Variability of Groundwater Recharge and its Implication for Sustainable Land Use in Austria (RechAUT)

Projektleitung: Christine Stumpp (BOKU) christine.stumpp(at)boku.ac.at

Laufzeit: 3 Jahre

Wasser zu schützen, wurden bisher vor allem die Mengen und Qualität von Oberflächengewässern und Grundwasser untersucht und überwacht. Die Verfügbarkeit von Wasser in der ungesättigten Zone bleibt dabei aber oft unberücksichtigt, obwohl dieses einen Großteil der Süßwasservorräte ausmacht. Trotz der Kenntnis, dass Änderungen des Klimas einen dramatischen Einfluss auf die Verfügbarkeit von Wasser haben, und folglich auch auf die Ökonomie und Ökologie, wissen wir zu wenig über Grundwasserneubildungsraten in Österreich. Fehlende Mengenangaben beruhen darauf, dass man Raten nicht messen kann oder Vorhersagen aus hydrologischen Modellen oft auf vereinfachten Annahmen bodenhydraulischer Prozesse beruhen. Letztere sind notwendig aufgrund eingeschränkter Rechenkapazitäten, Herausforderungen des Hochskalierens lokaler Prozesse oder fehlender Daten zu bodenhydraulischen Eigenschaften. Zusätzlich müssen wir anhand von Langzeitdaten besser verstehen, wie sich Modellunsicherheiten auf die Vorhersage auswirken. Deshalb beschäftigen wir uns in diesem Projekt mit einer der wichtigsten Herausforderungen zur Abschätzung der Wasserverfügbarkeit in Gebirgsräumen: der Vorhersage von Grundwasserneubildungsraten, deren Variabilität und Unsicherheiten und mögliche Auswirkungen auf eine nachhaltige Wasser- und Landnutzung. Ziel des Projektes ist, Grundwasserneubildungsraten zu bestimmen, deren zukünftige Änderungen unter Berücksichtigung von Unsicherheiten vorherzusagen, und daraus resultierende Konsequenzen für die Landnutzung und das Wassermanagement für Österreich abzuschätzen. Um diese Ziel zu erreichen, ist die Nutzung von Langzeitdaten von 14 Stationen des österreichischen Programms zum Bodenwassermonitoring vorgesehen. Mit neuen Methoden zur Modellkalibrierung und -validierung werden wir für diese Stationen mit bis zu 20jährigen Datenreihen bodenhydraulische Eigenschaften, Grundwasserneubildungsraten und Unsicherheitsbereiche der Parameter bestimmen. Lokale Daten und Prozessinformationen gehen in regional hydrologische Modelle ein, um eine Modellvorhersage bezüglich der Grundwasserneubildung und den damit verbundenen Unsicherheiten zu erhalten. Zusätzlich werden wir über die integrative Analyse mit Hilfe von bio-physikalischen, ökonomischen Modellen Aussagen über den Einfluss von Klima- und sozioökonomischen Änderungen auf die Wasserverfügbarkeit, die Landnutzung und landwirtschaftliche Erträge treffen können. Die Ergebnisse des Projektes sind

(1) wissenschaftlich basierte mathematische Modelle für unterschiedliche Skalen, mit denen Wasserflüsse und die Bodenwasserbilanz in Österreich bestimmt werden kann,
(2) Karten mit Informationen zu Grundwasserneubildungsraten inklusive der Unsicherheiten für Zukunfts-szenarien und
(3) Empfehlungen für die nachhaltige Nutzung und das Management von Wasserressourcen.

Dadurch lassen sich Gebiete identifizieren, in denen es zukünftig aufgrund sinkender Neubildungsraten zur Herausforderung in der Wasserverfügbarkeit und zu möglichen Folgen für die Trinkwasserversorgung und die Landwirtschaft kommen kann.


