Das Projekt "Semi-Distributed watershed runoff modelling in GIS: Applied to the Hare river in the Abaya-Chamo Sub-Basin in Ethiopia" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Introduction: Ethiopia, with a geographical area of about 113 million km2, has been affected frequently by severe droughts (prolonged dry-spells) in the last four decades. This is because the large part of the country lies in arid and semi-arid climate. Official studies show that about 60% of the area is potentially cultivable, with only 15% currently utilized. Moreover, the country has more than 3.5 million hectares of potential irrigable land with less than 3% presently utilized. The country has also about 120 × 109 m3 annual surface water resources potential and in the order of 2.6 × 109 m3 annual groundwater resources potential. But the spatial and temporal variation of the water resources is erratic. The highly rugged mountainous topography also aggravates this problem. The country is also divided into 12 drainage basins, 6 of which comprise trans-boundary major rivers (such as the Blue Nile, the Barro-Akobo, the Tekeze that contribute greater than 86% of the Nile River flow at Aswan). For which most water resources development projects in Ethiopia need to be implemented with storage (reservoir) facilities. These background conditions demand coordinated and sustainable efforts in every aspect. The contribution of applied research in providing useful scientific and technological tools is vital. Therefore, this Ph.D. research project will contribute its part in addressing such demanding situation in addition to aimed scientific contributions. Research Objectives: The primary objective of this research project is to develop a Semi-distributed Watershed Runoff Modeling (SWARM) in GIS (on daily time scale) suitable to watersheds with semi-arid and arid climates (like the Hare River), which can be used for management of water resources development projects (e.g. irrigation system management). Customization and modification of established watershed models suitable for semi-arid and arid climate will be given priority. The specific objectives (components) of this research project are the following: 1. SWARM model development compatible to ArcView GIS; 2. Evaluation of the various automatic methods of extracting stream network and watershed parameters from Digital Elevation Model (DEM); 3. Spatial modeling using dry-spell analysis for assessing the sustainability of rain-fed agriculture in watersheds. For which an improved dry-spell analysis to that of Abebe (2000) will be applied for the Hare River to evaluate the sustainability of rain-fed agriculture with or without supplementary irrigation; 4. Application of SWARM for irrigation system management, the Hare Irrigation Farm (' 1300ha) will be used as a case study. The technical, environmental and socioeconomic feasibility of the various alternative sources of irrigation water and their synchronization with the existing river water supply will also be studied. (abridged text)
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist es, das erste globale und operationelle Dürrevorhersagesystem für den Regenfeldbau, den Bewässerungslandbau, nichtlandwirtschaftliche Ökosysteme sowie die Wasserversorgung zu entwickeln, zu validieren, zu testen und als Bestandteil des Global Hydrological Status and Outlook System (HydroSOS) der WMO zu implementieren. Das Teilvorhaben am ICWRGC wird zu dem Gesamtziel beitragen durch die (i) operationelle Bereitstellung von globalen saisonalen, meteorologischen Dürrevorhersagen durch Zusammenführung der verschiedenen Rechenabläufe aus den Arbeitspakten der beteiligten Partner zu einer flexiblen Cloud-Lösung auf einem Server erfolgen, mit der eine Operationalisierung des Vorhersagesystems an verschiedenen Standorten möglich ist. Durch (ii) die Erstellung eines Umsetzungskonzeptes für einen anschließenden Dauerbetrieb kann eine staatliche Behörde die erforderlichen Ressourcen frühzeitig einwerben und den Betrieb zeitnah übernommen kann. Das ICWRGC bringt Teile seines großen internationalen Netzwerkes und seine wiss. und techn. Verbindungen zu den Wasserprogrammen der Vereinten Nationen in das Projekt ein. Durch die engen Kontakte zur WMO und UNESCO wird (iii) das geplante globale saisonale Dürrevorhersagesystem mit dem neuen WMO-Portal HydroSOS vom ICWRGC mit dem WMO-Sekretariat gemeinsamen geführten Arbeitsprozess In einem vom ICWRGC mit dem WMO-Sekretariat gemeinsamen geführten Arbeitsprozess verbunden. Das gesamte Projekt wird (iv) in enger Kooperation mit dem WMO Sekretariat und der UNESCO mit einer Zusammenarbeit mit Endnutzern/Stakeholdern aus 2 Regionen (Ostafrika und West-/Zentralasien) erfolgen. Insgesamt werden bestehende Netzwerke im Viktoriaseebecken und des RCUWM (Teheran/Iran) mit ca. 20 Staaten einbezogen und (v) durch Koordinierung des ICWRGC eine Optimierung vorhandener Dürregefahren-Indikatoren erarbeitet. Das ICWRGC wird (vi) bei der Bewertung der Leistungsfähigkeit des entwickelten Dürrevorhersagesystems mitwirken.
