@phdthesis{Voss2005,
  author    = {Voß, Frank},
  title     = {Integrierte Modellierung von Durchflussdynamik und salinarer Stofftransportprozesse unter Ber{\"u}cksichtigung anthropogener Steuerungen am Beispiel der Unstrut},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6403},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Durch die Stilllegung der Kali-Gewinnung und -Produktion zwischen 1990 und 1993 sowie die begonnene Rekultivierung der Kali-R{\"u}ckstandshalden haben sich die Salzfrachteintragsbedingungen f{\"u}r die Fließgwew{\"a}sser im "S{\"u}dharz-Kalirevier" in Th{\"u}ringen zum Teil deutlich ver{\"a}ndert. Aufgrund erheblich geringerer Salzeintr{\"a}ge in die Vorfluter Wipper und Bode ist es m{\"o}glich geworden, zu einer {\"o}kologisch vertr{\"a}glichen Salzfrachtsteuerung {\"u}berzugehen. Die Komplexit{\"a}t der zugrunde liegenden Stofftransportprozesse im Einzugsgebiet der Wipper macht es jedoch unumg{\"a}nglich, den Steuerungsvorgang nicht nur durch reine Bilanzierungsvorg{\"a}nge auf der betrachteten Steuerstrecke zu erfassen (so wie bisher praktiziert), sondern auch die Abflussdynamik im Fließgew{\"a}sser und den Wasserhaushalt im Gebiet mit einzubeziehen. Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen zum einen einer Vertiefung der Prozessverst{\"a}ndnisse und der Interaktion von Wasserhaushalt, Abflussbildung sowie Stofftransport in bergbaubeeinflussten Einzugsgebieten am Beispiel der Unstrut bzw. ihrer relevanten Nebenfl{\"u}sse. Zum anderen sollen sie zur Analyse und Bewertung eines Bewirtschaftungsplanes f{\"u}r die genannten Fließgew{\"a}sser herangezogen werden k{\"o}nnen. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines prognosetauglichen Steuerungsinstrumentes, das f{\"u}r die Bewirtschaftung von Flusseinzugsgebieten unterschiedlicher Gr{\"o}ße genutzt und unter den Rahmenbedingungen der bergbaubedingten salinaren Eintr{\"a}ge effektiv zur Steuerung der anthropogenen Frachten eingesetzt werden kann. Die Quellen der anthropogen eingeleiteten Salzfracht sind vor allem die R{\"u}ckstandshalden der stillgelegten Kaliwerke. Durch Niederschl{\"a}ge entstehen salzhaltige Haldenabw{\"a}sser, die zum Teil ungesteuert {\"u}ber oberfl{\"a}chennahe Ausbreitungsvorg{\"a}nge direkt in die Vorfluter gelangen, ein anderer Teil wird {\"u}ber die Speichereinrichtungen gefasst und gezielt abgestoßen. Durch Undichtigkeiten des Laugenstapelbeckens in Wipperdorf gelangen ebenfalls ungesteuerte Frachteintr{\"a}ge in die Wipper. Ein weiterer Eintragspfad ist zudem die geogene Belastung. Mit Hilfe detaillierter Angaben zu den oben genannten Eintragspfaden konnten Modellrechnungen im Zeitraum von 1992 bis 2003 durchgef{\"u}hrt werden. Durch die Ausarbeitung eines neuartigen Steuerungskonzeptes f{\"u}r das Laugenstapelbecken Wipperdorf, war es nun m{\"o}glich, die gefasste Haldenlauge entsprechend der aktuellen Abflusssituation gezielt abstoßen zu k{\"o}nnen. Neben der modelltechnischen Erfassung der aktuellen hydrologischen Situation und der Vorgabe eines Chlorid-Konzentrationssteuerzieles f{\"u}r den Pegel Hachelbich, mussten dabei weitere Randbedingungen (Beckenkapazit{\"a}t, Beckenf{\"u}llstand, Mindestf{\"u}llstand, Kapazit{\"a}t des Ableitungskanals, usw.) ber{\"u}cksichtigt werden. Es zeigte sich, dass unter Anwendung des Steuerungskonzeptes die Schwankungsbreite der Chloridkonzentration insgesamt gesehen deutlich verringert werden konnte. Die {\"U}berschreitungsh{\"a}ufigkeiten bez{\"u}glich eines Grenzwertes von 2 g Chlorid/l am Pegel Hachelbich fielen deutlich, und auch die maximale Dauer einer solchen