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Wasserhaushalt Hamburg

Rasterkarten zum Wasserhaushalt, bzw. zur Grundwasserneubildung, berechnet mit mGROWA (FZ Jülich, 2021). Im Webdienst werden 6 Layer gezeigt: - Grundwasserneubildung des hydrolog. Jahres 2019 [Min] - Grundwasserneubildung des hydrolog. Jahres 2018 [Max] - mittlere jährliche Grundwasserneubildung (1991 - 2019) - mittlere jährliche Grundwasserneubildung (1961 - 1990, Klimareferenzperiode) - Direktabfluss Mittlere Rate (1991-2020) - Tatsächliche Verdunstung Mittlere Rate (1991-2020) Beschreibung: Etwa ein Viertel des Niederschlags gelangt in Hamburg über den Boden ins Grundwasser und bildet damit einen erheblichen Anteil unserer täglichen Wasserversorgung und ist ökologische Grundlage für die Vegetation und den Boden als Wasserspeicher. Der übrige Niederschlag wird im Wesentlichen durch Verdunstung und Abfluss ins Sielnetz und in die Gewässer bestimmt. Aktuell werden pro Jahr bei durchschnittlichen Niederschlägen (etwa 770 mm pro Jahr) 136 Millionen Kubikmeter (m³) Grundwasser auf Hamburger Gebiet neu gebildet. Im Trockenjahr 2019 waren es nur 75 Millionen m³, was sich in stark fallenden Grundwasserständen, fehlender Bodenfeuchte und sich durch teilweises Trockenfallen von Gewässern für Tier und Pflanze als Trockenstress auswirkte. Auf die Beobachtung der Entwicklung der Grundwasserneubildung kommt deshalb in Zeiten des Klimawandels besondere Bedeutung zu. Neben klimatischen Veränderungen ist deshalb ein ausgefeiltes Flächen- und Ressourcenmanagement nötig, um der wachsenden urbanen Versiegelung und dem steigenden Wasserverbrauch mit Strategien und Maßnahmen hin zu einem naturnahen Wasserhaushalt entgegenzuwirken. Datengrundlagen und Methodik: Grundlage für die Berechnung und Darstellung von flächen- und zeitlich differenzierten Rasterkarten der verschiedenen Wasserhaushaltskomponenten ist das rasterzellenbasierte Wasserhaushaltsmodell mGROWA des Forschungszentrums Jülich. In mGROWA wurden zunächst standortbezogen auf Basis der jeweiligen Niederschlagsmengen und klimatischen Einflussgrößen die tatsächliche Verdunstung und der Gesamtabfluss in täglicher Auflösung mit einer Zellengröße von 25 x 25 m berechnet. Die berechneten Tageswerte wurden nachfolgend auf langjährig, jährliche und monatliche Zeiträume aggregiert. Danach wurde der Gesamtabfluss auf Basis der Standorteigenschaften in verschiedene Abflusskomponenten aufgeteilt. In der Datenzusammenstellung sind neben den Rasterkarten der potentiellen und tatsächlichen Verdunstung, des Gesamtabflusses und der Standorteigenschaften die Rasterkarten der Abflusskomponenten urbaner Direktabfluss, Sickerwasserrate, Zwischen- und Dränageabflüsse, sowie letztendlich die Grundwasserneubildung enthalten. Im Folgenden dargestellt werden auszugsweise die Karten zum mittleren langjährigen Mittel 1961-1990 (Klimareferenzperiode) und 1991-2019, das Nassjahr 2018 mit sehr großer und das Trockenjahr 2019 mit sehr geringer Neubildung. Die Daten werden als WMS-Darstellungsdienst und als WFS-Downloaddienst bereitgestellt.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Quantifizierung, Modellierung und Regionalisierung der Phosphor-Verluste mit dem Sickerwasser aus Waldböden