Das Projekt "Landnutzung und Nachhaltigkeit des Regenfeldbaus im Sudan" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 09 Agrarwissenschaften, Ökotrophologie und Umweltmanagement, Institut für landwirtschaftliche Betriebslehre, Professur für Projekt- und Regionalplanung durchgeführt. 1. Objectives of the study is to analyse the rainfed farming system in eastern Sudan, taking the environmental aspects into cosideration besides studying the socio-economic impact of land degradation, suggesting the possible adjustments to the crop mix and rotations. 2. Hypotheses: There is a direct relationship between land degradation and the living standard. The current production system entails high returns in the short run and low returns in the long run with misuse of the land resource.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) durchgeführt. Gesamtziel des OUTLAST-Projekts ist es, im Ko-Design mit potentiellen Nutzern, ein globales und operationelles Dürrevorhersagesystem für den Regenfeldbau, den Bewässerungslandbau, die Wasserversorgung und für terrestrische und Flussökosysteme zu entwickeln und als Bestandteil des Global Hydrological Status and Outlook System (HydroSOS) der WMO zu implementieren. Das Teilvorhaben des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat zum Ziel, bias-korrigierte und regionalisierte saisonale Ensemble-Vorsagen zu entwickeln, ihre Leistungsfähigkeit zu verbessern und dem Konsortium für nachfolgende Ableitung von Dürregefahrenindikatoren zur Verfügung zu stellen. Dies erfolgt für alle Landflächen der Erde (außer Grönland und Antarktis), wobei Indikatoren im Ko-Design mit Nutzern optimiert werden. Grundlage unserer Arbeiten ist das globale saisonale Vorhersagesystem SEAS5 des ECMWF.
Das Projekt "Consistent assessment of global green, blue and virtual water fluxes in the context of food production: regional stresses and worldwide teleconnections GREENWATER" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. This project provided comprehensive and spatially explicit analyses of the past, present and potential future water flows in global irrigated and rainfed agriculture, the results of which have been published in, or are under review for, almost a dozen peer-reviewed scientific journals. As a precondition for these studies, two macro-hydrological models - the Lund- Potsdam-Jena managed Land model (LPJmL) and ihe Global Crop Water Model (GCWM) - were developed from eariier model versions toward state-of-the-art global agro-hydrological models with unique features. In addition, a new landmart^ dataset of crop areas at 5' resolution (MIRCA 2000) was created, which for the first time consistently combines inigated and rainfed areas at an unprecedented (monthly) temporal resolution. Both models were used to assess the total water consumption (evapotranspiration) and the water consumption per unit of yield (virtual water content) of the worid's major crops in a novel way, in that the contributions of blue water (stemming from rivers, surface water bodies and groundwater) and green water (precipitation stored in the soil) were thoroughly differentiated. A key result is that the majority of global agricultural water use, about 90%, is constituted by green water, which quantitatively underpins the need to consider the green water resource in any freshwater assessments. The specific impact of irrigation on global crop production was quantified for the first time, and a key finding was that present irrigation an increase in global cereal production by about 20% is achieved. Given the outstanding importance of green water and the demonstrated fact that food production is presently water-limited over many areas, the project also investigated the potential to increase global food production of optimised green-blue water management ('vapour shift' from unproductive soil evaporation to productive plant transpiration, and 'harvesting' of runoff from cropland used for supplemental irrigation in dry periods). It was found that such management could substantially increase crop production in many regions and globally by up to about 20% or even more. Adverse effects of climate change are suggested to be partially offset by the fertilisation effects of rising atmospheric CO2 concentration, but we found that irrespective of the actual degree of the (rather uncertain) CO2 effect there will be not enough water on present cropland, even if effectively used, to produce the food for a higher world population of 9-10 billion by the mid of this century. The project also made a significant contribution to the scientific debate about what drivers have caused the variations and trends in global discharge (blue water flows) over the past century. (abridged text)
