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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-74390
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2015/7439/


Entwicklung eines aggregierten Modellsystems zur szenariobasierten Simulation der Wasserhaushalte von Flusseinzugsgebieten, unter Berücksichtigung klimatischer und sozioökonomischer Einflüsse

Alwardt, Christian

pdf-Format:
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SWD-Schlagwörter: Konfliktforschung , Hydrologie , Geoinformationssystem , Abfluss , Interdisziplinäre Forschung , Wasserhaushalt , Simulation , Analyse , Fluss , Klima
Freie Schlagwörter (Deutsch): Flusseinzugsgebiete , RivFlow , Wasserflussmengen , sozioökonomischer Einfluss , szenariobasierte Analyse
Freie Schlagwörter (Englisch): runoff simulation , river basin , GIS , scenario based analysis , water supply
Basisklassifikation: 38.88
Institut: Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Scheffran, Jürgen (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 11.05.2015
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum: 29.07.2015
Kurzfassung auf Deutsch: Kaum ein Element ist für unseren Planeten, die Menschen und das Ökosystem von einer solch essentiellen Bedeutung wie Wasser. Das für den Menschen so besonders wichtige Süßwasser ist eine global ungleich verteilte Ressource. Eine entscheidende Stellung bei den erneuerbare Süßwasserressourcen nehmen die weltweiten Flusseinzugsgebiete und ihre regionalen Wasserhaushalte ein. Klimatische Veränderungen stellen neben zivilisatorischen Eingriffen einen entscheidenden Mechanismus dar, der zu Schwankungen oder Änderungen in diesen regionalen Süßwasserhaushalten führen kann. Die möglichen regionalen Auswirkungen des Klimawandels, aber auch ein regional vielfach zu beobachtender Anstieg in der Nachfrage nach Wasser, wird viele der regionalen Wasserhaushalte zukünftig verstärkt in den Fokus des Interesses rücken - insbesondere in solchen Regionen, in denen Wasserknappheit bereits heute ein Thema ist. Im Raum steht hierbei stets auch die Frage, welche kurz-, mittel- und langfristigen regionalen Konfliktpotenziale sich durch eine zunehmend auftretende Wasserknappheit mit der Zeit ergeben und welche Instrumentarien zur rechtzeitigen Konfliktbewältigung ergriffen werden könnten. Notwendige Grundlage solcher Überlegungen ist stets immer auch die szenariobasierte Prognose der zukünftigen, regional vorhandenen Wassermengen - idealerweise sowohl in Hinsicht auf die absoluten jährlichen Mengen als auch in Bezug auf die zeitlichen Schwankungen der Wasserbilanz in einem regionalen Wasserhaushalt. Hierfür sind sowohl die geophysikalischen Prozesse als auch sozioökonomische Einflussfaktoren innerhalb eines Wasserhaushaltes zu berücksichtigen.

Mit dieser Arbeit wurden die nötigen Grundlagen für eben eine solche szenariobasierte Prognose identifiziert und ein interdisziplinäres aggregiertes Modellsystem entwickelt, das eine szenariobasierte Simulation der regionalen Wasserhaushalte von Flusseinzugsgebieten unterstützen und zugleich helfen soll, deren zukünftige Entwicklung zu prognostizieren.

In dieser Arbeit sind dabei folgende wissenschaftliche Beiträge zur Forschung hervorzuheben: Mit dem HD-Modell wurde ein globales Abflussmodell an eine höhere Auflösung angepasst und dafür zu einem Abflussmodell mittlerer Komplexität erweitert sowie für eine 5-km-Auflösung parametrisiert und erfolgreich evaluiert. Die Implementierung dieses Abflussmodells erfolgte erstmalig über eine GIS-Umgebung, was zum einen die direkte Einbeziehung von sowohl geophysikalischen als auch sozioökonomischen Einflussfaktoren in den Simulationsprozess und zum anderen die Lauffähigkeit in einer Desktop-Umgebung ermöglicht. Die hierdurch erreichte Bedienerfreundlichkeit des aggregierten Modellsystems und dessen optionale Erweiterbarkeit tragen dem interdisziplinären Anwendungsspektrum und der Variabilität in Hinblick auf die regionalen Unterschiede von Flusseinzugsgebieten Rechnung. Die zugrundeliegende Grunddatenbasis und die entwickelte, methodisch einheitliche Vorgehensweise bei der Anwendung des aggregierten Modellsystems ermöglichen die potenzielle Anwendung auf alle weltweiten Flusseinzugsgebiete, gewährleisten eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse und die tendenzielle Abschätzung der szenariobasierten Veränderungen von Wasserhaushalten. Das aggregierte Modellsystem wurde im Rahmen dieser Arbeit exemplarisch auf das Flusseinzugsgebiet der Elbe und des Nils angewendet und konnte anhand der hieraus resultierenden Ergebnisse erfolgreich evaluiert werden.

Sowohl Wissenschaftlern als auch Entscheidungsträgern gibt dieses aggregierte Modellsystem damit ein sinnvolles Analysetool zur tendenziellen Abschätzung der Entwicklung regionaler Wasserhaushalte, zur Identifikation möglicher Konfliktpotenziale sowie zur Bewertung von Präventionsmechanismen an die Hand.

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