Flussgebiets- und Wasserhaushaltsmodellierung

Im vieljährigen Mittel fallen in Deutschland pro Jahr gut 280 km³ Niederschlag. Ein großer Teil davon (etwa 175 km³) verdunstet. Die verbleibende Wassermenge in Höhe von ca. 105 km³ verlässt Deutschland jedoch auch wieder und fließt zusammen mit ca. 70 km³, die dem Land aus den oberliegenden Nachbarländern Österreich, Schweiz, Frankreich, Belgien, Luxemburg, Tschechien und Polen zuströmen. über Flüsse, Bäche und Grundwasserströme in die unterliegenden Nachbarländer oder die Nord- und Ostsee ab. Diese Wassermenge von zusammen rund 175 km³, das sogenannte Wasserdargebot, ist die Lebensgrundlage für Mensch und Umwelt. In Extremsituationen (Trockenheit und Dürre, Hochwasser mit Überflutung) kann sich zu wenig oder zu viel Wasser jedoch auch als Gefahr oder zumindest als Beeinträchtigung erweisen.

Die Verfügbarkeit von Wasser unterliegt vergleichsweise großen monatlichen, jährlichen und mehrjährigen Schwankungen. Zudem zeigen sich großräumige, vor allem klimatisch bedingte Muster. Die Kenntnis der raum-zeitlichen Verteilungen des Wasserdargebots in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft ist eine wesentliche Grundinformation für die Daseinsvorsorge des Bundes. Ein wichtiger Aspekt dabei ist der immer offensichtlicher werdende Klimawandel und die Auswirkungen dessen möglicher zukünftigen Entwicklung, um rechtzeitig Anpassungsmaßnahmen ergreifen zu können. Daher arbeiten wir intensiv an den Grundlagen der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) mit.

20. Juli 2022, Niedrigwasser Rhein bei Bad Honnef
Quelle: BfG, Enno Nilson 20. Juli 2022, Niedrigwasser Rhein bei Bad Honnef

Der Zustand der Wasserhaushaltskomponenten kann nicht an allen Orten, zu jeder Zeit und in jeder Hinsicht gemessen werden. Trotzdem werden entsprechende Daten für die Daseinsvorsorge benötigt. Die BfG entwickelt und betreibt mathematische Verfahren und Simulationsmodelle sowie Beratungsdienste, die das Wissen und die Daten zum Wasserhaushalt in Deutschland und den nach Deutschland entwässernden ausländischen Zuflussgebieten zusammenführen bzw. vermitteln. Die Methoden werden mit Hilfe von Forschungsprojekten weiterentwickelt und auf dem aktuellen Stand gehalten. Dabei arbeiten wir eng mit anderen Forschungsinstitutionen und Behörden sowie auch Vertretern der Wasserwirtschaft und -nutzer in Deutschland zusammen (z.B. BMDV-Expertennetzwerk, BMBF-Projekt KIMODIS).

05. Januar 2024, Rheinhochwasser bei Bonn
Quelle: BfG, Enno Nilson 05. Januar 2024, Rheinhochwasser bei Bonn

Wir ermitteln und analysieren Wasserbilanzgrößen wie die verfügbare Wasserressourcen, die Verdunstung oder auch den Abfluss regional und zeitlich differenziert. Die Daten und Ergebnisse werden für unterschiedliche Nutzergruppen aufbereitet und über Informationsplattformen und Datendienste bereitgestellt (z.B. UBA-Wasserressourcen und ihre Nutzung, DAS-Basisdienst).

Schlüsselfragen, die wir mit Hilfe unserer Modelle auf Basis von am Boden oder durch Fernerkundung/Satelliten gewonnenen Messdaten beantworten, sind:

  • Wie viel Wasser steht in Deutschland wo und wann zur Verfügung?
  • Werden unsere Wasserressourcen knapper?
  • Wie könnte sich der Wasserhaushalt von Deutschland unter Klimawandelbedingungen entwickeln?
  • Wie verändern sich die Abflussverhältnisse an den großen Flüssen in Zukunft?
  • Wie verändert sich die Häufigkeit extremer Niedrig- und Hochwassersituationen?
  • Welche Auswirkungen hat das auf die Schifffahrt?
  • Welche wasserwirtschaftlichen und/oder wasserbaulichen Maßnahmen können ergriffen werden und wie wirken sie sich auf den Wasserhaushalt und Abflüsse aus?
Die großen Flussgebiete Mitteleuropas, deren Wasserhaushalt betrachtet wird
Die großen Flussgebiete Mitteleuropas, deren Wasserhaushalt betrachtet wird

Unsere Erkenntnisse hierzu teilen und diskutieren wir mit Fachgremien des Bundes und der Länder, mit Forscherteams von Universitäten, mit Unternehmen und Umweltverbänden. Die Ergebnisse sind eine wichtige Informationsgrundlage für die gesellschaftspolitischen Entscheidungsfindungsprozesse der für die Weiterentwicklung der Wasserwirtschaft, Wasserbewirtschaftung und insbesondere der Bundeswasserstraßen zuständigen Ministerien und Behörden.

Beispiel
Beispiel für die mit dem großräumigen Wasserhaushaltsmodell LARSIM-ME berechneten Abflusshöhen in den großen Flussgebieten Mitteleuropas (vielj. Mittel der Zeitreihe 1961-1990, Raster 5 x 5 km²)

Ansprechpersonen

Peter Krahe Dipl.-Meteorologe

Flussgebietsmodellierung

Referat M2 Wasserhaushalt, Vorhersagen und Prognosen

Telefon: +49 261 1306-5234

E-Mail-Adresse * krahe@bafg.de

Dr. rer. nat. Enno Nilson Dipl.-Geogr.

Beratungsstelle Klimawandel, allgemeine Fragen DAS-Basisdienst "Klima und Wasser" Climate Change Advisory Service, general questions DAS Core Service "Climate and Water"

Referat M2 Wasserhaushalt, Vorhersagen und Prognosen

Telefon: +49 261 1306-5325

E-Mail-Adresse * nilson@bafg.de

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