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Physische Geographie, Arbeitsgruppe Hydrologie durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens OUTLAST ist es, das erste globale, multisektorales und operationelle Dürrevorhersagesystem zur Quantifizierung von Dürregefahren in den Bereichen 1) Wasserversorgung, 2) Flussökosysteme, 3) nichtlandwirtschaftliche terrestrische Ökosysteme, 4) den Regenfeldbau, sowie 5) den Bewässerungslandbau zu entwickeln und als Bestandteil des Global Hydrological Status and Outlook System (HydroSOS) der WMO zu implementieren. Gemeinsam mit Pilotanwendern in den Projektregionen Lake Victoria sowie West- und Zentralasien) wird der Wert dieser globalskaligen Vorhersagen der Dürregefahren für die nächsten sechs Monate für datenarme, länderübergreifende Wassereinzugsgebiete geprüft. Durch Ko-Design werden das Webportal sowie Pilotanwendungen dieser globalen Prognosen für Dürremanagement und Wasserbewirtschaftung entwickelt. In diesem Rahmen soll zudem systematisch erforscht werden, welche Vorhersagegüte globalskalige Dürreprognosen basierend auf bias-korrigierten saisonalen Ensemble-Wettervorhersagen haben sowie welche Faktoren die Vorhersagegüte beeinflussen. Das Teilvorhaben der Goethe-Universität Frankfurt (UF) hat zum Ziel, saisonale Ensemble-Vorsagen von unterschiedlichen Dürregefahrenindikatoren, die relevant sind für die Wasserversorgung von Menschen und das Wohlergehen von Flussökosystemen und Landökosystemen (außerhalb von Ackerbauflächen), für alle Landflächen der Erde (außer Grönland und Antarktis) zu berechnen und zu analysieren. Die Indikatoren werden im Ko-Design mit Pilotanwendern optimiert, und die Ensemble-Vorhersagen werden evaluiert. Für die Berechnung der Ensemble-Vorhersagen wird das globale hydrologische Modell WaterGAP angepasst und in einem operationellen Arbeitsfluss implementiert, zu dessen Design UF beträgt. Die Auswahl geeigneter risiko-spezifischer Dürregefahrenindikatoren sowie die Simulationen mit WaterGAP erfolgen aufbauend auf den Erfahrungen im BMBF-Projekt GlobeDrought.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung Pflanzenbau durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist es, das erste globale und operationelle Dürrevorhersagesystem für den Regenfeldbau, den Bewässerungslandbau, nichtlandwirtschaftliche Ökosysteme sowie die Wasserversorgung zu entwickeln, zu validieren, zu testen und als Bestandteil des Global Hydrological Status and Outlook System (HydroSOS) der WMO zu implementieren. Das Teilvorhaben der Universität Göttingen wird zu dem Gesamtziel beitragen durch (i) die Koordination des Projektverbundes, (ii) die Entwicklung operationeller saisonaler Dürregefahrvorhersagen für den Bewässerungsfeldbau sowie den Regenfeldbau und integration des Vorhersagesystems in das übergeordnete, multisektorale Vorhersagesystem, sowie (iii) die systematische Evaluation des multisektoralen Vorhersagesystems auf globaler Skala sowie auf regionaler Ebene in Zusammenarbeit mit den regionalen Pilotanwendern. Die Projektkoordination umfasst die übergeordnete Abstimmung und der Aktivitäten der Teilvorhaben, das Monitoring des Projektfortschrittes, die Gewährleistung einer effizienten und zielgerichteten Kommunikation zwischen Projektpartnern sowie mit den Pilotanwendern, den Projektförderern (Berichterstattung) und der Öffentlichkeit. Zusätzlich zu dem kickoff-workshop sind 4 Projektworkshops vorgesehen, von denen zwei Workshops von dem Göttinger Teilvorhaben organisiert werden. Die Simulation von Dürregefahren erfolgt, aufbauend auf den Vorarbeiten im Projekt GlobeDrought, durch Anwendung des Global Crop Water Models (GCWM). Dieses Modell wird weiterentwickelt um jeweils zu Monatsbeginn automatisierte Ensemblevorhersagen für die bevorstehenden 6 Monate bereitzustellen und auszuwerten. Die Vorhersagegüte der globalskalige Dürreprognosen wird systematisch evaluiert, und zwar in Bezug auf (i) die Art der untersuchten Dürre (Bodenfeuchtedürren, hydrologische Dürren), (ii) die Länge der Vorhersageperiode, (iii) saisonale Unterschiede, sowie (iv) regionale Unterschiede in der Vorhersagegüte.
