Saisonales Wasserressourcen - Management in Trockenregionen:
Praxistransfer regionalisierter globaler Informationen (SaWaM)

Laufzeit:
03/2017-03/2020

Koordiniert durch:
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU)

BMBF

im Rahmen der Forschungsinitiative
Globale Ressource Wasser (GROW)

Kurzbeschreibung

In Kooperation von sieben wissenschaftlichen und zwei privatwirtschaftlichen Partnern werden Methoden und Werkzeuge für den Praxistransfer regionalisierter globaler Informationen für das Wassermanagement in datenarmen semi-ariden Regionen entwickelt und ihre Leistungsfähigkeit untersucht. Der regionale Fokus liegt auf Einzugsgebieten in Sudan, Iran, Brasilien, Ecuador/Peru und Westafrika. Der zeitliche Horizont liegt für die wasserwirtschaftliche Bemessung auf der Retrospektive (bis zur Gegenwart), und für das operationelle Management auf den kommenden 1-12 Monaten. Dabei kommen Modelle im Bereich der saisonalen Klimavorhersage, des Wasserhaushalts, des Sedimenteintrags und des Ökosystemzustands zum Einsatz, ergänzt durch satellitengestützte Methoden. In einem integrativen Ansatz und in enger Kooperation mit deutschen Wirtschaftspartnern und lokalen Stakeholdern wird ein Online-Prototyp entwickelt, der in Trockengebieten weltweit zur Entscheidungsunterstützung im Wassermanagement benutzt werden kann. 

Zielregionen
SaWaM Zielregionen

Projektübersicht

SaWaM ist in vier interagierenden Arbeitspaketen (Workpackages, WPs) organisiert. WP 1 erarbeitet den hydrometeorologischen Antrieb der in WP2 benutzten Ökosystemmodelle und der in WP3 benutzten Wasserhaushalts- und Sedimenttransportmodelle. Zusätzlich werden satellitenbasiert Niederschläge abgeleitet, ebenso wie Wasserstandshöhen mittels Satellitenaltimetrie. Die in WP1, WP2 und WP3 abgeleiteten regionalisierten Informationen über Hydrometeorologie, Ökosystemzustand und –funktionalität sowie Wasserverfügbarkeit und Sedimentfracht für die Zielregionen werden in WP 4 in einem nutzergerechten und praxisorientierten Visualisierungs – und Informationsportal (als Online-Prototyp) zur Entscheidungsunterstützung im Wassermanagement benützt. Hierbei unterscheidet SaWaM zwei zeitliche Skalen:

  1. Daten der Retrospektive (global verfügbare und regionalisierte Datensätze) für die Planungsunterstützung im Bereich der hydrologischen Bemessung
  2. Daten der aktuellen Gegenwart (z.B. Niederschlag über GPM oder Wasserstandshöhen aus Sentinel).

Im Bereich des operationellen Wassermanagements werden wir mittels saisonaler Vorhersagen die kommenden 1-12 Monate abschätzen und die Leistungsfähigkeit der Ergebnisse für die Praxis analysieren. In einem engen Stakeholder-Dialog werden wir den Online-Prototyp regional anpassen, kommunizieren und auf seine Praxistauglichkeit testen. Eine große Rolle in SaWaM kommt der Quantifizierung von Unsicherheitsspannen der abgeleiteten Größen zu, denn diese Information muss in der Entscheidungsfindung berücksichtigt werden können.

Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ beteiligt sich mit dem Teilprojekt "Wasserhaushaltssimulation und Saisonale Vorhersage unter Nutzung globaler Informationen" am Arbeitspacket WP3 des Verbundprojekts.

Projektübersicht
Übersicht der verschiedenen Arbeitspakete

Teilprojekt: Wasserhaushaltssimulation und Saisonale Vorhersage unter Nutzung globaler Informationen

Das Monitoring und die Vorhersage von Wasserflüssen auf Meso- und Makroskalen ist insbesondere in Regionen mit geringer Datenverfügbarkeit eine anspruchsvolle Aufgabe. Das skalenunabhängige Hydrologische Modell (mHM ) wurde speziell für diese Aufgabe entwickelt. Durch die Verwendung der einzigartigen Multiskalen-Parameter Regionalisierungstechnik (MPR, Samaniego et al. WRR 2010) kann mHM auch in Einzugsgebiete ohne Abflussmessungen transferiert werden und dabei eine hohe Modellperformance erreichen, die für den operationellen Betrieb (z.B. Wasserressourcen-management) zufriedenstellend ist.

Derzeit existiert eine Vielzahl globaler Systeme zum Monitoring von Dürren und Hochwassern die global verfügbare Informationen und Antriebsdaten (z.B. Niederschlag) verwenden. Das Hauptproblem dieser Systeme ist die geringe räumliche Auflösung ihrer Produkte (ca. 0,5°) und die fehlende Validierung der simulierten hydrologischen Variablen (z.B. Bodenfeuchte oder Abfluss).

Dementsprechend besteht das Hauptziel dieses Arbeitspaketes in der Entwicklung einer saisonalen „end-to-end“ Monitoring- und Vorhersage-Modellkette, mit der es möglich ist historische und zukünftige Abflüsse und Zustände der Bodenfeuchte ausgewählter Einzugsgebiete auf der Makroskala zu simulieren. Ergebnisse aus dieser Modellierung fließen in detailliertere mesoskalige Prozessmodelle ein.

Projektteilnehmer