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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 2008 [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 2008 mit sehr großer und das Trockenjahr 2019 mit sehr geringer Neubildung.

Flood risk in a changing climate (CEDIM)

Aims: Floods in small and medium-sized river catchments have often been a focus of attention in the past. In contrast to large rivers like the Rhine, the Elbe or the Danube, discharge can increase very rapidly in such catchments; we are thus confronted with a high damage potential combined with almost no time for advance warning. Since the heavy precipitation events causing such floods are often spatially very limited, they are difficult to forecast; long-term provision is therefore an important task, which makes it necessary to identify vulnerable regions and to develop prevention measures. For that purpose, one needs to know how the frequency and the intensity of floods will develop in the future, especially in the near future, i.e. the next few decades. Besides providing such prognoses, an important goal of this project was also to quantify their uncertainty. Method: These questions were studied by a team of meteorologists and hydrologists from KIT and GFZ. They simulated the natural chain 'large-scale weather - regional precipitation - catchment discharge' by a model chain 'global climate model (GCM) - regional climate model (RCM) - hydrological model (HM)'. As a novel feature, we performed so-called ensemble simulations in order to estimate the range of possible results, i.e. the uncertainty: we used two GCMs with different realizations, two RCMs and three HMs. The ensemble method, which is quite standard in physics, engineering and recently also in weather forecasting has hitherto rarely been used in regional climate modeling due to the very high computational demands. In our study, the demand was even higher due to the high spatial resolution (7 km by 7 km) we used; presently, regional studies use considerably larger grid boxes of about 100 km2. However, our study shows that a high resolution is necessary for a realistic simulation of the small-scale rainfall patterns and intensities. This combination of high resolution and an ensemble using results from global, regional and hydrological models is unique. Results: By way of example, we considered the low-mountain range rivers Mulde and Ruhr and the more alpine Ammer river in this study, all of which had severe flood events in the past. Our study confirms that heavy precipitation events will occur more frequently in the future. Does this also entail an increased flood risk? Our results indicate that in any case, the risk will not decrease. However, each catchment reacts differently, and different models may produce different precipitation and runoff regimes, emphasizing the need of ensemble studies. A statistically significant increase of floods is expected for the river Ruhr in winter and in summer. For the river Mulde, we observe a slight increase of floods during summer and autumn, and for the river Ammer a slight decrease in summer and a slight increase in winter.

Rehabilitation of Degraded Forests in Yunnan (German-Chinese Cooperation for Agrarian Research)

Background: An increasing frequency of massive flooding along the lower Yangtse River in China ended in a disastrous catastrophe in summer 1998 leaving several thousand people homeless, more than 3.600 dead and causing enormous economic damage. Inappropriate land-use techniques and large scale timber felling in the water catchment of the upper Yangtse and its feeder streams were stated to be the main causes. Immediate timber cutting bans were imposed and investigations on land use patterns were initiated by the Chinese Government. The Institute for World Forestry of the Federal Research Centre for Forestry and Forest Products was approached by the Yunnan Academy of Forestry in Kunming to exchange experiences and to cooperate scientifically in the design and application of appropriate afforestation and silvicultural management techniques in the water catchment area of the Yangtse. This cooperation was initiated in 1999 and is based on formal agreements in the fields of agrarian research between the German and Chinese Governments. Objectives: The cooperation was in the first step focussing on the identification of factors which caused the enormous floodings. After their identification measures of prevention were determined and put into practice. In this context experiences made in past centuries in the alpine region of central Europe served as an incentive and example for similar environmental problems and solutions under comparable conditions. Relevant key questions of the cooperation project were: - Analysis of forest related factors influencing the recent floodings of the Yangtse, - Analysis and evaluation of silvicultural management experiences from central Europe for know-how transfer, - Evaluation of rehabilitation measures for successful application in Yunnan, - Dissemination of knowledge through vocational training. Results: - Frequent wild grazing of husbandry is a key factor for forest degeneration beyond unsustainable timber harvests, forest fires and insect calamities leading to increased water run-off in the mountainous region of Yunnan; - Browsing of cattle interrupts succession thus avoiding natural regeneration and leaving a logging ban ineffective; - Mountain pasture in the Alps had similar effects in the past in central Europe. The introduction of controlled grazing has led to an ecologically compatible coexistence of pasture and ecology. Close-to-nature forestry can have positive effects in this sensitive environment. - Afforestation with site adopted broadleaves and coniferous tree species was implemented on demonstration level using advanced techniques in Yunnan.

