@article{MenzelNiehoffBuergeretal.2002,
  author    = {Menzel, Lucas and Niehoff, Daniel and B{\"u}rger, Gerd and Bronstert, Axel},
  title     = {Climate change impacts on river flooding : a modelling study of three meso-scale catchments},
  year      = {2002},
  language  = {en}
}
@article{BronstertNiehoffBuerger2002,
  author    = {Bronstert, Axel and Niehoff, Daniel and B{\"u}rger, Gerd},
  title     = {Effects of climate and land-use change on storm runoff generation : present knowledge and modelling capabilities},
  year      = {2002},
  language  = {en}
}
@article{NiehoffBronstert2001,
  author    = {Niehoff, Daniel and Bronstert, Axel},
  title     = {Influences of land-use and land-surface conditions on flood generation : a simulation study},
  year      = {2001},
  language  = {en}
}
@article{NiehoffBronstert2000,
  author    = {Niehoff, Daniel and Bronstert, Axel},
  title     = {Influences of land-use and land-surface conditions on flood generation : a simulation study},
  year      = {2000},
  language  = {en}
}
@article{NiehoffFritschBronstert2002,
  author    = {Niehoff, Daniel and Fritsch, Uta and Bronstert, Axel},
  title     = {Land-use impacts on storm-runoff generation : scenarios of land-use change and simulation of hydrological response in a meso-scale catchment in SW-Germany},
  year      = {2002},
  language  = {en}
}
@article{NiehoffBronstert2002,
  author    = {Niehoff, Daniel and Bronstert, Axel},
  title     = {Landnutzung und Hochwasserentstehung : Modellierung anhand dreier mesoskaliger Einzugsgebiete},
  year      = {2002},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Niehoff2001,
  author    = {Niehoff, Daniel},
  title     = {Modellierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung in der Mesoskala},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000148},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2001},
  abstract  = {Seit 1990 waren mehrere der großen Flussgebiete Mitteleuropas wiederholt von extremen Hochwassern betroffen. Da sowohl die Landoberfl{\"a}che als auch die Flusssysteme weiter Teile Mitteleuropas in der Vergangenheit weitreichenden Eingriffen ausgesetzt gewesen sind, wird bei der Suche nach den Ursachen f{\"u}r diese H{\"a}ufung von Extremereignissen auch die Frage nach der Verantwortung des Menschen hierf{\"u}r diskutiert. Gew{\"a}sserausbau, Fl{\"a}chenversiegelung, intensive landwirtschaftliche Bodenbearbeitung, Flurbereinigung und Waldsch{\"a}den sind nur einige Beispiele und Folgen der anthropogenen Eingriffe in die Landschaft. Aufgrund der Vielfalt der beteiligten Prozesse und deren Wechselwirkungen gibt es allerdings bislang nur Sch{\"a}tzungen dar{\"u}ber, wie sehr sich die Hochwassersituation hierdurch ver{\"a}ndert hat. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist es, mit Hilfe eines hydrologischen Modells systematisch darzustellen, in welcher Weise, in welcher Gr{\"o}ßenordnung und unter welchen Umst{\"a}nden die Art der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung Einfluss nimmt. Dies wird anhand exemplarischer Modellanwendungen in der hydrologischen Mesoskala untersucht. Zu diesem Zweck wurde das deterministische und fl{\"a}chendifferenzierte hydrologische Modell wasim-eth ausgew{\"a}hlt, das sich durch eine ausgewogene Mischung aus physikalisch begr{\"u}ndeten und konzeptionellen