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DROUGHT-CH: Sind wir auf Trockenperioden vorbereitet?

 

In Zukunft ist mit häufigeren Trockenperioden und Hitzewellen zu rechnen. Das Projekt untersuchte die Risiken von Trockenperioden in der Schweiz und wie man diese vorhersagen kann. Als Basis für Anpassungsstrategien wurde ein Prototyp für eine Informationsplattform "Trockenheit" entwickelt.

Projektbeschrieb (abgeschlossenes Forschungsprojekt)

Im Sommer 2003 erlebten wir in Europa eine ausgeprägte Trockenheit, die von einer starken Hitzewelle begleitet war. Dies wirkte sich aus auf Natur, Ökosysteme, Wirtschaft und Gesellschaft. Es wurde klar, dass die Schweiz nicht ausreichend auf Ereignissen dieser Art vorbereitet ist. Laut Klimaszenarien könnten solche Extremereignisse in Zukunft häufiger auftreten. Deshalb ist ein besseres Verständnis von Trockenheiten in der Schweiz und deren Vorhersage wichtig.

Folgende Fragen wurden untersucht:

  • Welche physikalischen Mechanismen können zu Trockenheiten in der Schweiz führen?
  • Wie reagieren Wasserressourcen auf Klimaextreme und was führt schliesslich zur Entwicklung einer Trockenheit?
  • Welche Rolle spielen gesellschaftliche und wirtschaftliche Faktoren bei den Auswirkungen von Trockenheiten in der Schweiz?
  • Welche Vorteile bieten hydrologische Vorhersagen im Vergleich zu den normalen Wettervorhersagen?

Methoden

Die Dynamik von Trockenereignissen und das Vermögen der Wasserressourcen Trockenheiten auszugleichen wurden mit hydrologischen Modellen sowie Landoberflächen-Modellen untersucht. Mit stabilen Isotopen wurde die Rolle des Boden- und Grundwassergehalts für die Beständigkeit des Abflusses während einer Trockenheit bestimmt. Zudem halfen Workshops und Umfragen, die Informationsbedürfnisse verschiedener Branchen bezüglich Wasserressourcen und deren Vorhersage zu ermitteln. Darauf basierend entwickelten die Forschenden einen Prototypen für eine Informationsplattform mit regelmässig aktualisierten Informationen zu Trockenheit in der Schweiz.

Resultate

Trockenheit ist ein komplexes Phänomen, wobei verschiedene Umweltfaktoren eine Rolle spielen: So können einerseits gut gefüllte Wasserspeicher wie Bodenfeuchte, Schnee oder Grundwasser Niederschlagsdefizite oder Hitzewellen abmildern. Ausgetrocknete Böden und Vegetation dagegen können Trockenheiten und Hitzewellen verstärken. Ausserdem sind die Eigenschaften von Böden und Vegetation entscheidend für Vorgänge zwischen Wasservorrat und Atmosphäre. In Bergregionen bestimmen zusätzlich Schnee und Schneeschmelze den Wasservorrat.

Da Wasserressourcen sehr vielfältig sind, gibt es verschiedene Arten von Trockenheit mit unterschiedlichen Eigenschaften und bestimmenden physikalischen Prozessen. Ausserdem sind unterschiedliche Ökosysteme und Wirtschaftszweige von Trockenheit betroffen.

Ein Hauptresultat des Projektes ist die Erkenntnis, wie lange verschiedene Wasserressourcen Trockenheiten ausgleichen können. Wichtigste Umwelteinflüsse sind dabei die Vorgänge zwischen Land und Atmosphäre sowie die Bodeneigenschaften. Da Bodenfeuchte und Abfluss bei speziellen Wettersituationen verzögert reagieren, können sie auch vergangene Extremsituationen widerspiegeln. Insbesondere wurde klar, dass die Fähigkeit des Bodens, Wasser zurückzubehalten, für Vorhersagen äussert wichtig ist.

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass im heutigen Klima noch stärkere Trockenheit möglich wäre als während der Hitzewelle im Sommer 2003. Dort hat der feuchte Frühling die Trockenheit und die hohen Temperaturen im folgenden Sommer abgemildert.

Das Projekt hat ausserdem Niedrigwasserabflüsse in Schweizer Einzugsgebieten untersucht und entsprechende Vorhersagen für die Prototyp-Informationsplattform entwickelt. Niedrigwasserabflüsse sind gut vorhersagbar, vor allem im oberen Abschnitt der Flüsse sowie direkt unterhalb von grossen Seen im Schweizer Mittelland. Diese Vorhersagen sind wichtig für die Schifffahrt und die Wasserkraft.

Bedeutung für Forschung und Praxis

Im Allgemeinen steigerte dieses Projekt die öffentliche Aufmerksamkeit für Probleme, die Trockenheiten mit sich bringen. Die Forschenden haben zwei Workshops und eine Umfrage zur Trockenheit durchgeführt. Sie stellten fest, dass Praxis und Öffentlichkeit zunehmend an Informationen zur hydrologischen Situation in der Schweiz und an entsprechenden Vorhersagen interessiert sind. Von besonderem Interesse scheinen Bodenfeuchte und Verdunstung durch Vegetation zu sein. Diese werden von den Wetterdiensten noch nicht erfasst und vorhergesagt. Die erstellte Prototyp-Informationsplattform Drought-CH (www.drought.ch) erhielt bereits sehr positive Rückmeldungen und scheint für betroffene oder interessierte Nutzer sehr nützlich zu sein.

Für die Forschung wurden wichtige neue Erkenntnisse im Projekt gewonnen insbesondere in Bezug auf die Rolle von Wasserressourcen in der Einleitung und Persistenz von Trockenereignissen. Diese neuesten Erkenntnisse könnten in Zukunft in die Informationsplattform aufgenommen werden und so die Vorhersagen im Hinblick auf einen möglichen operationellen Betrieb verbessern. Insgesamt waren die Ergebnisse vom Projekt sowohl für die Forschung und Praxis wichtig und stellen entscheidende Schritte hin zur Früherkennung von Trockenheiten in der Schweiz dar.

Originaltitel

Bewertung des Risikos von Trockenperioden für die Schweiz (DROUGHT-CH)

Projektleitung

  • Prof. Dr. Sonia Seneviratne, Institut für Atmosphäre und Klima, ETH Zürich
  • Prof. Dr. Jan Seibert, Geographisches Institut, Universität Zürich
  • PD Dr. Irmi Seidl, Wirtschafts- und Sozialwissenschaften, Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL)
  • Dr. Manfred Stähli, Gebirgshydrologie und Wildbäche, Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL)
  • Dr. Kerstin Stahl, Institut für Hydrologie, Universität Freiburg i.Br.
  • Prof. Dr. Markus Weiler, Institut für Hydrologie, Universität Freiburg i.Br.
  • Dr. Massimiliano Zappa, Gebirgshydrologie und Wildbäche, Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL)