Publikationen
Synthesepapiere aus den RegIKlim-Arbeitsgruppen veröffentlicht
Aus den RegIKlim-Arbeitsgruppen, in denen sich regelmäßig Mitarbeiter aus den RegIKlim- Modellregionen zu bestimmten Themen austauschen, sind hilfreiche Leitfäden zum Herangehen bei verschiedenen Herausforderungen in der Klimaanpassung entstanden. Auch Mitarbeiter des WAKOS Projekts haben an diesen Leitfäden mitgewirkt und ihre Expertise wie auch Erfahrungen aus dem Projekt einfließen lassen.
In der RegIKlim-Arbeitsgruppe „Integrierte Bewertung auf regionaler und kommunaler Ebene“ wurden unterschiedliche Ansätze zur Bewertung von Anpassungsmaßnahmen zusammengetragen und als Ergebnis ein Fragenkatalog zusammengestellt, der als Leitfaden bei der Vorbereitung zur Bewertung von Anpassungsmaßnahmen herangezogen werden kann. Aus WAKOS wurde dabei der Prozess der Visionsentwicklung als Vorgehen für die kooperative Entwicklung von Bewertungszielen näher vorstellt. Mit dem Leitfaden sollen vor allem lokale Entscheidungsträger*innen bei der Bewertung und Priorisierung von Klimaanpassungsmaßnahmen unterstützt werden, die vor der Herausforderung stehen, geeignete Handlungsoptionen mit den vorhandenen Ressourcen zu bewerten und auszuwählen.
Klimaanpassungsmaßnahmen bewerten – Herausforderungen und Lösungsansätze aus der Praxis (481 KB)
Für den fachspezifischen Austausch zum Thema „Regionale Anpassungskapazitäten und Anpassungsnotwendigkeiten“ wurde ebenfalls eine Modellregion-übergreifende Arbeitsgruppe eingerichtet. Der daraus entstandene Leitfaden stellt gängige Konzepte der Erfassung und Bewertung von Anpassungskapazitäten vor und bietet einen Einblick in die methodische Vielfalt der in RegIKlim verwendeten Ansätze. Der Leitfaden bietet Wissenschaftlern und Praktikern einen schnellen Einstieg in die Thematik und stellt grundlegende methodische Ansatzpunkte für eigene Analysen dar. WAKOS wird als ein Praxisbeispiel für die Untersuchung der kollaborativen Anpassungskapazität mithilfe einer qualitativen Netzwerkperspektive vorgestellt.
Erfassung und Bewertung von Anpassungskapazität - Ansätze aus der RegIKlim Forschung (1,2 MB)
Der Austausch der Modellregionen innerhalb der RegIKlim-Arbeitsgruppe „Transdisziplinäre Prozesse“ wurden ebenfalls in Form eines Leitfadens festgehalten, an dem sich andere Transdisziplinäre Forschungsprojekte der Klimaanpassung orientieren können. Das Ziel dieses Leitfadens ist es, Erfahrungen in der transdisziplinären Forschung in RegIKlim herauszustellen, um Folgeprojekte dabei anzuleiten, durch transdisziplinäre Ansätze effektiv regionales Klimawissen aufzubauen und dabei Klimahandeln zu unterstützen. Für das Projekt WAKOS wurde die fruchtbare Zusammenarbeit mit regionalen und lokalen Akteuren aus Ostfriesland im Rahmen der Forschungsarbeit vorgestellt.
Transdisziplinäre Forschung in der regionalen Klimaanpassung - Erfahrungen aus der Fördermaßnahme RegIKlim (518 KB)
Aus der RegIKlim-Arbeitsgruppe „Übertragbarkeit und Transfer“ ist als zentrales Produkt der Zusammenarbeit ein Konzept zur operativen Verstetigung und Skalierung von Klimadiensten erstellt worden, in das die Erfahrungen aus den Modellregionen eingeflossen sind. Das Konzept soll die angewandte Anpassungsforschung darin unterstützen, Forschungsergebnisse in den Projektregionen erfolgreich zu transferieren, zu verstetigen und einen Ansatz zur Skalierung von Ergebnissen und Tools in andere Regionen zu entwickeln. Die RegIKlim-Forschungsverbünde, so auch WAKOS, sind hierbei zum einen Adressaten dieses Konzepts als auch Anwendungsbeispiele für Transfer- und Skalierungsaktivitäten.
Konzept zur operativen Verstetigung und Skalierung von Klimadiensten - Praktische Erfahrungen aus der Fördermaßnahme RegIKlim (847 KB)
Simulation der Effekte des Klimawandels auf die Grundwasserneubildung auf Norderney
Die Verfügbarkeit von Süßwasser auf den Barriereinseln in der Nordsee hängt vor allem von der Grundwasserneubildung ab. Für ein vorausschauendes Management der Süßwasserressourcen werden daher Zukunftsprojektionen benötigt, die die Auswirkungen des Klimawandels auf die Grundwasserneubildung berücksichtigen.
In der Publikation von Ley. et al. (2023) werden basierend auf einem kleinen Ensemble hochaufgelöster Klimaprojektionen die Effekte des Klimawandels auf die Grundwasserneubildung auf Norderney simuliert. Dabei werden die durch das Klimamodell und die Bias-Korrektur verursachten Unsicherheiten der Größenordnung der Klimaänderungsffekte gegenübergestellt.
Ley, A., Haehnel, P., & Bormann, H. (2023): Addressing the challenges of climate scenario-based impact studies in modelling groundwater recharge on small barrier islands at the German North Sea coast. Journal of Hydrology: Regional Studies, Volume 50, 101578, ISSN 2214-5818, doi:10.1016/j.ejrh.2023.101578
Addressing the challenges of climate scenario-based impact studies in modelling groundwater recharge on small barrier islands at the German North Sea coast
Phasengemittelte Gezeitenrandbedingung für Grundwasserströmungsmodelle
Bedingt durch die Schwankung des Meeresspiegels über einen Gezeitenzyklus, wird die Grundwasseroberfläche in Küstengrundwasserleitern über das Niveau des mittleren Meeresspiegels angehoben. Um dies in Grundwasserströmungsmodellen darstellen zu können, wird häufig eine hohe zeitliche Auflösung verwendet, welche jeden Gezeitenzyklus explizit simuliert. Für große Modelle, z.B. ganzer Inseln, ist dieser Ansatz aufgrund hoher Rechenzeiten nicht praktikabel.
In der Veröffentlichung von Haehnel et al. (2023) wird ein Ansatz vorgestellt, diesen Effekt der Gezeiten auf das Grundwasser als Phasenmittel (Mittel über einen Gezeitenzyklus) darzustellen. Dies verringert die Rechenzeiten im Vergleich zum bisherigen Vorgehen deutlich und ermöglicht es, diesen Effekt auch in räumlich ausgedehnten Modellen zu berücksichtigen. Im Rahmen von WAKOS wird dies in den Simulationen der Klimaszenarien für die Süßwasserlinse der Insel Norderney zur Anwendung kommen.
Haehnel, P., Greskowiak, J., Robinson, C. E., Schuett, M., & Massmann, G. (2023): Efficient representation of transient tidal overheight in a coastal groundwater flow model using a phase-averaged tidal boundary condition. Advances in Water Resources, 181, 104538, doi:10.1016/j.advwatres.2023.104538
Efficient representation of transient tidal overheight in a coastal groundwater flow model using a phase-averaged tidal boundary condition
Hydrogeologisches Strukturmodell der Insel Norderney
Zur Erstellung von Grundwasserströmungsmodellen werden Strukturmodelle benötigt, welche die hydrogeologisch relevanten Einheiten der Geologie im Untersuchungsgebiet beschreiben. Die Entwicklung eines solches hydrogeologischen Strukturmodells für die Insel Norderney wird in der Veröffentlichung von Haehnel et al. (2023) in der Zeitschrift „Geoscience Data Journal“ vorgestellt. Dieses Strukturmodell bildet die Grundlage für die Modellierung der Süßwasserlinse von Norderney im Hinblick auf mögliche Einflüsse des Klimawandels auf die Süßwasservorkommen der Insel.
