt zu stärkeren Extremniederschlägen
führen wird. Steigende Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre und die Erwärmung
der Ozeane werden sich in höheren Temperaturen über Land niederschlagen. Eine zusätzliche
Erwärmung ist in den nördlichen Landesteilen dadurch zu erwarten, dass Niederschläge
und Verdunstung abnehmen, so dass die Sonneneinstrahlung vermehrt in sensible Wärme umgesetzt
wird. Die in der Trocken- als auch Regenzeit erhöhten Temperaturen verstärken sowohl die
saisonale Austrocknung der Böden in der Trockenzeit als auch den Pflanzenwasserstress während
trockener Episoden in der Regenzeit.
Dieses Prozessverständnis-Szenario berücksichtigt keine Fernwirkungen (z.B. El Nino) und
komplexe nichtlineare Wechselwirkungen im Klimasystem.
Szenario Y “Klimamodellvorhersagen“
Um eine möglichst realitätsnahe Abschätzung der klimatischen Entwicklung bis 2025 zu erreichen,
wurden in IMPETUS komplexe Szenarien entwickelt und als Antrieb für verschiedene
Klimamodelle verwendet. Dabei wurden steigende Treibhausgaskonzentrationen und fortschreitende
Landnutzungsänderungen gleichermaßen berücksichtigt. Die Verstärkung des Treibhauseffektes
basiert auf den Abschätzungen des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change).
Es wurde das sogenannte B2-Emissionsszenario zugrunde gelegt, welches eine regional differenzierte
wirtschaftliche und technologische Entwicklung hin zu regenerativen Energiequellen
sowie ein kaum gebremstes Bevölkerungswachstum vorsieht. Das Landnutzungsszenario beinhaltet
eine zunehmende Zerstörung der ursprünglichen Vegetationsbedeckung und eine damit
einhergehende Bodendegradation. Die treibhausgasbedingte Erwärmung der tropischen Ozeane
und Veränderung der atmosphärischen Zirkulation aus einem globalen Klimamodell werden an
den Rändern des regionalen Klimamodells vorgeschrieben. Jüngste Arbeiten zeigen, dass die
Regionalmodelle unter Verwendung des kombinierten Treibhausgas-Landnutzungsänderungs-
Szenario eine fundiertere Vorhersage des zukünftigen Klimas in Afrika simulieren können. Ergebnisse
für das Zieljahr 2025 zeigen im Mittel über Benin eine Abnahme der Jahresniederschläge.
Dabei ergibt sich eine regionale Differenzierung mit deutlich weniger Niederschlägen
im Küstenbereich und im oberen Ouémé-Einzugsgebiet, wohingegen in Mittelbenin etwas feuchtere
Bedingungen zu erwarten sind. Der Trend zu einem trockeneren Klima kommt insbesondere
durch eine Verringerung starker Niederschlagsereignisse zum Ausdruck. Insgesamt wird sich die

Anhang IMPETUS
Saisonalität der Niederschläge im Süden und Norden Benins abschwächen, aber im mittleren
Ouémé-Gebiet verstärken. Der Beginn der Regenzeit wird sich in allen Landesteilen wohl verzögern.
An der Küste wird der Monsun bis zu 12 Tagen später einsetzen. Darüber hinaus wird
Benin in den nächsten zwei Jahrzehnten durch einen deutlichen Erwärmungstrend gekennzeichnet
sein, der sich vor allem im Sommer auf mehr als 2°C innerhalb von nur 20 Jahren beläuft.
Die Abschwächung des hydrologischen Zyklus findet vor allem beim lokalen Recycling des
Niederschlages statt und impliziert damit auch eine deutliche Abnahme der Verdunstung in weiten
Landesteilen. In der Monsunzirkulation sind hingegen keine nennenswerten Veränderungen
zu erwarten.
Unsicherheiten in der modellierten Klimaänderung betreffen insbesondere den nicht berücksichtigen
Staub –und Brandaerosoleinfluss und die unzureichende Wiedergabe des wichtigsten regenbringenden
Wettersystems in Westafrika, den mesoskaligen, organisierten Wolkenkomplexen.