Das Projekt "Teilprojekt 2 Klimawandelfolgen für den Nexus Wasser-Nahrung-Energie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Neben Bewirtschaftungsmethoden und Bodeneigenschaften ist die landwirtschaftliche Produktion im Wesentlichen abhängig von Wetterbedingungen bzw. vom Klima, wenn lange Zeiträume betrachtet werden. Auf 95% der landwirtschaftlichen Flächen in Afrika wird Regenfeldbau betrieben, der stärker von aktuellen Wetterbedingungen und der Wasserverfügbarkeit abhängig ist als der Bewässerungsfeldbau. Weiterhin ist der Anteil der afrikanischen Bevölkerung, der von Subsistenzwirtschaft lebt und zu 70% im Agrarsektor beschäftigt ist, besonders hoch. Die landwirtschaftliche Produktion sowie die damit zusammenhängende Ernährungssituation in vielen afrikanischen Ländern ist daher besonders vulnerabel gegenüber Klimaveränderungen und Wetterextremen. Klimaveränderungen werden häufig als langfristige Änderungen der Jahresmittel von Temperaturen oder Niederschlägen untersucht und dargestellt. Eine Einschätzung der Änderungen von Extremereignissen oder der Klimavariabilität und deren Auswirkungen ist deutlich komplexer und unsicherer als die Betrachtung von Mittelwerten. Diese Informationen sind jedoch von besonderer praxisrelevanter Bedeutung für das Land- und Wassermanagement. Es gibt eine wachsende Evidenz für die Zunahme der interannuellen und saisonalen Niederschlagsvariabilität. Regenzeiten in Westafrika unterliegen Änderungen hin zu extremen Trockenzeiten, die die Länge der Vegetationsperiode einschränken, gepaart mit zunehmender Häufigkeit von Starkregenereignissen. Während der Exkursion wurde uns berichtet, dass der Beginn der Regenzeit in jüngster Vergangenheit Veränderungen unterliegt, der sich zum einen in einer zunehmenden Variabilität des Beginns widerspiegelt und zum anderen in dem Phänomen, dass nach anfänglichen Regentagen die Gefahr wochenlanger Trockenheit besteht, bevor die eigentliche Regenzeit einsetzt. Letzteres Phänomen kann verheerende Auswirkungen für die Landwirtschaft zur Folge haben. Eine Verstärkung der Klimavariabilität im 21. Jahrhundert wird sich hauptsächlich in der Dauer und der Intensität von Dürren und Überflutungen manifestieren, aber auch auf die Variabilität der Wasserverfügbarkeit. Zusätzlich zur Veränderung der Niederschlagsvariabilität kommt die Reduzierung der Jahresmengen, die seit den 1970iger Jahren in Westafrika beobachtet werden. Geringere Jahresniederschläge führen, zusammen mit langen Trockenzeiten, zu verringerten Wasserständen in Flüssen und Grundwasserleitern, die die Wasserverfügbarkeit für die Landwirtschaft beeinträchtigen. Veränderungen im natürlichen System führen zwangsläufig zu Veränderungen (Anpassung) von Bewirtschaftungsmethoden, z.B. vom Regenfeldbau zum Bewässerungsfeldbau oder der Regulierung der natürlichen Abflüsse durch Staudämme. Diese anthropogenen Veränderungen beeinflussen wiederum das natürliche System, deren Rückkopplungsmechanismen untersucht werden müssen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Foerderung der Landwirtschaft in semiariden Gebieten des Nordosten Brasiliens (Piaui)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Der Bundesstaat Piaui im Nordosten Brasiliens mit einer Bevoelkerungsdichte von 6,7 hab/qkm umfasst eines der aermsten Gebiete Lateinamerikas. Die Landwirtschaft ist die weitaus wichtigste Einnahmequelle, die allerdings mit grossen Risiken belastet ist. Bei einer Trockenzeit von 5 Monaten fallen im Durchschnitt des Jahres Niederschlaege von 800-1200 mm, deren Verteilung so unguenstig sein kann, dass es zu Teil- oder Totalverlusten der Ernte kommt. Dies fuehrt zu Unruhen und Wanderbewegung der Landbevoelkerung. Die Flusstaeler in diesen Gebieten sind relativ dicht besiedelt, waehrend die Hochebenen (Chapadas), die den groesseren Teil des landwirtschaftlich entwicklungsfaehigen Gebietes darstellen, bisher noch kaum genutzt wurden. Auf diesen Chapadas wurden im Rahmen der deutschen hydrogeologischen Mission Flaechen mit guenstigen Voraussetzungen fuer den Regenfeldbau (dry farming) auskartiert. Projektziel ist die Pruefung von Methoden zur standortgerechten Bodennutzung als notwendige Vorbereitung fuer die Erschliessung neuer Landflaechen. Dabei geht es um die Erprobung von Nutzungssystemen, die die Bodenfruchtbarkeit erhalten, eine langfristige Nutzung mit sicheren Ertraegen zu ermoeglichen und dadurch als Alternative dienen zu den bereits anlaufenden grossraeumigen Umbruchsmassnahmen. Diese Aktivitaeten bewirken in der Regel einen raschen und irreversiblen Fruchtbarkeitsabbau und damit die Aufgabe der Laendereien nach einigen Jahren der Nutzung.
Das Projekt "Klimawandel und Entwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Institut für Entwicklungspolitik gGmbH durchgeführt. Die Abteilung IV des DIE wird sich im Rahmen des Leuchtturmvorhabens 'Klimawandel und Entwicklung' auf den Bereich 'Anpassung an den Klimawandel' konzentrieren. Der Schwerpunkt der klimapolitischen Aktivitäten in der deutschen Entwicklungszusammenarbeit liegt bisher auf der Verringerung und Vermeidung von Treibhausgasemissionen. Dies umfasst vor allem Maßnahmen in den Bereichen Energieeffizienz, erneuerbare Energien und Energiepolitik. Was Entwicklungsländer für die unvermeidlichen Folgen des Klimawandels verletzlich macht und wie sie bei der Anpassung daran unterstützt werden können sind Fragen, die erst seit der Veröffentlichung des Stern Review on the economics of climate change im Oktober 2006 größere Aufmerksamkeit genießen. Entsprechend groß ist die Lücke bei den Forschungs- und Beratungskapazitäten in Deutschland. Das DIE konzentriert die zusätzlichen Ressourcen des Leuchtturmvorhabens auf diesen Bereich, um der in den kommenden Jahren erwarteten zunehmenden Nachfrage nach Wissen zu begegnen und Strategien zu entwickeln, wie die Anpassung an den Klimawandel in die Entwicklungspolitik integriert werden kann. In der ersten Phase (2008-2009) wird sich das Leuchtturmprojekt auf zwei Arbeitsschritte konzentrieren: Erstens eine genauere Systematisierung dessen, von welchen Rahmenbedingungen Anpassung an den Klimawandel ausgehen muss (Ausmaß und Geschwindigkeit der erwarteten klimatischen und naturräumlichen Veränderungen, Qualität der erforderlichen Anpassungsprozesse). Um dies zu präzisieren, ist eine räumliche Fokussierung notwendig. Zweitens sollen die Vulnerabilität und Anpassungsfähigkeit in ausgesuchten Ländern analysiert werden, und zwar in den Bereichen der politischen Steuerung (Governance-Systeme), des Ressourcenmanagements und der sozialen Netze. Damit wird größere Klarheit über die Relevanz des Klimawandels für Entwicklungsprozesse und -strategien erzielt. Gleichzeitig werden konzeptionelle Anknüpfungspunkte für eine klima- und armutsorientierte Entwicklungspolitik identifiziert. Der Fokus der Untersuchung wird in der ersten Phase auf LDCs liegen, da deren Anpassungsfähigkeit im öffentlichen Bereich aufgrund schwacher öffentlicher Strukturen und geringer finanzieller, materieller und Wissensressourcen in der Regel niedrig ist. Da die meisten LDCs in Subsahara-Afrika liegen, wird sich die Untersuchung zunächst auf diese Region beziehen. Der IPCC prognostiziert, dass 2020 in Afrika 350 bis 600 Millionen Menschen zusätzlich unter Wasserknappheit leiden werden; in manchen Ländern können die Erträge im Regenfeldbau um bis zu 50Prozent sinken und in ariden und semiariden Gebieten wird die landwirtschaftliche Nutzfläche abnehmen. Weitere Regionen - Südostasien, Lateinamerika - können in der zweiten Phase bzw. bei Erweiterung der Personalressourcen dazukommen.
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