Haehnel, P., Freund, H., Greskowiak, J., & Massmann, G. (2023): Development of a three-dimensional hydrogeological model for the island of Norderney (Germany) using GemPy. Geoscience Data Journal, 00, 1-17, doi:10.1002/gdj3.208
Development of a three-dimensional hydrogeological model for the island of Norderney (Germany) using GemPy
Wirkung von Ereignisbündeln (Compound events) auf Binnenhochwasserereignisse in den Küstenniederungen
Binnenhochwasserereignisse stellen eine zunehmend große Gefährdung für die Küstenniederungen dar. Insbesondere das Zusammentreffen von Sturmfluten und ergiebigen Regenfällen stellt die Entwässerungsverbände vor große Herausforderungen. Dieser Beitrag untersucht, inwieweit Klimamodellrechnungen für Ostfriesland derartige Compound Events beinhalten, und inwieweit sich deren Wirkung auf die Binnenentwässerung in Zukunft intensiviert.
Bormann, H., & Kebschull, J. (2023): Wirkung von Ereignisbündeln (Compound events) auf Binnenhochwasserereignisse in den Küstenniederungen. In: Heft 44 2023 Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, Nachhaltiges Wassermanagement - Regionale und Globale Strategien, Session 1: Monitoring und Analyse hydrologischer Extreme, S. 5-14
Heft 44 2023 Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
Vergleich verschiedener Machine Learning Ansätze mit einem klassischen hydrologischen Einzugsmodell
Machine Learning Ansätze finden in der Hydrologie nach und nach immer häufiger Anwendung. Noch offen ist allerdings die Frage, inwieweit derartige Ansätze "nur" die Abflussganglinie eines Einzugsgebiets reproduzieren oder auch das zugrundeliegende Prozessverständnis abbilden können. Letzteres ist entscheidend z.B. für eine erfolgreiche Anwendung in der Klimafolgenabschätzung.
Für das Ems-Einzugsgebiet vergleicht Alex Ley verschiedene Machine Learning Ansätze mit einem klassischen hydrologischen Einzugsmodell im Hinblick auf die Fähigkeit, sowohl statistische Gütemaße als auch die Häufigkeitsverteilung der Abflüsse abzubilden. Ziel seiner weiteren Arbeit ist, mit den verschiedenen Modelltypen vergleichende Klimafolgenabschätzungen für den Emsabfluss durchzuführen, um daraus Aussagen über die Extrapolierbarkeit von Machine Learning Ansätzen abzuleiten.
Ley, A., Bormann, H., & Casper, M. (2023): Intercomparing LSTM and RNN to a Conceptual Hydrological Model for a Low-Land River with a Focus on the Flow Duration Curve. Water 2023, 15, 505, doi:10.3390/w15030505
Intercomparing LSTM and RNN to a Conceptual Hydrological Model for a Low-Land River with a Focus on the Flow Duration Curve
Gemeinsames Auftreten von hohen Oberwasserabflüssen und Sturmfluten
Im Rahmen seiner Doktorarbeit untersuchte Philipp Heinrich vom Helmholtz-Zentrum Hereon das gemeinsame Auftreten von hohen Oberwasserabflüssen und Sturmfluten. In seiner jetzt zur Veröffentlichung bei Natural Hazards and Earth System Sciences eingereichten Arbeit untersuchte er für mehr als 100 Flüsse in Europa, inwieweit ein solches Zusammentreffen zufällig erfolgt oder durch gemeinsame Faktoren ausgelöst wird. Dabei konnte er zeigen, dass das Zusammentreffen für Flüsse mit westwärts gerichteten Mündungen und kleineren Flusseinzugsgebieten eher nicht zufällig erfolgt. Für die Ems als zentrales Gewässer in der WAKOS Region konnte ein solcher Zusammenhang aber nicht nachgewiesen werden.