WMS Hochwasserrückhaltebecken Talsperre

Hochwasserrückhaltebecken sind Stauanlagen, deren Staubecken ganz oder teilweise dem vorübergehenden Rückhalt von Hochwasser dient (DIN 4048-1 1.3). Hierzu gehören auch Rückhalteräume im Nebenschluss z.B. am Rhein (IRP-Rückhalteräume). Talsperren sind Stauanlagen, die über den Querschnitt des Wasserlaufes hinaus den ganzen Talquerschnitt absperren. Sie bestehen i.d.R. aus der Hauptsperre (Absperrbauwerk mit Speicherbecken) und Vorsperren (Absperrbauwerke mit Staubecken oder Speicherbecken, DIN 4048-1 1.2). Maßstab: 1:25000

Digitales Schrägluftbild Hamburg

Schrägluftbilder: 2018 wurde erstmals für ganz Hamburg ein Bildflug durchgeführt, bei dem hochaufgelöste Oblique-Luftbilder entstanden. Die eingesetzte Kamera nimmt zeitgleich sowohl Senkrechtbilder als auch Schrägbilder nach allen 4 Seiten auf. Der aktuelle Datensatz ist aus dem Frühjahr 2022 (März). Die Schrägbilder dienen als Quelle für die Analyse von städtebaulichen Situationen innerhalb des gesamten Stadtgebietes. Sie werden als Dienst in den Geoportalen im LGV bereitgestellt.

Digitales Höhenmodell Hamburg DGM 10

Abgeleitetes, flächendeckendes digitales Geländemodell mit einer Rasterweite von 10 Meter auf Basis des DGM1. Für die Fläche der Freien und Hansestadt Hamburg (ohne das Gebiet des hamburgischen Wattenmeeres) wurde in 2020 eine Laserscanvermessungen (Airborne Laserscanning) durchgeführt. Die Daten liegen im Lagestatus 310 (ETRS89/UTM) vor, mit Höhenangaben über Normalhöhennull (NHN), gemäß DE_DHHN2016_NH. Die Genauigkeit eines einzelnen Messpunktes liegt in eindeutig definierten Bereichen, wie z.B. auf Straßenflächen, bei ca. ± 105 cm. In Bereichen von Abschattungen (Brücken), Vegetation, insbesondere Flächen in Wald- und Strauchgebieten und bei stark geneigtem Gelände, ist die Genauigkeit geringer. Standardmäßig werden vom LGV folgende Rasterweiten angeboten: DGM 1 (Rasterweite 1m), DGM 10 (Rasterweite 10m), DGM 25 (Rasterweite 25m). Eine jährliche Aktualisierung dieser Daten erfolgt über Luftbildbefliegungen. Neben der reinen Bereitstellung der Höheninformation als regelmäßiges Gitter werden die Daten auch als Dienstleistung in einer Dreiecksvermaschung (TIN) abgegeben. Dabei ist ein Datenaustausch mit 2D- und 3D-CAD-Systemen sichergestellt. Als weitere Dienstleistung können z.B. Höhenlinien und Profile abgeleitet oder Volumina und Neigungen errechnet werden. Durch Integration weiterer Geobasis- und Fachdaten (Vektor- und Rasterdaten) können weitere Dienstleistungen z.B. für die Bereiche Wasserwirtschaft, Tiefbau, Umwelt und Stadtplanung sowie Energieversorgung groß- und kleinräumige Anwendungen abgeleitet werden.

ATKIS - Digitales Basis Landschaftsmodell Hamburg

Hinweis: Seit Dezember 2o24 erfasst der LGV die AFIS/ALKIS/ATKIS Daten bundeseinheitlich in der AdV-Referenzversion 7.1 im AFIS-ALKIS-ATKIS-Anwendungsschemas (AAA-AS) Version 7.1.2. Bei Fragen zu inhaltlichen Veränderungen wenden Sie sich an das Funktionspostfach: geobasisdaten@gv.hamburg.de Das Digitale Basis-Landschaftsmodell (Basis-DLM) orientiert sich am Basismaßstab 1: 25 000. Es wird für alle Objekte eine Lagegenauigkeit von ± 3 m angestrebt. Es hat eine Informationstiefe, die über die Darstellung der Digitalen Stadtkarte von Hamburg (1: 20 000) hinausgeht. Der Inhalt und die Modellierung der Landschaft des Basis-DLM sind im ATKIS®-Objektartenkatalog (ATKIS®-OK Basis-DLM) beschrieben. Die Erfassung der Objektarten, Namen, Attribute und Referenzen erfolgte in drei aufeinander folgenden Realisierungsstufen, die im ATKIS®-OK Basis-DLM ausgewiesen sind. In Hamburg stehen die Realisierungsstufen für die gesamte Landesfläche seit 2007 aktuell zur Verfügung. Seit Oktober 2009 wird das Basis-DLM im bundeseinheitlichen AAA-Modell geführt. Die Objektarten sind ATKIS-OK enthalten (siehe Verweis). Besonders geeignet als geometrische und semantische Bezugsgrundlage für den Aufbau von Geoinformationssystemen und zur Verknüpfung mit raumbezogenen fachspezifischen Daten für Fachinformationssysteme, zur rechnergestützten Verschneidung und Analyse mit thematischen Informationen, für Raumplanungen aller Art und zur Ableitung von topographischen und thematischen Karten. Anwendungsgebiete sind alle Aufgabenbereiche, für deren Fragestellungen ein Raumbezug erforderlich ist, unter anderem Energie-, Forst- und Landwirtschaft, Verwaltung, Demographie, Wohnungswesen, Landnutzungs-, Regional- und Streckenplanung, Straßenbau und Bewirtschaftung, Facility Management, Verkehrsnavigation und Flottenmanagement, Transport, Bergbau, Gewässerkunde und Wasserwirtschaft, Ökologie, Umweltschutz, Militär, Geologie und Geodäsie, aber auch Kultur, Erholung und Freizeit sowie Kommunikation.

