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Wasserhaushalt Projektionen

 Ziel der Untersuchungen im Rahmen der Modellierung ist eine Abschätzung von Veränderungen im Wasserdargebot in der Zukunft. Die projizierten Änderungen in der Verfügbarkeit der Wasserressourcen resultieren aus veränderten klimatischen Randbedingungen, welche als Antrieb bei der Berechnung des Gebietswasserhaushaltes im hydrologischen Modell verwendet werden. Weiterhin soll das Ziel sein, das Änderungsverhalten der projizierten hydrologischen Größen zu analysieren, und im Rahmen der Auswertung ein deutliches Änderungssignal von der natürlichen Variabilität abzugrenzen. Dazu ist die Berechnung eines Vertrauensbereichs des Mittelwertes notwendig, welcher mit Hilfe der Standardabweichung der jeweiligen Variablen innerhalb der Referenzperiode 1971-2000 ermittelt wird. Das Verlassen der Vertrauensgrenzen der spezifischen hydrologischen Größe in ihrer zeitlichen Entwicklung zeigt an, dass sich diese Größe über die natürliche Variabilität hinaus ändert und damit als deutliches Änderungssignal bezeichnet werden kann.

Die Bandbreite der projizierten Klimaveränderungen wird durch die im Vorfeld ausgewählten 5 Klimaszenarien repräsentiert. Damit soll ungeachtet der vorhandenen Projektionsdaten anderer Modelle bzw. Szenarioläufe die mögliche Entwicklung im Wasserhaushalt für einen feuchten, normalen und extrem trockenen klimatischen Verlauf in der Zukunft dargestellt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen, mit welcher Entwicklung der Wasserressourcen im Projektgebiet unter diesen speziellen Bedingungen zu rechnen ist.

Die langjährige Wasserbilanz für das gesamte gemeinsam betrachtete Einzugsgebiet bis zur sächsischen Staatsgrenze für den Zeitraum 2021-2050 und 2071 bis 2100 ergeben sich für die fünf Klimaprojektionen wie in den Tabellen des Downloads dargestellt.

Trendanalyse Projektionen

In den Abbildung 1 bis Abbildung 4 sind die Abweichungen der Einzeljahre vom langjährigen Mittelwert der Referenzperiode für alle Jahre von 1971 bis 2100 der Wasserhaushaltskomponenten dargestellt. Die Werte gelten für das Gesamtgebiet. Abgebildet sind der langjährige Mittelwert und der Vertrauensbereich der einzelnen Projektionen pro Komponente. Verlassen die Abweichungen (Ganglinie) den Vertrauensbereich kann von einem Änderungssignal gesprochen werden. Bewegt sich die Ganglinie innerhalb der Grenzen des Vertrauensbereiches, schwankt sie im natürlichen Variabilitätsbereich. Dann liegt keine tatsächliche Veränderung vor. Angegeben sind die Abweichungen für das Gesamtjahr sowie das Sommer- und Winterhalbjahr.
Alle Abflusskomponenten zeigen Tendenzen zur Abnahme auf. In Abhängigkeit des betrachteten Zeitbezugs (Jahr, Sommer-, Winterhalbjahr) und Klimaprojektion fällt das Änderungssignal stärker oder schwächer aus. Prinzipiell sind erst in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts Änderungssignale simuliert wurden. Die Projektion RCP85, R09 war in allen Analysen auffällig und zeigte die stärksten Veränderungen an. Die Grundwasserneubildung und der Zwischenabfluss weisen im Sommerhalbjahr die deutlichsten Veränderungen auf. Der Oberflächenabfluss verändert sich unter den Klimaprojektionen wenig. Erst in der letzten Dekade des Jahrhunderts verlassen einige Projektionen den Vertrauensbereich und zeigen eine Änderung an. Die Verdunstung hingegen steigt und zeigt im Winterhalbjahr ein deutliches Änderungssignal an. Dieses Signal ist bereits ab 2035 zu beobachten. Der Niederschlag zeigt kein klares Änderungssignal. Lediglich für das Sommerhalbjahr ist ab 2060 für alle Projektionen ein Änderungssignal zu verzeichnen, dass auf einen Rückgang des Niederschlages im Sommer und tendenziell im Gesamtjahr hinweist. Im Winterhalbjahr bewegt sich der Niederschlag im Bereich der natürlichen Variabilität.

Die nachfolgenden Abbildungen zeigen die Entwicklung der einzelnen Wasserhaushaltskomponenten als 30-jährige Mittelwerte für die Referenzperiode, die nahe (2021-2050) und die ferne (2071-2100) Zukunft. Die Ergebnisse sind auf Basis von Teileinzugsgebieten und für Klassen dargestellt.