Heinrich, P., Hagemann, S., Weisse, R., Schrum, C., Daewel, U., & Gaslikova, L. (2023): Compound flood events: analysing the joint occurrence of extreme river discharge events and storm surges in northern and central Europe. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 23, 1967–1985, doi:10.5194/nhess-23-1967-2023
Compound flood events: analysing the joint occurrence of extreme river discharge events and storm surges in northern and central Europe
Volumenänderungen von Süßwasserlinsen auf Inseln
Süßwasserlinsen stellen weltweit eine wichtige Süßwasserresource auf Inseln dar. In WAKOS werden u.a. die im Zuge des Klimawandels zu erwartenden Volumenänderungen von Süßwasserlinsen anhand generischer Modelle untersucht, um allgemeingültige Aussagen für eine Vielzahl von Inseln zu erlauben. In der von Thiessen et al. (2023) in der Zeitschrift "Groundwater" veröffentlichten Studie wird vorbereitend auf die Klimasimulationen eine Methode beschrieben, mit der das Volumen von Süßwasserlinsen mit Hilfe der Inselform bzw. der so genannten "Circularity" abgeschätzt werden kann.
Thissen, L., Greskowiak, J. and Massmann, G. (2023): Estimating Freshwater Lens Volume Based on Island Circularity. Groundwater.
Estimating Freshwater Lens Volume Based on Island Circularity
RegIKlim Empfehlungspapier - Klimaanpassung auf kommunaler und regionaler Ebene stärken
Die Projektkoordinatoren der Fördermaßnahme RegIKlim wollen Kommunen und Regionen in Deutschland durch anwendungsorientierte Forschung in ihren Möglichkeiten zum Klimahandeln stärken. In einem iterativen Prozess wurden innerhalb von RegIKlim gemeinsam zentrale Empfehlungen erarbeitet, wie Forschung und öffentliche Verwaltung gemeinsam dieses Ziel erreichen können. In verschiedenen Workshop- und Diskussionsformaten haben wir diese Empfehlungen mit Praxisakteuren weiterentwickelt (RegIKlim Statuskonferenz 2022, AR6 Diskussionsveranstaltung der Deutschen IPCC Koordinierungsstelle 2022, KAHR Wissenschaftskonferenz 2022).
Die Empfehlungen richten sich zum einen an Vertreter der öffentlichen Verwaltung in Kommunen, Bund und Ländern, um aufzuzeigen, wie mit Anpassungsforschung Maßnahmen umgesetzt werden können. Zum anderen richten sie sich an Forschungseinrichtungen und an die Forschungsförderung, um Wege für die effektive Weiterentwicklung von Anpassungsforschung darzulegen.
Bernhofer, C., Birkmann, J., Braun, M., Cortekar, J., Garschagen, M., Göttsche, F., Heidenreich, M., Hildmann, C., Mahrenholz, P., McMillan, J., Pinto, J., Sieck, K., von Streit, A., Weber, F.-A., Weisse, R., Wessels, A., & Zimmermann. B. (2022): Empfehlungspapier Klimaanpassung auf kommunaler und regionaler Ebene stärken.
Das Empfehlungspapier als pdf Datei
Dekadische Vorhersagen der Sturmaktivität
Während bei der Betrachtung des Klimawandels oft Zeiträume bis Ende dieses Jahrhunderts betrachtet werden, spielen für praktische Zwecke oftmals auch kürzere Zeiträume von Monaten bis hin zu einigen Jahren eine Rolle. Daniel Krieger vom Helmholtz-Zentrum Hereon hat im Rahmen von WAKOS gezeigt, dass sich die Sturmaktivität über der Deutschen Bucht mit Hilfe des dekadischen Hindcast Systems des Max-Planck-Instituts für Meteorologie bis zu einem gewissen Grad erfolgreich vorhersagen lässt.
Krieger, D., Brune, S., Pieper, P., Weisse, R., & Baehr, J. (2022): Skillful decadal prediction of German Bight storm activity. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 22, 3993–4009, doi:10.5194/nhess-22-3993-2022