Wasserwirtschaftliche Bewirtschaftungskonzepte
SWIM (Soil and Water Integrated Model) ist ein öko-hydrologisches Modell, das zur Untersuchung der Auswirkungen von Klima- und Landnutzungsänderungen auf regionaler Ebene eingesetzt wird. Es kann Wasserflüsse, Pflanzenwachstum und Nährstoffdynamik für jedes Hydrotop berechnen.
Wesentliche Merkmale und Fähigkeiten von SWIM:
- Differenzierung zwischen Einzugsgebieten, Teileinzugsgebieten und Hydrotopen (Flächen mit gleichem hydrologischen Verhalten basierend auf Boden- und Landnutzungseigenschaften).
- Verarbeitet und berechnet Eingangs- und Ausgangsdaten in täglichen Zeitschritten.
- Berücksichtigt bis zu 10 vertikale Bodenschichten und verschiedene Landnutzungstypen.
- Simuliert Wasserflüsse, Pflanzenwachstum und Nährstoffdynamik für jedes Hydrotop.
- Stellt die Verzögerungsfunktion für die Wiederauffüllung des Grundwassers durch Versickerung aus ungesättigten Bodenschichten dar.
- Berechnet schnelle Abflusskomponenten wie Oberflächenabfluss und Zwischenabfluss sowie eine langsame horizontale Abflusskomponente aufgrund langsamer Grundwasserbewegung.
- Integriert ein Reservoirmodell zur Simulation der Bewirtschaftung von Stauseen (Hochwasserrückhalt, Wasserversorgung, Wasserkrafterzeugung und Niedrigwasseraufhöhung).
- Ermöglicht die Simulation von Wasserentnahmen/-einleitungen, z.B. für landwirtschaftliche Bewässerung oder Überleitungen.
- Beinhaltet ein landwirtschaftliches Modul zur Simulation von Anbaufolgen, Düngung und Ernte sowie den dazugehörigen Nährstoffkreislauf.
- Simuliert das dynamische Wachstum verschiedener Waldtypen, Gras- und Buschland.
Im Projekt SpreeWasser:N wird SWIM verwendet, um in Szenarioanalysen die Auswirkungen auf das erweiterte Untersuchungsgebiet (einschließlich der Lausitzer Flusseinzugsgebiete der Schwarzen Elster, Spree, Dahme und Lausitzer Neiße) zu prognostizieren. Es dient auch zur Bereitstellung hydrologischer Komponenten (wie Grundwasserneubildung und Spreepegel) für andere Modelle wie QSim und MODFLOW. SWIM ist darauf ausgelegt, ein ganzheitliches Verständnis des Systems zu ermöglichen, indem es relevante und miteinander verbundene hydrologische Prozesse sowie Pflanzen- und Bewirtschaftungsprozesse integriert.
ERGEBNISSE
Entwicklung der Klimavariablen und Simulationsergebnisse Spreeeinzugsgebiet
Bei den Jahressummen des Niederschlags (P) ist kein Trend erkennbar, die potenzielle Verdunstung (Epot) zeigt, insbesondere wegen der ansteigenden Temperaturen, einen deutlich ansteigenden Trend, dieser zeigt sich etwas abgeschwächt auch in der realen Verdunstung (Eact).
Grundwasserneubildung (GWN), Gesamtabfluss (Q) sowie Abflussbeiwert (Q/P) weisen abnehmende Trends auf, am deutlichsten ist dieser bei der GWN zu erkennen.
Jahressummen von Niederschlag (P), der potenzieller (Epot) und realer (Eact) Verdunstung
Jahressummen von Grundwasserneubildung (GWN) und Gesamtabfluss (Q) sowie Abflussbeiwert (Q/P)
Karten der Klimavariablen und Simulationsergebnisse gesamtes Modellgebiet
Die Jahressummen des Niederschlags (P) zeigen für große Teile der Mittleren und Unteren Spree, der Schwarze Elster sowie der Unteren Lausitzer Neiße Werte zwischen 600 und 650 mm/a. Im Oberlauf der Spree werden 900 mm/a überschritten, im Oberlauf der Schwarzen Elster 750 mm/a und im Oberlauf der Lausitzer Neiße (Polen, Tschechien) 1200 mm/a.
Karten der Klimavariablen und Simulationsergebnisse
Die Jahressummen des Niederschlags (P) zeigen für große Teile der Mittleren und Unteren Spree, der Schwarze Elster sowie der Unteren Lausitzer Neiße Werte zwischen 600 und 650 mm/a. Im Oberlauf der Spree werden 900 mm/a überschritten, im Oberlauf der Schwarzen Elster 750 mm/a und im Oberlauf der Lausitzer Neiße (Polen, Tschechien) 1200 mm/a.
Jahressumme des Niederschlags
Die reale Verdunstung (Eact) wird einerseits von der potenziellen Verdunstung (hauptsächlich Lufttemperatur) beeinflusst. Daneben sind die Wasserverfügbarkeit (über Wasserflächen mehr oder weniger unbegrenzt), die Landnutzung (z.B. aktive Tagebaue ohne Vegetation und schnelle Versickerung der Niederschläge, somit geringe Verdunstung) aber auch die Böden von Bedeutung.
Jahressumme der realen Verdunstung
Jahressumme der Wasserbilanz
Die Wasserbilanz ist für die oberen Bereiche der drei Einzugsgebiete deutlich positiv. Große Teile der mittleren und unteren Bereiche weisen lediglich eine gering positive Bilanz auf. Dies gilt auch für Wasserflächen (Seen, Talsperren) in den oberen Bereichen. Die in den Flachlandsgebieten von Spree und Schwarze Elster liegenden Wasserflächen (inkl. der gefluteten Tagebauseen) weisen deutlich negative Bilanzen auf.
Alle gezeigten Messdaten sind Eigentum des Potsdam-Institut für Klimaforschung und unterliegen den Urheberrechten. Sie können nach Anfrage an die SpreeWasser:N-Koordination ggfls. zur weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt werden.
