Wasserressourcen-Informationssystem Deutschland (WIS-D)

Projektlaufzeit: 02/2021-01/2025

Projektleitung: Andreas Marx

Projekteam: Friedrich Boeing, Christian Schulz, Rebekka Lange, Jan Bumberger, Thomas Schnicke, Rohini Kumar, Mariaines DiDato, Georg Teutsch, Dietrich Borchard, Sabine Attinger

HI-CAM Team: Luis Samaniego, Oldrich Rakovec, Sebastian Müller, Stephan Thober, Matthias Kelbling

Kurzbeschreibung des Projektes

Gerade in Zeiten des Klimawandels und der Zunahme von Extremereignissen ist die Bereitstellung robuster Wasserhaushaltsinformationen extrem wichtig um einerseits auf Krisen (z.B. Dürreperioden) reagieren als auch Vorsorge (z.B. zukünftige Investitionen und Klimaanpassung) treffen zu können. Daraus leitet sich die Notwendigkeit der Entwicklung eines nationalen Wasserinformationssystems WIS-D mit den Komponenten Monitoring-Vorhersage-Klimafolgen ab. So wird in Extremsituationen (z.B. extreme Trockenheit, Absinken des Grundwasserspiegels, Niedrigwasserführung von Oberflächengewässern) eine fundierte Basis für das Handeln von Unternehmen und Behörden im Wassersektor geboten. Ein solches Informationssystem soll den tages-aktuellen Zustand der Wasserverfügbarkeit auf der Landoberfläche, im Boden in verschiedenen Tiefen (wie im Deutschen Dürremonitor), im Grundwasser und in den Oberflächengewässern räumlich und zeitlich hoch aufgelöst im operationellen Betrieb verfügbar machen, um das kurzfristige Management zu unterstützen. Darüber hinaus soll WIS-D eine sub-saisonale Vorhersagekomponente sowie langfristige Klimafolgen u.a. aus der Helmholtz-Klimainitiative HI-CAM enthalten.

Median der absoluten Änderung der jährlichen Grundwasserneubildung
Median der absoluten Änderung der jährlichen Grundwasserneubildung im Vergleich zum Zeitraum 1971-2000. Mit steigenden Temperaturen werden leichte mittlere Zunahmen der GWN erwartet. Die Simulationen mit dem hydrologischen Modell mHM wurden im Rahmen der Helmholtz Klimainitiative durchgeführt. Angetrieben wurde das Modell von 18 Klimasimulationen unter dem mittleren Szenario RCP4.5 *Der Zeitraum 2070-98 enthält aufrund von Einschränkungen der Klimasimulationen nur 29 Jahre.
Projektstruktur mit Dialog- und technischer Plattform
Projektstruktur mit vier Arbeitspakten. Kernbestandteile sind die Dialog- sowie die Technische Plattform.

Kernelemente von WIS-D sind die Dialogplattform sowie die Technische Plattform. Durch die Stakeholder werden Informationen und Daten identifiziert, die das aktuelle Management oder die Anpassung an den Klimawandel unterstützen. Auf dieser Basis wird die Verfügbarkeit und die Möglichkeit der Datengenerierung geprüft. Die Definition von Indikatoren kann je nach Anwendungsfeld unterschiedlich ausfallen, so dass die Praxispartner auch hier eine wichtige Rolle einnehmen.   

Am Anfang des Lösungsweges steht ein partizipatorischer Prozess, bei dem ca. 15 bis 25 Stakeholder gemeinsam identifiziert und zusammengebracht werden, um Bedarfe an WIS-D zu definieren und in Zusammenarbeit mit den beteiligten Wissenschaftlern Wasserhaushaltsindikatoren abzuleitenden.

Hauptzielgruppe sind die regionalen und überregionalen Wasserversorger sowie die relevanten Landes- und Bundesbehörden. In seit 2015 laufenden Dialogprozessen wurde bereits ein Informationsbedarf erklärt, der im Stakeholderprozess mit unseren externen Kooperationspartnern näher definiert wird. Dies umfasst im weiteren Verlauf des Projektes neben der genauen Erfassung von Parametern, Zeiträumen und Variablen auch Datenformate sowie Indikatoren für die quantitative und qualitative Unterstützung von Entscheidungsprozessen.

Die Stakeholderbegleitung stellt die Befähigung der Anwender sicher, die Daten und Informationen weiterverwenden zu können und ist eine kontinuierliche, ständige Aufgabe. Hier wird auf die Erfahrungen aus dem Betrieb des operationellen Deutschen Dürremonitors zurückgegriffen. In den letzten beiden Jahren haben dessen online frei verfügbare wissenschaftliche Datensätze ca. 5.700 Datendownloads gezeigt. Darüber hinaus werden die Daten z.B. in operationellen Informationssystemen auf Bundes- und Landesebene eingesetzt. Im Mitteldeutschen Klimabüro findet parallel die fachliche Beratung von Anwendern statt. Dies umfasst z.B. Limitationen von Datensätzen sowie die technische Beratung zu Datenformaten oder Koordinatensystemen.

Ziel ist es, ein freies, online verfügbares Wasserressourcen-Informationssystem für Deutschland (WIS-D) aufzubauen, um Informations- und Datenlücken in dieser Domäne zu schließen. In der ersten Phase wurden Anforderungsworkshops durchgeführt, um die Bedürfnisse der für die Datenhaltung und Datenbereitstellung zu evaluieren. Darauf basierend wurde ein technisches Konzept zur Datenhaltung und -bereitstellung entwickelt und in der ersten Phase des Projektes prototypisch umgesetzt. Dazu wurden Daten aus der Helmholtz Klimainitiative HI-CAM und des Dürremonitors verwendet. 

Tagesniederschlag in der dynamischen WIGO-Umgebung des UFZ
Tagesniederschlag im Prototyp von WIS-D. Die fortlaufend weiterentwickelte Plattform ist verfügbar unter https://webapp.ufz.de/wis-d/.

Die Praxispartner haben die Funktionalitäten des Systems mitgestaltet. So wurde z.B. die regionale Aggregierung von Daten oder die Anpassung von Farbskalen implementiert. In der zweiten Projektphase werden die Daten- und Abbildungsdownloads integriert. Darüber hinaus wird das System inhaltlich ausgebaut. Entsprechen des Bedarfes liegt der Schwerpunkt auf klimabedingeten Änderungen des Wasserhaushaltes.    

Für Fragen und Anregungen kann gerne wis-d@ufz.de genutzt werden.