Pflanzenbauliche und züchterische Strategien zur Optimierung der Wassernutzungseffizienz von Zuckerrüben (OptiBeet)

Zielsetzung: Das Projektziel ist es, Strategien zur Erhöhung der Ertragssicherheit im Zuckerrübenanbau unter Trockenbedingungen zu entwickeln. Das Projekt strebt dabei eine Integration züchterischer und agronomischer Ansätze an. Für die gezielte Sortenwahl und -entwicklung werden Optimierungspotentiale über wassersparende Blattarchitektur sowie verbesserte Nutzung von Winter-niederschlägen aus tieferen Bodenschichten untersucht. Die unterschiedlichen Sortentypen werden unter zwei Anbausystemen (Pflug vs. Mulchsaat) und zwei Standortbedingungen (hohe vs. niedrige nutzbare Feldkapazität) geprüft, um damit angepasst Systemlösungen für die Zuckerrübenproduktion im semiariden Klimaraum (nordöstliches Flach- und Hügelland) Österreichs zu entwickeln. Die konkreten Ziele des Projekts sind: (1) In-situ Bewertung von Sorten-Unterschieden in der Bodenwassernutzung auf Grundlage der Analyse von Wasserisotopensignaturen. (2) Definition trockenheitsresistenter Sortenideotypen hinsichtlich Blattapparat und Wurzelleistung als strategischer Rahmen für Sortenempfehlung und Züchtung. (3) Quantifizierung des Reduktionspotentials von Evaporationsverlusten durch Mulchsaat bei unterschiedlichem standörtlichem Wasserspeichervermögen des Bodens. (4) Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Sortentyp, Anbausystem und Standortbedingungen und modellbasierte Entwicklung von Strategien zur Anpassung an Trockenheit unter künftigen Klimabedingungen im österreichischen Zuckerrübenbau. Dem Projekt liegen folgende Hypothesen zugrunde: (1) Sorten mit tieferen Wurzelsystemen nutzen anteilig mehr Bodenwasser, das durch Winterniederschläge neugebildet wurde, und weisen in tieferen Bodenschichten daher eine stärkere Veränderung der Wasserisotopensignatur auf als Sorten, die auf oberflächennahe Bodenwasserressourcen angewiesen sind. (2) Auf Standorten mit hoher Wasserspeicherfähigkeit haben Zuckerrübensorten mit hohem Potential der Winterfeuchtenutzung (tiefes Wurzelsystem) eine höhere Ertragsfähigkeit als Sorten mit sparsamer Wassernutzung. Auf Standorte mit geringerer Wasserspeicherfähigkeit dagegen sind Sorten mit sparsamer Wassernutzung (reduzierter Blattapparat) ertragsfähiger. (4) Auf Standorte mit geringer Speicherfähigkeit hängt die Ertragsfähigkeit vor allem von der produktiven Nutzung der Niederschläge in der Vegetationszeit ab. Auf diesen Standorten ist die Reduktion von Evaporationsverlusten durch Mulchsaatsystemen von größerer Bedeutung für die Ertragsfähigkeit als auf gut speicherfähigen Standorten. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse des Forschungsprojekts eine verbesserte, standortangepasste Sortenempfehlung sowie optimierte Anbausysteme für die Rohstoffaufbringung in der österreichischen Zuckerrübenproduktion erlauben und damit die Zuckerrübe als wichtiges Fruchtfolgeglied in den Ackerbausystemen in Österreich auch zukünftig sichern. (Text gekürzt)