Periode konnte stark verk{\"u}rzt werden. Kritische Situationen bei der modelltechnischen Frachtzusteuerung traten nur dann auf, wenn Niedrigwasserverh{\"a}ltnisse durch die Simulationsberechnungen noch untersch{\"a}tzt wurden. Dies hatte deutliche {\"U}berschreitungen der Zielvorgaben f{\"u}r den Pegel Hachelbich zur Folge. Mit Hilfe des Steuerungsalgorithmus konnten desweiteren auch Szenarienberechnungen durchgef{\"u}hrt werden, um die Auswirkungen zuk{\"u}nftig zu erwartender Salzfrachten n{\"a}her spezifizieren zu k{\"o}nnen. Dabei konnte festgestellt werden, dass Abdichtungsmaßnahmen der Haldenk{\"o}rper sich direkt positiv auf die Entwicklung der Konzentration in Hachelbich auswirkten. Durch zus{\"a}tzlich durchgef{\"u}hrte Langzeitszenarien konnte dar{\"u}ber hinaus nachgewiesen werden, dass langfristig eine Grenzwertfestlegung auf 1,5 g Chlorid/l in Hachelbich m{\"o}glich ist, und die Stapelkapazit{\"a}ten dazu ausreichend bemessen sind.},
  subject      = {Hydrologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Roers2016,
  author    = {Roers, Michael},
  title     = {Methoden zur Dynamisierung von Klimafolgenanalysen im Elbegebiet},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-98844},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xiii, 141},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die Elbe und ihr Einzugsgebiet sind vom Klimawandel betroffen. Um die Wirkkette von projizierten Klimaver{\"a}nderungen auf den Wasserhaushalt und die daraus resultierenden N{\"a}hrstoffeintr{\"a}ge und -frachten f{\"u}r große Einzugsgebiete wie das der Elbe zu analysieren, k{\"o}nnen integrierte Umweltmodellsysteme eingesetzt werden. Fallstudien, die mit diesen Modellsystemen ad hoc durchgef{\"u}hrt werden, repr{\"a}sentieren den Istzustand von Modellentwicklungen und -unsicherheiten und sind damit statisch. Diese Arbeit beschreibt den Einstieg in die Dynamisierung von Klimafolgenanalysen im Elbegebiet. Dies umfasst zum einen eine Plausibilit{\"a}tspr{\"u}fung von Auswirkungsrechnungen, die mit Szenarien des statistischen Szenariengenerators STARS durchgef{\"u}hrt wurden, durch den Vergleich mit den Auswirkungen neuerer Klimaszenarien aus dem ISI-MIP Projekt, die dem letzten Stand der Klimamodellierung entsprechen. Hierf{\"u}r wird ein integriertes Modellsystem mit "eingefrorenem Entwicklungsstand" verwendet. Die Klimawirkungsmodelle bleiben dabei unver{\"a}ndert. Zum anderen wird ein Bestandteil des integrierten Modellsystems - das {\"o}kohydrologische Modell SWIM - zu einer "live"-Version weiterentwickelt. Diese wird durch punktuelle Testung an langj{\"a}hrigen Versuchsreihen eines Lysimeterstandorts sowie an aktuellen Abflussreihen validiert und verbessert. Folgende Forschungsfragen werden bearbeitet: (i) Welche Effekte haben unterschiedliche Klimaszenarien auf den Wasserhaushalt im Elbegebiet und ist eine Neubewertung der Auswirkung des Klimawandels auf den Wasserhaushalt notwendig?, (ii) Was sind die Auswirkungen des Klimawandels auf die N{\"a}hrstoffeintr{\"a}ge und -frachten im Elbegebiet sowie die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Reduktion der N{\"a}hrstoffeintr{\"a}ge?, (iii) Ist unter der Nutzung (selbst einer sehr geringen Anzahl) verf{\"u}gbarer tagesaktueller Witterungsdaten in einem stark heterogenen Einzugsgebiet eine valide Ansprache der aktuellen {\"o}kohydrologischen Situation des Elbeeinzugsgebiets m{\"o}glich? Die aktuellen Szenarien best{\"a}tigen die Richtung, jedoch nicht das Ausmaß der Klimafolgen: Die R{\"u}ckg{\"a}nge des mittleren j{\"a}hrlichen Gesamtabflusses und der monatlichen