KliMaWerk – Nachhaltige Bewirtschaftung des Landschaftswasserhaushaltes zur Erhöhung der Klimaresilienz: Management und Werkzeuge

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Kurzbeschreibung

Im Projekt werden Maßnahmen und Strategien zur Erhöhung der hydrologischen und ökologischen Resilienz für vom Klimawandel betroffene Fließgewässer entwickelt. Besondere Berücksichtigung finden Niedrigwasser- und Austrocknungssituationen im Wechsel mit Starkregenereignissen. Durch die integrierte Betrachtung eines gesamten Flussgebiets werden sowohl die ökologischen Funktionen der Gewässer als auch konkurrierende Gewässernutzungen berücksichtigt. Neu ist hierbei der ganzheitliche Blick auf den Landschaftswasserhaushalt mit allen wesentlichen Akteuren statt einer engen Fokussierung auf einzelne räumliche Elemente oder einzelne Nutzergruppen.

Praxisinstrumente dabei sind neben einem gekoppelten Oberflächen-/Grundwassermodell ein Werkzeugkasten als modulares Planungsinstruments für die Auswahl von Managementstrategien und Maßnahmen. Darüber hinaus werden Empfehlungen zum Umgang mit Niedrigwasser und Trockenheit unter Berücksichtigung von Nutzungsarten und -intensitäten in ruralen und urbanen Einzugsgebieten erarbeitet.

Durch die Anwendung der entwickelten Werkzeuge wird die Resilienz gegenüber variierenden Extremwettersituationen erhöht und ein gesellschaftlicher Mehrwert durch die Sicherstellung eines nachhaltigen Landschaftswassermanagements (Wasserspeicherung in feuchten Perioden und kontrollierte Nutzung in Trockenperioden) generiert.

Ziel

Konkrete Ziele des Projektes sind die Entwicklung eines Werkzeugkastens als modulares Planungsinstruments für die gezielter Auswahl integraler Managementstrategien und angepasster Maßnahmen zur Etablierung eines nachhaltigen Landschaftswasserhaushaltes (Stärkung der Grundwasserneubildung und des Niedrigwasser- sowie kontrollierten Hochwasserabflusses) sowie zur Prognose der Maßnahmen-Auswirkungen auf Zustand und Leistungen der Gewässer. Wesentlich hierbei ist eine allgemein anwendbare, automatisierte Softwarekoppelung von Oberflächengewässer- und Grundwassermodellierung als Grundlage für nachhaltige Gewässer-bezogene Planungen im Klimawandel. Für die praktische Anwendung verfolgt KliMaWerk das Ziel der Ableitung von Empfehlungen zum Umgang mit Niedrigwasser und Trockenheit unter Berücksichtigung von Nutzungsarten und -intensitäten in ruralen und urbanen Einzugsgebieten.

Arbeitspakete (AP)

Im Arbeitspaket erfolgt die Darstellung des Wirkungsgefüges zwischen hydrologischen, stofflichen und ökologischen Parametern in den zwei Beispiel-Einzugsgebieten sowie der erwarteten Wirkung geeigneter Maßnahmen, die sinnvoll in Maßnahmenpaketen kombinierbar sind. Dieses Wirkungsgefüge bildet die Grundlage für die Planung der Freilanduntersuchungen, die Ableitung von Szenarien, der hydrologischen und stofflichen Simulationsmodelle und der Wissensregeln. Start eines ersten Experten- und Stakeholder-Workshops unter Einbeziehung der assoziierten Projektpartner.

In zwei repräsentativen Teileinzugsgebieten des Lippeeinzugsgebietes werden in insgesamt 30 Untersuchungsabschnitten werden durchgeführt: hydromorphologische Bestandsaufnahme der Gewässerabschnitte, physiko-chemische Untersuchungen im Gewässer, biologische Untersuchungen im Gewässer und in der Aue, in-situ Messungen von Ökosystemfunktionen (Produktion, Respiration, Dekomposition); hydrogeologische und hydraulische Bestandsaufnahme im Grundwasser, hydrochemische Untersuchungen im Grundwasser, Untersuchung im Boden. Die Untersuchungen laufen größtenteils für 2 Jahre.