Sonderforschungsbereich Transregio 38 (SFB TRR): Strukturen und Prozesse der initialen Ökosystementwicklung in einem künstlichen Wassereinzugsgebiet; Structures and Processes of the Initial Ecosystem Development Phase in an Artificial Water Catchment, Teilprojekt C 04: Hydrologische Oberflächenprozesse während der Entwicklungsphase eines künstlichen Einzugsgebiets

Das Hauptziel des Projekts ist die Untersuchung und die Entwicklung von Methoden nicht nur zur punktuellen, sondern auch zur flächenhaften Bestimmung der Bodenfeuchte. Zur Anwendung sollen Geländetechniken wie Time-Domain Reflectrometry (TDR), Georadar (GPR), Elektrische Widerstand (ER), Elektromagnetische Induktion (EMI) sowie GNSS Scatterometry kommen. Eine der methodischen Hauptfragen ist die Nutzung der GNSS Scatterometry zur Ermittlung der Bodenfeuchte im Feldmaßstab. Eine weitere grundlegende Forschungsfrage wird die weitere Entwicklung der elektrischen und elektromagnetischen geophysikalischen Techniken für bodenkundliche Anwendungen sein.

Ausprägung ausgewählter Funktionen von Böden in der Aue innerhalb der Kulisse der Hochwasserrisikogebiete

Auen sind weite Uferlandschaften an Flüssen und gelten als Zentren der Artenvielfalt. Die verschiedenen Bodensubstrate in grundwasserbeeinflussten Böden in der Aue bieten eine hohe Standort- und Lebensraumvielfalt für Pflanzen, Tiere und Bodenorganismen. Böden in der Aue übernehmen wichtige Funktionen im Landschaftshaushalt. Sie sind bedeutsame Wasserspeicher und fungieren als Sediment- und Nährstoffsenke in der Landschaft. Außerdem enthalten sie mehr organischen Kohlenstoff als Land- oder Mineralböden. Aus diesen Gründen sind solche Böden in der Aue im Land Brandenburg besonders schutzwürdig. Es wurden folgende Funktionen von Böden in der Aue bewertet • Kohlenstoffvorräte • Standorttypische Ausprägung und daraus die potenzielle Schutzwürdigkeit der Böden abgeleitet. Die Schutzwürdigkeit definiert sich im Bodenschutz über den Grad der Funktionserfüllung eines Bodens. Erfüllt ein Boden diese in besonderem Maße, so ist er besonders schutzwürdig. Diese Definition unterscheidet sich von anderen fachlichen Sichtweisen auf die Schutzwürdigkeit. Flächen, die nach der Einordnung sehr gering oder gering schutzwürdig sind, sind aus Bodenschutzsicht nicht per se Böden, die nicht schützenswert sind. Vielmehr erfüllen diese Böden zum Zeitpunkt der Bewertung die Bodenfunktionen nicht in besonderem Maße bzw. nur sehr eingeschränkt. Auen sind weite Uferlandschaften an Flüssen und gelten als Zentren der Artenvielfalt. Die verschiedenen Bodensubstrate in grundwasserbeeinflussten Böden in der Aue bieten eine hohe Standort- und Lebensraumvielfalt für Pflanzen, Tiere und Bodenorganismen. Böden in der Aue übernehmen wichtige Funktionen im Landschaftshaushalt. Sie sind bedeutsame Wasserspeicher und fungieren als Sediment- und Nährstoffsenke in der Landschaft. Außerdem enthalten sie mehr organischen Kohlenstoff als Land- oder Mineralböden. Aus diesen Gründen sind solche Böden in der Aue im Land Brandenburg besonders schutzwürdig. Es wurden folgende Funktionen von Böden in der Aue bewertet • Kohlenstoffvorräte • Standorttypische Ausprägung und daraus die potenzielle Schutzwürdigkeit der Böden abgeleitet. Die Schutzwürdigkeit definiert sich im Bodenschutz über den Grad der Funktionserfüllung eines Bodens. Erfüllt ein Boden diese in besonderem Maße, so ist er besonders schutzwürdig. Diese Definition unterscheidet sich von anderen fachlichen Sichtweisen auf die Schutzwürdigkeit. Flächen, die nach der Einordnung sehr gering oder gering schutzwürdig sind, sind aus Bodenschutzsicht nicht per se Böden, die nicht schützenswert sind. Vielmehr erfüllen diese Böden zum Zeitpunkt der Bewertung die Bodenfunktionen nicht in besonderem Maße bzw. nur sehr eingeschränkt.

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