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Projekte

Im Folgenden wird eine Übersicht ausgewählter Projekte gezeigt, die im Rahmen des Innovationsfonds im Handlungsfeld Wasser gefördert wurden. Des weiteren sind die Ergebnisse der Projekte in der Broschüre Klimawandel und Wasser zusammengefasst. 

Studie zum Einfluss des Klimawandels auf die Entwicklung von Grundwasserständen

In dieser Studie wurde anhand von Messergebnissen die Entwicklung der Grundwasserstände der letzten Jahrzehnte untersucht. Für diesen Zeitraum konnte kein signifikantes Absinken oder Ansteigen der Grundwasserstände nachgewiesen werden - trotz der in den vergangenen Jahrzehnten gestiegenen Temperaturen.

Auswirkungen von Klimaänderungen auf das nachhaltig bewirtschaftbare Grundwasserangebot und den Bodenwasserhaushalt in Nordrhein-Westfalen

In dieser Studie wurde mittels Modellsimulationen die zukünftige Entwicklung der Grundwasserstände und die Grundwasserneubildung abgeschätzt. Dabei wurde gezeigt, dass sich der Zeitraum, währenddessen Grundwasser gebildet wird vor allem zum Ende des Jahrhunderts möglicherweise verkürzen wird, mit leichter Intensivierung für die verbliebene Zeitspanne. Somit impliziert der projizierte Entwicklungspfad des Wasserhaushalts eine Abnahme des nachhaltig nutzbaren Grundwasserdargebotes aufgrund einer verringerten Grundwasserneubildung. Gleichzeitig ergibt sich ein höheres Wasserdefizit im Boden im Sommerhalbjahr, welches zu einem erhöhten Wasserbedarf für die Feldberegnung führt. Wie stark die Veränderungen in Zukunft kleinregional tatsächlich ausgeprägt sein werden, kann auf Basis dieses Projekts, dass nur eine Klimaprojektion verwendet hat, nicht mit Sicherheit eingeschätzt werden. Darüber hinaus wird sich die Höhe der Grundwasserneubildung regional wahrscheinlich in Abhängigkeit von Boden, Vegetationsart, Grundwassereinfluss etc. unterschiedlich stark verändern.

Abschlussbericht

Extremwertstatistische Untersuchungen von Starkniederschlägen in NRW (ExUS)

In dieser Studie wurde untersucht, ob in Nordrhein-Westfalen die Häufigkeit der Starkregenereignisse zugenommen hat. Dazu wurden Niederschlagsmessdaten seit 1950 von rund 800 meteorologischen Stationen des Landes, der Wasserverbände und des Deutschen Wetterdienstes analysiert. Die Auswertungen ergaben, dass zwischen 1950 und 2008 die Anzahl der Starkregenereignisse in der Tat zugenommen hat und ein weiterer Anstieg nicht ausgeschlossen werden kann. Die Studienergebnisse tragen dazu bei, den Umgang mit Niederschlagswasser in städtischen Bereichen zu überprüfen und gegebenenfalls anzupassen.

Abschlussbericht

Untersuchung starkregengefährdeter Gebiete

Um die Hochwassergefahr durch Starkregen in Zukunft besser abschätzen zu können, wurden in drei Beispielgemeinden mit verschiedenen Methoden, die dort 2007 aufgetretenen Starkregen-Ereignisse analysiert. Mit Hilfe der ausgewerteten Daten wurden Fließwege und überschwemmungsgefährdete Gebiete bestimmt. Aus dem Methodenvergleich konnten Hinweise für die Erstellung von Starkregengefahrenkarten, die auch in anderen Gebieten übertragbar sind, abgeleitet werden.

Abschlussbericht

Klimawandel und Kanalnetzberechnung

Im Rahmen dieser Untersuchung wurde geprüft, inwiefern die (nordrhein-westfälischen) Kanalnetze für die immer häufiger auftretenden Starkregenereignisse gerüstet sind und, ob ihre Abmessungen gegebenenfalls angepasst werden müssen. Dafür wurden unter anderem Detailanalysen von zwei Überflutungsereignissen und langjährigen Niederschlagsreihen durchgeführt. Aus diesen Ergebnissen und der Diskussion von Bemessungsgrundlagen konnten erste Hinweise zum Umgang mit dem Klimawandel in der Siedlungsentwässerung abgeleitet werden.

Abschlussbericht

Handlungsoptionen für eine wassersensible Stadtentwicklung in NRW

In der Studie „Klimawandel und Kanalnetzberechung“ wurden einzelne Überflutungsereignisse in Nordrhein-Westfalen detailliert analysiert. In einer Folgeuntersuchung wurde ein Gesamtbild über die Empfindlichkeit der nordrhein-westfälischen Kanalnetze erstellt. So wurden mehrere, über das gesamte Landesgebiet verteilte Starkregenereignisse, deren Folgen sowie Besonderheiten der Einzugsgebiete und Kanalnetze betrachtet. Ziel war es, Ursachen von Überflutungen zu erkennen und zu klassifizieren. Eine Studie zu Vorbeugungsmaßnahmen und Niederschlagsabflussmodellen ergänzte die Untersuchungen. Auf Basis der Ergebnisse wurde abschließend ein Leitfaden mit Handlungsoptionen und Empfehlungen für eine wassersensible Stadtentwicklung in Nordrhein-Westfalen entwickelt.

