Die Ziele dieses Teilprojektes sind das bessere Verständnis der Ursachen extremere Hochwasserereignisse, die Einschätzung möglicher zukünftiger Hochwasserextremereignisse und die Untersuchung der Vorhersagbarkeit dieser Ereignisse. Dies soll aus der Perspektive der Vielzahl beteiligter atmosphärischer Prozesse und ihrer Skalenvielfalt durchgeführt werden. Daher wird dieses Teilprojekt wichtige Beiträge in der Forschergruppe SPATE liefern. Unter diesen generellen Zielen wollen wir folgende Forschungsfragen adressieren: 1. Was sind die großskaligen atmosphärischen Vorbedingungen für extreme Hochwasserereignisse? 2. Welche Prozesse verstärken den Niederschlag und die Niederschlagswirkung regional/lokal und verursachen dadurch extreme Hochwasserereignisse? 3. Was sind die raumzeitliche Variabilität und die Klimazukunft dieser atmosphärischen Faktoren und was sind ihre Antriebsfaktoren im Klimasystem? Die beiden ersten Fragen sollen in der ersten Phase (PH1, Monate 1 bis 36) der Forschergruppe SPATE bearbeitet werden. Die dritte Frage soll in Phase 2 bearbeitet werden. Zusätzlich sollen atmosphärische Felder, wie beispielsweise Niederschlag, und abgeleitete Indikatorzeitserien für andere Teilprojekte auf Basis einer über 100jährigen Reanalyse, meteorologischer Beobachtungen und Klimasimulation bereitgestellt werden. Der Forschungsplan der ersten Phase besteht aus drei Arbeitspaketen. Bevor die meteorologischen Ursachen extremer Hochwasserereignisse systematisch untersucht werden können, ist die Erstellung einer langzeitlichen (hier über 100-jährigen) vier-dimensionalen meteorologischen Referenz notwendig (Arbeitspaket 0). Die Referenz basiert auf aufbereiteten Niederschlagsdaten, raumzeitlich (mit dem Modell COSMO-CLM) verfeinerten (auf 12 km Gitterdistanz) Reanalysen (ERA-20C ab 1901, NOAA/NCEP 20 CR für den Zeitraum 1851 bis 1900). Diese Referenz erlaubt eine robuste Statistik der Hochwasser-Wetterlagen-Beziehungen und des Verfolgens der Feuchte im atmosphärischen System (Arbeitspaket 1). Regionale und lokale den Niederschlag verstärkende Faktoren (wie Bodenfeuchte-Niederschlagswechselwirkung, frontale/orographische Hebung mit/ohne konvektive Aktivität) werden in Arbeitspaket 2 mit konvektionserlaubenden Simulationen (Gitterdistanzen kleiner als 2 km) mit COSMO-CLM untersucht. In der zweiten Projektphase planen wir zwei Arbeitspakete. Ein Paket wird die klimatologischen Antriebsfaktoren und die multi-skalige Vorhersagbarkeit bearbeiten. In einem weiteren Arbeitspaket wird die Entwicklung von Hochwasserereignissen aus meteorologischer Perspektive bis in das Jahr 2100 betrachtet. Dieses Teilprojekt wird extreme Hochwasserereignisse und deren Eigenschaften den multiskaligen atmosphärischen Prozessen zuordnen und wird außerdem die Zuordnung hydrologischer Prozesse in der Forschergruppe SPATE unterstützen.
