ALBERT

Description: Trend analysis on observations and model-based climate change simulations are two commonly used methods for climate change detection and impact analysis. Here we propose an integrated assessment and interpretation of climate change impacts as a prerequisite for stakeholder outreach and planning of suitable climate change adaptation measures. The assessment includes (i) identifying trends in meteorological and hydrological observations and their nature, (ii) analysing the relation between the meteorological drivers and generated run-off as an integrated catchment response and (iii) analysing how hitherto changes agree with the simulations by regional climate models (RCMs). The Lusatian river catchments of Spree and Schwarze Elster, characterised by high anthropogenic impact (e.g. mining activities) and low natural water yield, serve as study areas. The results of this study suggest that increases in observed temperature and potential evapotranspiration are robust while observed precipitation remained nearly unchanged (1963–2006). The RCMs agree on simulating a temperature increase but simulate opposing trends for precipitation for both past (1963–2006) and future (2018–2060) periods, the latter inducing differences in the hydrological response (actual evapotranspiration and run-off). For stakeholder outreach, we communicated a range of potential future climates and identified the statistical RCMs (STAR, WettReg) as warm and dry scenarios, and the dynamical RCMs (REMO, CCLM) as wet scenarios. Ultimately, the combined analysis of trends in observations and simulation models can be beneficial for stakeholder outreach and may increase their willingness to plan and implement suitable climate change adaptation strategies which are urgently needed within the Lusatian river catchments.

Description: Klimaänderungen und sozioökonomische Entwicklungen können Konsequenzen für die Wassermengenbewirtschaftung und die Was-serbeschaffenheit nach sich ziehen. Zur Abschätzung der Auswirkungen regionaler Entwicklungen wurde in dieser Studie eine Modell-kaskade aus (i) den hydrologischen Modellen SWIM und EGMO, (ii) dem Langfristbewirtschaftungsmodell WBalMo und (iii) dem Wasser-gütemodell GGM entwickelt, implementiert und angewandt. Die Modellkaskade bietet zudem die Möglichkeit, Anpassungsoptionen der Wassermengen- und -gütebewirtschaftung einzubeziehen.Als Untersuchungsgebiet dient das Einzugsgebiet der Spree, in dem in Folge des jahrzehntelangen Braunkohlebergbaus und dessen Rückgangs seit den 1990er Jahren vielfältige Herausforderungen hinsichtlich Wassermenge und -beschaffenheit bestehen (z.B. niedrige pH-Werte in den Tagebauseen, hohe Sulfatkonzentrationen in Tagebauseen und Vorflutern).Die grundlegende Fragestellung ist, ob sich die bestehenden Wassermengen- und -beschaffenheitsprobleme unter zukünftig potenziell trockeneren Bedingungen verschärfen bzw. wie sie durch Anpassungsmaßnahmen gelindert werden können. Als klimatischer Antrieb der Modellkaskade werden stochastisch generierte Zeitreihen (Realisierungen) des Regionalen Klimamodells STAR genutzt. Die Reali-sierungen des Szenarios STAR 0K werden im Sinne einer Referenzvariante der rezenten klimatischen Bedingungen verwendet, um die Konsequenzen des Rückgangs von Bergbauaktivitäten separat zu betrachten. Zur Ermittlung der Sensitivität der Wasserressourcen ge-genüber einer potenziell trockeneren Zukunft dient das Szenario STAR 2K, bei dem eine weitere Erhöhung der Jahresmitteltemperatur um 2 K sowie im Mittel eine Abnahme des Jahresniederschlages projiziert wird. Die sozioökonomische Entwicklung der Region wird anhand eines Bewirtschaftungsszenarios betrachtet, das von einem weiteren Rückgang der Bergbauaktivitäten in der Region ausgeht.Im Verlauf des Zeitraums 2018–2052 zeigen sich im Szenario STAR 0K nur geringe Auswirkungen auf das natürliche Wasserdargebot, die bewirtschafteten Abflüsse gehen durch sinkende Sümpfungswassereinleitungen leicht zurück. Im Szenario STAR 2K geht das natürliche Wasserdargebot zurück und die wasserwirtschaftlichen Speicher werden stärker in Anspruch genommen. Die bewirtschafteten Abflüs-se in der Region sinken, was negative Konsequenzen für die Erfüllung von Nutzeransprüchen nach sich zieht. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Tagebauseen wieder versauern und die Sulfatkonzentrationen ansteigen, nimmt im Szenario STAR 2K im Vergleich zu STAR 0K zu.Wasserwirtschaftliche Anpassungsoptionen wurden hinsichtlich ihrer Konsequenzen für Wassermenge und -beschaffenheit analysiert. Durch die Überleitung von Wasser aus der Elbe können die Wassermengen- und -beschaffenheitsprobleme reduziert werden. Die In-Lake-Neutralisation von Tagebauseen kann lokale Probleme der Wasserbeschaffenheit mindern.