@phdthesis{Schwandt2003,
  author    = {Schwandt, Daniel},
  title     = {Abflußentwicklung in Teileinzugsgebieten des Rheins : Simulationen f{\"u}r den Ist-Zustand und f{\"u}r Klimaszenarien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001001},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2003},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit 'Abflu\ßentwicklung in Teileinzugsgebieten des Rheins - Simulationen f\ür den Ist-Zustand und f\ür Klimaszenarien' untersucht Auswirkungen m\öglicher zuk\ünftiger Klima\änderungen auf das Abflu\ßgeschehen in ausgew\ählten, durch Mittelgebirge gepr\ägten Teileinzugsgebieten des Rheins: Mosel (bis Pegel Cochem); Sieg (bis Pegel Menden 1) und Main (bis Pegel Kemmern).In einem ersten Schritt werden unter Verwendung des hydrologischen Modells HBV-D wichtige Modellprozesse entsprechend der Einzugsgebietscharakteristik parametrisiert und ein Abbild der Gebietshydrologie erzeugt, das mit Zeitreihen gemessener Tageswerte (Temperatur, Niederschlag) eine Zeitreihe der Pegeldurchfl\üsse simulieren kann. Die G\üte der Simulation des Ist-Zustandes (Standard-Me\ßzeitraum 1.1.1961-31.12.1999) ist f\ür die Kalibrierungs- und Validierungszeitr\äume in allen Untersuchungsgebieten gut bis sehr gut.Zur Erleichterung der umfangreichen, zeitaufwendigen einzugsgebietsbezogenen Datenaufbereitung f\ür das hydrologische Modell HBV-D wurde eine Arbeitsumgebung auf Basis von Programmerweiterungen des Geoinformationssystems ArcView und zus\ätzlichen Hilfsprogrammen entwickelt. Die Arbeitsumgebung HBV-Params enth\ält eine graphische Benutzeroberfl\äche und r\äumt sowohl erfahrenen Hydrologen als auch hydrologisch geschulten Anwendern, z.B. Studenten der Vertiefungsrichtung Hydrologie, Flexibilit\ät und vollst\ändige Kontrolle bei der Ableitung von Parameterwerten und der Editierung von Parameter- und Steuerdateien ein. Somit ist HBV-D im Gegensatz zu Vorl\äuferversionen mit rudiment\ären Arbeitsumgebungen auch au\ßerhalb der Forschung f\ür Lehr- und \Übungszwecke einsetzbar.In einem zweiten Schritt werden Gebietsniederschlagssummen, Gebietstemperaturen und simulierte Mittelwerte des Durchflusses (MQ) des Ist-Zustandes mit den Zust\änden zweier Klimaszenarien f\ür den Szenarienzeitraum 100 Jahre sp\äter (2061-2099) verglichen. Die Klimaszenarien beruhen auf simulierten Zirkulationsmustern je eines Modellaufes zweier Globaler Zirkulationsmodelle (GCM), die mit einem statistischen Regionalisierungsverfahren in Tageswertszenarien (Temperatur, Niederschlag) an Me\ßstationen in den Untersuchungsgebieten \überf\ührt wurden und als Eingangsdaten des hydrologischen Modells verwendet werden.F\ür die zweite H\älfte des 21. Jahrhunderts weisen beide regionalisierten Klimaszenarien eine Zunahme der Jahresmittel der Gebietstemperatur sowie eine Zunahme der Jahressummen der Gebietsniederschl\äge auf, die mit einer hohen Variabilit\ät einhergeht. Eine Betrachtung der saisonalen (monatlichen) \Änderungsbetr\äge von Temperatur, Niederschlag und mittlerem Durchflu\ß zwischen Szenarienzeitraum (2061-2099) und Ist-Zustand ergibt in allen Untersuchungsgebieten eine Temperaturzunahme (h\öher im Sommer als im Winter) und eine generelle Zunahme der Niederschlagssummen (mit starken Schwankungen zwischen den Einzelmonaten), die bei der hydrologischen