Die landwirtschaftliche Bewässerung gehört zu den größten Wasserverbrauchern weltweit. Bei hydrologischen und wasserwirtschaftlichen Studien, z.B. Klimafolgenabschätzungen, spielt die Bewässerung aufgrund ihres Einflusses auf die Wasserbilanz eine wesentliche Rolle. Der Bewässerungsbedarf kann durch höheren Bedarf an Nahrungsmitteln sowie Klimaänderungen regional stark ansteigen. Geringe Wasserverfügbarkeit kann die weitere Entwicklung der bewässerten Landwirtschaft limitieren. Daher ist eine zuverlässige Prognose des künftigen Bewässerungsbedarfs eine wesentliche Planungs- und Entscheidungsgrundlage für Landwirtschaft und Wasserwirtschaft. Die Bewässerung auf der regionalen Maßstabsebene (Flusseinzugsgebiete oder Bewässerungsprojekte von mehreren 100 km2 bis zu größer als 100.000 km2) kann in agrar-hydrologischen Flussgebietsmodellen wie SWAT simuliert werden. Vorhergehende Arbeiten zeigten sowohl das Potential, aber auch Defizite dieser Modelle im Vergleich zu Modellen auf der Feldskala. Der Modellunsicherheit in der Simulation der Bewässerungsmengen wurde auf beiden Skalen bisher wenig Beachtung geschenkt. Dies mag an vielen Faktoren liegen, u.a. auch der schlechten Verfügbarkeit von langjährigen Aufzeichnungen über die tatsächlich erfolgte Bewässerung und deren Steuerung. In diesem Vorhaben sollen sowohl die Parameterunsicherheit als auch die strukturelle Unsicherheit von agrar-hydrologischen Modellen für die Feldskala als auch die regionale Skala untersucht werden. Dazu werden Daten von langjährig betriebenen Versuchsfeldern zur Bewässerung in drei Ländern unterschiedlicher Klimazonen verwendet: Deutschland (Versuchsfelder Hamerstorf in Niedersachsen, humid), Indien (Versuchsfelder des IIT Kharagpur, Monsun) und USA (Versuchsfelder des USDA in Texas, semi-arid). Für das Modell SWAT werden Untersuchungen zur Parameterunsicherheit zu Bodenfeuchte, Bewässerung und Ertrag durchgeführt. Auf der Feldskala werden mehrere agrar-hydrologische Modelle gerechnet. Aus den Erkenntnissen der Feldskala sollen die Bewässerungsroutinen in SWAT verbessert werden, wobei auch Bodenfeuchte und Pflanzenwachstum als relevante Prozesse für die Triggerung der automatischen Bewässerung betrachtet werden. Mit dem Ziel, Prognosen des Bewässerungsbedarfs zu verbessern und mit Unsicherheitsinformationen zu versehen, wird für die Untersuchungsflächen ein Ensemble aus mehreren Modellen und mehreren Parametersätzen (Super-Ensemble) generiert. Dieses wird kalibriert und dadurch auf die besten Mitglieder reduziert (Sub-Ensemble). Anwendungen des Ensembles sind auf der langfristigen strategischen Ebene Klimafolgenschätzungen, auf der kurz- bis mittelfristigen operationellen Ebene die Bewässerungsberatung. Für letztere soll untersucht werden, ob die seit kurzem verfügbaren sub-saisonalen (S2S) Ensemblevorhersagen des ECMWF eine Verlängerung des Vorhersagezeitraums des Bewässerungsbedarfs auf bis zu einen Monat erlauben.
Tansanias Regierung plant, steigenden Nahrungsmittelbedarf durch Anbauintensivierung auf großen Bewässerungsflächen in Kilombero-Tal zu decken. Dieser Ansatz erhöht vermutlich die regionale Produktion aber ignoriert die Heterogenität der Standortfaktoren sowie der Erwartungen und Ansprüche diverser Nutzergruppen. Die Variabilität der Faktoren beeinflusst individuelle und großräumige Risiken und Unsicherheiten. Wir nutzen disziplinäre und integrierte Modellierung um die damit verbundenen Dynamiken sozio-ökologischer Transformation, raum-zeitlicher Organisationsmuster sowie der Kopplungs- und Entkopplungsprozesse zu verstehen.
Das transdisziplinäre Verbundprojekt KERNiG zielt darauf, in zwei Städten vergleichbarer Größe und Struktur die nachhaltigere Gestaltung des Ernährungssystems anzustoßen. Dieses Vorhaben umfasst - die interdisziplinäre und multidimensionale Analyse des kommunalen Ernährungssystems; - die Identifikation möglicher Ansätze zur nachhaltigen Gestaltung des Ernährungssystems; - die Initiierung und Erprobung von durch die Kommunen ausgewählten Strategien und Maßnahmen; - die Entwicklung von kontextsensitiven Steuerungsinstrumenten und -ansätzen, die in andere Kommunen übertragen werden können. Im Teilprojekt der Stadt Leutkirch stehen die konkreten Wirkungen vor Ort im Vordergrund: Die Umweltbelastung durch die Ernährung der Stadt Leutkirch soll dauerhaft verringert werden. Dies soll v.a. dadurch erreicht werden, dass sich das Ernährungsbewusstsein und das Einkaufsverhalten der Einwohner von Leutkirch spürbar ändert. Vorhandene Projekte und Initiativen werden entsprechend weiterentwickelt, vor allem werden aber auch ganz neue Projektansätze entwickelt und erprobt. Dabei soll die gesamte Stadtverwaltung und der Gemeinderat einbezogen und eine möglichst breite Bürgerbeteiligung erreicht werden.