Steigende Biomasseentzüge aus Wäldern, erhöhtes Waldwachstum durch anhaltend hohe atmosphärische Stickstoffeinträge und direkte und indirekte Auswirkungen des Klimawandels rücken den Kreislauf und die Verfügbarkeit von Phosphor (P) in Waldökosystemen vermehrt in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen. Den P-Verlusten mit dem Sickerwasser kommt dabei außerdem besondere Bedeutung für die Eutrophierung von Oberflächengewässern zu. Bisher liegen jedoch kaum Erkenntnisse über die Höhe und Prozessdynamik des P-Austrags und die Transportwege von P in Waldböden vor. Eigene Studien zeigten kürzlich, dass signifikante P-Verluste aus Waldböden während starker Niederschlagsereignisse auftreten können. Da der Oberflächenabfluss in Wälder in der Regel vernachlässigbar ist, spielt insbesondere der Transport über preferentielle Fließwege (z.B. Makroporen) eine wichtige Rolle. Welche Prozesse jedoch den P-Transport entlang dieser Fließwege steuern und welche P-Formen überwiegend transportiert werden, ist weitestgehend unbekannt. Ebenso wurde bisher nicht untersucht, ob unterschiedliche Ernährungsstrategien von Waldökosystemen einen Effekt auf die P-Transportmechanismen haben. Eine Grundannahme des SPP 1685 ist, dass recycelnde Systeme, in denen die P- Verfügbarkeit aus der mineralischen Phase gering ist, sich an diese P-Limitierung angepasst haben. Sie können Phosphor hoch effizient recyceln und P-Verluste aus dem System minimieren. Dagegen bestand für akquirierende Systeme, welche überwiegend verfügbares P der mineralischen Phase nutzen, vermutlich nicht die Notwendigkeit angepasste Strategien zu einem effizienten P-Recycling zu entwickeln. Um die Relevanz dieser beiden hypothetischen Ernährungsstrategien auf P-Transportprozesse in Waldböden experimentell zu überprüfen, werden wir daher Böden in Waldökosystemen mit unterschiedlicher P-Verfügbarkeit aus der mineralischen Phase betrachten (SPP-Kernstandorte). Die Ziele unserer Studie sind dabei: 1) die Identifizierung der P-Transportpfade durch den Boden und der am Transport beteiligten P-Formen; 2) die modell-basierte Abschätzung der P-Verluste aus den betrachteten Systemen. Die preferentiellen Fließwege von infiltrierendem Wasser sollen mit Hilfe von Farbtracer-Experimenten visualisiert werden. Durch die anschließende chemische Analyse der P-Fraktionen in den preferentiellen Fließwegen sollen Rückschlüsse auf P-Transportmechanismen in Waldböden gezogen werden. Zur Abschätzung der P-Verluste aus dem System werden basierend auf den identifizierten Transportmechanismen und beobachteten Fließwegen numerische Modelle parametrisiert, welche die Komponenten des Wasserhaushaltes simulieren. Durch diesen kombinierten Ansatz können erstmals die Transportmechanismen und Austragsraten von Phosphor aus Waldökosystemen in Abhängigkeit ihrer Ernährungsstrategie (P-Verfügbarkeit aus der mineralischen Phase) vergleichend betrachtet werden.

Erosionsabtragsflächen

Darstellung von konkreten Flächen mit beobachteten Erosionsereignissen, die zu Bodenabtrag aus landwirtschaftlich genutzten Flächen mit Oberflächenabfluss und Sedimenttransport geführt haben. Die Flächen sind i.d.R. anhand von Schlaggrenzen oder Feldblöcken abgregrenzt und wurden zum Teil orientierend untersucht.

Gebiete mit nutzungsbedingt erhöhtem Oberflächenabfluss

abflussrelevante Gebiete mit Bezug zu PHD-Maßnahmen

Starkregengefahrenkarte Hamburg

Die Starkregengefahrenkarte ist eine wasserwirtschaftliche Planungshilfe. Sie dient der Auffindung von Bereichen in Hamburg, die durch Starkregen besonders gefährdet sind. Die Karte basiert auf Ergebnissen einer Modellberechnung unter Einbeziehung von Regenbelastungen, der Kapazitäten der Kanalnetze (Siele) und des Oberflächenabflusses. Dargestellt sind die maximalen Wasserstände sowie Fließgeschwindigkeiten in Folge von 3 verschiedenen Starkregenszenarien (intensiver Starkregen, außergewöhnlicher Starkregen und extremer Starkregen). Wassertiefen unter 5 cm werden in der Karte nicht dargestellt. Weitere Informationen zur Karte stehen unter https://www.hamburg.de/go/starkregengefahrenkarte bereit. Der Fokus der Starkregengefahrenkarte liegt dabei auf der Analyse der Auswirkungen durch Starkregen in Siedlungsgebieten, welche aufgrund des Zusammenspiels der Oberflächenstrukturen und des Entwässerungssystems überflutet werden. Überschwemmungen durch ausufernde Gewässer werden in der Starkregengefahrenkarte nur näherungsweise dargestellt.  Die Betroffenheit durch Binnenhochwasser an einigen Hamburger Gewässern hingegen wird detailliert in den Hochwassergefahrenkarten (https://www.hamburg.de/go/gefahren-risiko-karten) und in den ausgewiesenen Hamburger Überschwemmungsgebieten dargestellt: www.hamburg.de/go/ueberschwemmungsgebiete.

Bundesweite Sedimenteintragsmodellierung - Anbindungswahrscheinlichkeit der Flächen an Gewässer (Datensatz)

Der Datensatz enthält Informationen zur Anbindungswahrscheinlichkeit der Flächen an ein Oberflächengewässer. Die Flächenanbindung beschreibt die hydrologische Konnektivität einer Fläche mit dem über den Oberflächenabfluss auf dem natürlichen Fließweg erreichbaren Gewässer. In einem GIS- und modellgestützten Separationsverfahren werden die hydrologisch angebundenen Flächen bzw. die aufgrund definierter Barrieren als nicht-eintragsrelevant anzusehenden Flächen ermittelt. Eine grundsätzliche Beschreibung des methodischen Vorgehens findet sich in (Fuchs, S.; Brecht, K.; Gebel, M.; Bürger, S.; Uhlig, M.; Halbfaß, S. (2022): Phosphoreinträge in die Gewässer bundesweit modellieren – Neue Ansätze und aktualisierte Ergebnisse von MoRE-DE. UBA Texte | 142/2022 (Link siehe INFO-LINKS)). Diese Kenngröße wird aktuell für die bundesweite Stoffeintragsmodellierung mit dem Modell MoRE (Modelling of Regionalized Emissions) verwendet.

Geologische Karte von Niedersachsen 1: 50 000 - Frühgeschichtliche Hochwasserereignisse

Die "Geologische Karte von Niedersachsen 1: 50 000 - Frühgeschichtliche Hochwasserereignisse" ist eine aus dem digitalen Datensatz der Geologischen Karte von Niedersachsen 1: 50.000 abgeleitete Auswertungskarte. Unter Berücksichtigung von Alter, Beschaffenheit und Entstehungsart geologischer Schichten werden in dieser Karte Flächen ausgewiesen, die in jüngerer geologischer Vergangenheit, d.h. in den hier als frühgeschichtlich zusammengefassten letzten 11.500 Jahren vor heute, von Überflutungen betroffen waren. Diese Gebiete sind aus geologischer Sicht auch in Zukunft potenziell überflutungsgefährdet, da sich der natürlichen Wasserhaushalt (z. B. Niederschlag, oberirdischer Abfluss) nicht wesentlich geändert hat. Da die frühgeschichtlichen Hochwasserereignisse ganz überwiegend in Zeiten vor menschlichen Eingriffen in die Landschaft (z. B. wasserbauliche Schutzmaßnahmen wie Deiche und Dämme, Prozesse der Landgewinnung) stattfanden, werden derartige heute existierende Schutzmaßnahmen im Kartenwerk nicht berücksichtigt. Die frühgeschichtlichen Hochwasserablagerungen vermitteln daher einen Eindruck, wie tief auch heute Überflutungsereignisse beim Versagen von Schutzmaßnahmen (z.B. Deichbruch) in das Hinterland eindringen können. In der Karte wird zwischen "flächendeckend verbreitete Ablagerungen frühgeschichtlicher Hochwasserereignisse“ (Gefährdungsstufe 1)" und "in Teilbereichen, z. B. in tieferliegenden Bereichen verbreitete Ablagerungen frühgeschichtlicher Hochwasserereignisse“ (Gefährdungsstufe 2)" unterschieden. In Gebieten mit Gefährdungsstufe 1 sind flächendeckende Ablagerungen verbreitet, die bei frühgeschichtlichen Hochwasserereignissen abgesetzt wurden (z. B. Aueablagerungen in Flusstälern oder Meeres- und Brackwasserablagerungen im Küstenraum). Versagen eventuell vorhandene Schutzmaßnahmen in diesen Gebieten, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit mit Überflutungen zu rechnen. Die Gebiete der Gefährdungsstufe 2 liegen in der Regel höher als jene der Gefährdungsstufe 1. In Teilbereichen finden sich aber auch hier, zum Teil kleinflächig, frühgeschichtliche Hochwasserablagerungen. Eine Überflutungsgefährdung kann daher auch für die Zukunft nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden. Im Einzelfall ist die lokale geologische Situation zu bewerten.

Geologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000 - Frühgeschichtliche Hochwasserereignisse

Die "Geologische Übersichtkarte von Niedersachsen 1: 500.000 - Frühgeschichtliche Hochwasserereignisse" ist eine aus dem digitalen Datensatz der Geologischen Übersichtskarte von Niedersachsen 1: 500.000 abgeleitete Auswertungskarte. Unter Berücksichtigung von Alter, Beschaffenheit und Entstehungsart geologischer Schichten werden in dieser Karte Flächen ausgewiesen, die in jüngerer geologischer Vergangenheit, d.h. in den hier als frühgeschichtlich zusammengefassten letzten 11.500 Jahren vor heute, von Überflutungen betroffen waren. Diese Gebiete sind aus geologischer Sicht auch in Zukunft potenziell überflutungsgefährdet, da sich der natürlichen Wasserhaushalt (z. B. Niederschlag, oberirdischer Abfluss) nicht wesentlich geändert hat. Da die frühgeschichtlichen Hochwasserereignisse ganz überwiegend in Zeiten vor menschlichen Eingriffen in die Landschaft (z. B. wasserbauliche Schutzmaßnahmen wie Deiche und Dämme, Prozesse der Landgewinnung) stattfanden, werden derartige heute existierende Schutzmaßnahmen im Kartenwerk nicht berücksichtigt. Die frühgeschichtlichen Hochwasserablagerungen vermitteln daher einen Eindruck, wie tief auch heute Überflutungsereignisse beim Versagen von Schutzmaßnahmen (z.B. Deichbruch) in das Hinterland eindringen können. In der Karte wird zwischen "flächendeckend verbreitete Ablagerungen frühgeschichtlicher Hochwasserereignisse“ (Gefährdungsstufe 1)" und "in Teilbereichen, z. B. in tieferliegenden Bereichen verbreitete Ablagerungen frühgeschichtlicher Hochwasserereignisse“ (Gefährdungsstufe 2)" unterschieden. In Gebieten mit Gefährdungsstufe 1 sind flächendeckende Ablagerungen verbreitet, die bei frühgeschichtlichen Hochwasserereignissen abgesetzt wurden (z. B. Aueablagerungen in Flusstälern oder Meeres- und Brackwasserablagerungen im Küstenraum). Versagen eventuell vorhandene Schutzmaßnahmen in diesen Gebieten, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit mit Überflutungen zu rechnen. Die Gebiete der Gefährdungsstufe 2 liegen in der Regel höher als jene der Gefährdungsstufe 1. In Teilbereichen finden sich aber auch hier, zum Teil kleinflächig, frühgeschichtliche Hochwasserablagerungen. Eine Überflutungsgefährdung kann daher auch für die Zukunft nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden. Im Einzelfall ist die lokale geologische Situation zu bewerten.