Abfl{\"u}sse an den Pegeln bis Mitte des Jahrhunderts betragen f{\"u}r das STARS-Szenario ca. 30 \%. Die R{\"u}ckg{\"a}nge bei den auf dem ISI-MIP-Szenario basierenden Modellstudien liegen hingegen nur bei ca. 10 \%. Hauptursachen f{\"u}r diese Divergenz sind die Unterschiede in den Niederschlagsprojektionen sowie die Unterschiede in der jahreszeitlichen Verteilung der Erw{\"a}rmung. Im STARS-Szenario gehen methodisch bedingt die Niederschl{\"a}ge zur{\"u}ck und der Winter erw{\"a}rmt sich st{\"a}rker als der Sommer. In dem ISI-MIP-Szenario bleiben die Niederschl{\"a}ge nahezu stabil und die Erw{\"a}rmung im Sommer und Winter unterscheidet sich nur geringf{\"u}gig. Generell nehmen die N{\"a}hrstoffeintr{\"a}ge und -frachten mit den Abfl{\"u}ssen in beiden Szenarien unterproportional ab, wobei die Frachten jeweils st{\"a}rker als die Eintr{\"a}ge zur{\"u}ckgehen. Die konkreten Effekte der Abfluss{\"a}nderungen sind gering und liegen im einstelligen Prozentbereich. Gleiches gilt f{\"u}r die Unterschiede zwischen den Szenarien. Der Effekt von zwei ausgew{\"a}hlten Maßnahmen zur Reduktion der N{\"a}hrstoffeintr{\"a}ge und -frachten unterscheidet sich bei verschiedenen Abflussverh{\"a}ltnissen, repr{\"a}sentiert durch unterschiedliche Klimaszenarien in unterschiedlich feuchter Auspr{\"a}gung, ebenfalls nur geringf{\"u}gig. Die Beantwortung der ersten beiden Forschungsfragen zeigt, dass die Aktualisierung von Klimaszenarien in einem ansonsten "eingefrorenen" Verbund von {\"o}kohydrologischen Daten und Modellen eine wichtige Pr{\"u}foption f{\"u}r die Plausibilisierung von Klimafolgenanalysen darstellt. Sie bildet die methodische Grundlage f{\"u}r die Schlussfolgerung, dass bei der Wassermenge eine Neubewertung der Klimafolgen notwendig ist, w{\"a}hrend dies bei den N{\"a}hrstoffeintr{\"a}gen und -frachten nicht der Fall ist. Die zur Beantwortung der dritten Forschungsfrage mit SWIM-live durchgef{\"u}hrten Validierungsstudien ergeben Diskrepanzen am Lysimeterstandort und bei den Abfl{\"u}ssen aus den Teilgebieten Saale und Spree. Sie lassen sich zum Teil mit der notwendigen Interpolationsweite der Witterungsdaten und dem Einfluss von Wasserbewirtschaftungsmaßnahmen erkl{\"a}ren. Insgesamt zeigen die Validierungsergebnisse, dass schon die Pilotversion von SWIM-live f{\"u}r eine {\"o}kohydrologische Ansprache des Gebietswasserhaushaltes im Elbeeinzugsgebiet genutzt werden kann. SWIM-live erm{\"o}glicht eine unmittelbare Betrachtung und Beurteilung simulierter Daten. Dadurch werden Unsicherheiten bei der Modellierung direkt offengelegt und k{\"o}nnen infolge dessen reduziert werden. Zum einen f{\"u}hrte die Verdichtung der meteorologischen Eingangsdaten durch die Verwendung von nun ca. 700 anstatt 19 Klima- bzw. Niederschlagstationen zu einer Verbesserung der Ergebnisse. Zum anderen wurde SWIM-live beispielhaft f{\"u}r einen Zyklus aus punktueller Modellverbesserung und fl{\"a}chiger {\"U}berpr{\"u}fung der Simulationsergebnisse genutzt. Die einzelnen Teilarbeiten tragen jeweils zur Dynamisierung von Klimafolgenanalysen im Elbegebiet bei. Der Anlass hierf{\"u}r war durch die fehlerhaften methodischen Grundlagen von STARS gegeben. Die Sinnf{\"a}lligkeit der Dynamisierung ist jedoch nicht an diesen konkreten Anlass gebunden, sondern beruht auf der grundlegenden Einsicht, dass Ad-hoc-Szenarienanalysen immer auch pragmatische Vereinfachungen zugrunde liegen, die fortlaufend {\"u}berpr{\"u}ft werden m{\"u}ssen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Krause2005,
  author    = {Krause, Stefan},
