Uni-Bayreuth

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Hydrogeologische Modellierung eines glazial-fluviatilen Grundwasserleiters unter vorhergesagten Klimaänderungen

Christian Moeck1, Antoine Baillieux2, Philip Brunner3, Mario Schirmer1, Daniel Hunkeler3
1 Centre of Hydrogeology and Geothermics (CHYN), University of Neuchâtel, Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology
2 INRA, Université d'Avignon
3 Centre of Hydrogeology and Geothermics (CHYN), University of Neuchâtel

P 4.1 in Alpine Hydrogeologie

 

 

Die Bestimmung der aktuellen und zukünftigen Grundwasserneubildung ist entscheidend für ein nachhaltiges Wassermanagement. Veränderungen und Umverteilungen in Temperaturen und Niederschlag durch die Klimaänderungen können zu einem Wasserdefizit in der Wasserversorgung führen. Diese Studie untersucht wie Veränderungen in der Grundwasserneubildung die Grundwasserspiegel eines kleinen glazial-fluviatilen Grundwasserleiters in der Nordschweiz beeinflussen. Es wird untersucht, ob saisonale Veränderungen zur Wasserknappheit führen können.

 

Aus einer großen Anzahl an Felddaten (umfangreiche geophysikalische Daten, Bohrkernanalysen, Pumptests sowie Markierungsversuchen in der gesättigten und ungesättigten Zone) wurde ein 3D Model des Untersuchungsgebietes erstellt. Um Veränderungen in Grundwasserneubildung und –spiegel zu simulieren, wurde das physikalisch basierte numerische Model HydroGeoSphere verwendet. Die Simulationen basieren auf 10 Klimamodelketten (Kombinationen zwischen Globalen Klima Modellen (GCMs) x Regionalen Klima Modellen (RCMs)) des A1B Emission Scenario (CH2011).  

 

Die systematische Analyse der Simulationen zeigt, dass die Grundwasserneubildung unter den prognostizierten Klimaänderungen im Herbst und nicht wie erwartet im Sommer am stärksten abnimmt. Eine „Verlängerung“ des Sommers in den Herbst ist zu beobachten. Zusätzlich, führt ein starkes Austrocknen des Bodens im Sommer dazu, dass deutlich mehr Niederschlag im Herbst benötigt wird, um den Bodenspeicher aufzufüllen und das eine deutliche Grundwasserneubildung entsteht. Die dazugehörigen tieferen Grundwasserspiegel führen zu einem temporalen Wassermangel, der jedoch stark von der gewählten Klimamodelkette abhängt. Die Unsicherheit durch die Variabilität in den vorhergesagten Änderungen in Temperaturen und Niederschlag zwischen den Klimamodelketten ist groß.  Hingegen, sagen fast alle Klimamodelketten eine Zunahme der Grundwasserneubildung im Winter voraus. Obwohl eine große Unsicherheit durch die Klimamodelketten gegeben ist, zeigen alle den gleichen saisonalen Trend. Bei Betrachtung der jährlichen Grundwasserneubildungswerten zeigen sich unter Einbeziehung aller Klimamodelketten kaum Veränderungen zwischen simulierten historischen und zukünftigen Grundwasserneubildungsraten und -spiegel.

 

Zusätzlich zu den genannten Analysen wurden zukünftige Grundwasserneubildungsraten mit Trockenperioden wie dem Hitzesommer 2003 verglichen. Die Häufigkeiten und Intensitäten in zukünftigen Extremereignissen konnte für ein „Worst-Case“ Szenario quantifiziert werden. Eine Zunahme in Häufigkeit und Intensität in Extremeereignissen für Grundwasserneubildung ist zu verzeichnen. Die Häufigkeit der Trockenperioden bis zum Ende des Jahrtausends nimmt mit einem Faktor von 5 zu.  



CH2011 (2011), Swiss Climate Change Scenarios CH2011, published by C2SM, MeteoSwiss, ETH, NCCR Climate, and OcCC, Zurich, Switzerland, 88 pp. ISBN: 9783033030657.

Letzte Änderung 28.10.2013