Klimaänderung und Wasserkraft - Fallstudie Kraftwerke Oberhasli AG - DORA 4RI
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Klimaänderung und
Wasserkraft
Fallstudie Kraftwerke Oberhasli AG
Foto: R. Bösch, 2002; Copyright: Kraftwerke Oberhasli (KWO).
Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft
Birmensdorf, August 2011
In Kürze …
Wie wird sich die Klimaänderung auf die
Wasserverfügbarkeit und die Zuflüsse zu den
Stauseen auswirken, und was bedeutet das
konkret für den Betrieb und den Umsatz der
Wasserkraft-Gesellschaften?
Diese Frage wurde am Beispiel der Kraftwerke
Oberhasli (BE) basierend auf den aktuellsten
Klima- und Gletscherszenarien und mit Hilfe des
hydrologischen Modells PREVAH untersucht.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Mächtigkeit
der Schneedecke im gesamten KWO-Gebiet im
Verlauf des Jahrhunderts mehr als halbieren
wird. Infolge der zeitlichen Vorverschiebung der
Schneeschmelze wird die wasserarme Zeit
länger. Die mittlere jährliche Abflussmenge
dürfte leicht abnehmen (3%±3% für den
Zeitraum 2021-50; 7%±6% für den Zeitraum
2070-99). Die zur Zeit stark vergletscherten
Teileinzugsgebiete (Oberaar, Stein) dürften bis
zum Ende des Jahrhunderts kaum eine Abnahme
des natürlichen Abflusses erfahren. In
Teileinzugsgebieten mit grossen
Gletscherrückgängen in diesem Zeitraum (wie
z.B. Gelmer und Grueben) sind die grössten
Abnahmen zu erwarten.
Für die Kraftwerke Oberhasli AG bedeutet dies
einerseits einen leichten Rückgang des
Umsatzes – allerdings mit einer grossen
Unsicherheitsbandbreite. Simulationen mit einer
Kraftwerksoptimierungs-Software zeigen, dass
diese Abnahme mit einem Speicherausbau
teilweise kompensiert werden könnte.
Anderseits haben diese hydrologischen
Änderungen Auswirkungen auf die
Revisionsplanung und verursachen – eventuell –
Zusatzaufwendungen durch veränderten
Geschiebetransport.
1
Über das Projekt
Die prognostizierte Klimaänderung wird einen geologischen und klimatologischen
bedeutenden Einfluss auf Schneedecke und Voraussetzungen untersucht diese Studie sechs
Gletscher, und somit auf die Wasserressourcen ausgewählte Fallbeispiele im Detail. In diesen
in den Einzugsgebieten der Wasserkraftwerke Fallbeispielen werden für die Zeiträume 2021-50
haben. (nahe Zukunft), resp. 2070-99 (ferne Zukunft)
Wie gross diese Änderung in der die lokalen meteorologischen Veränderungen
Wasserverfügbarkeit für die und die daraus resultierenden Änderungen in
Wasserkraftproduktion sein wird und wie genau der Vergletscherung, der Schneedecke und im
sich die Zuflüsse zu den Reservoirs zeitlich Abfluss simuliert. Abschliessend wird von den
(saisonal) und mengenmässig verändern betroffenen Kraftwerkbetreibern die Bedeutung
werden, ist bisher nur in Einzelfällen untersucht dieser hydrologischen Änderungen für ihre
worden (Beispiel: Mauvoisin). Stromproduktion abgeschätzt.
Mit dem Ziel, diesbezüglich für die ganze Der vorliegende Bericht fasst die Ergebnisse der
Schweiz verbesserte Aussagen machen zu Fallstudie „KW Oberhasli AG“ zusammen. Die
können, hat die Swiss Electric Research folgenden Gruppen haben hierzu beigetragen:
zusammen mit dem Bundesamt für Energie im Institut für Atmosphäre und Klima der ETH
2008 die vorliegende Studie in Auftrag gegeben. Zürich (klimatologisches Downscaling),
Dabei sollen die hydrologischen Auswirkungen Geographisches Institut der Uni Zürich
der Klimaänderung für die Wasserkraft in der (Gletschermodellierung), Versuchsanstalt für
Schweiz räumlich differenziert unter Einbezug Wasserbau der ETH Zürich
der aktuellsten Vorhersagemodelle abgeschätzt (Gletschermodellierung), Eidg.
werden. Forschungsanstalt WSL (Schneedecken und
Neben einer generellen Analyse der zu Abflussmodellierung), sowie KWO / BKW
erwartenden hydrologischen Veränderungen in (betriebliche Analysen).
ca. 20 natürlichen Einzugsgebieten der Schweiz
mit unterschiedlichen topographischen,
2
Allgemeine Datengrundlagen
Für die Fallstudie „KWO“ wurden folgende Daten d) Als Grundlage für die Gletscherentwicklung dient
verwendet: das World Glacier Inventory: Stand 1973. Dieses
a) Digitales Geländemodell RIMINI (Arealstatistik, wurde als initiale Gletscherfläche für die Simulation
Bundesamt für Statistik) mit einer räumlichen (1985) verwendet und dann kontinuierlich mit dem
Auflösung von 100 m. Schrumpfmodell von Paul et al. (2007) angepasst
b) Landnutzung – aggregiert in ca. 12 hydrologische (siehe Seite 4). Die Rastergrösse des ursprünglichen
Klassen – mit einer räumlichen Auflösung von 100 m, Gletscherinventars ist 25 m. Für unsere Modellierung
basierend auf der Areal-Statistik des Bundamts für wird sie auf 200 m aggregiert.
Statistik (GEOSTAT), 1992/97. e) Schneemessungen des Interkantonalen Mess- und
c) Meteorologische Messungen (Stundenwerte; Informationssystems IMIS, sowie Beobachter-
Zeitraum: 1980-2009) der MeteoSchweiz-Stationen, Schneedaten des SLF Davos
welche für das Berner Oberland relevant sind. f) Abfluss-Messungen (Schätzungen) der KW
Wichtige Stationen sind Brienz, Grimsel Hospiz, Titlis, Oberhasli AG für 11 Teileinzugsgebiete (Tageswerte,
und Guetsch-Andermatt. Für die hydrologische Zeitraum 1980-2009)
Modellierung wurden folgende meteorologische
Messgrössen verwendet: Lufttemperatur, Relative
Feuchte, Globalstrahlung, Niederschlag und
Windgeschwindigkeit.
Abb. 1: Karte des KWO-Einzugsgebiets und Umgebung. Die wichtigsten meteorologischen Stationen (gelb) und KWO-
Abflussmessstationen (blau) sind markiert.
3
Modellierungsstrategie Für die beiden Zukunftsszenarien wurden die
Modellparameter unverändert wie bei der
Die Ergebnisse dieser Fallstudie basieren auf regionalen Kontrollsimulation beibehalten. Die meteorologischen
Klimamodelldaten des europäischen Projektes ENSEMBLES, Messwerte der Kontrollperiode wurden stationsweise mit
welche alle vom Emissionsszenario A1B (moderate den prognostizierten täglichen Änderungen (Delta change)
Erwärmung) ausgehen. Diese umfassen zehn verschiedene korrigiert. Somit entstanden zwei neue 30-jährige
Modellketten von Globalen Zirkulationsmodellen (GCM) Zeitreihen mit ähnlicher Variabilität, wie sie in der
und Regionalen Klimamodellen (RCM) und widerspiegeln Kontrollperiode beobachtet worden war, aber mit den
die Unsicherheits-Bandbreite der Klimamodelle. erwarteten Zukunftstrends.
Um die erwarteten lokalen Klimaänderungen für das Bezüglich Vergletscherung wurden für die beiden
Untersuchungsgebiet abzubilden, wurden für alle Zukunftsszenarien der Ausgangszustand von 1985 mit
MeteoSchweiz-Messstellen Jahresgänge der Temperatur- einem Schrumpfmodell von Paul et al. (2007) in 5-Jahres-
und Niederschlagsänderung für die Zeiträume 2021-2050 Schritten kontinuierlich reduziert. Das Modell basiert auf
(nahe Zukunft) und 2070-2099 (ferne Zukunft) relativ zur der einfachen Annahme, dass die Gleichgewichtslinie
Kontrollperiode 1980-2009 berechnet. Diese statistische (GWL) entsprechend der Lufttemperaturerhöhung mit
Down-scaling Methode heisst Delta-change-Ansatz (Abb. 2; einer Reaktionszeit von 50 Jahren ansteigt. Dadurch wird
Bosshard et al., in prep.). das Akkumulationsgebiet des Gletschers kleiner.
Für die Abflussberechnung wurde die neue Gitterversion Abschliessend wurden die durch das hydrologische Modell
des hydrologischen Modells PREVAH (Viviroli et al., 2009a.) PREVAH berechneten Abflüsse in den 11 untersuchten
für das ganze Einzugsgebiet mit regionalisierten Parameter Teileinzugsgebieten auf die Einzugsgebiete der Fassungen
von Viviroli et al. (2009b und 2009v) aufgesetzt. Anhand der KWO umgelegt. Mit einer Kraftwerksoptimierungs-
von gemessenen Abflussdaten der KW Oberhasli AG software wurde pro Klimamodell-Kette die ertragsopti-
wurden die Modellparameter optimiert. Danach wurden mierte Fahrweise für die Jahre 2009 (Referenzperiode),
für die Kontrollperiode 1980-2009 in täglicher Auflösung 2050 und 2099 ermittelt. Die Simulation wurde einerseits
folgende hydrologischen Grössen berechnet: Niederschlag, mit einem Modell der KWO in heutigem Zustand und
Verdunstung, Schneewasserwert, Eis- und andererseits nach einen Totalausbau der KWOplus
Schneeschmelze, Bodenwasserspeicher und Abfluss. Dazu Projekte durchgeführt.
wurden die gemessenen meteorologischen Grössen der
nahegelegenen Meteoschweiz-Stationen über das
Einzugsgebiet hinweg interpoliert.
Abb. 2: Darstellung der Modellierungskette von den Klimamodellen (GCM) bis hin zum hydrologischen Modell
(PREVAH) nach Bosshard und anderen (2010).
4
Beschreibung des Einzugsgebiets Niederschlagsgradienten mit der Höhe (von ca. 5% pro 100
m). Dieser ist auch mit verschiedenen ausführlichen
Studien in einem benachbarten Gebiet von Kormann
Das Einzugsgebiet der KWO erstreckt sich von
(2009), Farinotti u.a. (2011) und Magnusson u.a. (2011) gut
Innertkirchen (Kanton Bern; 630 m.ü.M.) hinauf bis zum
belegt. Somit ergibt sich für das gesamte Einzugsgebiet ein
Finsteraarhorn (4’274m.ü.M.) und umfasst eine Fläche von 3
2 Jahresvolumen von knapp 1000 Mio. m Wasser.
450 km . Grosse Teile der Landschaft weisen alpinen
Demgegenüber hat die KW Oberhasli AG einen
Charakter auf, mit vergletscherten Gebieten in höheren 3
Jahresniederschlag von 700 Mio. m berechnet (Quelle:
Lagen (Unteraar-, Oberaar-, Triftgletschter etc.; Foto 1).
grimselstrom.ch).
Die vergletscherte Fläche (Stand 1995) beträgt 81.4 km2,
was einem Anteil von 18% am Gesamtgebiet entspricht. Für diese Studie wurde das gesamte KWO-Gebiet in elf
Messungen, resp. Schätzungen des gesamten Eisvolumens Teileinzugsgebiete unterteilt. Vier davon sind nur zu einem
liegen nicht vor. Unterhalb der nivalen Höhenstufe sind geringen Anteil vergletschert: Haslital, Gadmen, Ürbach
vom Gletscher geschliffene Felsoberflächen und und Gental. Die Teileinzugsgebiete mit dem aktuell
flachgründige Böden mit einfacher Vegetation verbreitet, grössten Gletscheranteil sind Trift und Gauli (Tabelle 2).
welche zu einer insgesamt geringen Wasserspeicher-
kapazität führen.
Beschreibung der Kraftwerkanlage
Der geologische Untergrund setzt sich im Wesentlichen aus
den Graniten und Gneisen des Aarmassivs zusammen.
Nördlich des Gadmertals sind zudem Sedimente der Seit der Inbetriebnahme des Kraftwerks Handeck 1 im
helvetischen Decken aufgeschlossen. Jahre 1932 wurden die Anlagen in mehreren Bauetappen
ausgebaut und erneuert (www.grimselstrom.ch). Abb. 3
Gemittelt über das Gebiet fallen pro Jahr im Durchschnitt
zeigt die gegenwärtige Situation mit neun Kraftwerken,
2170 mm Niederschlag (Periode 1980-2009). Diese Summe
acht Speicherseen sowie den dazugehörigen
scheint relativ hoch, wenn man sie mit den
Verbindungsstollen. Die Speicherseen bieten gesamthaft
Jahresniederschlägen an den Stationen Guttannen (1614 3
Platz für 195 Mio m Wasser, was 20 Prozent des jährlichen
mm) oder Meiringen (1351 mm) vergleicht. Die Station
Gebietsniederschlags entspricht. Die auf die verschiedenen
Grimsel-Hospiz (2094 mm) bestätigt aber den starken
Kraftwerke verteilten 26 Turbinen produzieren eine
jährliche Gesamtenergie von 2350GWh bei einer
durchschnittlichen Leistung von 1150MW.
Abb. 3: Übersichtskarte mit den Reservoiren, Zuleitungen
und Teileinzugsgebieten der KWO.
Foto 1: Einzugsgebiet Trift, KWO (Foto: Robert Bösch)
5
Ergebnisse
Das heisst, das Temperaturänderungssignal kann
Klimaszenarien für die Region trotz der grossen Unterschiede zwischen den
Modellen nicht alleine durch die natürliche
Variabilität erklärt werden und ist als robust zu
An allen Temperatur- und
betrachten.
Niederschlagsmesssationen der MeteoSchweiz
Der Niederschlag weist gemäss den
wurden Jahresgänge des Klimaänderungssignals für
Modellrechnungen kein deutliches Signal für den
Temperatur (T) und Niederschlag (P) gemäss 10
Zeitraum 2021-50 auf. Für den Zeitraum 2070-99
GCM-RCM Modellketten für die Szenarioperioden
zeigt das Modellensemble übereinstimmend eine
2021-2050 (nahe Zukunft) und 2070-2099 (ferne
deutliche Niederschlagsabnahme im Sommer,
Zukunft) relativ zur Kontrollperiode 1980-2009
welche grösser als die natürliche Variabilität ist. Im
berechnet. Abb. 4 zeigt exemplarisch den Jahresgang
restlichen Jahr ist eine leichte Zunahme des
der Änderungssignale von T und P für die Station
Niederschlages zu sehen. Diese Zunahme liegt jedoch
Grimsel Hospiz. Gemäss den verwendeten GCM-RCM
bei den meisten Modellketten noch innerhalb der
Modellketten steigt die Temperatur am stärksten im
natürlichen Variabilität. Für den gesamten
Sommer und über dem Alpenbogen an. Für den
Jahresniederschlag im KWO-Gebiet heisst das im
Zeitraum 2021-50 liegt der Temperaturanstieg bei
Durchschnitt keine Änderung für den Zeitraum 2021-
1.7°C [0.8-3.2°C] und für den Zeitraum 2070-99 bei
50, resp. eine leichte Abnahme (-3%) für den
4.5°C [2-6.5°C]. Die Unsicherheit der
Zeitraum 2070-99.
Modellprojektionen ist ebenfalls im Sommer am
grössten.
Ausführliche Angaben zu diesen Klimaszenarien sind
Die projizierten Veränderungen liegen deutlich
verfügbar unter: www.c2sm.ethz.ch/services/CH2011
ausserhalb der natürlichen Variabilität (siehe graue
Fläche in Abb. 4).
Abb. 4: Jahresgang des Klimaänderungssignals der Temperatur (ΔT, links) und des Niederschlages (ΔP, rechts) an der Station
Grimsel Hospiz für den Zeitraum 2021-50 (oben) und 2070-99 (unten) Zukunft relativ zur Kontrollperiode 1980-2009. Die
Änderungssignale basieren auf 10 GCM-RCM Läufen des ENSEMBLES Projekts.
Das graue Band bezeichnet den Bereich von +/- 1 Standardabweichung
6 der natürlichen Variabilität, bestimmt mittels Resampling
der beobachteten Messreihen.
Validierung des hydrologischen Modells
In den meisten Teileinzugsgebieten simuliert das
Wie gut kann das hydrologische Modell PREVAH die Modell die jährliche Abflussmenge mit einer
aktuelle hydrologische Situation des KWO-Gebiets Genauigkeit von +/- 4%. Hier gilt zu berücksichtigen,
abbilden? dass bereits beim Niederschlagsinput ins Modell eine
Für den Zeitraum 1980-2009 können wir die grosse Unsicherheit herrscht. Bei der räumlichen
Modellsimulation anhand von Abfluss-Messungen Interpolation der wenigen
der Kraftwerke Oberhasli AG, sowie Niederschlagsmessstationen gehen wir von einer
Schneeprodukten des SLF überprüfen. Unsicherheit in der gleichen Grössenordnung aus. Bei
Im grossen und ganzen weist das Modell eine gute der Kalibrierung des Modells wird ein Parameter
bis sehr gute Übereinstimmung mit den Schnee- und angepasst, so dass die simulierten Abflussvolumina
Abflussmessungen auf (Abb. 5). Die saisonalen so nah wie möglich an der Beobachtung liegen.
Schwankungen, aber auch die Unterschiede zwischen Ein Vergleich mit einem kürzlich entwickelten
wasserarmen und wasserreichen Jahren werden Schneeprodukte des SLF, das sämtliche verfügbaren
realistisch widergegeben. Der Nash-Sutcliffe- Schneeinformationen seit 1979 optimal räumlich und
coefficient1 für den Abfluss aus den einzelnen zeitlich interpoliert, deutet auf eine sehr
Teileinzugsgebieten liegt zwischen 0.76 und 0.83, befriedigende Simulation der Schneedecke im KWO-
was dem Modell eine sehr gute Leistung attestiert. Gebiet hin. Wir können das mit einem Vergleich
Die beste Übereinstimmung erhalten wir für die stark zwischen dem SLF-Produkt und unserer Simulation
vergletscherten Teileinzugsgebiete "Gauli" und für die Thunersee-Region (Teilgebiete oberhalb 1500
"Grimsel". Die verfügbaren Abflussmessungen der m ü.M.) veranschaulichen (Abb 6). Schneearme (z.B.
KWO für die anderen Teilgebiete weisen auf starke 1990 und 1996) und schneereiche (z.B. 1982 und
Beeinflussung durch den Betrieb hin (z.B. negative 1999) Winter werden gut differenziert. Der
Zuflüsse). Bei wenig oder nicht vergletscherten simulierte jährliche maximale SWE-Wert passt gut
Teileinzugsgebieten überschätzt das Modell die zum SLF-Produkt – besonders nach 2000.
Abflusspitzen in Sommer.
Abb. 5: Simulierter (rot) und gemessener (blau) täglicher natürlicher Abfluss aus den Teileinzugsgebiet "Gauli". (Für die übrigen
Teileinzugsgebiete: siehe Anhang).
Abb. 6: Simulierter (schwarz) und beobachteter (farbig) mittlerer Schneewasserwert der Thunersee-Region (oberhalb 1‘500 m
ü.M.) für den Zeitraum 1979-2009. (Grün: Interpolation aus 110 SLF-Messstationen, Rot: 133 SLF-Messstationen. Blau 203 SLF-
Messstationen.
1
In der Hydrologie oft verwendetes Gütemass
7
Erwartete Veränderung der Schneedecke Wahrscheinlichkeit für ein komplettes Abschmelzen der
Schneedecke im ganzen Einzugsgebiet markant zu. In
Die erwartete Erwärmung des Klimas wird im Einzugs- einem durchschnittlichen Jahr wird für den Zeitraum 2070-
gebiet der KWO zu einer bedeutenden Veränderung der 99 (je nach Klimamodellkette) eine komplette Ausaperung
Schneedecke führen (Abb. 7). Das jährliche von Mitte Juli bis Ende Oktober vorausgesagt. Nach
Schneewasserspeicher-Maximum wird sich zwar zeitlich besonders schneearmen Wintern muss bereits im Zeitraum
nur geringfügig nach vorne verschieben (~1-2 Wochen für 2021-50 mit einem komplett schneefreien Einzugsgebiet
den Zeitraum 2070-2099), mengenmässig wird aber eine von August bis Oktober gerechnet werden.
durchschnittliche Reduktion des jährlichen Die für die Erhaltung der Gletscher wichtige Bildung von
Schneewassermaximums (je nach Klimamodellkette) von "ewigem" Schnee ist nicht mehr gewährleistet.
20-50% für den Zeitraum 2021-50, resp. von 50-60% für Für den Zeitraum 2021-50 verringert sich der Beitrag der
den Zeitraum 2070-99 erwartet. Schneeschmelze durchschnittlich um rund 180 mm (±65
Die Streuung des jährlichen maximalen Schneewasserwerts mm) pro Jahr gegenüber der Referenzperiode (Abb. A1);
zwischen schneearmen und schneereichen Wintern bleibt Für den Zeitraum 2070-99 beträgt diese Abnahme rund
für den Zeitraum 2021-50 ähnlich gross wie bisher, nimmt 425 mm (±85 mm) pro Jahr (Abb. A2). Anteilmässig macht
dann aber für den Zeitraum 2070-99 markant ab. Das das für die höhergelegenen Teileinzugsgebiete ~20%, resp.
heisst, dass dann auch in seltenen extrem schneereichen ~45% aus. Für die tiefer gelegenen Gebiete macht das
Wintern keine grössere Schneewassermenge als 1000 mm anteilmässig ~32%, resp. ~80% aus.
zu erwarten sein wird. Winter mit gar keinem Schnee im Einzugsgebiet der KWO
Zur Zeit ist das Einzugsgebiet der KWO in den meisten wird es – gemäss den vorliegenden Simulationen – auch für
Jahren den ganzen Sommer hindurch teilweise den Zeitraum 2070-99 nicht geben.
schneebedeckt. Für die Zukunft nimmt die
Abb. 7: Berechnete Veränderung in der Klimatologie des Schneewasserwerts (mm) für den Zeitraum 2021-50 (links) und den
Zeitraum 2070-99 (rechts), dargestellt für den Median, das 97.5%-Quantil und das 2.5%-Quantil (oben) und den Mittelwert (unten)
des gesamten KWO-Einzugsgebiets. Die schwarze Linie entspricht der Referenz-Simulation für den Zeitraum 1980-2009.
8
Beobachtete und erwartete Veränderung der Annahme des Emissionsszenarios A1B dürfte sich bis 2040
die vergletscherte Fläche im Einzugsgebiet der KWO auf
Gletscherflächen knapp 15% reduzieren (65.6 km2). Für den Zeithorizont
2085 berechnet das Modell der Uni Zürich eine Reduktion
Die Gletscher der Alpen reagieren stark auf Änderungen 2
auf 8% (36 km ).
des Klimas. Nach einem zwischenzeitlichen Vorstoss der
Gletscher in den 1980-er Jahren ist ein allgemeiner Tabelle 1: Berechnete und prognostizierte Vergletscherung
Rückgang und ein damit verbundener Massenverlust im gesamten Einzugsgebiet der KWO
beobachtet worden. Für das Einzugsgebiet der KWO wurde 1985 2040 2085
1985 eine Gletscherfläche von 103.2 km2 berechnet, was Vergletscherte Fläche (km2) 103.2 65.6 36.0
einem Flächenanteil von knapp 23% entspricht (Tab. 1). Zu Eisfreie Fläche (km2) 346.9 384.5.6 414.1
diesem Zeitpunkt wiesen die Teileinzugsgebieten Grimsel Vergletscherte Fläche (%) 22.9 14.6 8.0
(41.7%), Oberaar (35.5%), Gauli (49.5%), Stein (32.5%) und Eisfreie Fläche (%) 77.1 85.4 92.0
Trift (54.2%) die grösste Vergletscherung auf (Tab. 2). Nur
wenig vergletschert waren bereits damals die
Bis 2085 dürften die Teilgebiete Trift (-37.6%) und Gauli (-
Teileinzugsgebiete Haslital, Gadmen und Gental.
33.4%) die grösste Veränderung in der Vergletscherung
Leider liegen keine aktuellen Messungen oder
(relativ zu 1985) erfahren.
Abschätzungen des totalen Gletscher-Eisvolumens vor.
Zu diesem Zeitpunkt werden die Teileinzugsgebiete
Mit der prognostizierten Klimaerwärmung wird ein
Grimsel, Gauli, Trift, Stein und Oberaar noch zu etwa 15-
weiterer Rückgang der Gletscher erwartet (Abb. 8). Unter
20% vergletschert sein.
Tabelle 2: Berechnete und prognostizierte Vergletscherung in den Teileinzugsgebieten der KWO.
Teileinzugsgebiete: 1-Haslital 2-Gadmen 3-Grimsel 4-Ürbach 5-Gauli 6-Gental 7-Trift 8-Stein 9-Oberaar 10-Gelmer 11-Grueben
1985
eisfrei [km2] 95.8 54.4 46.7 28.6 18.7 33.6 16.0 18.9 12.4 13.3 8.4
vergletsc hert [km2] 3.9 3.8 33.4 2.0 18.3 0.8 19.0 9.1 6.8 3.1 3.2
eisfrei [%] 96.1 93.5 58.3 93.6 50.5 97.8 45.8 67.5 64.5 81.2 72.3
vergletsc hert [%] 3.9 6.5 41.7 6.4 49.5 2.2 54.2 32.5 35.5 18.8 27.7
2040
eisfrei [km2] 98.1 57.3 57.3 29.8 24.3 34.0 21.7 21.7 14.8 15.1 10.3
vergletsc hert [km2] 1.6 0.9 22.7 0.7 12.7 0.3 13.3 6.3 4.5 1.3 1.4
eisfrei [%] 98.4 98.4 71.6 97.6 65.7 99.2 62.0 77.5 76.8 92.2 88.4
vergletsc hert [%] 1.6 1.6 28.4 2.4 34.3 0.8 38.0 22.5 23.2 7.8 11.6
2085
eisfrei [km2] 99.2 58.0 64.2 30.4 31.0 34.3 29.2 23.6 16.7 16.3 11.3
vergletsc hert [km2] 0.5 0.2 15.8 0.2 5.9 0.0 5.8 4.5 2.6 0.1 0.4
eisfrei [%] 99.5 99.7 80.2 99.3 84.0 99.9 83.4 84.0 86.7 99.3 96.9
vergletsc hert [%] 0.5 0.3 19.8 0.7 16.0 0.1 16.6 16.0 13.3 0.7 3.1
Abb. 8: Veränderung der Gletscherfläche im Einzugsgebiet der KWO: links: Berechnete Gletscherfläche: Stand 1985; mitte:
Prognostizierte Gletscherfläche für 2040; rechts: für 2080.
9Erwartete Veränderung der Die jährliche Schmelzperiode dürfte weiterhin jeweils
Gletscherschmelze bis im November anhalten.
Etwas anders präsentiert sich das Bild für den
Die tägliche Eisschmelze hängt indirekt mit der Zeitraum 2070-2099. Bei der jährlichen
Gletscherfläche zusammen. Allerdings nimmt die Gletscherschmelze resultiert im Mittel eine Abnahme
Menge an Gletscherschmelzwasser nicht parallel zur von 22% (Abb. A2), was mit der Prognose für 2021-
Gletscherfläche ab, da die steigenden Temperaturen 2050 vergleichbar ist. Das Datum der maximalen
im Verlauf dieses Jahrhunderts dem Effekt kleinerer Eisschmelze rückt jedoch nach vorne. In einigen
Gletscherflächen entgegenwirken. Modellen ist dies verknüpft mit einer markanten
Die Prognose für die Periode 2021 bis 2050 zeigt Zunahme der Gletscherschmelze in den Monaten
daher keinen extremen Rückgang der Juni/Juli gegenüber der Referenzperiode 1980-2009.
Gletscherschmelze gegenüber dem Referenzzeitraum Umgekehrt ist in den Monaten August bis Oktober
1980 – 2009 (Abb. 9). Zwei der zehn Modelle deuten ein Rückgang der Schmelze zu verzeichnen.
gar auf eine Zunahme der jährlichen
Gletscherschmelze hin (max. 9%; Abb. A1). Bei den
übrigen Modellen ist eine Abnahme von 12 bis 44%
zu beobachten. Die maximale Eisschmelze dürfte
weiterhin anfangs August auftreten.
Abb. 9: Berechnete Veränderung in der Klimatologie der Gletschereisschmelze (mm) für den Zeitraum 2021-50 (links) und den
Zeitraum 2070-99 (rechts), dargestellt für den Median, das 97.5%-Quantil und das 2.5%-Quantil (oben) und den Mittelwert (unten)
des gesamten KWO-Einzugsgebiets. Die schwarze Linie entspricht der Referenz-Simulation für den Zeitraum 1980-2009.
10Erwartete Veränderung der Verdunstung und Auch bezüglich der im Boden gespeicherten
Bodenfeuchte Wassermenge gibt es eine grosse Unsicherheit.
Doch angesichts der wenig entwickelten Böden in
Eine Änderung des Klimas wird auch Auswirkungen diesem alpinen Einzugsgebiet kann von einer
auf die Verdunstung und die Wasserspeicherung im allgemein geringen Bodenwasserspeicherung
Boden haben (Abb. 10). ausgegangen werden.
Grundlage für die Berechnung der temporären
Jährlich verdunsten im KWO-Einzugsgebiet ca. 13% Bodenwasserspeicherung im KWO-Gebiet ist eine
des gesamten Jahresniederschlags. Diese angenommene Beziehung zwischen Landnutzung
Berechnung des Modells PREVAH ist zwar mit grosser und Bodenkennwerten.
Unsicherheit behaftet, weil man immer noch relativ Gemäss unseren Ergebnissen dürfte die
wenig weiss über die Verdunstung in alpinen Bodenwasserspeicherung in Zukunft nur
Einzugsgebieten. Die Grössenordnung stimmt aber unwesentlich zunehmen. Diese Zunahme ist eine
recht gut mit Angaben des hydrologischen Atlas der Folge des Gletscherrückgangs und der damit
Schweiz überein (Tafel 4.1). verbundenen Freilegung des Gletschervorfelds.
Im Vergleich zur Unsicherheit im Modell und zum Sobald eine vergletscherte Fläche verschwindet, wird
Anteil an der jährlichen Wasserbilanz sind die diese durch vegetationslose Schotter im Modell
erwarteten Veränderungen in der Verdunstung ersetzt. Solche Böden sind nach wie vor sehr
gering. Für den Zeitraum 2021-50 berechnet das speicherarm.
Modell eine Zunahme der jährlichen Verdunstung Diese vorerst fels-dominierten Flächen entwickeln
um ca. 12 mm oder 5%; für den Zeitraum 2070-99 sich nur über sehr lange Zeit zu feinkörnigen,
um ca. 25 mm oder 9%. speicherfähigen Böden.
Abb. 10: Berechnete Veränderung in der Klimatologie der durchschnittlichen Verdunstung (mm/Tag; oben) und Bodenwasser-
speicherung (mm; unten) für den Zeitraum 2021-50 (links) und den Zeitraum 2070-99 (rechts) gemittelt über das gesamte KWO-
Einzugsgebiets. Die schwarze Linie entspricht der Referenz-Simulation für den Zeitraum 1980-2009.
11Auswirkungen auf den natürlichen Wasser- In extrem wasserreichen Jahren werden die hohen
Abfluss des gesamten KWO-Gebietes Abflüsse im Sommer für den Zeitraum 2021-50
wahrscheinlich leicht (bis zu 15%) zunehmen. Für den
Als Gesamtergebnis der sich verändernden Zeitraum 2070-99 sind die verschiedenen
Teilkomponenten der Wasserbilanz (Gletscher, Modellketten diesbezüglich widersprüchlich.
Schnee, Bodenwasserspeicher und Verdunstung) Eine grosse Unsicherheit besteht auch bei den
resultieren die in Abb. 11 dargestellten Abflussberechnungen für die Herbst- und
Jahresabflussganglinien für das gesamte KWO- Wintermonate. Hier weichen die verschiedenen
Einzugsgebiet. Modellketten stark von einander ab. Eindeutig ist
Für den Zeitraum 2021-50 werden sich in einem aber der Trend zu höheren Abflüssen in diesen
durchschnittlichen Jahr die höchsten Abflüsse Jahreszeiten, wo künftig die Akkumulation der
mengenmässig kaum verändern. Sie werden aber ca. Schneedecke später beginnen und vermehrt
einen Monat früher eintreffen; d.h. anfangs Juni Niederschlag in flüssiger Form vorkommen dürfte
anstatt anfangs Juli. Diese zeitliche Vorverschiebung In Jahren mit besonderer Wasserknappheit dürften
der höchsten Jahresabflusswerte wird sich für den sich die niedrigsten Abflüsse gegenüber der heutigen
Zeitraum 2070-99 noch weiter verstärken. Situation nur geringfügig verändern. Unsere
Die gesamte jährliche Abflussmenge wird in einem Simulationen sagen eine leichte Erhöhung im
Normaljahr (je nach Klimamodellkette) gegenüber Frühling, sowie eine leichte Reduktion im
der Referenzperiode um 3% (±3%, 2021-50), resp. Spätsommer voraus. Der niedrigste Abfluss wird aber
um 7% (±6%, 2070-99) abnehmen. Die hohe auch in Zukunft im Winter eintreffen.
Spannweite zeigt die Unsicherheit, welche durch die
Fortpflanzung der 10 Klimaszenarien im
hydrologischen System entsteht.
Abb. 11: Berechnete Veränderung in der Klimatologie des natürlichen Abflusses (mm/Tag) für den Zeitraum 2021-50 (links) und
den Zeitraum 2070-99 (rechts), dargestellt für den Median, das 97.5%-Quantil und das 2.5%-Quantil (oben) und den Mittelwert
(unten) des gesamten KWO-Einzugsgebiets. Die schwarze Linie entspricht der Referenz-Simulation für den Zeitraum 1980-2009.