  title     = {Untersuchung und Modellierung von Wasserhaushalt und Stofftransportprozessen in grundwassergepr{\"a}gten Landschaften am Beispiel der Unteren Havel},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-3487},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Wasserhaushaltsprozesse und Stofftransportvorg{\"a}nge innerhalb der grundwassergepr{\"a}gten Talauenlandschaften von Tieflandeinzugsgebieten am Beispiel der im Nordostdeutschen Tiefland gelegenen Havel. Die Arbeiten in verschieden skaligen Teileinzugsgebieten der Havel besch{\"a}ftigen sich dabei zum einen mit der experimentellen Untersuchung und vorrangig qualitativen Beschreibung der Wasserhaushaltsdynamik, zum anderen mit der Entwicklung eines zur quantitativen Analyse von Wasserhaushalts- und Stofftransportprozessen geeigneten Modells und der anschließenden Modellsimulation von Wasserhaushalt und Stickstoffmetabolik im Grundwasser sowie der Simulation von Landnutzungs- und Gew{\"a}sserstrukturszenarien. F{\"u}r die experimentelle Untersuchung der Abflussbildung und der Wasserhaushaltsprozesse in den Talauenlandschaften des Haveleinzugsgebiets wurde Einzugsgebiet der \&\#8221;Unteren Havel Niederung\&\#8220; ein umfangreiches Messnetz installiert. Dabei wurden an mehreren Messstationen und Pegeln meteorologische Parameter, Bodenfeuchte sowie Grundwasserst{\"a}nde und Abfl{\"u}sse beobachtet. Die Analyse der Messergebnisse f{\"u}hrte zu einem verbesserten Verst{\"a}ndnis von Wasserhaushaltsprozessen in der durch das oberfl{\"a}chennahe Grundwasser und die Oberfl{\"a}chengew{\"a}sserdynamik beeinflussten Talauenzone. Dar{\"u}ber hinaus konnten durch die Implementierung der Messergebnisse konsistente Anfangs- und Randbedingungen f{\"u}r die Wasserhaushalts- und Grundwassermodellierung im Modellkonzept IWAN realisiert werden. Mit dem Modell IWAN (Integrated Modelling of Water Balance and Nutrient Dynamics) wurde ein Werkzeug geschaffen, welches die Ber{\"u}cksichtigung spezifischer hydrologischer Eigenschaften von Tieflandauen, wie z. B. den Einfluss des oberfl{\"a}chennahen Grundwassers bzw. der Dynamik von Oberfl{\"a}chenwasserst{\"a}nden auf den Wasserhaushalt, erm{\"o}glicht. Es basiert auf der Kopplung des deterministischen distribuierten hydrologischen Modells WASIM-ETH mit dem dreidimensionalen Finite-Differenzen-basierten Grundwassermodel MODFLOW. Die Modellierung der Stickstoffmetabolik im Grundwasser erfolgt durch das mit Grundwassermodell gekoppelte Stofftransportmodel MT3D. Zur modellbasierten Simulation des Wasserhaushalts der Tieflandauenlandschaften wurde das Modellkonzept IWAN f{\"u}r verschieden skalige Teileinzugsgebiete an der Havel f{\"u}r Simulationszeitr{\"a}ume von 2 Wochen bis zu 13 Jahren angewandt. Dabei wurden die Teilmodelle f{\"u}r Wasserhaushalts- und Grundwassermodellierung in zwei unterschiedlichen Teileinzugsgebieten der \&\#8221;Unteren Havel Niederung\&\#8220; kalibriert. Die anschließende Validierung erfolgte f{\"u}r das gesamte Einzugsgebiet der \&\#8221;Unteren Havel\&\#8220;. Die Unsicherheiten des Modellansatzes sowie die Anwendbarkeit des Modells im Untersuchungsraum wurden gepr{\"u}ft und die Limitierung der {\"U}bertragbarkeit auf andere grundwasserbeeinflusste Tieflandeinzugsgebiete analysiert. Die Ergebnisse der Wasserhaushaltssimulationen f{\"u}hren einerseits zum erweiterten Prozessverst{\"a}ndnis des Wasserhaushalts in Flachlandeinzugsgebieten, andererseits erm{\"o}glichten sie durch die Quantifizierung einzelner Prozessgr{\"o}ßen die Beurteilung der Steuerungsfunktion einzelner Wasserhaushaltsprozesse. Auf der Basis lokaler Simulationsergebnisse sowie geomorphologischer