Novel assessment and modeling of flow/storage domains in karst groundwater regimes (FLOWCAST)

Projektleitung: Arnulf Schiller (Geologische Bundesanstalt) arnulf.schiller(at)geologie.ac.at

Laufzeit: 3 Jahre

15% der Süßwasserressourcen der Welt werden von Karst-Grundwassersystemen unterschiedlicher Art gebildet, ein bedeutender Teil davon in Kalksteinmassiven. Nachhaltiges und effizientes Grundwassermanagement erfordert detaillierte Informationen über Kapazität, Dynamik, potentielle Gefährdung und Robustheit dieser Ressourcen. Dies erfolgt mit numerischer Modellierung basierend auf einer Vielzahl von theoretischen Konzepten. Allen diesen Modellen ist gemein, dass die Qualität ihrer Ergebnisse direkt von der Qualität der gemessenen Eingabedaten abhängt. Geophysikalische Methoden liefern wichtige Eingabedaten. Aus früheren Projekten ergaben sich Hinweise, dass die elektrische Widerstandstomographie (ERT) und luftgestützte Elektromagnetik (AEM) spezifische Empfindlichkeit für verschiedene Bereiche der Karstporosität aufweisen: Die berührungslose EM-Methode regt alle Ionen im Untergrund an, vorwiegend konzentriert im Wasser während ERT-Ströme gut durch Grundwasserleiter fließen, weniger gut durch miteinander verbundene Poren und am schlechtesten durch wenig verbundene Matrixporen. Daher kann EM Informationen über die gesamte Wasserverteilung liefern, während ERT besser auf die Verteilung von verbundenem oder mobilem Grundwasser fokussiert. Die Untersuchung des Potentials dieser Idee sowie die Entwicklung einer numerisch kombinierten ERT/EM-Methode - mit optimierten Hard- und Softwarekomponenten - sind die Hauptziele des Projektes Flowcast. Zentrale methodische Komponente betrifft numerische Modellierung, Simulation und joint inversion von ERM und EM Daten. Parallel dazu erfolgt die Entwicklung einer semi-airborne elektromagnetischen Methode mit Sender am Boden und einem Empfänger, getragen von einer Drohne (UAV-EM). Die Methoden werden an zwei Testarealen in Österreich (Leithagebirge, Villacher Alpe), einem Testgebiet mit einfacher und bekannter Hydrogeologie in Mexiko (Tulum) und einem Standort im Schweizer Jura getestet. Die Arbeiten am mexikanischen Testgelände werden auch durch eine Citizen-Science-Kampagne unterstützt, an der Schüler und Taucher mit einfachen Messungen sind. Das Projekt integriert ideal Expertise in einem gut etablierten, multidisziplinären Konsortium: Geologische Bundesanstalt Wien (Angewandte Geophysik, Datenprocessing), Universität Neuchâtel / Schweiz (Karst-Grundwassermodellierung), KIGAM / Südkorea (Inverse Probleme), die KMUs AIR6 Systems/Airborne Robotics, Wolf Technologie, Liftoff (Hardwareentwicklung) und den mexikanischen Partner Amigos de Sian Ka'an (Logistik, social/citizen science). Das Forschungsvorhaben beinhaltet ein hohes Risiko, im Erfolgsfall können aber neue Informationen über Karstgrundwassersysteme gewonnen werden, um die numerische Modellierung zu verbessern und damit signifikante Fortschritte bei der Charakterisierung von Struktur, Kapazität und Empfindlichkeit von Karstgrundwasservorkommen weltweit zu ermöglichen. Somit beinhaltet die Projektidee ein sehr hohes Potential angesichts von Bevölkerungswachstum und Klimaänderung, und fügt sich sich gut in die Leitlinien von Programmen wie Future Earth, IGCP, oder MAB.


Pulling the plug - Restoration of Lake Sulzkarsee (Styria, Austria), an alpine lake degraded by fish introduction (Pulling the plug - Restoration of an alpine lake)

Projektleitung: Robert Schabetsberger (Universität Salzburg) robert.schabetsberger(at)sbg.ac.at