Szenario Z “Fortschreibung rezent beobachteter Trends“
Die gesamte Region des subsaharischen Westafrikas ist seit einigen Jahrzehnten vermehrt von
zum Teil deutlich unternormalen Jahresniederschlägen betroffen. Auch in Benin zeichnet sich
seit Ende der 1960er Jahre ein Trend zu geringeren Niederschlagsmengen ab. Seit Mitte der
1990er Jahre haben sich die Wassertemperaturen im tropischen Atlantik derart verändert, dass
höhere Niederschläge im gesamten tropischen Westafrika begünstigt würden. Obwohl sich in
den letzten Jahren eine gewisse Trendwende zu wieder zunehmenden Niederschlagssummen abzeichnete,
verharren die Niederschläge auf einem Niveau deutlich unter demjenigen der feuchten
Periode in der Mitte des 20. Jahrhunderts. Letztere war mit ähnlichen Wassertemperaturverteilungen
verbunden. Neben der Vegetationsdegradation über Westafrika wird für diese Entwicklung
eine stetige Erwärmung des Indischen Ozeans verantwortlich gemacht. In diesem Szenario
wird angenommen, dass die beiden oben genannten, Niederschlagshemmenden Faktoren Fortbestand
haben. Daher wird von weiterhin unternormalen Niederschlägen in allen Landesteilen bis
2025 ausgegangen.
Zusätzlich konnte eine kontinuierliche Erwärmung gemessen werden. Unter der Annahme fortschreitender
globaler Treibhausgaskonzentrationen und einer zunehmenden unkontrollierten
Landnahme durch eine stetig wachsende Bevölkerung sollte sich dieser Erwärmungstrend um bis
zu 0.2°C pro Dekade fortsetzen.
653

654
Marokko
Tab.: Charakteristika der Klimaszenarien für Marokko
Szenario X:
(Verstärkung der Feuchteadvektion)
Hoher Atlas
• Schneefallgrenze steigt im
Winter um ca. 200 m
• Weniger, aber durch verstärkte
Feuchteadvektion intensivere
Niederschlagsereignisse
• Kein signifikanter Trend im
Jahresniederschlag
• Mehr Extremniederschlagsereignisse
Becken von Ouarzazate
• Jahresniederschlag nimmt
leicht zu durch erhöhten
Feuchtetransport bei:
- tropisch-extratropischer
Wechselwirkung
- Druckminima vor der marokkanischen
Küste
Südliche Oasen
• Jahresniederschlag nimmt
leicht zu durch erhöhten
Feuchtetransport bei:
- tropisch-extratropischer
Wechselwirkung
- Druckminima vor der marokkanischen
Küste
IMPETUS Anhang
Szenario Y:
(Verlagerung der NAO)
• Schneefallgrenze steigt im
Winter um ca. 200 m
• Niederschlagsabnahme, weni-
ger Tiefs erreichen den Hohen
Atlas von Norden
• Jahresniederschlag nimmt
leicht ab
• Intensivere, aber seltenere EreignissetropischextratropischerWechselwirkung
• Jahresniederschlag nimmt
leicht ab
• Intensivere, aber seltenere EreignissetropischextratropischerWechselwirkung
Szenario Z:
(Trendfortschreibung)
• Schneefallgrenze steigt im
Winter um ca. 200 m
• Trend zu niederschlagsärmeren
Wintern hält an
• Weiterhin starke Jahr-zu-Jahr
Variabilität
• Mittlerer Jahresniederschlag
bleibt gleich
• Weiterhin häufig mehrjährige
Trocken- oder Feuchtphasen
(dekadische Variabilität)
• Mittlerer Jahresniederschlag
bleibt gleich
• Weiterhin häufig mehrjährige
Trocken- oder Feuchtphasen
(dekadische Variabilität)

Anhang IMPETUS
Für alle denkbaren Szenarien ist eine zunehmende Erwärmung der Atmosphäre durch steigende
Treibhausgas-Konzentrationen zu erwarten. Die Temperaturerhöhung führt zu einem Anstieg der
Schneefallgrenze im Atlas-Gebirge um ca. 200 m und damit zu größeren Regenanteilen am Niederschlag,
der direkt versickern kann und dadurch in den hydrologischen Haushalt im Drâa-Tal
einfließen kann. Die höhere Lufttemperatur reduziert die Sublimation des Schnees und vergrößert
den Anteil der Schneeschmelze. Dies gilt für alle drei Szenarien, X, Y und Z.
Klimaszenario X: „Verstärkung der Feuchteadvektion“
Im Rahmen von IMPETUS wurden die Prozesse, die zu Niederschlag im Gebiet südlich des Atlas-Gebirges
führen, gründlich untersucht. Der Niederschlag im Hohen Atlas wird vorwiegend
durch die Tiefdruckaktivität der mittleren Breiten im Winterhalbjahr verursacht. Niederschlagssysteme,
die von Norden den Gebirgskamm des Hohen Atlas erreichen, verursachen z.T. auch
auf den südlichen Abhängen Niederschläge. Diese Systeme bringen den wesentlichen Teil des
verfügbaren Wassers in die Drâa Region, da besonders im Winter z.T. erhebliche Niederschläge
in Form von Schnee von Norden über den Kamm des Atlas-Gebirges verweht werden. Im Becken
von Ouarzazate und in den südlichen Oasen hat dieser Mechanismus keinen Einfluss auf
den Niederschlag. Dort werden Niederschläge eher durch Tröge oder abgeschnürte Tiefdruckgebiete
(sog. „Cut-off Lows“) vor der marokkanischen Küste ausgelöst. Diese beziehen die Feuchte
entweder direkt von der lokalen Verdunstung über dem Meer, oder durch sog. tropischextratropische
Wechselwirkung aus Gebieten südlich der Sahara. Bei dem letztgenannten Mechanismus
strömt südlich der Sahara feuchte Luft aus hochreichenden konvektiven Wolken in
der mittleren und oberen Troposphäre aus und wird durch die atmosphärische Druckverteilung
entlang der afrikanischen Westküste nach Norden geführt. Dort wird sie schließlich von Süden
gegen die Gebirgshänge des Atlas transportiert, wo das erzwungene Aufsteigen der Luft zur
Kondensation des Wasserdampfes und zu Niederschlag führt.
Durch die Erwärmung der Atmosphäre in Folge erhöhter Treibhausgas-Konzentrationen kann
die Luft mehr Feuchte aufnehmen und dadurch auch mehr Feuchte transportieren. In diesem
Szenario wird angenommen, dass sich die dynamischen Prozesse der Niederschlagsgenese im
Drâa-Tal nicht ändern. Die verstärkte Feuchteadvektion durch die Temperaturerhöhung führt zu
einer Erhöhung des Niederschlagsaufkommens. Die mit der in IMPETUS realisierten Modellkette
durchgeführte statistisch-dynamische Regionalisierung von globalen Klimamodellsimulationen
für die südlichen Oasen lässt eine leichte Zunahme von Trögen oder „Cut-off Lows“ vor der
marokkanischen Küste erwarten. Diese Ereignisse treten zwar nur selten auf, sie verursachen jedoch
im Becken von Ouarzazate und in den südlichen Oasen den Hauptteil der lokalen Niederschläge.
Schon eine geringfügige Zunahme dieser Ereignisse führt zu einer merklichen Niederschlagserhöhung.
In den südlichen Oasen steigt dadurch der mittlere jährliche Gebietsnieder-
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IMPETUS Anhang
schlag von 31,9 mm auf 34,3 mm (ECHAM5 Klimaszenario) oder sogar 40,5 mm (ECHAM4
Klimaszenario) pro Jahr. Zusätzlich führt die erhöhte Lufttemperatur dazu, dass mehr Nieder-
schlagswasser pro Ereignis zur Verfügung steht.
