Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung von regionalen und lokalen Folgen des Klimawandels auf die Wasserressourcen in Niedersachsen. Es erfolgt eine integrierte, modellbasierte Analyse für die Bereiche Wasserverfügbarkeit, Hochwasserrisiko und Gewässerbelastung. Das prinzipielle Vorgehen erfolgt für alle Bereiche in drei Schritten: Analyse des Ist-Zustandes und bisheriger Änderungen, Prognose der Auswirkungen zukünftiger Klimaänderungen und Entwicklung von Anpassungsstrategien.
Zu den Forschungsfragen gehören die Entwicklung eines stochastischen Niederschlagsgenerators sowie Analysen regionaler Klimaszenarien (REMO, WETTREG). Es erfolgt eine räumlich differenzierte Betrachtung des Hochwasserrisikos sowie des Wasser- und Stoffhaushaltes einschließlich einer Unsicherheitsanalyse.
In dem Vorhaben wurden verschiedene Typen von Ensemble-Vorhersagen des Niederschlags und des Abflusses erstellt und deren Unsicherheit bewertet. Die Niederschlag-Abfluss-Modellierung für das rund 6000 km² große Untersuchungsgebiet erfolgt hauptsächlich mit dem Modell ArcEGMO. Unter Verwendung mehrerer meteorologischer Ensemble-Vorhersagesysteme (COSMO-LEPS, SRNWP-PEPS, COSMO-DE) werden für Teilgebiete Parameter- und Multi-Modell-Ensembles erstellt, welche die Bandbreite der möglichen Entwicklung der Hochwassersituation einrahmen sollen und probabilistische Vorhersagen erlauben.
Im Rahmen einer Bachelor-Arbeit im Fach Geographie wurde außerdem die Anwendbarkeit der in dem Flussgebietsmodell SWAT implementierten Ansätze zur Abflussbildung und Abflusskonzentration für die Modellierung von Hochwasserereignissen untersucht. Für das Extremhochwasser 2002 werden Ensembles der Überflutungsflächen mit dem im Rahmen der Hochwasserschutzkonzeption Sachsen erstellten HEC-RAS-Modell für die Vereinigte Mulde rückgerechnet. Außerdem wird untersucht, ob eine Disaggregation von Tagessummen des Niederschlags die Simulation weiter zurückliegender Hochwasserereignisse mit schlechter Datenlage im Muldegebiet verbessern kann.
Dieses BMBF-Verbundvorhaben beschäftigte sich mit der strategischen Planung eines Verbundsystems zum technischen Hochwasserrückhalt (Polder, Rückhaltebecken und Deiche). Es wird ein risikoorientierter Ansatz verfolgt. Eingangsgrößen sind u. a. unterschiedlich wahrscheinliche hydrologische Belastungsszenarien. Dazu werden für verschiedene Ausbauzustände Bewirtschaftungs- und Steuerregeln geplant und bezüglich der Kosten und Nutzen (in Form der Risikominderung) bewertet. Die Planungsvarianten können mit Hilfe eines Entscheidungsunterstützungssystems gegeneinander abgewogen werden.
In den nördlichen Provinzen Chinas sind Wasserknappheit und -verschmutzung aufgrund schnell wachsender Bevölkerung und Industrialisierung schwerwiegende Probleme, welche die sozio-ökonomische Entwicklung, die Lebensqualität und die Ökologie in der Region stark beeinflussen. Das Flussgebiet des Huangshuihe ist ein Beispiel für Wasserkonflikte, die sich daraus ergeben. In dem Forschungsvorhaben werden Methoden des integrierten Flussgebietsmanagements weiterentwickelt. Der vorgesehene Ansatz zur Entscheidungsunterstützung unter Einbeziehung regionalspezifischer sozio-ökonomischer Kriterien basiert auf Ergebnissen des Werra-Projektes und wird bezüglich der Berücksichtigung der Unsicherheit weiterentwickelt.
Es wurde eine Methodik zur Maßnahmen- und Strategieplanung für eine integrierte, partizipative Flussgebietsbewirtschaftung am Beispiel der Umsetzung der EU Wasserrahmenrichtlinie entwickelt. Eine entsprechende Fallstudie wurde für das Flussgebiet der Werra durchgeführt.
Im Mittelpunkt der ökologischen Untersuchungen standen neue Verfahren zur Zustandsbewertung sowie Maßnahmen zur Verbesserung von Gewässerstruktur und ökologischer Durchgängigkeit. Für die Modellierung der Gewässergüte wurde ein kombinierter Emissions-Immissionsansatz durch Anwendung des Flusseinzugsgebietsmodells SWAT und des ATV-Gewässergütemodells erprobt. Die sozioökonomische Bewertung umfasste vor allem Kosten, Nutzen, Akzeptanz und rechtliche Umsetzbarkeit von Maßnahmen. Die jeweiligen Fachdisziplinen waren eng vernetzt und in einen partizipativen Entscheidungsprozess eingebunden. Es wurde ein Entscheidungsunterstützungssystem entworfen und in Zusammenarbeit mit Auftragnehmern prototypisch umgesetzt. Im Rahmen einer Diplomarbeit im Fach Umwelttechnik wurden die Möglichkeiten zur Anwendung von Fuzzy-Methoden zur besseren Abbildung unscharfer Bewertungen der Maßnahmenakzeptanz untersucht. Das Wasser- und Stoffhaushaltsmodell SWAT wurde für das gesamte Werra-Einzugsgebiet kalibriert und kam für die Wirkungsprognose von Maßnahmen zur Reduzierung des diffusen Nährstoffeintrags zur Anwendung.
Die Ergebnisse wurden in Form eines Buches unter Beteiligung aller Partner veröffentlicht (Dietrich & Schumann, Hrsg. 2006).