Bericht

Hochwasserschutzwirkung der Talsperren im Einzugsgebiet der Ruhr bei ganzjährigem Betrieb unter Berücksichtigung klimabedingter Abflussänderungen einschließlich der konkurrierenden Nutzungen

In dieser Studie wurde der Hochwasserschutzgrad der Talsperren und dessen mögliche Veränderung infolge des Klimawandels untersucht. Basierend auf historischen Hochwasserereignissen wurde die vorhandene Hochwasserschutzwirkung der Talsperren berechnet. In einem zweiten Schritt wurde errechnet, wie sich die Hochwasserverhältnisse in der Region durch den voraussichtlichen Klimawandel ändern werden. Die Ergebnisse für die Hochwasserschutzwirkung der Talsperren zeigen, dass durch die jahreszeitliche Verschiebung der Niederschläge im Sommer ein größerer Freiraum zur Hochwasserrückhaltung zu Verfügung stehen wird, wohingegen sich der Freiraum im Winter im Gegensatz zur heutigen Situation reduziert. Im Zuge von Langzeitsimulationen wurde zudem untersucht, ob und inwiefern die konkurrierenden Nutzungen der Talsperren – wie Hochwasserschutz sowie Trink- und Brauchwasserversorgung – die langfristige Betriebssicherheit des Ruhr-Talsperrensystems in Niedrigwasserperioden beeinträchtigen. Dabei wurde festgestellt, dass sich im Zuge des Klimawandels die meisten Bewirtschaftungsstrategien belastend auswirken werden.

Abschlussbericht (Kurzfassung)

Untersuchung zur Auswirkung des Klimawandels auf das Abflussverhalten in Gewässern in NRW

In dieser Studie wurde untersucht, ob im Zuge des Klimawandels künftig häufiger mit Hochwasserereignissen zu rechnen ist. Mit Hilfe eines hydrologischen Modells wurde der Einfluss des Klimawandels auf das Abflussverhalten allgemein sowie auf den mittleren Abfluss, Niedrig- und Hochwasserabfluss für Gewässer mit größeren Einzugsgebieten in Nordrhein-Westfalen analysiert. Für die meisten Fließgewässer in Nordrhein-Westfalen ergab sich, dass sich das Abflussverhalten vor allem zum Ende des Jahrhunderts ändern wird; dabei ist durch die jahreszeitlichen Veränderungen der Niederschlagsverhältnisse sowohl mit einer Zunahme der Abflüsse im Winter als auch mit einer Abnahme der Abflüsse im Sommer zu rechnen.

Abschlussbericht

Anhang

Auswirkungen des Klimawandels auf Oberflächengewässer als Grundlage für aktuelle und zukünftige Wärmeeinleitungen

An den größeren nordrhein-westfälischen Flüssen (Rhein, Ruhr oder Lippe) sind Industriekomplexe zu finden, die das Wasser der Flüsse zur Kühlung ihrer Anlagen benötigen und das erwärmte Wasser im Anschluss wieder in den Fluss zurückleiten. Für die Gewässerqualität kann dies eine erhebliche Belastung darstellen, zumal der Klimawandel zu einer weiteren Erwärmung des Wassers beitragen kann. In dieser Studie wurden deshalb nun Prognosen modelliert, wie sich Wärmeeinleitungen bei einem fortschreitenden Klimawandel und potenziellen neuen Kraftwerksansiedlungen auswirken. Relevant werden dürften die Ergebnisse der Studie vor allem bei Genehmigungsverfahren für neue Anlagen.

Gefährdung der Trinkwasserversorgung durch Krankheitserreger

In dieser Studie wurde untersucht, ob zukünftig klimabedingte Veränderungen der Wassertemperatur und der Abflussbedingungen bei Starkregenereignissen die Qualität von Grundwasser, Uferfiltrat und Oberflächenwasser – aus denen unser Trinkwasser gewonnen wird – beeinträchtigen. Zunächst wurde analysiert, welche Trinkwasserressourcen schon heute eine erhöhte Anfälligkeit für den Befall von Krankheitserregern aufweisen und wie sich die prognostizierte weitere Klimaerwärmung auf die künftige Qualität des Trinkwassers auswirken wird. Aufgrund der Ergebnisse sollen Hinweise zu Anpassungsmaßnahmen für die Trinkwassergewinnung, für das Monitoring zur Früherkennung von Verunreinigungen sowie Hinweise für die Trinkwasseraufbereitung gegeben werden.

Einfluss der Wetterverhältnisse auf das Emissionsverhalten von Kläranlagen

In dieser Studie wurden die Emissionen von klimarelevanten Gasen aus Kläranlagen – insbesondere unter Berücksichtigung der Wetterverhältnisse untersucht. Dabei wurden aus den Einzelkonzentrationen der Gase Methan, Lachgas und Ammoniak an den verschiedenen Teilen eines ausgewählten Klärwerks die Gesamtemissionen der Anlage bei unterschiedlichen Wetterverhältnissen bestimmt. Eine Temperaturabhängigkeit konnte aus den vorliegenden Messergebnissen nicht abgeleitet werden.

Zusammenfassung