GLOWA Elbe II: Wirkungen des globalen Wandels auf den Wasserkreislauf

Risiken und Optionen

Kurzbeschreibung

Projektbeschreibung

Die Umweltqualität und die sozioökonomische Leistungsfähigkeit der Elberegion sind zu einem wesentlichen Teil von Faktoren geprägt, die vom Wasser abhängen und auf Wasser zurückwirken. Aufbauend auf der ersten Phase des Projektes GLOWA Elbe wird untersucht, in welcher Weise die Konfliktbereiche Oberflächenwasserverfügbarkeit und Oberflächengewässergüte vom wirtschaftlichen Wachstum und Strukturwandel und/oder dem globalen Klimawandel beeinflusst werden, und ob für die längerfristigen Planungshorizonte Anpassungspotenzial besteht. Basierend auf Szenarien der zukünftigen Entwicklung entscheidender Triebkräfte (Klima, gesellschaftliche Entwicklung) und auf alternativen Handlungsstrategien werden numerische Simulationen der wasserabhängigen Sektoren durchgeführt. Die Ergebnisse werden für die beiden oben genannten Konfliktbereiche sowie für ausgewählte Beziehungen zwischen diesen analysiert und in einer integrativen Abschätzung der Gesamtwirkungen zusammengeführt. Aus dieser werden langfristige Handlungsempfehlungen abgeleitet, die für Politik und Wirtschaft der Region als Leitlinien dienen können.

Wissenschaftliche Ansätze

Integrativer Methodischer Ansatz (IMA)

Eine zentrale Rolle für die inhaltliche Strukturierung, die zeitliche Gliederung sowie für die Sicherung der Konvergenz und Konsistenz der verschiedenen Bearbeitungspfade spielt der in der ersten Phase von GLOWA Elbe entwickelte Integrative Methodische Ansatz (IMA). Dabei handelt es sich um einen methodischen Formalismus der Systemanalyse, der zielorientierte Szenarienanalysen unter Einbeziehung von Nutzern und Betroffenen erlaubt. Der IMA umfasst Definitionen und Kategorien für die Problemformulierung sowie eine Schrittfolge für die Szenarienanalyse. Gleichzeitig repräsentiert der IMA eine anwendungs- und praxisnahe Forschungsphilosophie zur Bewertung von Handlungsstrategien unter Bedingungen von Unsicherheiten hinsichtlich des globalen Wandels. Die vier Forschungsschritte "Szenarienableitung", "Bestimmung von Indikatoren und Kriterien", "Wirkungsanalysen" und "Bewertung" und ihre transdisziplinäre Umsetzung sind wesentliche Merkmale des IMA.

Integrativer Modellverbund

Zur Simulation des globalen Wandels wird in der 2. Phase von GLOWA Elbe ein integrativer Modellverbund aufgebaut, der naturwissenschaftliche und sozialwissenschaftliche Modelle verknüpft und so eine langfristige Modellierung von Wassermengen- und -qualitätsentwicklungen im Elbegebiet ermöglicht. Die wesentlichen Treiber des globalen Wandels und seiner Wirkungen auf den Wasserkreislauf werden durch vier Modelle (Klimamodell, Agrarsektormodell, Wirtschaft- und Bevölkerungsentwicklungsmodell, Technologiemodell) abgebildet, deren Ergebnisse mittels eines sogenannten Land Use Scanners eine räumliche Zuordnung erhalten. Die Ergebnisse werden in Sektormodelle für wasserrelevante Wirtschaftssektoren (Energiemodell, Haushaltsmodell, Industriemodell, Landwirtschaftsmodell) eingespeist und ermöglichen die Simulation der gesellschaftlichen Wassernachfrage sowie die Produktion von Nährstoffeinträgen in die Gewässer. Diese Ergebnisse dienen letztlich als Input für ein Wasserbilanzmodell für die Simulation von langfristigen Wasserverfügbarkeiten sowie für ein Nährstofftransportmodell. Die jeweiligen Modelle werden von Instituten gestellt, die langjährige Expertise in den Bereichen besitzen. Das UFZ übernimmt die Modellierung der Wassernachfrage privater Haushalte. Die Integration aller Modelle in den Modellverbund muss durch intensive interdisziplinäre Kommunikation realisiert werden.

Integrative modellbasierte Bewertung von Effekten des globalen Wandels

Angesichts der Tatsache, dass eine Vielzahl von Szenarien mit dem Modellverbund simuliert wird, ist eine Standardisierung ökonomischer Bewertungsalgorithmen notwendig. Diese wird erreicht durch die Erarbeitung ökonomischer Bewertungs- und Transferfunktionen für Wassermengenverfügbarkeit und Wasserqualitätskonstellationen für alle großen Wassernutzer im Elbegebiet. Die Bewertungsfunktionen für einzelne Nutzer geben die Effekte einer veränderten Konstellation in der Verfügbarkeit von Wasser einer bestimmten Qualität wider, während die Transferfunktionen eine Kopplung der Bewertungsfunktionen direkt in das Wasserbilanzmodell erlaubt. Auf diese Weise können Wassermengenverfügbarkeiten und -qualitäten sowie die zugehörigen ökonomischen Effekte simultan in Szenariorechungen ermittelt werden.

Ergebnisse

Der IMA ist bereits in der 1. GLOWA Elbe Phase entwickelt worden, sodass erste Publikationen dazu vorliegen, z.B.:

Das Modellsystem von GLOWA-Elbe befindet sich im Aufbau. Erste Simulationen sind für Mitte 2006 vorgesehen. Erste Publikationen sind daher nicht vor 2006 zu erwarten.

Die integrative modellbasierte Bewertung wurde in ersten Ansätzen bereits in der 1. GLOWA-Phase realisiert. Erste Publikationen liegen auch hier vor oder sind in Druck: