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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Abstract

 
   

"Auswirkungen des Klimawandels auf das Grundwassersystem der Oberen Donau anhand von Grundwasserstands- und -qualitätszeitreihen"

Die Forschungskooperation GLOWA-Danube (www.glowa-danube.de; gefördert durch das BMBF) untersucht seit Anfang 2001 die Auswirkungen des Globalen Wandels, insbesondere des Klimawandels, auf den Wasserhaushalt, die Landnutzung und sozioökonomische Entwicklungen im Einzugsgebiet der Oberen Donau (Pegel Achleiten/Passau, ca. 77.000km2). Da der Wasserbedarf im Einzugsgebiet im Wesentlichen durch Grundwasser gedeckt wird, war die Untersuchung der quantitativen und qualitativen Veränderungen dieser Ressource ein wesentlicher Aspekt der Forschung in GLOWA-Danube. Um die Auswirkungen des Klimawandels auf das Grundwasser beurteilen zu können, ist es erforderlich, die komplexen Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Biosphäre, Landoberfläche, Böden und dem Grundwasser möglichst prozessbasiert in integrierter Weise zu betrachten. Zu diesem Zweck wurde durch die Forschungskooperation GLOWA-Danube das gekoppelte Simulationssystem DANUBIA entwickelt, das aus 17 individuellen, miteinander voll gekoppelten Einzelmodulen besteht.
Die Analyse von ca. 4500 Grundwasserstandszeitreihen und 8600 Grundwasserqualitätszeitreihen, die im Rahmen des GLOWA-Danube Projektes gesammelt wurden, bietet eine umfassende Grundlage, um die Dynamik des Grundwassersystems zu betrachten. Mithilfe der Zeitreihen aus den letzten 100 Jahren war es möglich, sowohl für den Grundwasserstand als auch für einige Grundwassserqualitätsparameter, ent-scheidende Informationen und Zusammenhänge des komplexen Grundwassersystems zu abzuleiten, daraus Reaktionen des Grundwassersystems auf den Klimawandel abzuleiten und mögliche zukünftige Trends zu bestimmen.
Durch die Analyse der Grundwasserzeitreihen werden mögliche Auswirkungen nicht nur des Klimawandels sondern auch anthropogene Einflüsse identifiziert und untersucht, um die maßgeblichen, zeitlich variablen und stationären Einflussfaktoren zu bestimmen und voneinander abzugrenzen. Im vorliegen Beitrag werden einige Ergebnisse der statistischen Untersuchung präsentiert, die unter anderem Aufschluss über die Beziehungen zwischen Grundwasserstand, Grundwasserqualität, Oberflächengewässer, Landnutzungsveränderung, Geologie, etc. geben. Der Einfluss des Menschen auf Grundwassersysteme wird für eine kleine Auswahl an Messstellen und Auswirkungen gezeigt und erklärt.
Basierend auf der Annahme, dass Zeitreihen, die ähnlichen Einflussfaktoren unterliegen auch ähnlich auf Änderungen reagieren, kann ein Regionalisierungskonzept abgeleitet werden. Es wird ein Framework zur Analyse und Klassifikation von Zeitreihen vorgestellt, das auf Ähnlichkeitsbetrachtungen basiert. Damit können Reaktionen von Grundwasserkörpern auch in Gebieten mit wenigen oder keinen Daten vorhergesagt werden. Dies bietet eine Alternative bzw. eine Ergänzung zu numerischen Modellen, deren Einsatz auf der regionalen Skala mit erheblichen Schwierigkeiten und Unsicherheiten verbunden ist (BARTHEL et al. 2005). Dieser Ansatz lässt sich analog zu dem bei hydrologischen Fragestellungen bekannten Prinzip der „Predictions in Ungauged Basins“ (PUB) verstehen. Das methodische Framework, das Daten, statistischen Methoden und hydrogeologisches Expertenwissen kombiniert werden anhand ausgewählter Beispiele vorgestellt.

Literatur
BARTHEL, R., ROJANSCHI, V. et al. (2005): Large-scale water resources management within the framework of GLOWA-Danube. Part A: The groundwater model. Physics and Chemistry of the Earth, 30(6-7), 372-382