Begleittext Tina Wixwat (17KB)

Internationaler Workshop „Folgen des Klimawandels/Klimaschutz“
Workshop II – Klimafolgen – Wasserwirtschaftliche Auswirkungen
Wixwat, T. & Röhm, H.:
Auswirkungen des Klimawandels auf den Grundwasserhaushalt in
Niedersachsen
Zuerst werden die Grundlagen der Grundwasserneubildung erläutert. Danach erfolgt
eine kurze Vorstellung der beiden regionalen Klimamodelle WETTREG und CLM. Die
modellierten Auswirkungen des Klimamodells WETTREG für Niedersachsen werden
unter dem nächsten Punkt dargestellt. Abschließend sollen erste Ergebnisse des
Projektes „Klimafolgenmanagement in der Metropolregion Hannover-Braunschweig-
Göttingen-Wolfsburg“ vorgestellt werden.
Vereinfacht kann die Grundwasserneubildung mit folgender Formel definiert werden:
Grundwasserneubildung = Niederschlag – Verdunstung – oberirdischer Abfluss.
Die Grundwasserneubildung ist ein Teil des Wasserkreislaufes. Als positiver Faktor
des Wasserkreislaufes ist der Niederschlag zu betrachten. Durch Evapotranspiration,
die unter anderem durch die Sonnenscheindauer beeinflusst wird, geht ein Teil des
Niederschlags verloren. Ein weiterer Teil des Niederschlags fließt oberflächlich direkt
in einen Vorfluter. Der restliche Niederschlag versickert. In der ungesättigten Zone
kann es zu Zwischenabfluss, ebenfalls direkt in einen Vorfluter kommen. Derjenige
Teil des Niederschlags, der die ungesättigte Zone erreicht, wird als Grundwasserneubildung
bezeichnet. Durch unterirdischen Abfluss kann auch dieser Teil einem
Vorfluter zugeführt werden.
Die Faktoren Niederschlag, Verdunstung und oberirdischer Abfluss lassen sich noch
weiter unterteilen. So ist es beim Niederschlag entscheidend wie lange ein Niederschlagsereignis
gedauert hat und welcher Art es war (Regen, Schnee,…). Außerdem
ist die Lage einer Fläche auch für die Niederschlagsmenge von Bedeutung.
Zur Berechnung der Verdunstung werden als Eingangsparameter unter anderem
Temperatur, Sonnenscheindauer, Bewuchs, Windgeschwindigkeit und Exposition
betrachtet. Der oberirdische Abfluss wird von den Faktoren Bodentyp, Gesteinsart,
Vegetation und der Hangneigung beeinflusst. Außerdem muss betrachtet werden, ob
eine Fläche versiegelt ist.
Von den eben genannten Parametern sind Niederschlag, Temperatur, Sonnenscheindauer
und Wind direkte klimatische Einflussfaktoren, die auch in unserem
Grundwasserneubildungsmodell berücksichtigt werden. Art und Dauer von Niederschlagsereignissen
werden sich klimawandelbedingt ändern, können aber leider in
dem von uns verwendeten Grundwasserneubildungsmodell GROWA06v2 nicht eingebunden
werden. Als indirekter klimatischer Einflussfaktor geht die Verdunstung in
die Grundwasserneubildungsberechnung ein, da diese ein berechneter Wert ist. Ein
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weiterer Faktor, der von den klimatischen Gegebenheiten abhängig ist, ist die Vegetation.
Als weiterer Einflussfaktor wird die Versiegelung betrachtet.
Um mögliche Auswirkungen des Klimawandels besser abschätzen zu können, ist es
sinnvoll regionale Klimamodelle, wie z.B. CLM oder WETTREG, zu verwenden. CLM
ist ein dynamisches Klimamodell, welches eine räumliche Auflösung von 0,2° hat.
Das bedeutet für Niedersachsen, dass eine Rasterzelle ca. 20 x 20 km groß ist. Das
CLM-Modell liefert Daten zu dem A1B- und B1-Szenario des IPCC. WETTREG ist
ein statistisches Klimamodell. Die Auflösung ist bei diesem Klimamodell abhängig
von der Anzahl und der Verteilung von Klimastationen in Niedersachsen. Für dieses
Modell können die Daten des A1B, A2 und B1-Szenarios verwendet werden. Beide
Modelle liefern Simulationsdaten bis 2100.
Dargestellt sind die Ergebnisse des WETTREG-Modells, da zur Zeit keine flächenhafte
Darstellung der CLM-Daten vorliegt (nur die Rohdaten). Ein Vergleich der beiden
30-Jahres-Perioden 1961 bis 1990 (Kontrolllaufdaten) und 2071 bis 2100 (A1B-
Szenariodaten) zeigt, dass es Bereiche in Niedersachsen gibt, in denen es zu Abnahmen
der Niederschlagsmengen kommt. Dieses scheint besonders an der Nordseeküste
und in Südost-Niedersachsen der Fall zu sein. Die Abnahmen betragen
größtenteils zwei bis acht Prozent, örtlich können es auch bis zu elf Prozent sein. Im
restlichen Niedersachsen verändern sich die mittleren Jahresniederschlagsmengen
nicht oder es kommt sogar zu Zunahmen. Besonders in Nordost-Niedersachsen, sowie
in Südwest-Niedersachsen.
