Open-source Monitoring und Wissen für ein Regional Nachhaltiges Wassermanagement in Zentralasien

Ungleich verteiltes Wasser in Zentralasien impliziert Konflikte in allen Bereichen der Wassernutzung. Eine effiziente Bewässerungslandwirtschaft ist ein wichtiger Beitrag zur regionalen Entwicklung. Fernerkundungsdaten können notwendige Informationen im Sinne eines Monitorings liefern. Satellitenbasierte Erdbeobachtung, insbesondere seit der Verfügbarkeit von frei zugänglichen Fernerkundungsdaten, bietet enormes Potenzial für die räumliche und zeitliche Bewertung einer Vielzahl sozioökonomischer und ökologischer Aspekte. Das nachhaltige Management von Wasserressourcen steht dabei im Fokus zahlreicher wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Fragestellungen. Speziell im Kontext zwischenstaatlicher Wasserverteilungs- und Nutzungskonflikte wie in Zentralasien wird der Fernerkundung ein hoher Stellenwert bei der Analyse und Bewertung wesentlicher Prozesse und Faktoren zur Erfassung des water footprint in der Bewässerungslandwirtschaft beigemessen. Im Aralseebecken in Zentralasien, einem der global größten Trockengebiete, ist Wasser geographisch ungleich allokiert und muss zwischen sechs Staaten, deren Ökonomien stark von der Wasserverfügbarkeit abhängen, verteilt werden. Physio-geographische Gegebenheiten als auch konkurrierende Interessen bei der Wassernutzung (wie Bewässerungslandwirtschaft und Energiegewinnung) erfordern eine effektive nationale und vor allem grenzüberschreitende Koordination dieser Interessen unter Einbindung von Nutzern und lokalen sowie regionalen Entscheidungsträgern mit dem Ziel der langfristig ressourcenschonenden Wassernutzung. Dieser Beitrag widmet sich der Frage wie frei zugängliche Fernerkundungsdaten und daraus in GIS-basierten Analysen abgeleitete Geoinformationen sowie der Transfer generierten Wissens im Sinne eines Monitorings zur Erhöhung der Wassernutzungseffizienz in der regionalen Bewässerungslandwirtschaft beitragen können. Besonderer Fokus liegt auf der Anwendung von optischen Satellitenbildern (MODIS) für (1) das Monitoring der bewässerten Landnutzung und der Ernteabschätzung zur Ermittlung der Produktivität der bewässerten Landwirtschaft und (2) dem zeitlichen und räumlichen Vergleich der Produktivität der Bewässerungssysteme. Die wissenschaftliche Arbeit verortet sich im CAWa-Projekt („Regional Research Network Central Asian Water“) als wissenschaftlich-technische Komponente der vom deutschen Bundesaußenministerium geförderten Wasserinitiative für Zentralasien (“Berliner Prozess”)

Constraining hydrological model parameters using water isotopic compositions in a glacierized basin, Central Asia

Water stable isotope signatures can provide valuable insights into the catchment internal runoff processes. However, the ability of the water isotope data to constrain the internal apportionments of runoff components in hydrological models for glacierized basins is not well understood. This study developed an approach to simultaneously model the water stable isotopic compositions and runoff processes in a glacierized basin in Central Asia. The fractionation and mixing processes of water stable isotopes in and from the various water sources were integrated into a glacio- hydrological model. The model parameters were calibrated on discharge, snow cover and glacier mass balance data, and additionally isotopic composition of streamflow. We investigated the value of water isotopic compositions for the calibration of model parameters, in comparison to calibration methods without using such measurements. Results indicate that: (1) The proposed isotope-hydrological integrated modeling approach was able to reproduce the isotopic composition of streamflow, and improved the model performance in the evaluation period; (2) Involving water isotopic composition for model calibration reduced the model parameter uncertainty, and helped to reduce the uncertainty in the quantification of runoff components; (3) The isotope-hydrological integrated modeling approach quantified the contributions of runoff components comparably to a three-component tracer-based end-member mixing analysis method for summer peak flows, and required less water tracer data. Our findings demonstrate the value of water isotopic compositions to improve the quantification of runoff components using hydrological models in glacierized basins

The WUEMoCA Tool for Monitoring Irrigated Cropland Use and Water Use Efficiency at the Landscape Level of the Aral Sea Basin

Water scarcity in the Aral Sea Basin together with the persistent dependency from agricultural production as well as with the effects of population growth and climate change is supposed to imply future conflicts in all water-use sectors. An efficient and sustainable irrigation agriculture will essentially contribute to sustainable regional development. Optical satellite remote sensing (RS) data such as MODIS provides necessary information for monitoring irrigated cropland use on the regional, respectively landscape scale. In this context, the WUEMoCA tool intends to provide agriculturally relevant, spatio-temporal geoinformation to support planning in the water resources management sector. Potential groups of end-users comprise policy makers and advisors from national governments but also regional and transboundary decision makers and specialists dealing with geoinformation technology and RS based analysis for sustainable land and water resources managemen