Risikogebiete außerhalb von Überschwemmungsgebieten (§ 78 b WHG)

Es handelt sich um Flächen, bei denen nach § 78b WHG ein signifikantes Hochwasserrisiko ermittelt wurde und die bei einem Hochwasser mit niedriger Wahrscheinlichkeit [HQextrem] über das festgesetzte bzw. vorläufig gesicherte Überschwemmungsgebiet hinaus überschwemmt werden können. Der Stand der verwendeten Grundlagen ist der Attributtabelle zu entnehmen. Die Lage und Rechtsverbindlichkeit ergeben sich aus den Angaben für Risikogebiete des HQextrem aus dem 2. Zyklus (2019) der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (HWRM-RL) sowie den aktuellen Angaben für festgesetzte Überschwemmungsgebiete und vorläufige Sicherungen.§ 78b WHG Risikogebiete außerhalb von Überschwemmungsgebieten (Fassung gemäß Änderung durch Hochwasserschutzgesetz II)(1) Risikogebiete außerhalb von Überschwemmungsgebieten sind Gebiete, für die nach § 74 Absatz 2 Gefahrenkarten zu erstellen sind und die nicht nach § 76 Absatz 2 oder Absatz 3 als Überschwemmungsgebiete festgesetzt sind oder vorläufig gesichert sind; dies gilt nicht für Gebiete, die überwiegend von den Gezeiten beeinflusst sind, soweit durch Landesrecht nichts anderes bestimmt ist. Für Risikogebiete außerhalb von Überschwemmungsgebieten gilt Folgendes:1. bei der Ausweisung neuer Baugebiete im Außenbereich sowie bei der Aufstellung, Änderung oder Ergänzung von Bauleitplänen für nach § 30 Absatz 1 und 2 oder nach § 34 des Baugesetzbuches zu beurteilende Gebiete sind insbesondere der Schutz von Leben und Gesundheit und die Vermeidung erheblicher Sachschäden in der Abwägung nach § 1 Absatz 7 des Baugesetzbuches zu berücksichtigen; dies gilt für Satzungen nach § 34 Absatz 4 und § 35 Absatz 6 des Baugesetzbuches entsprechend;2. außerhalb der von Nummer 1 erfassten Gebiete sollen bauliche Anlagen nur in einer dem jeweiligen Hochwasserrisiko angepassten Bauweise nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik errichtet oder wesentlich erweitert werden, soweit eine solche Bauweise nach Art und Funktion der Anlage technisch möglich ist; bei den Anforderungen an die Bauweise sollen auch die Lage des betroffenen Grundstücks und die Höhe des möglichen Schadens angemessen berücksichtigt werden.(2) Weitergehende Rechtsvorschriften der Länder bleiben unberührt.Diese Daten sind auch im INSPIRE Datenmodell „Annex 3: Gebiete mit naturbedingten Risiken“ erhältlich. Die Bereitstellung erfolgt über die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) per Darstellungs- und Downloaddienst, deren URLs in den Transferoptionen angegeben sind.

Bundesweite Phosphoreintragsmodellierung (MoRE) – Phosphoreintrag über diffuse Eintragspfade (Datensatz)

Der deutschlandweite Datensatz enthält Informationen zum mittleren (2016-2018) Phosphoreintrag insgesamt über die diffusen Eintragspfade in Gewässer (in kg/a). Die Berücksichtigten Eintragspfade sind Grundwasser, Oberflächenabfluss, Dränagen, Erosion und Deposition auf Gewässerflächen. Der Datensatz liegt vor: Auflösung: MoRE-Modellgebiete (Analysegebiete) Eine grundsätzliche Beschreibung des methodischen Vorgehens und der genutzten Modelleingangsdaten findet sich in (Fuchs, S.; Brecht, K.; Gebel, M.; Bürger, S.; Uhlig, M.; Halbfaß, S. (2022): Phosphoreinträge in die Gewässer bundesweit modellieren – Neue Ansätze und aktualisierte Ergebnis-se von MoRE-DE. UBA Texte | 142/2022. Umweltbundesamt. Online verfügbar unter: https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/phosphoreintraege-in-die-gewaesser-bundesweit). Die simulierten Daten sind keine absolut gültigen Ergebnisse, sondern stehen im Kontext erforderlicher methodischer Annahmen bei der Erstellung und Verarbeitung. Sie sind u.a. von im angewandten Modell geltenden Annahmen, der Modellstruktur, der Parameterschätzung, der Kalibrierungsstrategie und der Qualität der Antriebsdaten abhängig.

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