12Auswirkungen auf den natürlichen Wasser- Ebenfalls eine bedeutende Abnahme des natürlichen
Abfluss in den Teileinzugsgebieten Abflusses wird für die heute relativ stark
vergletscherten Teileinzugsgebiete Trift und Grimsel
Die Klimaänderung wird sich in den verschiedenen vorausgesagt, wo der Gletscherrückgang
Teileinzugsgebieten der KWO unterschiedlich stark flächenmässig beträchtlich ausfallen dürfte. Hier
auswirken. Im Mittel aller Modellketten wird jedoch gehen unsere Berechungen bis zum Ende des
für die meisten Teileinzugsgebiete eine Abnahme Jahrhunderts von einer Abnahme um 7% aus.
der natürlichen Zuflüsse prognostiziert, welche sich Die stark vergletscherten Einzugsgebiete Stein und
für den späten Zeitraum noch verstärkt. Oberaar hingegen werden – gemäss unseren
Es gibt aber auch einzelne Modellketten (z.B. Simulationen – in diesem Zeitraum kaum eine
HadCM3Q0_CLM), welche für die heute stark Reduktion des natürlichen Abfluss‘ erfahren.
vergletscherten Teilgebiete Gauli, Trift, Stein und
Oberaar eine Abflusszunahme bis Zeitraum 2070-99 Es lohnt sich also, den Einfluss der Klimaänderung auf
voraussagen. die natürlichen Zuflüsse zu den KWO-Fassungen im
Einzelfall anzuschauen.
Die heute kaum vergletscherten Gebiete, wie das
Haslital oder das Gental, werden vor allem auf eine
Änderung im Niederschlag reagieren. Diese ist zur
Zeit – wie auf Seite 6 dargelegt – noch mit grossen
Unsicherheiten verbunden.
Andere Teileinzugsgebiete, wie z.B. Gelmer und
Grueben, dürften bis zum Ende des 21. Jahrhunderts
einen Grossteil der heutigen Gletscherfläche
verlieren. Hier wird sich der natürliche Abfluss über
die ganze Periode am deutlichsten verändern.
Tabelle 3: Mittlere jährliche Änderung der Vergletscherung und natürlichen Abflüsse in den verschiedenen Teileinzugsgebieten
der KWO für die Zeiträume 2021-50 und 2070-99.
1-Haslital 2-Gadmen 3-Grimsel 4-Ürbach 5-Gauli 6-Gental 7-Trift 8-Stein 9-Oberaar 10-Gelmer 11-Grueben KWO
Einzugsgebietsfläche (km2): 99.7 58.2 80.0 30.6 37.0 34.3 35.0 28.0 19.3 16.4 11.7 450.1
Vergletscherung (%):
1985 3.9 6.5 41.7 6.4 49.5 2.2 54.2 32.5 35.5 18.8 27.7 22.9
2040 1.6 1.6 28.4 2.4 34.3 0.8 38.0 22.5 23.2 7.8 11.6 14.6
2085 0.5 0.3 19.8 0.7 16.0 0.1 16.6 16.0 13.3 0.7 3.1 8.0
jährlicher Abfluss (mm):
Referenz Mittelwert 1822 1927 2362 1727 2392 1826 2841 2536 1991 2468 2236 2138
2021-50 Mittelwert 1786 1843 2239 1682 2383 1799 2838 2484 1981 2329 2070 2078
Standardabweichung 42 44 67 40 96 43 160 73 58 45 44
2070-99 Mittelwert 1707 1762 2211 1587 2271 1710 2632 2505 1951 2194 1927 1998
Standardabweichung 111 112 160 103 175 108 209 186 144 136 120
Veränderung (%) Ref -> 2021-50 -2.0 -4.3 -5.2 -2.6 -0.4 -1.5 -0.1 -2.0 -0.5 -5.6 -7.4 -2.8
Veränderung (%) Ref -> 2070-99 -6.3 -8.5 -6.4 -8.1 -5.1 -6.3 -7.4 -1.2 -2.0 -11.1 -13.8 -6.5
13Natürliche Variabilität versus Modellketten berechnen. Für den mittleren
prognostizierte Veränderung Jahresabfluss im KWO-Einzugsgebiet ist die
Standartabweichung 66 mm oder knapp 3%. Das
heisst, die Klimamodellketten-bedingte Unsicherheit
Das Abflussgeschehen im Einzugsgebiet der KWO
ist vier mal kleiner als die natürliche Variabilität.
unterliegt einer beträchtlichen natürlichen
Eine weitere Unsicherheit liegt im Modell zur
Variabilität. Mit unserer Betrachtung von 30-jährigen
Berechnung der zukünftigen Gletscherentwicklung.
Zeiträumen können wir dieser natürlichen
Das hier verwendete Schrumpfmodell der Uni Zürich
hydrologischen Bandbreite grösstenteils Rechnung
ist grundsätzlich für eine grosse Skala (z.B. ganze
tragen, indem wir z.B. die Standardabweichung der
Schweiz) und längere Zeithorizonte geeignet. Für den
Schlüsselgrössen (jährliche Schnee- und Eisschmelze,
Zeitraum 2021-50 dürfte mit diesem Modell der
jährliche Verdunstungs- und Abflussmenge)
Gletscherrückgang etwas zu rasch simuliert werden.
betrachten. Für den Jahresabfluss zum Beispiel
Wir haben überprüft, wie stark sich eine leicht
beträgt die Standardabweichung knapp 300 mm oder
Änderung der Gletscherfläche auf den simulierten
13%.
Abfluss auswirkt. Dabei erwies sich der simulierte
Eine Grundannahme unserer Studie ist, dass die
Gesamtabfluss nicht sehr sensitiv auf kleine
Variabilität in den täglichen meteorologischen
Änderungen der Gletscherfläche.
Inputgrössen für alle drei Zeiträume (Referenz, nahe
Und schliesslich entsteht auch durch das
Zukunft, ferne Zukunft) gleich bleibt. Unsere
hydrologische Modell selbst eine gewisse
Modellierung ergibt, dass sich auch die resultierende
Unsicherheit. Die Verifikation mit Abflussdaten in
Variabilität im Jahresabfluss für die nahe und ferne
den Teileinzugsgebieten (1980-2009) attestiert dem
Zukunft kaum verändern wird. Sie nimmt geringfügig
Modell im grossen und ganzen eine gute Leistung.
zu.