und gew{\"a}ssermorphologischer Analysen wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher die Abgrenzung des direkten Eigeneinzugsgebiets der Havel als Raum der direkten Interaktion zwischen Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser und umgebendem Einzugsgebiet beschreibt. Durch Simulation des Wasserhaushalts im Eigeneinzugsgebiet mit dem Modell IWAN konnten die Interaktionsprozesse zwischen Fluss und Talauenlandschaft quantitativ beschrieben werden. Dies erm{\"o}glichte eine Bewertung der Abflussanteile aus dem Eigeneinzugsgebiet sowie eine Quantifizierung der zeitlich variablen Retentionskapazit{\"a}t der Auenlandschaft w{\"a}hrend Hochwasserereignissen. Zur Absch{\"a}tzung des Einflusses ver{\"a}nderter Landnutzung und angepassten Managements auf den Wasserhaushalt der Talaue wurden Szenarien entwickelt, welche {\"A}nderungen der Landnutzung sowie der Gew{\"a}ssergeometrie implizieren. Die Simulation des Wasserhaushalts unter jeweiligen Szenariobedingungen erm{\"o}glichte die detaillierte Analyse sich {\"a}ndernder Randbedingungen auf den Gebietswasserhaushalt und auf die Austauschprozesse zwischen Grundwasser und Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser. Zur Untersuchung der Stickstoffmetabolik im Grundwasser der Talauenlandschaft wurde das im Modellkonzept IWAN integrierte Stofftransportmodell MT3D f{\"u}r das Eigeneinzugsgebiet der Havel angewandt. Dies erm{\"o}glichte eine Bilanzierung der aus dem Grundwasser des Eigeneinzugsgebiets stammenden Nitratfrachtanteile der Havel sowie von Nitratkonzentrationen im Grundwasser. Szenariensimulationen, welche verminderte Nitrateintr{\"a}ge aus der durchwurzelten Bodenzone annehmen, erm{\"o}glichten die Quantifizierung der Effizienz von Managementmaßnahmen und Landnutzungs{\"a}nderungen in Hinblick auf die Minimierung von Eintr{\"a}gen in Grundwasser und Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser.},
  subject      = {Grundwasser},
  language  = {de}
}
@article{Holl2019,
  author    = {Holl, Frank},
  title     = {Alexander von Humboldt und der Klimawandel},
  series = {HiN : Alexander von Humboldt im Netz ; international review for Humboldtian studies},
  volume    = {XIX},
  journal   = {HiN : Alexander von Humboldt im Netz ; international review for Humboldtian studies},
  number    = {37},
  publisher = {Universit{\"a}tsverlag Potsdam},
  address   = {Potsdam},
  issn      = {1617-5239},
  doi       = {10.25932/publishup-43444},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-434441},
  pages     = {37 -- 56},
  year      = {2019},
  abstract  = {Hat Alexander von Humboldt vor den dramatischen Folgen des vom Menschen verursachten Klimawandels gewarnt? Ausgehend von dieser Frage befasst sich der Beitrag mit seinen Klimastudien und zeigt dabei, welch enorme Wirkung diese f{\"u}r viele L{\"a}nder der Welt hatten. Zahlreiche Aufforstungsmaßnahmen wurden im 19. Jahrhundert durch Humboldts Studien angeregt. Humboldt hat zudem - wohl als erster - die klimaver{\"a}ndernde Wirkung von „großen Dampf- und Gasmassen an den Mittelpunkten der Industrie" erkannt und außerdem im 3. Band des Kosmos auch den Treibhauseffekt beschrieben. Die Bedrohungen des stetig zunehmenden anthropogenen Klimawandels jedoch konnte er nicht ahnen. Seine und auch die Erkenntnisse der anderen Klimaforscher des 19. Jhds. gerieten Anfang des 20. Jhds. in Vergessenheit. Der gerissene Rezeptionsfaden wurde erst mit der Umweltbewegung in den 1970er Jahren wieder aufgenommen und Alexander von Humboldt als Klimaforscher und „erster {\"O}kologe" neu bewertet.},
  language  = {de}
}