KliWES - Klimawandel und Wasserhaushalt in Sachsen - Dresden, 11. Mai 2012 Dr. Robert Schwarze TU Dresden Inst. f. Hydrologie u. Meteorologie ...
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Forst-, Geo-, Hydrowissenschaften Institut für Hydrologie und Meteorologie Lehrstuhl für Hydrologie KliWES – Klimawandel und Wasserhaushalt in Sachsen Dr. Robert Schwarze TU Dresden Inst. f. Hydrologie u. Meteorologie Dresden, 11. Mai 2012
Wasserhaushalt
globaler Wasserkreislauf
Für bestimmte Gebiete (z.B. Flussgebiet, Land)
Wasserbilanzen für das Zusammenwirken von
Niederschlag P
Verdunstung (Evapotranspiration) ET
Abfluss R
Änderung Speicherung im Gebiet S
für bestimmte Zeiträume (z.B. Monat, Jahr, langjährige Mittelwerte)
erstellen.
Wasserkreislauf und Energieflüsse der Erde stehen in engen Zusammenhang
starke Wechselwirkung zwischen Klima und Wasserhaushalt
Wasserhaushalt Klima
Wasserbilanz Klima, Wetter Wärmebilanz
P=ET+R S Rn=ET´+H+B
Wasserdargebot Energiedargebot
Evapo-
Nieder- transpi- Netto-
schlag ration H strahlung
P Rn
ET ET´
Abfluss R
Vegetation
Boden
Boden- u. Grundwasservor- Standortfaktoren
Bodenwärmestrom B
ratsänderung S
Wasserhaushalt Klima
Wasserdargebot Energiedargebot
Niederschlag
teilt sich auf in
Abfluss
verschiedene
Komponenten
und
Verdunstung
verschiedene
Komponenten
gesteuert
durch die
Wechselwirkung
zwischen Boden,
Pflanze,
und
Atmosphäre
KliWES
Abschätzung der Auswirkung der für Sachsen prognostizierten
Klimaänderungen auf den Wasser- und Stoffhaushalt in den Einzugsgebieten
der sächsischen Gewässer – Teilprojekt Wasserhaushalt
Ziele:
• Untersuchung von Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhauhalt
sächsischer Einzugsgebiete (Mengen-/Beschaffenheitsentwicklung)
• Einteilung sächsischer Gewässereinzugsgebiete bzgl. Anfälligkeit ihres
Wasserhaushalts gegenüber Klimawandel, Analyse von Risiken
• Empfehlung von Anpassungsmaßnahmen (Wasser-, Forst-, Landwirtschaft)
Anforderungen:
• sachsenweit konsistent und reproduzierbar, Ergebnisse für Status quo und
Szenarien Landnutzung/Klima
• Realistische Abbildung maßgeblicher Prozesse des Systems Boden-Pflanze-
Atmosphäre
• wissenschaftlich begründet, Kombination mehrerer geeigneter Methoden
• breitenverfügbar durch Berücksichtigung vorhandener Daten/Gebietsinformationen
Ergebnis: Fachinformationssystem „Wasserhaushalt und Klimawandel in Sachsen“KliWES Methodik
Säule A Säule B Säule C
Berechnung des
Wasserhaushalts für Komplexes Online-Modell für Ist-
Ist-Zustand mit dem Wasserhaushalts- Zustand und Szenarien
Analyseverfahren modell ArcEGMO für
DIFGA Ist-Zustand und
Szenarien Modell, das Anfragen
Verfahren, das
Modell, das Prozesse online entgegennimmt,
langjährige beobachtete
beschreibt und Szenarien die Ergebnisse ad hoc
Datenreihen des
abbildet, Kopplung mit berechnet und per E-
Abflusses und des
Grundwassermodul Mail zur Verfügung stellt
Niederschlags auswertet
SLOWCOMP
Referenzzustand 1951 – 2005 Szenarien 1961 – 2100
Vergleichswerte für Bewertung eines Berechnung eines zukünftig zu erwartenden
zukünftigen durch Wasserhaushaltes unter Annahme verschiedener Klima-
Klima- und Landnutzungsänderungen und Landnutzungsszenarien mit einem
beeinflussten Wasserhaushalts prozessbeschreibenden Modell
Ergebnisse basieren auf Beobachtung Ergebnisse basieren auf einer Simulation
Nutzung vorab berechneter Ergebnisse Nutzer verwendet vorab berechnete Ergebnisse (Säule B)
Nutzer verwendet online berechnete Ergebnisse (Säule C)
realisiert
geplant
Wasserhaushaltsportal SachsenGanglinienanalyse mit DIFGA Methodik Säule A
Modellannahme: 1. PC-gestützte Abflusskomponentenseparation
unter Verwendung langjähriger
3. Berechnung Durchflussmessreihen
Modellparameter
CG1 CG2
Speicherraumgrößen
2. Wasserhaushaltsbilanz mit ETR als Restglied
Abflussbildung: P-RD-RG1-RG2 = (W+ETR) Schema des Differenzganglinienanalyseverfahrens DIFGA aus SCHWARZE, R. &
BEUDERT, B. (2009): Analyse der Hochwassergenese und des Wasserhaushalts eines
Abflusskonzentration: QD+GG1+QG2 = Q bewaldeten Einzugsgebietes unter dem Einfluss eines massiven Borkenkäferbefalls.
Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 53. Jahrgang, Heft 4, 236-250, August 2009.Übersichtskarte der 120 mit DIFGA analysierten langjährig beobachteten Gebiete
Ergebnisse der Säule A
1. Berechnung Wasserhaushaltsgrößen
• Niederschlag P,
• Direktabfluss (Hochwasserabflussmenge) RD,
• schneller Grundwasserabfluss RG1,
• langsamer Grundwasserabfluss RG2,
• Verdunstung ETR,
in der räumlichen Auflösung von ca. 5km² und der zeitlichen Auflösung
• aktuell ( t Tag, Monat, Jahr) und
• langjähriges Mittel ( t Monat, Jahr)
als Gebietsmittel für die mit DIFGA analysierbaren beobachteten Einzugsgebiete
und
als langjährige Mittelwerte ( t Jahr) flächendeckend für Sachsen mittels Regionalisierung.
2. Flächendeckende Bestimmung Modellparameter von Modellparametern für Säule B
• Speicherkonstante CG1 und CG2,
• Speichergrenzwert SG1grenzErgebnisse der Säule A
Wasserhaushaltsportal Sachsen - Zugang zu den Ergebnissen
für
ca. 120 mit DIFGA analysierte Einzugsgebiete und
ca. 3.500 Gewässereinzugsgebiete in Sachsen
Online
• Tabellen
• Karten
• Auswertungen (Grafiken etc.)
ergänzt mit
• Hintergrundinformationen
• Hilfen
Download
• Dateien mit Zahlen dbf-Format
• druckfertige Tabellen pdf-Format
• Karten, Geodaten shapefileErgebnisse der Säule A Beispiel für die Druckfassung langjährige Monats- Halbjahres- und Jahresmittelwerte der Wasserhaushaltsgrößen und für die SLOWCOMP Parameter Pegel Zescha / Hoyerswerdaer Schwarzwasser
Ergebnisse der Säule A Beispiel Kartenausgabe:
langsamer
Grundwasserabfluss RG2
Gebietsmittel für
mit DIFGA analysierte Gebiete
Langjähriges Mittel 1951 - 2005
Angaben in mm/a
entspricht Liter pro m² und JahrErgebnisse der Säule A Beispiel Kartenausgabe:
langsamer
Grundwasserabfluss RG2
Ergebnis der sachsenweiten
Regionalisierung
Langjähriges Mittel 1951 - 2005
Angaben in mm/a
entspricht Liter pro m² und JahrAusblick
• Berechnung zu erwartender
Wasserhaushaltskenngrößen für Klima- und
Landnutzungsszenarien
• Vergleich mit dem Referenzzustand
• Quantifizierung der Auswirkungen
• Abschätzung von Risiken
• Ergebnisse werden sukzessive in das
Klimaszenarien
Wasserhaushaltsportal Sachsen übernommen
WasserhaushaltsszenarienVielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Mitarbeiter im KliWES Projekt Dr. Robert Schwarze (Projektleiter) Dr. Werner Dröge Dipl. – Hydrol. Agnes Baldy Dipl. – Hydrol. Corina Hauffe Dipl. – Hydrol. Michael Wagner Dipl. – Geol. (FH) Jutta Hofmann
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