Ein direkter Vergleich mit einem detaillierteren,
Im Vergleich dazu sind die prognostizierten
rechnerisch intensiveren hydrologischen Modell
Änderungen relativ klein, so dass alle simulierten
(Alpine3D) in einem benachbarten Einzugsgebiet
Jahresganglinien für den Abfluss in einem zukünftig
zeigt, dass es beim hydrologischen Modell eine
durchschnittlichen Jahr innerhalb der Grenzen der
Unsicherheit bezüglich Schnee- und
aktuellen Variabilität liegen. Das heisst nicht, dass die
Eisschmelzintensität gibt. Das konzeptuelle Modell
Änderungen nicht signifikant oder unbedeutend
PREVAH ist hier eher etwas konservativ und
wären. Aber es bedeutet, dass die durchschnittlichen
berücksichtigt (im Gegensatz zu Alpine3D) mögliche
Verhältnisse Ende des Jahrhunderts bereits heute in
Änderungen in der Schnee-/Gletscheroberfläche
extremen Jahren beobachtet werden können.
nicht explizit. Somit liegen die prognostizierten
durchschnittlichen Jahresabflüsse bei PREVAH
deutlich unter denjenigen von Alpine3D. Wir können
Wie plausibel, resp. unsicher sind die
aufgrund des heutigen Wissenstands nicht sagen,
Abfluss-Prognosen? welche der beiden Vorhersagen wahrscheinlicher ist.
Anderseits scheinen die von PREVAH simulierten
Die berechneten Veränderungen im natürlichen
Gletscherschmelzraten in guter Übereinstimmung
Abfluss des KWO-Einzugsgebiets sind mit
mit von der VAW berechneten
verschiedenen Unsicherheiten entlang der ganzen
Gletscherschmelzraten zu sein. Dies können wir aus
Modellkette verbunden:
einem direkten Vergleich am Beispiel Mattmark
Eine erste beträchtliche Unsicherheit liegt in der
(Wallis) schliessen.
Wahl des Emissionsszenarios. Diese Unsicherheit ist
Die Aussagen des hydrologischen Modells im Bezug
nicht quantifizierbar.
auf die jahreszeitlichen Veränderungen, vor allem im
Eine zweite Unsicherheit entsteht durch die globale
Frühling / Sommer und längerfristig auch im Sommer
und regionale Klimamodellierung. Diese können wir
/ Herbst können als robust angesehen werden.
abschätzen, indem wir für unsere Zielgrössen die
Standardabweichung der 10 verschiedenen
14Betriebliche Auswirkungen des veränderten vermehrte Einschränkungen von thermischen
Abflussregimes Kraftwerken, die mit Flusswasser gekühlt sind und
geänderte Abflussregimes der Laufkraftwerke führen
Es wird erwartet, dass ein geändertes Abflussregime zu anderen verfügbaren Kraftwerkskapazitäten.
sich auch auf den Einsatz und den Betrieb eines Diese Änderungen können auch den Einsatz der KWO
Wasserkraftwerks auswirkt. Im Falle von KWO ist zu in der Zukunft beeinflussen.
berücksichtigen, dass es sich um ein Im Vergleich zu anderen Bereichen, insbesondere zur
Speicherkraftwerk handelt, so dass eine gewisse Biosphäre, vollzieht sich der Übergang zu einem
Flexibilität hinsichtlich veränderter Abflüsse gegeben neuen Abflussregime zunächst einmal gemässigt.
ist. Wenn für die Planung der nächsten Jahre jeweils ein
5- bzw. 10-Jahresmittel herangezogen wird, so passt
Einsatz sich dieses automatisch an die neuen Gegebenheiten
Die geänderten Abflussregime führen nicht zu einem an. Das gilt sowohl für die Jahresverteilung, als auch
grundsätzlich geänderten Muster der saisonalen für die absolute Energieproduktion. Eine signifikante
Bewirtschaftung, mit einer Akkumulationsphase im Änderung in dieser Entwicklung ist erst zum Ende des
Frühjahr/Sommer und dem Entleeren der Speicher Abschmelzens der Gletscher im Gebiet zu erwarten,
über den Winter. An dem Jahresverlauf der da dann ihre ausgleichende Wirkung entfällt.
zukünftigen mittleren Abflussganglinien ist jedoch zu
erkennen, dass die Akkumulationsperiode kürzer und Wir haben bereits Erfahrung mit der Zukunft
die abflussarme Zeit länger ist. Im Vergleich zu
Speicherkraftwerken mit grösserem Saisonspeicher Aufgrund der Variabilität der Zuflüsse, kommen
wird die Bewirtschaftung in der längeren bereits heute Abflussverläufe vor, die dem mittleren
abflussarmen Periode schwieriger. Abb. 12 zeigt vor Verlauf in der Zukunft entsprechen. Das betrifft
allem, dass die Seen der KWO in Zukunft früher insbesondere den Zeitraum der Schneeschmelze, der
gefüllt werden. Da neben den Abflüssen der von Jahr zu Jahr um bis zu 6 Wochen verschoben sein
wesentlichste Inputparameter der kann. Eine Herausforderung können jedoch die
Kraftwerksoptimierungssoftware, die Preise sind, kurzfristig erreichten Zuflusswerte darstellen,
bleibt die Absenkphase auch für zukünftig geänderte insbesondere einzelne warme Perioden können zu
Abflussregimes gleich. Zuflüssen führen, die über der Kapazität einzelner
Nicht berücksichtigt in der Kraftwerksoptimierung Fassungen liegen. In die gleiche Richtung ginge ein
der Zukunft sind mögliche Auswirkungen des häufigeres Auftreten von Starkregenereignissen.
Klimawandels auf das energetische System Europas. Dieser Aspekt wurde in dieser Studie aber nicht
Diese Auswirkungen können zum einen geänderte untersucht. Es kann aber gesagt werden, dass es im
Verbrauchsmuster, wie stärkerer Verbrauch tagsüber Moment keine gesicherten Prognosen über die
für Klimaanlagen oder geringere saisonale Last im zukünftige Häufigkeit von extremen
Winter infolge reduzierter Heizleistungen sein. Zum Niederschlagsereignissen im Alpenraum gibt.
anderen kann sich durch den Klimawandel auch die
Produktionsseite ändern,
Abb. 12: Ausnützung der Speicherkapazität der
4 grossen Speicherseen Oberaar, Grimsel,
Gelmer und Räterichsboden im Jahresverlauf
dargestellt für die Abflusssimulation mit der
Klimamodell-Kette ECHAM_RACMO.
15Auswirkungen auf den Betrieb
Gletscherrückgang die potentiell verfügbare
Ein verschobenes Abflussprofil hat im Betrieb und
Geschiebemenge zu, aber gleichzeitig geht als Folge
Unterhalt vor allem Auswirkungen auf die
der Abflussabnahme die Transportkapazität in den
Revisionsplanungen, da das Kraftwerk sich jeweils an
Bächen zurück. Netto scheint dieser zweite Effekt die
den Zeiten mit maximaler und minimaler
grössere Auswirkung zu haben.