Klimaszenario Y: „Verlagerung der NAO“
Viele globale Klimamodelle prognostizieren eine Verlagerung der Pole der Nordatlantik-
Oszillation (NAO: „Druckgegensatz zwischen Island und den Azoren“) nach Nordosten, was zu
verstärkten Sturmaktivitäten über Nordeuropa und trockeneren Bedingungen im Mittelmeerraum
führt. Mit der in IMPETUS realisierten Modellkette lässt sich dieser Effekt für das Untersuchungsgebiet
präzisieren. Durch die Verschiebung der mittleren Position der Polarfront nach
Norden verlagern sich die Zugbahnen von Tiefdruckgebieten ebenfalls nach Norden. Dadurch
erreichen besonders im Winter seltener synoptische Störungen der mittleren Breiten das Atlas-
Gebirge, wodurch sich der Winterniederschlag im Hohen Atlas deutlich reduziert. Dieses Signal
erstreckt sich auch auf die Gebiete südlich des Atlas-Gebirges. Die Ergebnisse der dynamischen
Regionalisierung mit dem Modell REMO liefern im Hohen Atlas eine Niederschlagsabnahme
von -38%. Die in den diagnostischen Arbeiten der ersten IMPETUS Phase erkannten Mechanismen
der Niederschlagsgeneration im südlichen Teil des Untersuchungsgebietes und insbesondere
die tropisch-extratropische Wechselwirkung, die die Feuchte für Niederschlagsereignisse aus
den Tropen bis an die Südflanke des Atlas-Gebirges advehiert, wird in den grob aufgelösten globalen
Klimamodellen nicht ausreichend erfasst. Die REMO-Modellergebnisse zeigen eine Reduktion
der Niederschläge auch im Becken von Ouarzazate (-43%) und in den südlichen Oasen
(-33%), da das Modell mit Simulationen eines globalen Klimamodells (ECHAM4) angetrieben
wird. In einzelnen Fällen wird jedoch die beobachtete tropisch-extratropische Wechselwirkung
(mit dem Modell LM) richtig wiedergegeben und auf Grund der verstärkten Feuchteadvektion
werden intensivere Niederschlagsereignisse simuliert. Die Erwärmung der Atmosphäre und die
dadurch verursachte Verstärkung der Feuchtetransporte kompensieren nur einen Teil des prognostizierten
negativen Niederschlagstrends. Es entsteht eine Tendenz zu selteneren, dann jedoch
intensiveren Niederschlagsereignissen in den Übergangsjahreszeiten bei tropisch-extratropischer
Wechselwirkung. Der mittlere Jahresniederschlag nimmt daher im Hohen Atlas erheblich, im
Becken von Ouarzazate und in den südliche Oasen moderat ab.
Klimaszenario Z: „Trendfortschreibung“
Das Gebiet südlich des Atlas-Gebirges ist durch extreme interanuale Variabilität der Niederschläge
gekennzeichnet. Besonders im Becken von Ouarzazate und in den südlichen Oasen ergeben
sich die mittleren Niederschlagswerte aus der Mittelung über viele sehr trockene und eini-

Anhang IMPETUS
ge relativ feuchte Jahre. Hinzu kommt eine dekadische Variabilität, die zu Fehlinterpretationen
von Trends bei Betrachtung zu kurzer Zeiträume führen kann. Es ist daher in den beiden südlichen
Teilen des Einzugsgebietes kein klarer Trend des mittleren Niederschlagsaufkommens diagnostizierbar.
Lediglich im Hohen Atlas gibt es einen verlässlichen Trend zur Reduzierung des
Schneefalls im Winter, der allerdings ebenfalls mit hoher interanualer Variabilität einhergeht. In
diesem Szenario wird angenommen, dass sich der beobachtete Trend zu niederschlagsärmeren
Wintern im Hohen Atlas fortsetzt bei weiterhin ausgeprägter Jahr-zu-Jahr Variabilität. Das Becken
von Ourzazate und die südlichen Oasen sind dagegen stärker durch eine große dekadische
Variabilität gekennzeichnet. Bleibt diese Tendenz bestehen, so ist in den südlichen Gebieten mit
gleichbleibenden mittleren Jahresniederschlägen bei weiterhin ausgeprägter dekadischer Variabilität
zu rechnen. Es ist daher weiterhin mit dem Auftreten von mehreren Trocken- oder Feuchtjahren
hintereinander zu rechnen.
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