go-CAM (BMBF)

Implementierung strategischer Entwicklungsziele im Küstenzonenmanagement (go-CAM)

Siel und Schöpfwerk Dangast
Grundwassermessstelle mit Datenlogger
Durchflussgefäß bei Probenahme

Veranlassung:

In den Küstenregionen steht die nachhaltige Nutzung der Wasserressourcen vor besonderen Herausforderungen. Diese umfassen sowohl Klimaänderungen, Meeresspiegelveränderungen, Versalzungsgefahr, hohe Nährstoffeinträge aus landwirtschaftlichen Aktivitäten, geringe Geländehöhen und nicht zuletzt hohe Bevölkerungsdichten bzw. hohen industriellen Wasserbedarf. Eine Übernutzung der Wasserressourcen führt unweigerlich zu Nutzungskonflikten in diesen Regionen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit für eine umfassende und nachhaltige Steuerung der Wasserversorgung unter Berücksichtigung von sich ändernder Menge und Qualität. Dabei sollten möglichst alle wesentlichen Einflussfaktoren berücksichtig werden, sodass das gesamte System abgebildet werden kann, um darauf basierend mit Hilfe der multikriteriellen Entscheidungsanalyse regionale Handlungsoptionen abzuleiten. Weitere Herausforderungen ergeben sich in der praxisnahen Aufbereitung der Modellergebnisse sowie in der Akzeptanz der Nutzergruppen. Dies soll durch Workshops zu den angewendeten Methoden und Modellen erreicht werden, die ergänzend zum Ergebnistransfer mittels der Dialogplattform CAM, durchgeführt werden sollen. Die zu erwartenden Kernaussagen zur Versorgungssicherheit im Küstenraum dienen der Ableitung von Anpassungsstrategien.

Ziele:

Der Forschungsverbund go-CAM hat zum Ziel,

  • die Entwicklung, Implementierung und Anwendung einer multikriteriellen Steuerungsoptimierung für eine nachhaltige Wassernutzung in physiogeografisch unterschiedlichen Küstenregionen weltweit.
  • durch die Kopplung von modernen entscheidungs- und handlungsunterstützenden Methoden mit den Ergebnissen der Hydrosystemmodellierungen in den unterschiedlichen Regionen ein integriertes, übertragbares Küstenzonenmanagementsystem zu entwickeln. Dieses Planungstool ist Teil einer Dialogplattform "Coastal Aquifer Management (CAM)" und wird online verfügbar gemacht.
  • durch die begleitenden Workshops mit den unterschiedlichen Nutzergruppen der Zielregionen zur Modelltechnik und den Strukturen der Wasserwirtschaft die Akzeptanz der entsprechenden Methoden und Ergebnisse zu erhöhen. Ein begleitendes PhD-Programm mit den internationalen Arbeitsregionen soll die modelltechnische Anwendbarkeit auch nach Projektende gewährleisten.
go-CAM_Schema

Schematische Vorhabensübersicht: Die Modellierung des zukünftigen Wasserhaushalts und der -qualität von Oberflächen- und Grundwasser basiert auf den Softwarepaketen PANTA RHEI und d³f++, angetrieben durch Klimamodelldaten als Randbedingungen. Der projizierte Wasserbedarf in der jeweiligen Küstenregion wird im Rahmen eines Partizipationsprozesses erarbeitet. Mögliche Ausprägungen der verschiedenen Szenarien (Dargebot und Bedarf) werden mit Hilfe ausgewählter Indikatoren vergleichend bewertet. Die Ableitung von Handlungsoptionen erfolgt mit Hilfe einer multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA). Die MCDA ermöglicht die Entwicklung nachhaltiger Steuerungsstrategien in Küstenzonen (CAM - Coastal Aquifer Management).

Methoden:

  • Aufbau, Kalibrierung und Anwendung von hydrologischen, hydrogeologischen und geologischen Modellen im Küstenraum. Abschätzung des aktuellen Wasserdargebots und -bedarfs und deren Entwicklung unter Berücksichtigung verschiedener Einwirkungen und Nutzungsansprüche, basierend auf klimatischen und sozioökonomisch/demografischen Szenarien. Die Modelluntersuchungen liefern abgesicherte Aussagen über den Einflussbereich der sich ändernden Klima- und Demografie-Randbedingungen.
  • Ableitung von regionalen Handlungsoptionen mit Hilfe einer multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA, Multi Criteria Decision Analysis). Die MCDA ermöglicht die Entwicklung und Steuerung nachhaltiger Anpassungsstrategien in Küstenzonen (CAM - Coastal Aquifer Management) und eine Umsetzung in einem anwenderorientierten Software-Paket für eine nachhaltige Nutzung. Das notwendige Prozessverständnis über die Küstenhydrologie liefern die Hydrosystemmodelle.
  • Transfer der in der Arbeitsregion Norddeutschland entwickelten Dialogplattform CAM und den zugrundeliegenden Methoden in internationale Partnerregionen (Küstenabschnitte in der Türkei, in Brasilien und Südafrika) unter Beteiligung assoziierter Vorhabenspartner auf lokaler, regionaler und nationaler Ebene (regionale Grundwasserverfügbarkeitsstudien). Dieser dritte Punkt soll durch Fachdiskussionen und Seminare zu einer Kompetenzsteigerung im regionalen Süßwassermanagement führen. Durch assoziierte Fachleute der World Bank (designierter GW-MATE-Präs., LAC Water Resources Practice Manager, Global WPD) werden wichtige Impulse erwartet.

Teilvorhaben:

Der Abteilung HYWAG obliegt die Koordination des Gesamtvorhabens und damit die Verantwortung für die Vernetzung, Erfolgskontrolle und Verwertung der Ergebnisse des Vorhabens sowie die adäquate Kommunikation der Forschungsidee.

Im Teilvorhaben 1 werden in der Abteilung HYWAG ökohydrologische Modelle auf Basis der eigens Entwickelten Software PANTA RHEI erstellt. Diese berücksichtigen den komplexen Aufbau der Entwässerungssysteme in den küstennahen Einzugsgebieten, die klimatischen Gegebenheiten sowie die Nährstoffeinträge. Zielgrößen sind die Gebietswasserbilanzen und die flächendifferenzierte Grundwasserneubildung als Eingangsgröße für die Grundwassermodelle sowie die Quantifizierung der Nährstofffrachten.

Mit Hilfe der ökohydrologischen Modelle werden Berechnungen auf Basis von Klimamodelldaten (Euro-Cordex) durchgeführt. Ziel ist die Ableitung möglichst robuster Signale für den zukünftigen Wasserhaushalt.

HYWAG wird das im Rahmen von Workshops und Austauschprogrammen von PhD-Studierenden der internationalen Zielregionen (Brasilien, Türkei und Südafrika) durchzuführende Querschnittsthema "Human Capacity Buiding" aktiv durch Organisation und Lehreinheiten unterstützen.

Die Entwicklung der multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA) wird auf Basis aller Ergebnisse durch HYWAG realisiert. Die MCDA ist Kern des Coastal Aquifer Managements (CAM), mit Hilfe dessen Handlungsoptionen auf Basis von Indikatoren abgeleitet werden sollen.

Förderung:

Förderzeitraum: 01.06.2017 bis 31.05.2020
Förderer: BMBF im Rahmen des Verbundvorhabens GROW

Projektpartner

Teilprojekte Arbeitsschwerpunkte
Technische Universität Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau (LWI), Abteilung für Hydrologie Wasserwirtschaft und Gewässerschutz (HYWAG) Projektkoordination
   
  Auswertung Klimaszenarien
  Entwicklung Multikriterielle Entscheidungsanalyse
  Grundwassermonitoring
  Human Capacity Development
Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit gGmbH (Köln), Fachbereich Endlagersicherheitsforschung (Braunschweig) Grundwassertransportmodellierung
  Human Capacity Development
Oldenburgisch-Ostfriesischer Wasserverband Beteiligungsprozess
  Grundwassermodellierung
  Geologische Strukturmodellierung
  Aufbereitung wasserwirtschaftlicher Daten
  Human Capacity Development
Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik Geophysikalische Datenerhebung (NMR)
  Aufbereitung geophysikalischer Daten (NMR+HEM)
  Human Capacity Development
Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz, Betriebsstelle Aurich Aufbereitung wasserwirtschaftlicher Daten
  Human Capacity Development
INSIGHT Geologische Softwaresysteme GmbH Geologische Strukturmodellierung
  Human Capacity Development
GISCON Geoinformatik GmbH Softwareentwicklung Coastal Aquifer Management (CAM)
  Human Capacity Development

Darüber hinaus engagieren sich Universitäten und Trinkwasserversorger aus Deutschland und den internationalen Projektregionen Brasilien, Türkei und Südafrika als assoziierte Projektpartner.

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Bildnachweis: Malte Eley/Alle Rechte bei der TU Braunschweig