Wasserführung halten muss. Für Arbeiten an den
Wasserwegen wird üblicher Weise der Zeitraum nach Auswirkungen auf den Umsatz
Entleerung der Seen, vor der Schneeschmelze
Die in den verschiedenen Klimamodellen zukünftig
gewählt. Hier wird eine Verschiebung nach Vorne
tieferen Niederschläge führen erwartungsgemäss zu
stattfinden.
sinkenden Umsätzen bei der KWO. Die
Produktionseinbussen könnten anfallen, falls der
Simulationsrechnungen für den Betrieb bestätigen
Geschiebetransport zu den Fassungen zunehmen
diese These und zeigen beim heutigen Ausbaustand
wird und somit vermehrte Spülungen notwendig
der KWO einen Umsatzrückgang von 3% bis 6%
werden. Zudem kann es häufigere
(2050) resp. 1% bis 17% (2099). Gemessen an den
Produktionseinschränkungen geben, sobald der
mit KWOplus zu realisierenden Umsatze im Jahr 2009
Suspensionsgehalt einen Grenzwert überschreitet, so
sinken die Umsätze im Jahr 2050 um 2% - 5% resp.
dass Turbinen abgestellt werden müssen um zu
1% bis 12% im Jahr 2099 (Abb. 13).
grosse Abrasion zu verhindern. Durch stärkere
Durch die Realisierung des Investitionsprogramms
Abrasion wäre ein kürzeres Inspektionsintervall und
KWOplus (Leistungserhöhung,
ein häufigeres Wechseln der Turbinenräder zu
Pumpspeicherkapazität und zusätzliches
erwarten.
Speichervolumen) kann der Einfluss des
Eine aktuelle Studie aus dem Wallis (Turowski et al.,
Klimawandels auf die KWO reduziert werden. Das
2011), welche im Rahmen des SwissElectric
liegt daran, dass weiterhin die besten Stunden
Research-Projekts durchgeführt wurde, gibt jedoch
turbiniert werden können und Verluste vor allem bei
keinen klaren Hinweis auf eine generelle Erhöhung
den tieferpreisigen Stunden auftreten.
des Geschiebetransports infolge des Klimawandels.
Zwar nimmt wegen dem
Abb. 13: Umsatzentwicklung der Extrema sowie des Mittelwerts über alle 10 Klimamodelle mit und ohne KWOplus. Die
Prozentwerte beziehen sich jeweils auf das Referenzjahr 2009 im entsprechenden KWO-Modell (KWO-Modell: mit KWOplus;
Klimamodell: Arpege_Aladin Jahr: 2055 94% des Umsatzes von 2009 wenn KWOplus damals bereits umgesetzt wäre)
16Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Veränderung der Jahres-Ganglinie mit einem
Basierend auf den aktuellsten Klimavorhersagen der um 3 bis 6 Wochen früheren Abfluss-Maximum
ETH Zürich und den jüngsten Gletscherszenarien der (ungefähr in der gleichen Grössenordnung wie
Universität Zürich wurden für das Einzugsgebiet der heute) und einer verlängerten abflussarmen
KW Oberhasli AG die hydrologischen Veränderungen Periode.
für die Zeiträume 2021-50 (nahe Zukunft) und 2070- - Für die Zukunft sagt das Modell eine zuerst nur
99 (ferne Zukunft) berechnet. Dabei wurde mit leichte, und dann eine deutlichere Abnahme
PREVAH ein Modell verwendet, das seit fast 10 des Jahresabflusses voraus (3%±3% für den
Jahren in vergletscherten und Schnee-beeinflussten Zeitraum 2021-50; 7%±6% für den Zeitraum
Gebieten getestet worden ist und sich bewährt hat. 2070-99). Dieses Änderungssignal ist aber eher
Der Vergleich mit Abflussdaten der KWO, mit klein im Vergleich zur natürlichen Variabilität
Schneeprodukten des SLF und mit Gletschermassen zwischen den Jahren, die wir bereits heute
der VAW (für ein ähnliches Gebiet im Wallis) für den beobachten.
Zeitraum 1980-2009 attestiert dem Modell eine gute - Der Abfluss in den unterschiedlich
bis sehr gute Performance. vergletscherten Teil-Einzugsgebieten der KWO
Auch wenn die in diesem Gebiet prognostizierte werden unterschiedlich auf die Klimaänderung
Änderung des Niederschlags und der Gletscher noch reagieren. Eine detaillierte Betrachtung der
mit grossen Unsicherheiten verbunden ist, können einzelnen Teileinzugsgebiete (hinsichtlich der
trotzdem klare Aussagen gemacht werden, wie sich einzelnen Fassungen) macht Sinn.
die Hydrologie verändern wird: Abschliessend wurde mit einer Kraftwerks-
- Die Mächtigkeit der Schneedecke wird sich in Optimierungssoftware pro Klimamodell-Kette die
dieser Zeit sehr stark (bis Ende des ertragsoptimierte Fahrweise für die Jahre 2009
Jahrhunderts um über die Hälfte) verringern. (Referenzperiode), 2050 und 2099 ermittelt. Die
Die Schneeschmelze wird um 3 bis 6 Wochen Simulation wurde einerseits mit einem Modell der
vorverschoben und fällt kürzer aus als bisher. KWO in heutigem Zustand und andererseits nach
- Die Gletscher-Schmelze wird zwar intensiver, einen Totalausbau der KWOplus Projekte
aber die schmelzende Gletscherfläche wird durchgeführt.
gleichzeitig kleiner. Daraus resultiert ein Diese Berechnungen zeigen, dass mit der
Gletscher-Schmelzabfluss, der vorläufig ähnlich prognostizierten Abflussabnahme auch der Umsatz
gross bleibt wie bisher oder (bei ein paar abnehmen wird: Je nach Klimamodellkette zwischen
Klimamodellketten) leicht abnimmt. 3 und 6 % für die nahe Zukunft und zwischen 1 und
- Bezüglich Verdunstung und 17% für die ferne Zukunft. Eine Erweiterung des
Bodenwasserspeicherung werden nur Speichers (wie mit KWO-plus geplant) könnte diese
unwesentliche Änderungen erwartet. Abnahme spürbar reduzieren – insbesondere für den
- Für den Gesamtabfluss im KWO-Einzugsgebiet Fall einer starken Abflussabnahme.
bedeutet dies eine markante zeitliche
17Anhang
Abb. A1: Veränderung des durchschnittlichen jährlichen Niederschlages (P-kor), Verdunstung (EREA), Gesamtabfluss (RGES),
Gletscherschmelze (GLAC) und Schneeschmelze (P-SME) für den Zeithorizont 2021-50 (farbige Linien) im Vergleich zur
Referenzperiode 1980-2009 (schwarze Linie). Die farbigen Linien entsprechen 10 Simulationen mit demselben hydrologischen
Modell (PREVAH), aber 10 verschiedenen Klimamodellketten.
Abb. A2: Veränderung des durchschnittlichen jährlichen Niederschlags (P-kor), Verdunstung (EREA), Gesamtabfluss (RGES),
Gletscherschmelze (GLAC) und Schneeschmelze (P-SME) für den Zeithorizont 2070-99 (farbige Linien) im Vergleich zur
Referenzperiode 1980-2009 (schwarze Linie). Die farbigen Linien entsprechen 10 Simulationen mit demselben hydrologischen
Modell (PREVAH), aber 10 verschiedenen Klimamodellketten.
18Abb. A3: Abflussvalidierung für Teileinzugsgebiet Grimsel (Zeitraum 1980-2009). Die blaue Linie entspricht der Beobachtung der
KWO, die rote Linie entspricht der PREVAH Simulation.
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