 Für die Projektionsergebnisse wurden ebenfalls Trendanalysen nach der gleichen Methode wie in Kapitel 4.1. durchgeführt. In der Broschüre ist die Trendanalyse beispielhaft für das Szenario RCP85, R09 abgebildet, da in dieser Projektion mit den größten Veränderungen zu rechnen ist. Laut den analysierten Trends (vgl. Tabelle 17) nimmt der Niederschlag der Projektion RCP85, R09 in der nahen Zukunft für alle Gebiete ab, jedoch nicht signifikant. Die Trendanalyse für die Projektion RCP85, R09 ergibt, dass der Niederschlag für die ferne Zukunft im Sommerhalbjahr tendenziell zunimmt und im Winterhalbjahr tendenziell abnimmt (Tabelle 18). Insgesamt bedeutet, dass für das Gesamtjahr eine Abnahme des Niederschlages. Dabei handelt es sich jedoch nur um Tendenzen und nicht um signifikante Trends. Aus der Trendanalyse geht für den Niederschlag hervor, dass sich die Verhältnisse im Sommerhalbjahr im Laufe der Zeit für diese Projektion verändern.

Die geplante Nutzung des Oberflächenwassers zur Flutung der Restlöcher ehemaliger Tagebaue und das Klimasignal können die Wasserverfügbarkeit in naher und ferner Zukunft erheblich beeinflussen. Ergebnisse der wasserwirtschaftlichen Modellierung für die 5 ausgewählten Realisierungen zeigen eine Abnahme der Abflüsse im gesamten Untersuchungszeitraum.
In der Tabelle sind projizierte Abflussmittel an ausgewählten Pegeln im Verlauf der Lausitzer Neiße dargestellt, die für den Referenzzeitraum (2001-2010) sowie nahe (2021-2050) und ferne (2071-2100) Zukunft mit Daten aus Klimaprojektionen ermittelt wurden. In der nahen Zukunft wird an den dargestellten Pegeln in allen betrachteten Projektionen eine Abnahme der Durchflüsse im Flussbett der Lausitzer Neiße festgestellt. Die geringsten Rückgänge der Abflüsse zeigt das Szenario RCP8.5 in der Realisierung 05 mit Werten von -1,3 % am Pegel Zgorzelec bis zu -10,9 % am Pegel Przewóz. Die stärkste Absenkung der Abflusswerte im Vergleich zur Referenzperiode wird von der Projektion RCP8.5 in der Realisierung 09 mit Werten zwischen -10,8% am Pegel Zgorzelec und -21,3 % am Pegel Gubin verzeichnet. In der fernen Zukunft kommt es im Einzugsgebiet vorrangig durch festgestellte Klimaveränderungen zu einer stärkeren Abnahme der Wasserressourcen. Nach den negativsten Projektionen (A1B R04 und RCP8.5 R09) sind sogar Abnahmen der Abflüsse um über 40 % möglich.

Aussagesicherheit

Die Aussagen bezüglich der Entwicklung des Wasserhaushalts sind als eine mögliche Tendenz zu betrachten, die nur für die angenommenen Klimabedingungen der fünf Klimaprojektionen gelten. Es ist nicht zulässig, einzelne Absolutwerte zu verwenden, um Aussagen zu speziellen Aspekten an Einzelstandorten abzuleiten. Es ist immer eine Bandbreite der Wasserhaushaltsgrößen zu betrachten. Bei den Ergebnissen handelt es sich um Modellwerte, die immer mit gewissen Aussageunsicherheiten, aufgrund von Modellfehlern, Datenungenauigkeiten, Annahmen zu der Entwicklung des Klimas, u. a. behaftet sind.

Die Kenntnis über die Aussageunsicherheit sowie dessen Grad ist für die Interpretation der Daten maßgeblich. Die Abbildung verdeutlicht den Grad der Unsicherheit am Beispiel der Verwendung unterschiedlicher Klimaprojektionen für den Abfluss am Pegel Podrosche 2. Daraus ist erkennbar, dass insbesondere in den letzten Winter- und den Frühjahrsmonaten unterschiedliche Gesamtabflüsse simuliert werden. Im März wird für die Projektion RCP85, R09 nahezu halb so viel Abfluss modelliert wie für RCP85, R09. An diesem Beispiel wird deutlich wie unterschiedlich die Größenordnungen der Entwicklung der Wasserhaushaltsgrößen sein können. Dies wird von Gebiet zu Gebiet etwas variieren.

Projektionsergebnisse Pegel Podrosche 2 unter Verwendung unterschiedlicher Klimaprojektionen

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Ansprechpartner

Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

Referat 44: Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie

Karin Kuhn

Institut für Meteorologie und Wasserwirtschaft Wroclaw

Mariusz Adynkiewicz-Piragas