Simulation zu deutlich h\öheren mittleren Durchfl\üssen von November bis M\ärz und leicht erh\öhten mittleren Durchfl\üssen in den restlichen Monaten f\ühren. Die St\ärke der Durchflu\ßerh\öhung ist nach den individuellen Klimaszenarien unterschiedlich und im Sommer- bzw. Winterhalbjahr gegenl\äufig ausgepr\ägt. Hauptursache f\ür die simulierte starke Zunahme der mittleren Durchfl\üsse im Winterhalbjahr ist die trotz Temperaturerh\öhung der Klimaszenarien winterlich niedrige Evapotranspiration, so da\ß erh\öhte Niederschl\äge direkt in erh\öhten Durchflu\ß transformiert werden k\önnen.Der Vergleich der Untersuchungsgebiete zeigt in Einzelmonaten von West nach Ost abnehmende \Änderungsbetr\äge der Niederschlagssummen, die als Hinweis auf die Bedeutung der Kontinentalit\ätseinfl\üsse auch unter ge\änderten klimatischen Bedingungen in S\üdwestdeutschland aufgefa\ßt werden k\önnten.Aus den regionalisierten Klimaszenarien werden \Änderungsbetr\äge f\ür die Modulation gemessener Zeitreihen mittels synthetischer Szenarien abgeleitet, die mit einem geringen Rechenaufwand in hydrologische Modellantworten \überf\ührt werden k\önnen. Die direkte Ableitung synthetischer Szenarien aus GCM-Ergebniswerten (bodennahe Temperatur und Gesamtniederschlag) an einzelnen GCM-Gitterpunkten erbrachte unbefriedigende Ergebnisse.Ob, in welcher H\öhe und zeitlichen Verteilung die in den (synthetischen) Szenarien verwendeten Niederschlags- und Temperatur\änderungen eintreten werden, kann nur die Zukunft zeigen. Eine Absch\ätzung, wie sich die Abflu\ßverh\ältnisse und insbesondere die mittleren Durchfl\üsse der Untersuchungsgebiete bei m\öglichen \Änderungen entwickeln w\ürden, kann jedoch heute schon vorgenommen werden. Simulationen auf Szenariogrundlagen sind ein Weg, unbekannte zuk\ünftige Randbedingungen sowie regionale Auswirkungen m\öglicher \Änderungen des Klimasystems ausschnittsweise abzusch\ätzen und entsprechende Risikominderungsstrategien zu entwickeln. Jegliche Modellierung und Simulation nat\ürlicher Systeme ist jedoch mit betr\ächtlichen Unsicherheiten verkn\üpft. Vergleichsweise gro\ße Unsicherheiten sind mit der zuk\ünftigen Entwicklung des sozio\ökonomischen Systems und der Komplexit\ät des Klimasystems verbunden. Weiterhin haben Unsicherheiten der einzelnen Modellbausteine der Modellkette Emissionsszenarien/Gaszyklusmodelle - Globale Zirkulationsmodelle/Regionalisierung - hydrologisches Modell, die eine Kaskade der Unsicherheiten ergeben, neben Datenunsicherheiten bei der Erfassung hydrometeorologischer Me\ßgr\ö\ßen einen erheblichen Einflu\ß auf die Vertrauensw\ürdigkeit der Simulationsergebnisse, die als ein dargestellter Wert eines Ergebnisbandes zu interpretieren sind.Der Einsatz (1) robuster hydrologischer Modelle, die insbesondere temperaturbeeinflu\ßte Prozesse ad\äquat beschreiben,(2) die Verwendung langer Zeitreihen (wenigsten 30 Jahre) von Me\ßwerten und(3) die gleichzeitige vergleichende Betrachtung von Klimaszenarien, die auf unterschiedlichen GCMs beruhen (und wenn m\öglich, verschiedene Emissionsszenarien ber\ücksichtigen),sollte aus Gr\ünden der wissenschaftlichen Sorgfalt, aber auch der besseren Vergleichbarkeit der Ergebnisse von Regionalstudien im noch jungen Forschungsfeld der Klimafolgenforschung beachtet werden.},
  language  = {de}
}