Das Vorhaben bereitet die nächste Klimarisikoanalyse für Deutschland vor. Es soll ein schlanker Ansatz gewählt werden, beispielsweise soll sich die quantitative Untersuchung von Klimawirkungen auf Klimadaten konzentrieren und die fachlichen Analysen größtenteils literaturbasiert erfolgen. Nach ISO 14091 soll die Risikoanalyse in 3 Schritten durchgeführt werden: 1. Vorbereitung, 2. Durchführung, 3. Kommunikation. Neue Forschungsaspekte umfassen unter Schritt 1 'Vorbereitung' die Weiterentwicklung der Methodik durch die Reduktion auf ein wesentliches Minimum, die verstärkte Verschneidung mit dem Monitoringbericht, sowie sozioökonomische Szenarien als Narrative mit Fokussierung auf ausgewählte Zukunftsthemen und -trends. Im Hinblick auf Schritt 2 'Durchführung' sollen die Bewertung der Klimarisiken und die Ableitung der Handlungsbedarfe die neuen Anpassungsziele berücksichtigen, in der integrierten Auswertung sollen die Kaskadeneffekte auch im Hinblick auf vulnerable Gruppen und Systeme untersucht werden, und die Anpassungskapazitätsbewertung sollen mit vorhandenen ex-ante Maßnahmenbewertung enger verschnitten und auf Lücken und Bedarfe ausgerichtet werden. Im 2. Schritt 'Kommunikation' stehen zielgruppenspezifische Kommunikationsprodukte im Vordergrund. Um die dynamische wissenschaftliche Entwicklung besser abzubilden, wird die KRA in 2 Slots ausgeschrieben werden: Teil I: 2023-2025 Vorbereitung KRA 2028; Teil II: 2024-2028 Durchführung und Kommunikation KRA 2028.
Die potenzielle Nitratkonzentration im Sickerwasser in [mg NO3/l] ist eine wichtige Kenngröße zur Abschätzung und Bewertung der Sickerwassergüte an der Untergrenze des Wurzelraumes. Im Rahmen des landesweiten Basis-Emissionsmonitorings erfolgt die Abschätzung der potenziellen Nitratkonzentration auf Grundlage des Stickstoff-Flächenbilanzsaldos aus der Landwirtschaft auf Gemeindeebene, der atmosphärischen Stickstoff-Deposition, der Landnutzung nach ATKIS-DLM, dem Nitratabbau im Boden (Denitrifikation) sowie der Sickerwassermenge. Die berechnete potenzielle Nitratkonzentration im Sickerwasser wird neben den gemessenen Nitratkonzentrationen in den Grundwassermessstellen zur Gefährdungsabschätzung und Bewertung des chemischen Zustands der Grundwasserkörper gemäß EG-WRRL herangezogen. Bei der landesweit ermittelten potenziellen Nitratkonzentration im Sickerwasser ist zu beachten, dass die Werte aufgrund der räumlichen Auflösung der verfügbaren Eingangsdaten nicht für eine schlaggenaue Bewertung geeignet sind. Detaillierte Methodenbeschreibung siehe: Erläuterung_Basis-Emissionsmonitoring_LBEG_2023.pdf
Zink ist ein für Pflanze, Tier und Mensch essentielles Spurenelement, welches jedoch bei extrem hohen Gehalten auf Pflanzen und Mikroorganismen toxisch wirken kann. Die Zn-Konzentration in der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 52 mg/kg, sie kann aber in Abhängigkeit vom Gesteinstyp stark schwanken. Die mittleren Zn-Gehalte (Median) der sächsischen Hauptgesteinstypen liegen zwischen 11 bis 140 mg/kg, der regionale Clarke des Erzgebirges beträgt ca. 79 mg/kg. Sphalerit (Zinkblende) führende polymetallische La-gerstätten können lokal zu zusätzlichen geogenen Zn-Anreicherungen in den Böden führen. Anthropogene Zn-Einträge erfolgen vor allem durch die Eisen- und Buntmetallurgie bzw. durch die Zn-verarbeitenden Industrien (Farben, Legierungen, Galvanik) und durch Großfeuerungsanlagen. Im Bereich von Ballungsgebieten sind Zn-Anreicherungen relativ häufig zu beobachten. Anthropogene Zn-Einträge sind in der Landwirtschaft durch die Verwendung von organischen und mineralischen Düngemitteln möglich. Für unbelastete Böden gelten Zn-Gehalte von 10 bis 80 mg/kg als normal. Die regionale Verbreitung der Zn-Gehalte in den sächsischen Böden wird vor allem durch die geogene Prägung der Substrate bestimmt; niedrige bis mittlere Gehalte sind über den periglaziären Sanden und Lehmen im Norden und den Lössböden in Mittelsachsen (10 bis 50 mg/kg) sowie den Verwitterungsböden über den Festgesteinen des Erzgebirges/Vogtlandes (50 bis 150 mg/kg) zu erwarten. Innerhalb der Grundgebirgseinheiten treten über den polymetallischen Lagerstätten des Erzgebirges, in Abhängigkeit von der Intensität der Vererzung, deutliche positive Zn-Anomalien auf (Freiberg, Annaberg-Buchholz - Marienberg, Aue - Schwarzenberg). Böden über Substraten mit extrem niedrigen Zn-Gehalten (Granit von Eibenstock, Orthogneise der Erzgebirgs-Zentralzone, Osterzgebirgischer Eruptivkomplex, kretazische Sandsteine) treten als negative Zn-Anomalien im Kartenbild in Erscheinung. Verstärkte Zn-Akkumulationen sind in den Auenböden des Muldensystems festzustellen. Auf Grund der höheren geogenen Grundgehalte im Wassereinzugsgebiet, dem Auftreten Zn-führender polymetallischer Vererzungen und insbesondere der Bergbau- und Hüttentätigkeit im Freiberger Raum, kommt es vor allem in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu hohen Zn-Konzentrationen (Mediangehalte 370 bzw. 240 mg/kg). Für die Wirkungspfade Boden-Mensch sowie Boden-Pflanze wurden keine Prüf- und Maßnahmenwerte für Gesamtgehalte in der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) festgeschrieben, da Zn bei der Gefahrenbeurteilung nur von geringer Bedeutung ist.
Gefährdungspotenzial durch Flusshochwasser Für die Landeshauptstadt Dresden wurde ein Klimaanpassungskonzept erarbeitet, dass die Klimaveränderungen und dessen Folgen in Dresden aufzeigt. In diesem Rahmen wurden Gefährdungsanalysen für die Dresdner Stadtteile erstellt. Das Gefährdungspotenzial ergibt sich aus der Sensitivität eines Systems bezüglich der Klimaveränderung und der Exposition (Lage im Stadtraum). Für die Analyse standen die menschliche Gesundheit, Gebäude und Infrastruktur im Fokus. Gefährdungspotenziale wurden für die Themen Wärmebelastung sowie die Überschwemmungsgefahr durch Starkregen und Flusshochwasser untersucht ¿ hier Flusshochwasser. In die Analyse flossen die rechtlich festgesetzten Überschwemmungsgebiete der Elbe, der Gewässer 1. Ordnung und des Lockwitzbaches/Niedersedlitzer Flutgrabens für ein 100 jährliches Hochwasser ein. Außerdem wurden die Flächen kritischer und nicht-kritischer Flächennutzung einbezogen. Ausschlaggebend für das Gefährdungspotenzial ist der absolute Flächenanteil der überschwemmten Gebiete sowie deren relativer Anteil an der Gesamtfläche des Stadtteils. Damit wird vermieden, dass flächengroße Stadtteile überrepräsentiert werden. Die Übersicht der Gefährdungspotenziale der Stadtteile ist eine wichtige Grundlage, um den Handlungsbedarf zur Anpassung bewerten und die Maßnahmenentwicklung und -umsetzung priorisieren zu können. Weitere Informationen zur Gefährdungsanalyse und möglichen Anpassungsoptionen sind dem Klimaanpassungskonzept zu entnehmen. Die Gefährdungsanalyse wurde im Rahmen der Erstellung des Klimaanpassungskonzeptes vom Thüringer Institut für Nachhaltigkeit und Klimaschutz (ThINK) durchgeführt. Die Übersicht der Gefährdungspotenziale der Stadtteile ist eine wichtige Grundlage, um den Handlungsbedarf zur Anpassung in den verschiedenen Bereichen bewerten zu können. Mit Hilfe der Analyse kann die Maßnahmenentwicklung und -umsetzung priorisiert werden.
Gefährdungspotenzial durch Starkregen Für die Landeshauptstadt Dresden wurde ein Klimaanpassungskonzept erarbeitet, dass die Klimaveränderungen und dessen Folgen in Dresden aufzeigt. In diesem Rahmen wurden Gefährdungsanalysen für die Dresdner Stadtteile erstellt. Das Gefährdungspotenzial ergibt sich aus der Sensitivität eines Systems bezüglich der Klimaveränderung und der Exposition (Lage im Stadtraum). Für die Analyse standen die menschliche Gesundheit, Gebäude und Infrastruktur im Fokus. Gefährdungspotenziale wurden für die Themen Wärmebelastung sowie die Überschwemmungsgefahr durch Starkregen und Flusshochwasser untersucht ¿ hier Starkregen. In die Analyse flossen die mithilfe einer hydrodynamischen Modellierung ausgewiesenen potenziell überfluteten Flächen bei Starkregen ein. Außerdem wurden die Flächen kritischer und nicht-kritischer Flächennutzung einbezogen. Ausschlaggebend für das Gefährdungspotenzial ist der absolute Flächenanteil der überschwemmten Gebiete sowie deren relativer Anteil an der Gesamtfläche des Stadtteils. Damit wird vermieden, dass flächengroße Stadtteile überrepräsentiert werden. Die Übersicht der Gefährdungspotenziale der Stadtteile ist eine wichtige Grundlage, um den Handlungsbedarf zur Anpassung bewerten und die Maßnahmenentwicklung und -umsetzung priorisieren zu können. Weitere Informationen zur Gefährdungsanalyse und möglichen Anpassungsoptionen sind dem Klimaanpassungskonzept zu entnehmen. Die Gefährdungsanalyse wurde im Rahmen der Erstellung des Klimaanpassungskonzeptes vom Thüringer Institut für Nachhaltigkeit und Klimaschutz (ThINK) durchgeführt. Die Übersicht der Gefährdungspotenziale der Stadtteile ist eine wichtige Grundlage, um den Handlungsbedarf zur Anpassung in den verschiedenen Bereichen bewerten zu können. Mit Hilfe der Analyse kann die Maßnahmenentwicklung und -umsetzung priorisiert werden.
Gefährdungspotenzial durch Wärmebelastung Für die Landeshauptstadt Dresden wurde ein Klimaanpassungskonzept erarbeitet, dass die Klimaveränderungen und dessen Folgen in Dresden aufzeigt. In diesem Rahmen wurden Gefährdungsanalysen für die Dresdner Stadtteile erstellt. Das Gefährdungspotenzial ergibt sich aus der Sensitivität eines Systems bezüglich der Klimaveränderung und der Exposition (Lage im Stadtraum). Für die Analyse standen die menschliche Gesundheit, Gebäude und Infrastruktur im Fokus. Gefährdungspotenziale wurden für die Themen Wärmebelastung sowie die Überschwemmungsgefahr durch Starkregen und Flusshochwasser untersucht ¿ hier Wärmebelastung. In die Analyse zur Wärmebelastung flossen die Überwärmung im Stadtgebiet nach Klimafunktionskarte ein, die Einwohnerzahl, die besonders hitzevulnerablen Altersgruppe der null bis 14-Jährigen, der über 65-Jährigen und der über 75-Jährigen ein sowie der Anteil der Arbeitslosen. Die Übersicht der Gefährdungspotenziale der Stadtteile ist eine wichtige Grundlage, um den Handlungsbedarf zur Anpassung bewerten und die Maßnahmenentwicklung und -umsetzung priorisieren zu können. Weitere Informationen zur Gefährdungsanalyse und möglichen Anpassungsoptionen sind dem Klimaanpassungskonzept zu entnehmen. Die Gefährdungsanalyse wurde im Rahmen der Erstellung des Klimaanpassungskonzeptes vom Thüringer Institut für Nachhaltigkeit und Klimaschutz (ThINK) durchgeführt. Die Übersicht der Gefährdungspotenziale der Stadtteile ist eine wichtige Grundlage, um den Handlungsbedarf zur Anpassung in den verschiedenen Bereichen bewerten zu können. Mit Hilfe der Analyse kann die Maßnahmenentwicklung und -umsetzung priorisiert werden.
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