Werden nun die Niederschlagsmengen getrennt für Sommer und Winter betrachtet,
so wird deutlich, dass die Niederschlagsmengen für die Wintermonate zunehmen.
Bei einer näheren Betrachtung der Sommermonate kommt es zu einer generellen
Abnahme der Niederschlagsmengen.
Ein Vergleich der Jahresmitteltemperatur für die 30jährigen Mittel von 1961 bis 1990
zeigt, dass es zu einer Zunahme der Temperatur zwischen 2,3 und 2,6 °C kommen
kann.
Zur Verdeutlichung sind nun die Daten der Klimastation Hannover detailliert dargestellt.
Es ist deutlich zu erkennen, dass sich die höchsten Niederschlagsmengen von
den Sommer- in die Wintermonate verschieben. Dieses wird einen entscheidenden
Einfluss auf die Grundwasserneubildung haben, da diese vorwiegend in den Wintermonaten
stattfindet.
Eine Betrachtung der Jahresmitteltemperatur der Klimastation Hannover zeigt, das
die höchsten Temperaturen weiter in den Sommermonaten sind. In den Wintermonaten
soll es aber zu einer monatlichen Durchschnittstemperatur zwischen fünf und
sechs Grad kommen. Dieses wird ebenfalls Einfluss auf die Grundwasserneubildung
nehmen, da es nicht zu Bodenfrost kommen wird, so dass der Niederschlag versickern
kann.
Die eben betrachteten erhöhten Temperaturen und eine Zunahme der Sonnenstunden
für die Klimastation Hannover spiegeln sich in der Zunahme der Verdunstungswerte
wider.
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Mit dem Grundwasserneubildungsmodell GROWA06v2 können die möglichen Auswirkungen
des Klimawandels auf die Grundwasserneubildung berechnet werden. Für
die modellierten Daten bis 2100 werden in den Eingangsdaten des Modells die Parameter
Niederschlag und Verdunstung (FAO-Grasreferenzverdunstung) verändert.
Der verwendete Vergleichszeitraum ist das 30jährige Mittel von 1961 bis 1990, für
welchen sowohl Grundwasserneubildungsraten für gemessene Klimastationsdaten
als auch Kontrolllaufdaten der Klimamodelle berechnet werden können. Obwohl sich
bei den Eingangsparametern in den nächsten Jahrzehnten sicherlich auch Bewuchs
und Versiegelungsgrad ändern werden, so wird dieses zur Zeit GROWA06v2 nicht
berücksichtigt, sondern es werden aktuelle Daten zu Grunde gelegt. Ebenso wenig
werden Art (Schnee/Regen) und Dauer (Starkregenereignis) der Niederschlagsereignisse
berücksichtigt.
Abschließend sollen noch die ersten Ergebnisse der Projektes „Klimafolgenmanagement
in der Metropolregion Hannover-Braunschweig-Göttingen-Wolfburg“ gezeigt
werden. Dargestellt ist das Grundwasserdargebot der Metropolregion für den Kontrolllauf
(1961-1990) in m³/km². Das Grundwasserdargebot ist die Summe aller Glieder
der Wasserbilanz und entspricht dem sich erneuernden Grundwasservorrat. Die
Abgrenzungen in der Metropolregion zeigen die Grenzen der Grundwasserkörper.
Das Dargebot wurde für die Bereiche der Grundwasserkörper berechnet, die auch in
der Metropolregion liegen. Die höchsten Dargebotsmengen finden sich zum Einen im
Norden der Metropolregion (unter anderem Grundwasserkörper Böhme Lockergestein
rechts und links und Wümme Lockergestein links) und zum Anderen im Südosten
der Metropolregion (Grundwasserkörper Ruhme, Innerste und Oker Harzpaläozoikum).
Diese Grundwasserkörper erreichen bis zu 300.000 m³/km². Ein großer Teil
der Grundwasserkörper in der Metropolregion weist ein Grundwasserdargebot zwischen
150.000 und 200.000 m³/km² auf (unter anderem Wietze/Fuhse Lockergestein,
Örtze Lockergestein links). Von einem geringen Dargebot sind die Grundwasserkörper
im Osten und Süden der Metropolregion gekennzeichnet.
Nach Berechnung des Grundwasserdargebotes für den Szenariozeitraum 2071-2100
wird deutlich, dass es vor allem im Nordwesten der Metropolregion zu Zunahmen
zwischen 2,5 und 7,5 Prozent kommen kann. Auf den Flächen der Grundwasserkörper,
die zentral in der Metropolregion liegen, bleibt das Dargebot weitgehend gleich
(Veränderungen zwischen – 2,5 und +2,5 Prozent). Lediglich die Grundwasserkörper
im Osten der Metropolregion weisen Abnahmen beim Grundwasserdargebot auf.
Als Fazit kann gesagt werden, dass die Änderung des Grundwasserdargebotes von
den Standortvoraussetzungen der jeweiligen Flächen abhängig ist. Das sind unter
Anderem der Grundwasserflurabstand, die Geologie und der Niederschlag. Aus diesem
Grund ist eine Einzelfallbetrachtung notwendig, damit Aussagen über mögliche
Auswirkungen des Klimawandels getroffen werden können.
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