Das transdisziplinäre Verbundprojekt KERNiG zielt darauf, in zwei Städten vergleichbarer Größe und Struktur die nachhaltigere Gestaltung des Ernährungssystems anzustoßen. Dieses Vorhaben umfasst - die interdisziplinäre und multidimensionale Analyse des kommunalen Ernährungssystems; - die Identifikation möglicher Ansätze zur nachhaltigen Gestaltung des Ernährungssystems; - die Initiierung und Erprobung von durch die Kommunen ausgewählten Strategien und Maßnahmen; - die Entwicklung von kontextsensitiven Steuerungsinstrumenten und -ansätzen, die in andere Kommunen übertragen werden können. Das Teilprojekt der Universität Kassel fokussiert auf Bürger/innen und Konsument/inn/en als wesentliche Akteure im Ernährungssystem. Konkret sollen (1) eine konsolidierte und bewertete Wissensbasis des Ernährungsverhaltens, der Einstellungen, sozialen Einflüsse und situativen Barrieren bzw. Potentiale für eine Verhaltensänderung hin zu einer nachhaltigen Ernährungsweise geschaffen werden; (2) das Potential einer milieugenauen Diagnostik und einer entsprechenden Ansprache zur Verhaltensänderung ausgelotet und mit den Verbundpartnern realisiert werden; (3) die zeitliche Veränderung des Verhaltens und der verhaltensbeeinflussenden Faktoren erfasst werden. Insgesamt liefert das Teilprojekt hierdurch eine wichtige Basis für die zielgruppengerechte Ansprache und Aktivierung von Bürger/innen und Konsument/inn/en für Schritte hin zu einer nachhaltigeren Ernährungsweise.
Das Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung eines Informationssystems zur Quantifizierung und saisonalen Prognose des Dürrerisikos sowie zur Beschreibung der Dürrewirkungen durch Kombination von Modellierung, Fernerkundung sowie Analyse sozioökonomischer Daten. Das Teilvorhaben trägt zum Gesamtziel insbesondere bei durch die Charakterisierung von Dürren durch Analyse von Niederschlagsdaten (meteorologische Dürren; UB-IGG), Pflanzenwachstumsmodellierung (agronomische Dürren; UB-INRES), die Ableitung von Gesamtwasserspeicheränderungen aus GRACE-Schwerefelddaten (hydrologische Dürren; UB-IGG) sowie durch Erstellung von Dürreindizes mittels Fernerkundungsinformationen (UB-ZFL). Ziel des Teilvorhabens ist die Quantifizierung der Dürregefahr auf globaler Skala sowie mit größere Detailschärfe für ausgewählte Regionen. Ein weiteres wissenschaftliches Ziel ist die Analyse von Dürrewirkungen auf Handelsflüsse von Nahrungsmitteln (UB-INRES). Da die Koordinierung des Gesamtverbunds in Verantwortung der Uni Bonn liegt (UB-INRES) bestehen administrativ technische Ziele in der Koordinierung der Zusammenarbeit zwischen Projektpartnern, Stakeholdern und Nutzern des im Projekt im Co-Design zu erstellenden Dürreinformationssystems. Auf Grund der Diversität der inhaltlichen und methodischen Ausrichtung der drei am Teilvorhaben beteiligten Arbeitsgruppen werden Beiträge zu 16 der 18 Arbeitspakete und den 4 Modulen des Gesamtvorhabens geleistet. UB-IGG analysiert Gesamtwasserspeicheränderungen mittels GRACE-Schwerefelddaten und assimiliert die Daten in das globale hydrologische Modell WaterGAP. UB-INRES simuliert Auswirkungen von Dürren auf Erträge und Wasserbedarf landwirtschaftlicher Kulturen. UB-ZFL erstellt Dürreindizes aus Fernerkundungsdaten sowie Zeitreihen von BFI und OFT zur Assimilation in das Pflanzenwachstumsmodell. UB-INRES koordiniert den Gesamtverbund. UB-INRES und UB-IGG arbeiten global und regional, während UB-ZFL auf die regionale Anwendung fokussiert.
Das Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung eines Informationssystems zur Quantifizierung und saisonalen Prognose des Dürrerisikos sowie zur Beschreibung der Dürrewirkungen durch Kombination von Modellierung, Fernerkundung sowie Analyse sozioökonomischer Daten. Das Teilvorhaben trägt zum Gesamtziel insbesondere bei durch die Charakterisierung von agronomischen Dürren durch Pflanzenwachstumsmodellierung. Ziel des Teilvorhabens ist die Quantifizierung der Dürregefahr auf globaler Skala sowie mit größere Detailschärfe für ausgewählte Regionen. Ein weiteres wissenschaftliches Ziel ist die Analyse von Dürrewirkungen auf Handelsflüsse von Nahrungsmitteln. Da die Koordinierung des Gesamtverbunds in Verantwortung der Uni Göttingen liegt bestehen administrativ technische Ziele in der Koordinierung der Zusammenarbeit zwischen Projektpartnern, Stakeholdern und Nutzern des im Projekt im Co-Design zu erstellenden Dürreinformationssystems.
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