Laufzeit: 3 Jahre

Der Sulzkarsee ist der einzige See im Nationalpark Gesäuse (Steiermark, Österreich) und wurde durch den Besatz mit Fischen (Elritzen, Phoxinus phoxinus) vor fast 50 Jahren nachhaltig verändert. Viele Amphibien nutzten den See vor dem Fischbesatz zur Reproduktion. Wir wollen den Sulzkarsee durch intensive Befischung und durch Trockenlegung fischfrei machen. Die Elritzen werden in den Zellersee (Salzburg) zurückgebracht, von wo sie einst stammten und schon in den 1980iger Jahren ausgestorben sind. Ein Team von Nationalpark-Managern, Ökologen, einem Herpetologen, Paläolimnologen, Palynologen, Sedimentologen, einem Archäologen, einer Mittelschullehrerin, Studenten und der lokalen Bevölkerung werden zusammenarbeiten, um die historischen Veränderungen im Sulzkarsee vor dem Fischbesatz sowie die Renaturierung des Gewässers nach dem Entfernen der Fische zu beschreiben. Diese Studie soll als Fallbeispiel für eine kostengünstige Alternative zur intensiven Befischung mit Kiemennetzen dienen. Eine internationale TV-Dokumentation soll die weltweite Bedrohung alpiner Seen durch den Fischbesatz und die aufwendige Renaturierung zeigen. Mittelschüler und Menschen aus der Region sollen eingebunden werden, um die Akzeptanz dieser drastischen Maßnahme in der Bevölkerung sicherzustellen.


Snow to Rain: From phase transition of precipitation to changing local livelihoods, emotions and affects in East Greenland (Snow2Rain)

Projektleitung: Wolfgang Schöner (Universität Graz) wolfgang.schoener(at)uni-graz.at

Laufzeit: 3 Jahre

Snow, ice and water from their melt are not only physical phenomena, but build also the foundation of life, culture and sociality in the Arctic.  In particular, snow plays a central role in the cultures of indigenous Arctic people, e.g. for the reindeer herders of Eurasia which have developed a holistic snow terminology (integrating the effects on the ecology, grazing opportunities, and management of the herd). This holistic terminology clearly differs from scientific standard terms. However, the combination of Traditional Ecological Knowledge (TEK) with natural science snow observations and analysis captures high potential of synergies and will guide strategies for a sustainable future of Arctic people in a changing climate. TEK in general is recognized by the Arctic Council as an important source for better understanding the Arctic environment and its changes (Arctic-Council 1996). In recent years, the reindeer herders snow terminology and its relationship to natural science snow research have been subject to several studies. However, the potential to significantly increase the understanding of changing Arctic environment in East-Greenland in the framework of an interdisciplinary study based on the TEK of Greenlandic Arctic people for snow and ice together with social anthropology and (natural science) climatology approaches was not explored until today. Such an approach appears particular promising for the East Greenlandic region (Ammassalik/Tasiilaq region) where indigenous people are much more connected with traditional live (hunting, dog-sledging, fishing, ancient traditional customs) than elsewhere and with an only slowly growing tourism, meaning that there live and TEK is much more connected to nature and its challenges, such as weather, snow, ice and related changes over time and space. This is the general objective of Snow2Rain project.


Impact of extreme events on the quantity and quality of groundwater in alpine regions – multiple-index application for an integrative hydrogeo-ecologocal assessment (Integrative Groundwater Assessment)

