Modeling saltwater intrusion scenarios for a coastal aquifer at the German North Sea

A 3d regional density-driven flow model of a heterogeneous aquifer system at the German North Sea Coast is set up within the joint project NAWAK (“Development of sustainable adaption strategies for the water supply and distribution infrastructure on condition of climatic and demographic change”). The development of the freshwater-saltwater interface is simulated for three climate and demographic scenarios. Groundwater flow simulations are performed with the finite volume code d3f++ (distributed density driven flow) that has been developed with a view to the modelling of large, complex, strongly density-influenced aquifer systems over long time periods

Klimafolgenabschätzungen in der Wasserwirtschaft und deren Nutzen für die Praxis

KlimafolgenClimate ImpactsDer globale Klimawandel kann regional unterschiedliche Auswirkungen haben. Während sich die wissenschaftliche Forschung vor allem mit der Analyse der Daten beschäftigt, ist die fachliche Praxis darum bemüht, die Ergebnisse zu interpretieren und Handlungsempfehlungen daraus abzuleiten. Im Zuge des Projektes KliBiW (Globaler Klimawandel – Wasserwirtschaftliche Folgenabschätzung für das Binnenland) wurden die Auswirkungen des Klimawandels auf die Hochwasser- und Niedrigwasserverhältnisse in Niedersachsen untersucht. Hierzu wurden die Daten von zwei regionalen Klimamodellen (WETTREG2006 und REMO), beide angetrieben durch das Globalmodell ECHAM5/MPI-OM, räumlich interpoliert und die Niederschläge zum Teil zeitlich disaggregiert, um hoch aufgelöste Klimainformationen bereitzuhalten. Anschließend erfolgte die Kopplung mit einem hydrologischen Modellsystem (PANTA RHEI), das bereits in der Hochwasservorhersagezentrale des NLWKN im Einsatz ist. Über Langzeitsimulationen wurden zukünftige Veränderungen in den Abflussverhältnissen räumlich und zeitlich differenziert für das Aller-Leine Gebiet identifiziert. Als Betrachtungszeiträume dienten eine nahe Zukunftsphase (2021 – 2050) und eine ferne Zukunftsphase (2071 – 2100). Die Veränderungen verschiedener hydrologischer Hoch- und Niedrigwasser-Kenngrößen wurden gegenüber einem Kontrollzeitraum (1971 – 2000) aufgezeigt. Die Auswertungen an 8 Pegeln in Einzugsgebieten >1.000 km² auf Tageswertbasis und an 6 Pegeln in Einzugsgebieten <1.000 km² auf Stundenwertbasis zeigten, dass sich die Hochwassersituation zukünftig verschärfen kann. Während kleinere Hochwässer häufiger auftreten können, nehmen die Scheitelabflüsse insbesondere in der fernen Zukunft zu. Aussagen zu größeren Ereignissen sind aufgrund der großen Bandbreite der Ergebnisse jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Die Niedrigwasserverhältnisse zeigten eine Abnahme der Abflüsse, speziell im Sommer, sowie eine Zunahme der Dauer undnder Volumendefizite bei Trockenperioden. Hierbei erschien die Variabilität und Ausprägung der Trockenheit in kleineren Einzugsgebieten etwas größer. Die Nutzung dieser Erkenntnisse stellt die fachliche Praxis vor die Herausforderung, die Ergebnisse zu interpretieren und zu kommunizieren. Unsicherheiten in den Modellketten müssen berücksichtigt und, wenn möglich, quantifiziert werden. Die abgeleiteten hydrologischen Konsequenzen des Klimawandels können z.B. Anwendung finden in der gesetzlich geforderten Berücksichtigung der Auswirkungen des Klimawandels auf die Risikogebiete entsprechend der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (2007/60/EG). Dieser Beitrag gibt einen Überblick über wasserwirtschaftlich relevante Auswertungen von Klimamodelldaten auf unterschiedlichen räumlichen Skalen und zeigt anhand ausgewählter Beispiele auf, wie primär im wissenschaftlichen Kontext erhobene Ergebnisse effektiv für praxisrelevante Fragestellungen genutzt werden können

Modeling saltwater intrusion scenarios for a coastal aquifer at the German North Sea

A 3d regional density-driven flow model of a heterogeneous aquifer system at the German North Sea Coast is set up within the joint project NAWAK (“Development of sustainable adaption strategies for the water supply and distribution infrastructure on condition of climatic and demographic change”). The development of the freshwater-saltwater interface is simulated for three climate and demographic scenarios. Groundwater flow simulations are performed with the finite volume code d3f++ (distributed density driven flow) that has been developed with a view to the modelling of large, complex, strongly density-influenced aquifer systems over long time periods

Modeling saltwater intrusion scenarios for a coastal aquifer at the German North Sea

A 3d regional density-driven flow model of a heterogeneous aquifer system at the German North Sea Coast is set up within the joint project NAWAK (“Development of sustainable adaption strategies for the water supply and distribution infrastructure on condition of climatic and demographic change”). The development of the freshwater-saltwater interface is simulated for three climate and demographic scenarios. Groundwater flow simulations are performed with the finite volume code d3f++ (distributed density driven flow) that has been developed with a view to the modelling of large, complex, strongly density-influenced aquifer systems over long time periods

Modeling saltwater intrusion scenarios for a coastal aquifer at the German North Sea

A 3d regional density-driven flow model of a heterogeneous aquifer system at the German North Sea Coast is set up within the joint project NAWAK (“Development of sustainable adaption strategies for the water supply and distribution infrastructure on condition of climatic and demographic change”). The development of the freshwater-saltwater interface is simulated for three climate and demographic scenarios. Groundwater flow simulations are performed with the finite volume code d3f++ (distributed density driven flow) that has been developed with a view to the modelling of large, complex, strongly density-influenced aquifer systems over long time periods