Das Projekt "Szenarien hydrologischer Extreme - Zweidimensionales Downscaling von Klimamodellen auf tägliche Niederschläge mit Anwendungen in der Hydrologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Es gehört zu den wichtigen Aufgaben aktueller Klima(folgen)forschung, mögliche Veränderungen der Hochwasserbedingungen fundiert abzuschätzen. Dies bedeutet nicht weniger als die sozioökonomisch definierten globalen Treibhausgasszenarien auf konsistente Weise in lokale, hydrologisch- und hochwasserrelevante Klimaszenarien zu übersetzen. Von globalen Klimamodellen (GCMs) sind lokale Informationen aber nicht direkt zu beziehen, weshalb zur Gewinnung der hydrologisch wichtigen Variablen ein s.g. Klima 'downscaling' (DS) notwendig wird. Der mangelhaften zeitlichen und räumlichen Repräsentanz vieler DS-Verfahren soll mit einer neuen Methodik abgeholfen werden. Dieses s.g. 'expanded downscaling' simuliert Wetterzeitreihen, deren zeitliche Variabilität unter normalen Klimabedingungen realistisch ist, sich aber Klimaveränderungen in konsistenter Weise anpasst. Hierdurch lassen sich dann, als Folge der globalen Erwärmung, nicht nur regionale Temperaturtrends studieren - was für die schmelzwasserbedingten Hochwasser wichtig ist, sondern insbesondere der Einfluss auf Niederschlagsextreme. Ein verfeinertes räumliches Interpolationsverfahren macht es darüber hinaus möglich, diese zeitlich hohe Auflösung auf ganze Regionen auszudehnen. Die Modellanpassung soll mit Hilfe der neuesten Zirkulationsanalysen (Reanalysen) gewonnen werden, wobei als ein Novum der für hydrologisches DS besonders wichtige atmosphärische Feuchtegehalt berücksichtigt werden soll. Die Auswirkungen der so abgeleiteten, geänderten klimatologischen Randbedingungen auf die Hochwassersituation werden exemplarisch für ausgewählte Einzugsgebiete anhand bewährter hydrologischer Einzugsgebietsmodelle demonstriert.
Das Projekt "Vorhersage des Verhaltens von Stoffen, die potentiell das endokrine System schaedigen, im Boden mittels Vitellogenin-ELISA-Tests als Biosensoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Chemo- und Biosensorik durchgeführt. General Information: Some xenobiotic compounds present in industrial sewage sludges, industrial effluents and waterways have proven or suspected estrogenic and therefore can cause alterations in the endocrine function of fish and other organisms. Such alterations have been observed in major European watersheds. Endocrine disruption seems to correlate to high vitellogenin levels in male fish and thus a vitellogenin-based ELISA assay is likely to give an adequate prediction of endocrine disruptor activity in environmental systems. PRENDISENSOR focuses on the extension of existing knowledge on endocrine disruptors and their detection methodologies in order to understand their behaviour and to predict their environmental impact, specifically: - To adapt an existing model description for the behaviour of organic pollutants in soils, so that it adequately describes and predicts the 'bio'-availability of endocrine disruptors in soils and their presence in run-off. The model uses soil characteristics and (bio)chemical properties of the target compounds as input parameters. - To obtain field lysimeter and laboratory data, which quantify and mechanistically describe endocrine disruptor sorption, biodegradation and transport processes in soils from different European climate zones. Data are used to validate the adapted model. - To develop a biosensor, based on increased vitellogenin levels in fish, a biomarker for the presence of endocrine disruptors. To optimize the use of vitellogenin ELISA assays to screen environmental samples for the presence of estrogenic compounds. - To develop a river basin model to predict potential pollution of surface waters by sludge amended soils, which together with measured vitellogenin ELISA data will enable risk assessment for endocrine disruptors in a river basin. PRENDISENSOR brings together partners from four different EU countries, all having proven experience on one ore more of the scientific skills required to accomplish the project objectives: - Proven expertise and experience in biogeochemical modeling of the fate of (organic) chemicals in the soil/water environment. - Experience in the use of field lysimeters for pollutant transport studies - Experience in the study of mobilization/immobilization mechanisms relating to organic pollutants in soils, focusing on pollutant/humic matter interactions. - Experience in the development and use of biomarkers and biosensors like ELISA-assays. Results will be made available by the publication of scientific articles and a specific international workshop is foreseen to discuss project achievements. Standardization (ISO standards) of procedures, developed and optimized under PRENDISENSOR is envisaged. Prime Contractor: Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciencias e Technologia, Department of Sciences and Environmental Engineering; Monte de Caparica/Portugal.
Das Projekt "Auswirkungen der Klimaänderung auf das Grundwasser und Niedrigwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie durchgeführt. Aufgrund aktueller Klimaprojektionen ist es sehr wahrscheinlich, dass in der Schweiz zukünftig vermehrt Trockenperioden insbesondere im Sommer auftreten werden. Längere Trockenperioden sind zum Beispiel kritisch für die Wasserversorgung, die Gewässerökologie, grundwasserabhängige Ökosysteme oder die Wassertemperatur und Wasserqualität. In solchen Trockenperioden ist das Grundwasser eine der wichtigsten Wasserressourcen für Fließgewässer. Dementsprechend ist das hydrologische Verhalten eines Einzugsgebietes bei Niedrigwasser oft durch Interaktionen zwischen Grundwasser und Oberflächenwasser (GW-OW-Interaktionen) gesteuert. Diese Interaktionen sind von einer starken räumlichen und zeitlichen Abhängigkeit geprägt. Mit Hilfe von physikalisch-hydrogeologischer und hydrologischer Modellierung unter Einbeziehung von detaillierten Messungen sollen trockenheitssensitive Einzugsgebiete identifiziert werden, um in diesen den Einfluss von Klimaänderung, Gebietseigenschaften und Wasserbewirtschaftung auf Niedrigwasser quantitativ abzuschätzen und geeignete Monitoringstrategien und Handlungsempfehlungen zu entwickeln. Dabei werden insbesondere Einzugsgebiete analysiert, welche hydrologisch und hydrogeologisch gut erforscht sind, um das Prozessverhalten von Einzugsgebieten als Kopplung aus hydrogeologischen Strukturen und hydrologischen Einzugsgebietsmodellen abzubilden. Durch die Analyse von GW-OW-Interaktionen kann sowohl der Einfluss von Gebietseigenschaften auf Niedrigwasser charakterisiert, aber auch die klimatische Sensitivität und die Zusammensetzung der Abflusskomponenten (Niederschlags-, Oberflächenwasser, Grundwasser) während Trockenperioden besser verstanden werden. Ein wichtiges Resultat wird ein weiterentwickeltes hydrologisches Modell sein, welches die wichtige GW-OW-Interaktionen aufgrund der vorherrschenden hydrogeologischen Struktur an dieser Schnittstelle berücksichtigt. Das konzeptionelle Modell wird es ermöglichen, die Resultate detaillierter physikalisch-basierter Modellanwendungen auf andere Gebiete zu übertragen. Hierbei sollen auch die Auswirkungen von langjährigen Trockenperioden untersucht werden. Die gewonnenen Erkenntnisse aus diesem Projekt sollen Anpassungsmaßnahmen an die Auswirkungen klimatischer Veränderungen unterstützen. Dabei sollen Werkzeuge zum Management von Wasserressourcen in Hinblick auf Trockensituationen entwickelt werden, wie z.B. die Ausweisung von Risikogebieten, die Verbesserung von Frühwarnung und eine Klassifizierung der Einzugsgebiete durch unterschiedliche Steuerungsmechanismen von Trockenheit (Klimasensitivität, Einfluss der Gebietseigenschaften).
Das Projekt "Wasserstandsvorhersage fuer die Bundeswasserstrassen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Parallel zu einem rein statistischen Vorhersageverfahren wurde ein weitgehend deterministisches Flussgebietsmodell erarbeitet, das in Form einzelner hydrologisch-physikalischer Bausteine u.a. die Niederschlagskonzentration, die Abflussbildung und die Abflusstransformation beruecksichtigt. Nach Errichtung des Datenerfassungs- und Uebertragungssystems soll dieses deterministische Modell zunaechst fuer die taegliche Wasserstandsvorhersage am Pegel Maxau eingesetzt werden, wobei eine von der ETH Zuerich erstellte Wasserstandsvorhersage fuer den Pegel Rheinfelden einbezogen wird. Das Modell eignet sich auch zur Wasserstandsvorhersage waehrend fortschreitenden Ausbaus und bei kuenstlichen Abflussregulierungen. Es laesst sich daher vorrangig auch zur Steuerung von Hochwasserwellen einsetzen. Zur Zeit wird das Neckargebiet einbezogen und die Erweiterung auf den Rheinpegel Worms getestet.
Das Projekt "Hochwasservorhersage und -steuerung der Retentionsbecken im Einzugsgebiet des Wienflusses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Wasser und Gewässerentwicklung Karlsruhe, Bereich Wasserwirtschaft und Kulturtechnik durchgeführt. In der Stadt Wien ist die Neugestaltung des Wienflusses mit der Umgestaltung des Flußbettes in eine erlebbare Wasserfläche mit einem begleitenden Fuß- und Radweg geplant. Dafür ist neben der Sanierung des Gewässerbettes die Errichtung eines zusätzlichen Entlastungskanal im bestehenden Flussbett vorgesehen. Voraussetzung dafür ist die Umsetzung eines erweiterten Hochwasserrückhaltekonzepts, das neben dem Ausbau der bestehenden Anlagen auf Basis eines Hochwasservorhersagemodells die Anforderungen einer ggf. bedarfs- und ereignisspezifischen Steuerung der Beckenstandorte ermöglicht. Langfristiges Ziel ist es auf Basis der modellierten Abflussvorhersage ein geeignetes Steuerungsreglement für die verfügbaren Hochwasserrückhalteräume zu finden, so dass in Anhängigkeit der prognostizierten Gefährdungslage notwendigen Schutzmaßnahmen rechtzeitig getroffen werden können. Das Einzugsgebiet des Wienflusses erstreckt sich bis zur Mündung in den Donaukanal über eine Fläche von AE = 230 km2. Davon entfallen auf das versiegelte und kanalisierte Wiener Stadtgebiet ca. 57 km2. Im den ländlichen Bereichen des Einzugsgebiets können aufgrund der geologischen Lage in der Flyschzone ungewohnt hohe Abflussbeiwerte auftreten. Die Charakteristik des Einzugsgebiets führt zu einer kurzen Reaktionszeit auf Niederschlagsereignisse und damit zu einem schnellen Ablaufen von Hochwasserwellen. Für einen effizienten, ereignisoptimierten Einsatz ist ein Modellkonzept erforderlich, dass im Hochwasserfall in kurzen Zeitschritten die aktuelle Hochwassersituation im Einzugsgebiet erfassen kann. Das Vorhersagemodell basiert daher auf einem flächendetaillierten Niederschlag-Abfluss-Modell (Flussgebietsmodell - FGM), das auf Basis einer ereignis- und gebietsspezifischen Datengrundlage über geeignete Modellparameter adaptiv an die vorhandene Abflusssituation angepasst wird. Dazu werden mittels Datenfernübertragung (DFÜ) Messdaten über Abfluss, Niederschlag und Temperatur im Einzugsgebiet an das Modell übermittelt. Mit den Inputgrößen einer Niederschlags- und Temperaturvorhersage kann das Modell somit Hochwasserabflussvorhersagen mit hoher Genauigkeit und ausreichend langer Vorhersagezeit berechnen. Ergänzend zu der bestehenden Modellkonzeption von 2000 wurde im Anschluss an den Auf- und Ausbau des Online-Messnetzes im Einzugsgebiet eine Anpassung der bisherigen Modellkomponenten daran durchgeführt worden. Ziel war es dabei die Struktur des bestehenden Vorhersagemodells an die Gegebenheiten und den Umfang des nun realisierten Online-Messnetzes im Einzugsgebiet anzupassen. Somit konnte die formale Installation des Vorhersagemodell 2007 durchgeführt werden. Anschließend soll nun zunächst eine Probeinstallation und -betrieb durchgeführt werden.
Das Projekt "Methodenentwicklung und Landschaftsanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung 5.4 Geographie, Physikalische Geografie durchgeführt. Die Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen hängt von der Belastung durch Hochwasserabflüsse und dem vorhandenen Retentionsvolumen von Gewässer und Aue ab. Üblicherweise wird diese Retentionsfähigkeit in zwei Schritten ermittelt: Zunächst mit Flussgebietsmodellen und anschließend mit Wasserspiegellagenberechnungen. Diese Methoden sind jedoch für großräumige Untersuchungen zu aufwändig. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines allgemein anwendbaren Bewertungsverfahrens für die Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen als Entscheidungsgrundlage für die Praxis bei der Bewirtschaftung kleinerer und mittlerer Gewässer. Damit sollen mit geringem Aufwand aus vorhandenen Daten, wie z.B. Gewässerstrukturgüte, ATKIS-Daten oder digitalen Geländemodellen, großflächig Aussagen zur Retentionsfähigkeit von Gewässer und Aue abgeleitet werden. Durch systematische Bestandsaufnahmen und Digitalisierung von Daten der Landesverwaltungen sowie durch die kommerziellen geografischen Informationssysteme sind dazu neue Wege der Modellierung möglich geworden. Die Methodik wird für die Ökoregion Zentrales Mittelgebirge entwickelt, Hinweise zur Weiterentwicklung für die Ökoregionen Zentrales Flachland und Alpen werden gegeben. Es ist eine dreistufige Bearbeitung vorgesehen. In der ersten Stufe wird aus bereits entwickelten Ansätzen der Projektpartner eine geeignete Methodik entwickelt, um das Retentionspotenzial weit gehend aus amtlichen Informationen zu ermitteln. In einem zweiten Schritt wird das unter den aktuellen Gegebenheiten aktivierbare Retentionspotenzial ermittelt. In einem dritten Schritt wird dann die für das Hochwasserrisikomanagement wesentliche Scheitelreduzierung bestimmt. Die Ergebnisse werden mit den Ansätzen der Schritte 1 und 2 rückgekoppelt, sodass Abschätzungen zur Hochwasser reduzierenden Wirkung vorgenommen werden können, auch ohne ein Niederschlag-Abfluss-Modell einsetzen zu müssen. Die Methodik wird zunächst auf die Nahe mit einem vorhandenen Flussgebietsmodell (FGM) angepasst und ein Zusammenhang zwischen Retentionspotenzial und Scheitelreduzierung abgeleitet. Dieser wird anschließend auf das Einzugsgebiet der Fulda angewendet und überprüft. Zum Abschluss werden die erarbeiteten Methoden in einem Anwenderhandbuch zusammenfassend beschrieben.
Das Projekt "Methodenentwicklung, Potentiale Hochwasserminderung - Koordination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Wasser, Abfall und Umwelt, Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines allgemein anwendbaren Bewertungsverfahrens für die Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen als Entscheidungsgrundlage für die Praxis bei der Bewirtschaftung kleinerer und mittlerer Gewässer. Das Vorhaben wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme Risikomanagement extremer Hochwasserereignisse (RIMAX) . Bei der zu entwickelnden Methodik sollen mit begrenztem Aufwand aus vorhandenen Daten, wie z.B. ATKIS-Daten oder digitalen Geländemodellen, großflächig Aussagen zur Retentionsfähigkeit von Gewässer und Aue abgeleitet werden. Durch systematische Bestandsaufnahme und Digitalisierung von Daten der Landesverwaltungen sowie durch die kommerziellen geografischen Informationssysteme sind dazu neue Wege der Modellierung möglich geworden. Die Universität Kassel bearbeitet dieses Projekt zusammen mit dem Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht Rheinland Pfalz, der Universität des Saarlandes, der Technischen Universität Braunschweig und der Technischen Universität Kaiserslautern. Die Projektkoordination wird von Roettcher Ingenieurconsult übernommen. Unter Retention versteht man die abflussabhängige Speicherung von Wasservolumen in einem Gewässerabschnitt. Für den Hochwasserschutz ist es von Bedeutung, inwieweit sich durch die Retention beim Durchgang einer Hochwasserwelle eine Scheitelabminderung oder Laufzeitverzögerung auswirkt. Das Retentionsvolumen ist abhängig von der Überschwemmungsfläche und von dem Wasserstand des Gewässers. Dieser kann durch eine erhöhte Rauheit, z.B. durch Gewässerrenaturierung, angehoben werden, wobei die lokale Hochwassergefahr in Siedlungsgebieten zu beachten ist. Die Ermittlung des Retentionsvolumens erfolgt mit einem hydraulischen Ansatz. Geometrische Eingangsgrößen beziehen sich auf Teileinzugsgebietsgrößen, die Rauheitsbeiwerte auf die Strukturgütekartierung. Das Retentionsverhalten wird über die Retentionszeit K beschrieben, die als mittlere Aufenthaltszeit des Wassers in einem Gewässerabschnitt angesehen werden kann. Bei der Abschätzung des Retentionspotentials werden für das untersuchte Einzugsgebiet positive und negative Referenzquerschnitte berücksichtigt. Die Methodik wird zunächst auf die Nahe (4.060 km2) mit einem vorhandenen Flussgebietsmodell angepasst und ein Zusammenhang zwischen Retentionspotenzial und Scheitelreduzierung abgeleitet. Dieser wird anschließend auf das Einzugsgebiet der Fulda (6.947 km2) angewendet und überprüft. Zum Abschluss werden die erarbeiteten Methoden, die für den deutschen Mittelgebirgsraum entwickelt wurden, in einem Anwenderhandbuch zusammenfassend beschrieben. Das Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft der Universität Kassel übernimmt im Kooperationsprojekt die Abschätzung des absoluten und aktivierbaren Retentionsvolumens auf Basis einer GIS-gestützten hydraulischen Modellierung.
Das Projekt "Hydrologische Modellierung Nahe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Die Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen hängt von der Belastung durch Hochwasserabflüsse und dem vorhandenen Retentionsvolumen von Gewässer und Aue ab. Üblicherweise wird diese Retentionsfähigkeit in zwei Schritten ermittelt: Zunächst mit Flussgebietsmodellen und anschließend mit Wasserspiegellagenberechnungen. Diese Methoden sind jedoch für großräumige Untersuchungen zu aufwändig. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines allgemein anwendbaren Bewertungsverfahrens für die Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen als Entscheidungsgrundlage für die Praxis bei der Bewirtschaftung kleinerer und mittlerer Gewässer. Damit sollen mit geringem Aufwand aus vorhandenen Daten, wie z.B. Gewässerstrukturgüte, ATKIS-Daten oder digitalen Geländemodellen, großflächig Aussagen zur Retentionsfähigkeit von Gewässer und Aue abgeleitet werden. Durch systematische Bestandsaufnahmen und Digitalisierung von Daten der Landesverwaltungen sowie durch die kommerziellen geografischen Informationssysteme sind dazu neue Wege der Modellierung möglich geworden. Die Methodik wird für die Ökoregion Zentrales Mittelgebirge entwickelt, Hinweise zur Weiterentwicklung für die Ökoregionen Zentrales Flachland und Alpen werden gegeben. Es ist eine dreistufige Bearbeitung vorgesehen. In der ersten Stufe wird aus bereits entwickelten Ansätzen der Projektpartner eine geeignete Methodik entwickelt, um das Retentionspotenzial weit gehend aus amtlichen Informationen zu ermitteln. In einem zweiten Schritt wird das unter den aktuellen Gegebenheiten aktivierbare Retentionspotenzial ermittelt. In einem dritten Schritt wird dann die für das Hochwasserrisikomanagement wesentliche Scheitelreduzierung bestimmt. Die Ergebnisse werden mit den Ansätzen der Schritte 1 und 2 rückgekoppelt, sodass Abschätzungen zur Hochwasser reduzierenden Wirkung vorgenommen werden können, auch ohne ein Niederschlag-Abfluss-Modell einsetzen zu müssen. Die Methodik wird zunächst auf die Nahe mit einem vorhandenen Flussgebietsmodell (FGM) angepasst und ein Zusammenhang zwischen Retentionspotenzial und Scheitelreduzierung abgeleitet. Dieser wird anschließend auf das Einzugsgebiet der Fulda angewendet und überprüft. Zum Abschluss werden die erarbeiteten Methoden in einem Anwenderhandbuch zusammenfassend beschrieben.
Das Projekt "Anwendbarkeit der mehrdimensionalen harmonischen Analyse fuer mathemathische Flussgebietsmodelle, bearbeitet am Beispiel Niederschlags-Abflussmodell" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Niederschlag-Abflussmodell sowie Berechnung des abflusswirksamen Niederschlags aus der gemessenen Abflussreihe mittels Dekonvolution.
Das Projekt "Entwicklung eines Flussgebietsmodells fuer die Nidda bis Bad Vilbel (Niederschlag-Abfluss-Modell Nidda)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Darmstadt, Institut für Wasserbau, Fachgebiet Hydraulik und Hydrologie durchgeführt. Erhebung, Auswertung und Pruefung system- und ereignisspezifischer Daten; Aufstellung eines Systemplans, Modellerstellung; Auswertung von historischen N-A-Ereignissen und von Pegelstatistiken; Entwicklung einer repraesentativen Niederschlagsbelastung; Erstellung eines Ausuferungsplanes, Anpassung der Modellparameter; Simulationsrechnung T(ind=n) - jaehrlicher Abfluesse; Wirksamkeitspruefung des HRB Eichelsdorff; Wasserspiegellinienberechnung zur Ausweisung von Ueberschwemmungsgebieten.
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