Auswirkungen des Klimawandels auf die Bodenerosion durch Wasser

Ziel der Studie

Ziel der Studie war es die Klimawandelauswirkungen und die Gefährdung der Bodenerosion durch Starkregen für das Bundesland Sachsen zu untersuchen. Aufgrund der Auswirkung auf die Landnutzungen und die Veränderung des Bodens werden zusätzlich die Veränderungen durch erhöhte Temperaturen betrachtet. Auf Grundlage dieser Ergebnisse werden daraufhin Schutzmaßnahmen abgeleitet.

Erscheinungsjahr

Untersuchungsregion/-raum

Bundesland Sachsen

Verwendete Klimamodelle / Ensembles

Emissionsszenarien A1B SRES-Szenario
Klimamodelle ECHAM5-MPI/OM
Regionales Klimamodell 

WETTREG2010-Modell

Weitere Parameter 

Starkniederschlag, Tagesmittel Temperatur, Tagesmittel Niederschlag, Tagesmittel Globalstrahlung

Zeitraum 

1998-2007, 2041-2050, 2091-2100

Klimawirkungen

Klimawirkungen in Handlungsfeld
  • Boden
    • Bodenwasserhaushalt
    • Bodenstoffhaushalt
    • Bodenstruktur

„Beim Vergleich der Bodenfeuchten im Referenzzeitraum mit den Bodenfeuchten in den Zukunftsszenarien ist zu erkennen, dass die Bodenfeuchte im Referenzzeitraumes stärker alterniert als in den simulierten Zeiträumen, zudem sind die Bodenfeuchten insgesamt betrachtet höher als in den Zukunftssimulationen. Die sommerliche Trockenperiode verlängert sich in den simulierten Zeiträumen, wobei diese Tendenz erst in den Jahren 2091-2100 eindeutig erkennbar ist. Insgesamt verändern sich die Werte dahingehend, dass die Anzahl der Tage mit „schwach feuchten“ Werten im Zeitraum 2041-2100 zunimmt, die Anzahl der Tage mit „feuchten“ Werten wenig und die Anzahl der Tage mit „sehr feuchten“ Werten stark abnimmt. Dazu kommen Tage mit „trockenen“ Werten, die es im Referenzzeitraum nicht gibt.“ (S.78)

„Der Gehalt an organischem Kohlenstoff im Boden hängt von einer Vielzahl biologischer, chemischer, physikalischer und anthropogener Faktoren (z. B. Zusammensetzung des Edaphons, Nährstoffverfügbarkeit, Wasser- und Luftgehalt, Bodenart, Fruchtfolge) ab. Steigt die Temperatur, wird Kohlenstoff durch eine erhöhte mikrobielle Aktivität abgebaut. Weil die Angaben über die Abbauraten des organischen Kohlenstoffs in Böden infolge des Klimawandels in der Literatur eine große Streuung aufweisen, wurde für das Szenario „Veränderter Gehalt an organischem Kohlenstoff“ eine durchschnittliche Abnahme von 0.1 % bis 2050 und 0.2 % bis 2100 angenommen.“ (S.126)

„Die Projektionen von WETTREG weisen eindeutig auf eine Zunahme von Trockenperioden im Frühjahr und Sommer vor allem in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts hin. In diesen Phasen trocknen die obersten Bodenschichten aus. In der Regel werden solche Trockenphasen durch konvektive Gewitterregen beendet oder unterbrochen, die Luft in diesen obersten Bodenschichten wird durch den nahezu sofort einsetzenden Oberflächenabfluss eingeschlossen und kann nicht entweichen. Infolge des Luftpolstereffektes werden Oberflächenabfluss und damit der Bodenabtrag durch Wasser stark erhöht.“ (S.129)

Klimawirkungen in Handlungsfeld
  • Landwirtschaft
    • Agrophänologie
    • Ertrag und Qualität der Ernteprodukte

„Nach KÜCHLER & SOMMER (SMUL 2005) ergibt sich über den Untersuchungszeitraum 1961–2000 ein Trend zur Verlängerung der Vegetationsperiode von 2.2 Tagen pro Jahrzehnt, der hauptsächlich durch die Verfrühung des Vegetationsbeginns bedingt ist. Die bereits beobachtete Verlängerung der thermischen Vegetationszeit wird sich künftig fortsetzen. Die mittlere Dauer wird um mindestens 10 Tage bis maximal 31 Tage zunehmen.“ (S. 37)

„Daraus resultiert ein zukünftig verstärkter Einsatz von Insektiziden und weniger Fungiziden. Eine Änderung der Bodenbedeckung ist nur bei extremem Befall zu erwarten und nicht prognostizierbar. Es wird deutlich, dass die Variabilität bzw. die Ertragsinstabilität in Abhängigkeit von den extremen Witterungsereignissen bereits zugenommen hat und weiter zunehmen wird. Aufgrund der nicht gesicherten Datenlage könnten die Auswirkungen solcher Ereignisse auf die Bodenerosion durch Wasser nur exemplarisch im Zuge einer Sensitivitätsanalyse betrachtet werden.“ (S.44)

Methodischer Ansatz

Kurzbeschreibung des methodischen Ansatzes 

Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Bodenerosion in Sachsen wurden mit dem regionalen Klimamodell WETTREG und einem Erosions-3D Modell berechnet, um regionale Aussagen das zukünftige Starkregenverhalten auf den Boden treffen zu können. In das Erosionsmodell gingen Boden- und Landnutzungsdaten ein. Niederschlagsdaten des DWDS mit der Intensität = 0.1 mm/min (+/- 60 min) wurden als Starkregen definiert. Mit diesen Daten wurden Szenarien für den Referenzzeitraum 1998-2007, für den nahen Zeitraum 2041-2050, und ein ferner Zeitraum von 2091-2100 simuliert.

Analysekonzeptansatz früherer IPCC-Ansatz (2004, 2007)
Komponenten im Analysekonzept  Klimatischer Einfluss, Sensitivität, Räumliches Vorkommen, Klimawirkung, Anpassungskapazität
Methodik zur Operationalisierung Quantitative Wirkmodelle (z.B. Abflussmodelle)

Wer war oder ist beteiligt?

Herausgeber Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Kontakt 

Dr. Anne Routschek, TU Bergakademie Freiberg

Bibliographische Angaben 

Routschek, Anne (2012): Auswirkungen des Klimawandels auf die Bodenerosion, Schriftenreihe des LfULG; Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hg.), Heft 29/2012: 139 Seiten.

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Handlungsfelder:
 Boden  Landwirtschaft