Ans{\"a}tzen auszeichnet. Das Modell wurde im Rahmen dieser Arbeit um verschiedene Aspekte erweitert, die f{\"u}r die Charakterisierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung wichtig sind: (1) Bevorzugtes Fließen in Makroporen wird durch eine Zweiteilung des Bodens in Makroporen und Bodenmatrix dargestellt, die schnelle Infiltration und Perkolation jenseits der hydraulischen Leitf{\"a}higkeit der Bodenmatrix erm{\"o}glicht. (2) Verschl{\"a}mmung {\"a}ußert sich im Modell abh{\"a}ngig von Niederschlagsintensit{\"a}t und Vegetationsbedeckungsgrad als Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen an der Bodenoberfl{\"a}che. (3) Das heterogene Erscheinungsbild bebauter Fl{\"a}chen mit einer Mischung aus versiegelten Bereichen und Freifl{\"a}chen wird ber{\"u}cksichtigt, indem jede Teilfl{\"a}che je nach Versiegelungsgrad in einen unversiegelten Bereich und einen versiegelten Bereich mit Anschluss an die Kanalisation aufgeteilt wird. (4) Dezentraler R{\"u}ckhalt von Niederschlagswasser kann sowohl f{\"u}r nat{\"u}rliche Mulden als auch f{\"u}r gezielt angelegte Versickerungsmulden mit definierten Infiltrationsbedingungen simuliert werden. Das erweiterte Modell wird exemplarisch auf drei mesoskalige Teileinzugsgebiete des Rheins angewandt. Diese drei Gebiete mit einer Fl{\"a}che von zwischen 100 und 500 km² wurden im Hinblick darauf ausgew{\"a}hlt, dass jeweils eine der drei Hauptlandnutzungskategorien Bebauung, landwirtschaftliche Nutzung oder Wald dominiert. F{\"u}r die drei Untersuchungsgebiete sind r{\"a}umlich explizite Landnutzungs- und Landbedeckungsszenarien entworfen worden, deren Einfluss auf die Hochwasserentstehung mit Hilfe des erweiterten hydrologischen Modells simuliert wird. Im Einzelnen werden die Auswirkungen von Verst{\"a}dterung, Maßnahmen zur Niederschlagsversickerung in Siedlungsgebieten, Stilllegung agrarisch genutzter Fl{\"a}chen, ver{\"a}nderter landwirtschaftlicher Bodenbearbeitung, Aufforstung sowie von Sturmsch{\"a}den in W{\"a}ldern untersucht. Diese Eingriffe beeinflussen die Interzeption von Niederschlag, dessen Infiltration, die oberfl{\"a}chennahen unterirdischen Fließprozesse sowie, zum Beispiel im Fall der Kanalisation, auch die Abflusskonzentration. Die hydrologischen Simulationen demonstrieren, dass die Versiegelung einer Fl{\"a}che den massivsten Eingriff in die nat{\"u}rlichen Verh{\"a}ltnisse darstellt und deshalb die st{\"a}rksten (negativen) Ver{\"a}nderungen der Hochwassersituation hervorbringt. Außerdem wird deutlich, dass eine bloße {\"A}nderung des Interzeptionsverm{\"o}gens zu keinen wesentlichen Ver{\"a}nderungen f{\"u}hrt, da die Speicherkapazit{\"a}t der Pflanzenoberfl{\"a}chen im Verh{\"a}ltnis zum Volumen hochwasserausl{\"o}sender Niederschl{\"a}ge eher klein ist. St{\"a}rkere Ver{\"a}nderungen ergeben sich hingegen aus einer {\"A}nderung der Infiltrationsbedingungen. Die Grenzen der entwickelten Methodik zeigen sich am deutlichsten bei der Simulation ver{\"a}nderter landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsmethoden, deren mathematische Beschreibung und zahlenm{\"a}ßige Charakterisierung aufgrund der Komplexit{\"a}t der beteiligten Prozesse mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Die Modellierungsergebnisse belegen dar{\"u}ber hinaus, dass pauschale Aussagen zum Einfluss der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung aufgrund der entscheidenden Bedeutung der klimatischen und physiographischen Randbedingungen unzul{\"a}ssig sind. Zu den klimatischen Randbedingungen z{\"a}hlen sowohl Niederschlagsintensit{\"a}t und -dauer als auch die Feuchtebedingungen vor einem hochwasserausl{\"o}senden Niederschlag. Die physiographischen Randbedingungen sind von der geomorphologischen und geologischen Ausstattung des Gebiets vorgegeben. Weiterhin muss der r{\"a}umliche und zeitliche Maßstab, {\"u}ber den Aussagen getroffen werden, klar definiert sein, da sich mit steigender Einzugsgebietsgr{\"o}ße die relative Bedeutung sowohl der verschiedenen Niederschlagstypen als auch der physiographischen Eigenschaften verschiebt. Dies wird in der vorliegenden Arbeit im Gegensatz zu vielen anderen Untersuchungen konsequent ber{\"u}cksichtigt. In Abh{\"a}ngigkeit von Randbedingungen und r{\"a}umlichen Maßstab sind aufgrund der gewonnen Erkenntnisse folgende Aussagen zum Einfluss von Landnutzungs{\"a}nderungen auf die Hochwasserentstehung m{\"o}glich: (1) F{\"u}r intensive konvektive Niederschlagsereignisse mit tendenziell geringer Vorfeuchte ist der Einfluss der Landnutzung gr{\"o}ßer als f{\"u}r langanhaltende advektive Niederschl{\"a}ge geringer Intensit{\"a}t, da im ersten Fall ver{\"a}nderte Infiltrationsbedingungen st{\"a}rker zum Tragen kommen als bei kleinen Niederschlagsintensit{\"a}ten. (2) In kleinen Einzugsgebieten, wo kleinr{\"a}umige Konvektivzellen zu Hochwassern f{\"u}hren k{\"o}nnen, ist der Einfluss der Landnutzung dementsprechend gr{\"o}ßer als in großen Flussgebieten wie dem Rheingebiet, wo vor allem langanhaltende advektive Ereignisse (unter Umst{\"a}nden verbunden mit Schneeschmelze) relevant sind. (3) In Gebieten mit guten Speichereigenschaften wie m{\"a}chtigen, gut durchl{\"a}ssigen B{\"o}den und gut durchl{\"a}ssigem Gesteinsuntergrund ist der Einfluss der Landnutzung gr{\"o}ßer als in Gebieten mit geringm{\"a}chtigen B{\"o}den und geringdurchl{\"a}ssigem Festgestein. Dies ist darin begr{\"u}ndet, dass in Gebieten mit guten Speichereigenschaften bei einer Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen mehr Speicherraum f{\"u}r Niederschlag verloren geht als in anderen Gebieten.},
  language  = {de}
}
@book{Niehoff2002,
  author    = {Niehoff, Daniel},
  title     = {Modellierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung in der Mesoskala},
  number    = {11},
  publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
  address   = {Potsdam},
  issn      = {1611-9339},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-3988},
  publisher      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2002},
  abstract  = {Seit 1990 waren mehrere der großen Flussgebiete Mitteleuropas wiederholt von extremen Hochwassern betroffen. Da sowohl die Landoberfl{\"a}che als auch die Flusssysteme weiter Teile Mitteleuropas in der Vergangenheit weitreichenden Eingriffen ausgesetzt gewesen sind, wird bei der Suche nach den Ursachen f{\"u}r diese H{\"a}ufung von Extremereignissen auch die Frage nach der Verantwortung des Menschen hierf{\"u}r diskutiert. Gew{\"a}sserausbau, Fl{\"a}chenversiegelung, intensive landwirtschaftliche Bodenbearbeitung, Flurbereinigung und Waldsch{\"a}den sind nur einige Beispiele und Folgen der anthropogenen Eingriffe in die Landschaft. Aufgrund der Vielfalt der beteiligten Prozesse und deren Wechselwirkungen gibt es allerdings bislang nur Sch{\"a}tzungen dar{\"u}ber, wie sehr sich die Hochwassersituation hierdurch ver{\"a}ndert hat. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist es, mit Hilfe eines hydrologischen Modells systematisch darzustellen, in welcher Weise, in welcher Gr{\"o}ßenordnung und unter welchen Umst{\"a}nden die Art der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung Einfluss nimmt. Dies wird anhand exemplarischer Modellanwendungen in der hydrologischen Mesoskala untersucht. Zu diesem Zweck wurde das deterministische und fl{\"a}chendifferenzierte hydrologische Modell wasim-eth ausgew{\"a}hlt, das sich durch eine ausgewogene Mischung aus physikalisch begr{\"u}ndeten und konzeptionellen Ans{\"a}tzen auszeichnet. Das Modell wurde im Rahmen dieser Arbeit um verschiedene Aspekte erweitert, die f{\"u}r die Charakterisierung des Einflusses der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung wichtig sind: (1) Bevorzugtes Fließen in Makroporen wird durch eine Zweiteilung des Bodens in Makroporen und Bodenmatrix dargestellt, die schnelle Infiltration und Perkolation jenseits der hydraulischen Leitf{\"a}higkeit der Bodenmatrix erm{\"o}glicht. (2) Verschl{\"a}mmung {\"a}ußert sich im Modell abh{\"a}ngig von Niederschlagsintensit{\"a}t und Vegetationsbedeckungsgrad als Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen an der Bodenoberfl{\"a}che. (3) Das heterogene Erscheinungsbild bebauter Fl{\"a}chen mit einer Mischung aus versiegelten Bereichen und Freifl{\"a}chen wird ber{\"u}cksichtigt, indem jede Teilfl{\"a}che je nach Versiegelungsgrad in einen unversiegelten Bereich und einen versiegelten Bereich mit Anschluss an die Kanalisation aufgeteilt wird. (4) Dezentraler R{\"u}ckhalt von Niederschlagswasser kann sowohl f{\"u}r nat{\"u}rliche Mulden als auch f{\"u}r gezielt angelegte Versickerungsmulden mit definierten Infiltrationsbedingungen simuliert werden. Das erweiterte Modell wird exemplarisch auf drei mesoskalige Teileinzugsgebiete des Rheins angewandt. Diese drei Gebiete mit einer Fl{\"a}che von zwischen 100 und 500 km² wurden im Hinblick darauf ausgew{\"a}hlt, dass jeweils eine der drei Hauptlandnutzungskategorien Bebauung, landwirtschaftliche Nutzung oder Wald dominiert. F{\"u}r die drei Untersuchungsgebiete sind r{\"a}umlich explizite Landnutzungs- und Landbedeckungsszenarien entworfen worden, deren Einfluss auf die Hochwasserentstehung mit Hilfe des erweiterten hydrologischen Modells simuliert wird. Im Einzelnen werden die Auswirkungen von Verst{\"a}dterung, Maßnahmen zur Niederschlagsversickerung in Siedlungsgebieten, Stilllegung agrarisch genutzter Fl{\"a}chen, ver{\"a}nderter landwirtschaftlicher Bodenbearbeitung, Aufforstung sowie von Sturmsch{\"a}den in W{\"a}ldern untersucht. Diese Eingriffe beeinflussen die Interzeption von Niederschlag, dessen Infiltration, die oberfl{\"a}chennahen unterirdischen Fließprozesse sowie, zum Beispiel im Fall der Kanalisation, auch die Abflusskonzentration. Die hydrologischen Simulationen demonstrieren, dass die Versiegelung einer Fl{\"a}che den massivsten Eingriff in die nat{\"u}rlichen Verh{\"a}ltnisse darstellt und deshalb die st{\"a}rksten (negativen) Ver{\"a}nderungen der Hochwassersituation hervorbringt. Außerdem wird deutlich, dass eine bloße {\"A}nderung des