Zielsetzung des AP3 ist die Abbildung des Ist-Zustands des Wasser- und Stoffhaushalts für die beiden Teileinzugsgebiete sowie die Entwicklung von Upscaling-Strategien für das gesamte Lippeeinzugsgebiet. Zum Einsatz kommen dabei die detailscharfen Modelle NASIM und SPRING für die Teileinzugsgebiete und das großskalige ökohydrologische Modell SWAT für das Gesamteinzugsgebiet der Lippe.

Mittels Cross-Impact Bilanzanalyse werden die Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Maßnahmenpaketen zur Erreichung von (potenziell) widersprüchlichen Zielen der relevanten Sektoren für die Landschaftswasserhaushalt (z. B. Landwirtschaft, Fortwirtschaft, Wasserwirtschaft, Industrie und Naturschutz) unter verschiedenen sozio-ökonomischen Rahmenbedingungen und Klimaszenarien ermittelt. Dabei werden verschiedene Shared Socioeconomic Pathways analysiert. Es werden mindestens zwei Maßnahmen- und Landnutzungsszenarien erarbeitet.

AP5 hat die Modellierung der in AP4 bereit gestellten Szenarien, die Analyse der Wirkung auf den Wasser- und Stoffhaushalt sowie die damit im Zusammenhang stehenden Ökosystemleistungen zum Ziel. Die ökologischen Auswirkungen der Szenarien werden mittels Bayesischer Modellierung, basierend auf Wissensregeln aus AP1 und den Felduntersuchungen aus AP2, prognostiziert.

Darauf aufbauend werden ÖSL für die Szenarien abgeleitet: Versorgungsleistungen: Wasserverfügbarkeit und Regulierungsleistungen: Niedrigwasserregulierung, Grundwasserneubildung, Habitate für Biodiversität, CO2-Fixierung, Nährstoffrückhalt. Für jeden Arbeitsschritt erfolgt eine Sensitivitätsanalyse zur Beschreibung von Unsicherheiten und Grenzen der Methodik.

Beschreibung der best practice-Optionen durch ökologisches Gewässermanagement und nachhaltige Flächenbewirtschaftung im Einzugsgebiet zur Stärkung des Niedrigwasserabflusses, Erhöhung des Stoffrückhalts und Förderung der Resilienz der Biozönose basierend auf den Ergebnissen aus AP 1 – 5. Empfehlungen für die nachhaltige Entwicklung des Landschaftswasserhaushaltes durch klimaresiliente Managementplanung, Integration multifunktionaler Maßnahmen, sowie eine ökologisch und nachhaltige Wassernutzung. Anwendbares Produkt ist ein modularer Werkzugkastens in Form von Maßnahmensteckbriefen und eines Entscheidungsunterstützungssystems zur Maßnahmenauswahl.

Dies wird ergänzt durch Lösungsansätze für die Überwindung technischer sowie Governance-bedingter Umsetzungshindernisse und -erschwernisse zur Maßnahmenumsetzung.

Das Projektmanagement durch den Lippeverband koordiniert das gesamte Verbundvorhaben, verfolgt die Spezifizierung und Überprüfung des Arbeitsplans und des Gesamtbudgets sowie die Qualitätskontrolle und stellt die interne und externe Kommunikation sicher. Diese umfasst Konsortialtreffen, eine dialog-orientierte Öffentlichkeitsarbeit sowie eine Zielgruppen-angepasste Kommunikationsstrategie. Hinzu kommt die Kooperation mit den Vernetzungs- und Transfervorhaben, die Projektdokumentation in Form von Zwischen- und Abschlussberichten und inhaltliche und redaktionelle Zusammenführung der Berichtsteile der Projektpartner.

Koordinator:
Dr. rer. nat. Mario Sommerhäuser
Lippeverband

Projektpartner:

  • Lippeverband (LV)
  • Universität Duisburg Essen (UDE) – Abteilung Aquatische Ökologie
  • Universität Kiel (UKI) – Abteilung Hydrologie und Wasserwirtschaft
  • Planungsbüro Koenzen (PBK)
  • Hydrotec Ingenieurgesellschaft für Wasser und Umwelt (HYD) mbH
  • delta-h Ingenieurgesellschaft (DEH) mbH
  • Ecologic Institut (ECO) gemeinützige GmbH

Assoziierte Partner:

  • Bezirksregierung Münster (BRMS)
  • Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen (LWK)
  • Arbeitsgemeinschaft der Wasser- und Bodenverbände Westfalen-Lippe (WuB)

Laufzeit:
01.02.2022- 31.01.2025