Projekt-926: Szenarien einer Klimaänderung und ihre Auswirkungen auf die Hydrologie

Projektleitung

n. n.

Forschungseinrichtung

Universität für Bodenkultur - Department Wasser - Atmosphäre - Umwelt Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und Konstruktiven Wasserbau

Projektnummer

40142

Projektlaufzeit

-

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft

Allgemeine Projektinformationen

Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)

Projektziele

Ziel der Forschungsarbeit war die Analyse des Wasserhaushaltes und der hydrologischen Gegebenheiten in typischen Einzugsgebieten unter Betrachtung bestehender und veränderter klimatischer Verhältnisse. Als Grundlage dienten beobachtete klimatische Verhältnisse, sowie Szenarien globaler Klimamodellrechnungen, aus welchen unter Verwendung verschiedener Downscaling-Verfahren regionale Klimaszenarien berechnet wurden. Als Ergebnis wurden in den untersuchten Einzugsgebieten mögliche Veränderungen in den maßgebenden Wasserhaushaltskomponenten (Oberflächen- und Grundwasserabfluss, Bodenwasserhaushalt, Verdunstung und Grundwasserneubildung) ermittelt. Diese bildeten die Basis für weiterführende wasserwirtschaftliche Untersuchungen.
Das Projekt gliederte sich in folgende Abschnitte:
• Hydrometeorologische und wasserwirtschaftliche Analyse verschiedener österreichischer Einzugsgebiete unter Berücksichtigung klimatischer und anthropogener Einflüsse in der Vergangenheit.
• Entwicklung verschiedener methodischer Ansätze zur Abschätzung der regionalen Folgen eines möglicherweise veränderten Klimas in der Zukunft, ausgehend von den Ergebnissen globaler Zirkulationsmodelle (GCMs)
• Exemplarische Anwendung der entwickelten Downscalingverfahren auf das Einzugsgebiet der Enns unter Verwendung von Szenarien des globalen Klimamodelles ECHAM3.
• Vergleichende Analyse der Ergebnisse verschiedener Downscalingverfahren und verschiedener GCMs unter Einbeziehung der aktuellsten Klimamodellrechnungen (ECHAM4, HADCM3)
• Anwendung der Downscalingmethodik auf fünf verschiedene österreichische Regionen ausgehend von den derzeit aktuellsten Klimamodellrechnungen.
• Vergleichende Auswertung und Zusammenfassung der Ergebnisse in den verschiedenen untersuchten Regionen und Schlussfolgerungen für die Wasserwirtschaft.

Berichte

Abschlussbericht , 31.12.2000

Kurzfassung

Aus den verschiedenen österreichischen Klimaregionen wurden die folgende Einzugsgebiete ausgewählt und nach wasserwirtschaftlichen Kriterien analysiert. Sie umfassen sowohl Flusseinzugsgebiete verschiedener Regime als auch Beckenlagen bzw. Grundwassergebiete: Zentralalpine Region: Ennstal (Salzburg, Steiermark) Südalpine Region: Gailtal (Osttirol, Kärnten) Voralpenregion: Traisental (NÖ) Flachlandregion: Leibnitzerfeld (Steiermark), Marchfeld (NÖ) Für die weitergehende Analyse der regionalen Auswirkungen zukünftiger Klimaszenarien wurden verschiedene Methoden entwickelt, welche die folgenden Modellgruppen einbeziehen: • Globale Zirkulationsmodelle, GCMs • Statistische Downscalingmodelle • Hydrologische Modelle Dabei wird zwischen grobskaligen atmosphärischen Parametern (z.B. Luftdruck, Wetterlagen oder Luftströmungsparametern), und den regionalen Klimaelementen ein statistischer Zusammenhang hergestellt. Dieser erlaubt es, für verschiedene GCM-Szenarien regionale Niederschlags- und Temperaturzeitreihen abzuleiten, welche in weiterer Folge als Eingangsgrößen für die hydrologischen Modellierung herangezogen werden können. Bei der Anwendung dieser Methodik im Ennstal wurde für das 2xCO2-Szenario des globalen Klimamodells ECHAM3 eine Temperaturzunahme von ca. 1 bis 1.5 °C berechnet. Damit verbunden zeigte sich ein Rückgang der Frosttage und der Schneebedeckung, ein Anstieg der Evaporation und Abnahme der mittleren Bodenfeuchte. Die Zunahme der flüssigen Niederschläge im Winter und der Rückgang des Schneeschmelzabflusses bewirkten insgesamt eine deutliche Vergleichmäßigung der Abflussganglinie. Die Analysen zeigten aber auch große systematische Fehler in den GCM-Daten und Unsicherheiten im Downscalingverfahren. Der Vergleich der ECHAM3-Daten mit den aktuellen Ergebnissen der Modelle ECHAM4 (Max Planck Institut, Hamburg, D) und HadCM3 (Hadley Centre, GB), welche ab Mitte 2000 zur Verfügung standen, zeigten, dass die systematischen Fehler dieser neuen Modellgenerationen deutlich geringer sind. In der Folge wurde daher das Modell HADCM3 für die weiteren Untersuchungen in den fünf Einzugsgebieten herangezogen (Szenario GHG-IS92a: ca. Verdoppelung des CO2-Gehaltes bis 2100, keine Berücksichtigung von Aerosolen). Die von diesem Modell für den Zeitraum 1990 bis 2090 berechnete Erwärmung beträgt ca. 3 bis 4°C. Die für die untersuchten Gebiete berechneten Klimafolgen sind bei diesem Modellszenario daher wesentlich deutlicher ausgeprägt. Die Veränderungen in den hydrologischen Größen (Temperatur, Niederschlag, Abfluss etc.) wurden dabei unter Berücksichtigung von Mittelwert, Varianz, Saisonalität, Persistenzverhalten und Exremwerten analysiert. Während in den Einzugsgebieten der Enns und Traisen mit der Zunahme der flüssigen Niederschläge eine Vergleichmäßigung des Abflussgeschehens verbunden ist, bewirkt der Rückgang der Schneeretention im Gailtal eher eine Verstärkung der Herbsthochwässer. In den Flachlandregionen zeigte sich durch die Zunahme der Verdunstung ein deutlicher Rückgang der Bodenfeuchte und der Grundwasserneubildungsraten. Abschließend wurden die wasserwirtschaftlichen und ökonomischen Folgen (Energiewasserwirtschaft, Hochwasserschutz, Grundwasserbewirtschaftung, Wintertourismus etc.) der simulierten Szenarien beurteilt und zusammengefasst. Das Projekt wurde von der Abteilung I/4/U beauftragt.