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TP 2.1: Langzeitkontinuumssimulation des Wasserhaushaltes

Ziel dieses Teilprojektes ist die Quantifizierung des Wasserdargebots im Einzugsgebiet der Aller für die Ist-Situation sowie für zukünftiges Klima. Hierzu wurde eine flächendeckende, räumlich hoch aufgelöste Langzeitkontinuumsimulation des  Wasserhaushaltes unter Berücksichtigung detaillierter Informationen über Landnutzungen durchgeführt.

Die Prozessbeschreibung der Abflussbildung wurde in dem an der TU Braunschweig entwickelten hydrologischen Modellsystem Panta Rhei hinsichtlich der Klimafolgenmodellierung erweitert. Es zeigte sich, dass die Untergliederung des Grundwasserspeichers in eine langsame und schnellere Komponente eine bessere Wiedergabe des jahreszeitlichen Verlaufs der Abflussbildung und der Abflusskonzentration erlaubt. Das Routing wurde durch eine konzeptionelle Beschreibung des Ausuferungsvorganges verbessert.

Das räumliche Modell für das Aller-Einzugsgebiet wurde insbesondere im nördlichen Teil bezüglich geometrischer Parameter und der Hydrotopanzahl überarbeitet. Anschließend wurde das Modell mit sehr gutem Erfolg kalibriert: Am Pegel Rethem an der Aller mit einer Einzugsgebietsgröße von rund 15.000 km2, 10 Kilometer vor der Mündung in die Weser, wurde für den Zeitraum 1971 bis 2001 basierend auf Tagesmittelwerten eine Modelleffizienz nach Nash-Sutcliffe von 0,87 erreicht. Auch für den Validierungszeitraum 1991 bis 2000 konnte mit 0,84 ein ähnlich hoher Wert berechnet werden. Auch die langjährigen Monatsmittelwerte der beobachteten und simulierten Abflusshöhen zeigen an zahlreichen Pegeln eine sehr gute Übereinstimmung. Insgesamt kann der Wasserhaushalt mit dem kalibrierten Modell sehr gut wiedergegeben werden (vgl. Abb. 1).

Abb. 1: Beobachtete und simulierte Abflussganglinien sowie Summenlinien am Pegel Rethem/Aller für den Zeitraum 1971 – 2001.

Es erfolgten Simulationen mit Klimadaten aus dem dynamischen Modell REMO und aus dem statistischen Modell WETTREG (Version 2006). In Abb. 2 sind die langjährigen Monatsmittelwerte der Niederschlags- und Abflusshöhen für den WETTREG-Kontrolllauf 20C unter Verwendung von 20 Realisationen dargestellt. Die beobachteten Niederschläge stimmen im Jahresverlauf sehr gut mit den Niederschlägen aus den Kontrollläufen überein. Auch die Abflusshöhen der WETTREG-Kontrollläufe decken sich sehr gut mit den Beobachtungen. Die flächendeckende Auswertung der Zukunftsläufe erfolgt derzeitig.

Abb. 2: Langjährige Monatsmittelwerte der Niederschlags- und Abflusshöhe am Pegel Rethem/Aller für den Zeitraum 1961-2000. Dargestellt sind die historischen Beobachtungen des Niederschlags und Abflusses sowie die 20 Realisationen des Kontrolllaufs WETTREG 20C.

Leitung: Prof. Dr.-Ing. G. Meon
Bearbeiterin: M. Gelleszun
Technische Universität Braunschweig
Leichtweiß-Institut für Wasserbau
Abt. Hydrologie, Wasserwirtschaft und Gewässerschutz

KLIFWA/TP 2.1