Interzeptionsverm{\"o}gens zu keinen wesentlichen Ver{\"a}nderungen f{\"u}hrt, da die Speicherkapazit{\"a}t der Pflanzenoberfl{\"a}chen im Verh{\"a}ltnis zum Volumen hochwasserausl{\"o}sender Niederschl{\"a}ge eher klein ist. St{\"a}rkere Ver{\"a}nderungen ergeben sich hingegen aus einer {\"A}nderung der Infiltrationsbedingungen. Die Grenzen der entwickelten Methodik zeigen sich am deutlichsten bei der Simulation ver{\"a}nderter landwirtschaftlicher Bewirtschaftungsmethoden, deren mathematische Beschreibung und zahlenm{\"a}ßige Charakterisierung aufgrund der Komplexit{\"a}t der beteiligten Prozesse mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Die Modellierungsergebnisse belegen dar{\"u}ber hinaus, dass pauschale Aussagen zum Einfluss der Landnutzung auf die Hochwasserentstehung aufgrund der entscheidenden Bedeutung der klimatischen und physiographischen Randbedingungen unzul{\"a}ssig sind. Zu den klimatischen Randbedingungen z{\"a}hlen sowohl Niederschlagsintensit{\"a}t und -dauer als auch die Feuchtebedingungen vor einem hochwasserausl{\"o}senden Niederschlag. Die physiographischen Randbedingungen sind von der geomorphologischen und geologischen Ausstattung des Gebiets vorgegeben. Weiterhin muss der r{\"a}umliche und zeitliche Maßstab, {\"u}ber den Aussagen getroffen werden, klar definiert sein, da sich mit steigender Einzugsgebietsgr{\"o}ße die relative Bedeutung sowohl der verschiedenen Niederschlagstypen als auch der physiographischen Eigenschaften verschiebt. Dies wird in der vorliegenden Arbeit im Gegensatz zu vielen anderen Untersuchungen konsequent ber{\"u}cksichtigt. In Abh{\"a}ngigkeit von Randbedingungen und r{\"a}umlichen Maßstab sind aufgrund der gewonnen Erkenntnisse folgende Aussagen zum Einfluss von Landnutzungs{\"a}nderungen auf die Hochwasserentstehung m{\"o}glich: (1) F{\"u}r intensive konvektive Niederschlagsereignisse mit tendenziell geringer Vorfeuchte ist der Einfluss der Landnutzung gr{\"o}ßer als f{\"u}r langanhaltende advektive Niederschl{\"a}ge geringer Intensit{\"a}t, da im ersten Fall ver{\"a}nderte Infiltrationsbedingungen st{\"a}rker zum Tragen kommen als bei kleinen Niederschlagsintensit{\"a}ten. (2) In kleinen Einzugsgebieten, wo kleinr{\"a}umige Konvektivzellen zu Hochwassern f{\"u}hren k{\"o}nnen, ist der Einfluss der Landnutzung dementsprechend gr{\"o}ßer als in großen Flussgebieten wie dem Rheingebiet, wo vor allem langanhaltende advektive Ereignisse (unter Umst{\"a}nden verbunden mit Schneeschmelze) relevant sind. (3) In Gebieten mit guten Speichereigenschaften wie m{\"a}chtigen, gut durchl{\"a}ssigen B{\"o}den und gut durchl{\"a}ssigem Gesteinsuntergrund ist der Einfluss der Landnutzung gr{\"o}ßer als in Gebieten mit geringm{\"a}chtigen B{\"o}den und geringdurchl{\"a}ssigem Festgestein. Dies ist darin begr{\"u}ndet, dass in Gebieten mit guten Speichereigenschaften bei einer Verschlechterung der Infiltrationsbedingungen mehr Speicherraum f{\"u}r Niederschlag verloren geht als in anderen Gebieten.},
  language  = {de}
}
@article{BronstertFritschLeonhardtetal.2001,
  author    = {Bronstert, Axel and Fritsch, Uta and Leonhardt, H. and Niehoff, Daniel},
  title     = {Quantifizierung des Einflusses von Landnutzungs- und Klima{\"a}nderungen auf die Hochwasserentstehung am Beispiel ausgew{\"a}hlter Flussgebiete},
  year      = {2001},
  language  = {de}
}