Projektleitung: Steffen Birk (Universität Graz) steffen.birk(at)uni-graz.at

Laufzeit: 3 Jahre

Süßwasserökosysteme im Gebirge gelten als wichtige Wasserressourcen und Hotspots der Biodiversität, die äußerst empfindlich gegenüber Änderungen des Klimas sind. Die Alpenregion ist besonders betroffen vom Klimawandel, einschließlich Änderungen von hydrologischen Extremen wie Dürre und Hochwasser, die in Zukunft voraussichtlich häufiger und intensiver werden. Grundwasserleiter können Auswirkungen von hydrologischen Extremen mildern, da ihr Speicher Hochwässer dämpfen und den Basisabfluss in Dürrezeiten aufrechterhalten kann. Grundwasser selbst ist aber empfindlich gegenüber hydrologischen Extremen, sowohl in Bezug auf Quantität als auch Qualität. Trotz der Bedeutung als wichtige Wasserressource wurden Auswirkungen des Klimawandels auf die Güte von Grundwässern bisher kaum untersucht. Darüber hinaus fokussiert die derzeit betriebene Grundwassergüteüberwachung auf physikalisch-chemische Indikatoren, während grundwasserökologische Merkmale noch kaum berücksichtigt werden. Vor diesem Hintergrund widmet sich das Projekt der übergreifenden Forschungsfrage: Wie reagieren Grundwassersysteme in alpinem und präalpinem Umfeld auf extreme hydrologische Ereignisse wie Dürren, Starkniederschläge und Hochwasser in Bezug auf Wassermenge und chemische Beschaffenheit sowie ökologischen Zustand? Diesbezüglich wurden vier Feldstandorte im Murtal (Steiermark, Österreich), die alpine und präalpine Gebiete umfassen und sich hinsichtlich hydrogeologischen Gegebenheiten und anthropogenen Einflüssen unterscheiden, für gezielte Untersuchungen ausgewählt. Langzeit- und ereignisbezogene Daten werden verwendet, um Auswirkungen von Extremereignissen auf den hydrologischen, hydrochemischen und ökologischen Zustand des Grundwassers zu beurteilen. Kurzeitige Effekte und Langzeittrends werden hinsichtlich der Unterschiede zwischen Alpenregion und Vorland sowie hydrogeologischen Gegebenheiten und anthropogenen Einflüssen untersucht. Um das derzeitige Verständnis der Zusammenhänge zwischen Änderungen von Grundwassermenge und -güte infolge von hydrometeorologischen Extremen voranzubringen, werden Korrelationen zwischen hydrologischen, hydrochemischen und ökologischen Trends und Reaktionen mittels Zeitreihenanalyse und multivariaten Statistik entflochten und kausale Beziehungen und entscheidende Treiber identifiziert. Über ein verbessertes wissenschaftliches Verständnis von Kurzzeiteffekten und Langzeittrends der Grundwassermenge und -güte hinaus, bezweckt das Projekt die Etablierung einer integrativen hydrogeo-ökologischen Beurteilung von alpinen und präalpinen Grundwassersystemen. Ausgewählte, im Projekt initiierte Aktivitäten sollen daher in enger Zusammenarbeit mit den nicht-wissenschaftlichen Akteuren der regionalen Behörden fortgeführt werden. Hierfür sollen Indikatoren, die sich für die Beurteilung und Überwachung von Klimawandeleffekten auf Grundwassermenge und –güte als geeignet erwiesen haben, direkt validiert und implementiert werden. Da die Eignung von Indikatoren von den zu beantwortenden wissenschafts- oder politikbezogenen Fragen abhängt, ist vorgesehen, von Beginn an einen Stakeholder einzubeziehen und Verbindungen mit ähnlichen Vorhaben in anderen europäischen Ländern herzustellen.


Climate and Cryosphere Change Impacts and High Mountain Soil Development  - Producing Transformation Knowledge, Transforming System Knowledge Production (CryoSoil_TRANSFORM)

Projektleitung: Clemens Geitner (Universität Innsbruck) clemens.geitner(at)uibk.ac.at

Laufzeit: 3 Jahre

Seit der Agenda 21 (1992) haben Hochgebirge globale Aufmerksamkeit gewonnen. Dabei ist zum einen ihre Bedeutung als Gebiete hoher biologischer und kultureller Diversität zu nennen, die das Ergebnis kleinräumiger ökologischer und soziokultureller Nischen und entsprechend hoher Spezialisierung ist, woraus eine extreme Vulnerabilität gegenüber von außen gesteuerten, global getriebenen Prozessen des Wandels und damit auch speziell des Klimawandels resultiert. Daneben sind es die Funktionen als Wasserschlösser für die Hälfte der Weltbevölkerung sowie als Indikator für global getriebene Prozesse des Wandels (hier vor allem der Klimawandel), die globale Bedeutung haben.

Hier setzt das Projekt CryoSoil_TRANSFORM an, indem es in zwei ausgewählten Untersuchungsgebieten (Kaunertal und Martelltal):
1. in einem interdisziplinären Ansatz  Systemwissen zum Hochgebirgsökosystem produziert

Durch das Abschmelzen von Gletschern und das Ausschmelzen von Eiskörpern des Permafrosts infolge des Klimawandels entstehen großflächig neue Rahmenbedingungen für Boden- und Vegetationsentwicklung. Auf der Basis einer räumlich und zeitlich detaillierten Rekonstruktion des Eisfreiwerdens seit ca. 1850 werden die Entwicklung neuer Böden sowie die Bodenverteilung untersucht, die wesentliches Bindeglied zwischen Klimawandel und Vegetationsentwicklung sind. Dadurch wird zu einer Verbesserung des Verständnisses von Hochgebirgsökosystemen beigetragen.

2. in einem transdisziplinären Ansatz ziel- und werteorientiertes Transformationswissen schafft
Im Hinblick auf die Überwindung der Gobal Grand Challenges im Generellen und des Klimawandels im Speziellen kommt Bildungsprogrammen entscheidende Bedeutung zu. Durch die markante Sichtbarkeit und Selbsterfahrung der Folgen des Klimawandels auf die Kryo-, Pedo- und Biosphäre sind Hochgebirgsräume in BNE- und Klimawandel-Bildungsprogrammen in idealer Weise zur Erhöhung von Wahrnehmung bis zur Handlungsbereitschaft geeignet. Im Sinne von "Responsible Science" werden in transdisziplinären Dialogen mit lokalen Stakeholdern, Lehrenden und Lernenden Bildungsprogramme entwickelt, die in Anlehnung an das Projekt k.i.d.Z.21-Austria einen Beitrag zur Umsetzung der in der österreichischen Klima- und Energiestrategie geforderten Bildungsmaßnahmen leisten.

3. in einem gesellschaftsgetriebenen Ansatz neues Mensch-Umwelt-Systemwissen erzeugt
In einem innovativen Ansatz, der den Ideen von "Citizen Science" folgt, wird Transformationswissen als Ausgangspunkt für die Seite der Gesellschaft in Mensch-Umwelt-Systemen gesehen. Somit entsteht eine neue Form von Systemwissen, das gesellschaftliche Bedürfnisse und Forderungen an die Umwelt beinhaltet, die vor dem Hintergrund globaler/regionaler Herausforderungen sich an den normativen Zielen nachhaltiger Entwicklung orientiert.


AgroClim Huaraz: Spatio-temporal variability in water availability and demand in the Peruvian Andes (AgroClim Huaraz)

Projektleitung: Fabien Maussion (Universität Innsbruck) fabien.maussion(at)uibk.ac.at

Laufzeit: 3 Jahre

Kleinbauern in den peruanischen Anden haben ihre Bewirtschaftungsmethoden optimal an die topographisch bedingte kleinräumige Variabilität der Klimabedingungen angepasst. Klimatische und sozioökonomische Veränderungen während der letzten Jahrzehnte haben die Rahmenbedingungen für kleinstrukturierte Landwirtschaft erschwert, wobei die Betroffenen die Probleme großteils auf Änderungen des Klimas bzw. konkret von geänderte Niederschlagsmustern zurückführen. Aus wissenschaftlicher Sicht ist unklar, welche Faktoren welche Bedeutung einnehmen und es stellen sich u.a. die Fragen, (1) ob und wie sich in Bezug auf Wasserverfügbarkeit die kleinräumigen klimatischen Verhältnisse in den letzten Jahren entwickelt haben und (2) ob und wie sich in Bezug auf Wasserbedarf die Bewirtschaftungsformen geändert haben. Antworten auf diese Fragen können wesentliche Beiträge leisten, um in engem Austausch mit den Betroffenen effiziente Anpassungsmaßnahmen zu entwickeln.

Auf diese Situation bezugnehmend ist das Ziel dieses Projekts, durch die Kombination von zeitlich- und räumlich hochaufgelöster atmosphärischer und landwirtschaftlicher Modellierung, Auswertung von Satellitendaten und der vor Ort Erhebung von Daten, die agroklimatische Daten- und Informationsgrundlage im Zeitraum 1980-heute deutlich zu verbessern. Mit dieser Datengrundlage können fundierte Informationen zur agroklimatischen Entwicklung betreffend Wasserverfügbarkeit und Wasserbedarf bis in die nahe Zukunft analysiert und daraus im Austausch mit den Betroffenen mögliche Handlungsempfehlungen (z.B. welche Anbausorten sind an welchen Orten klimatisch besonders widerstandsfähig) abgeleitet werden.

Für dieses Projekt werden langjährige Kontakte zu lokalen Wissenschaftlern und Kleinbauern intensiv genutzt, um sämtliche Schritte von Fragestellungen bis Schlussfolgerungen mit ExpertInnen und Betroffenen vor Ort zu entwickeln und auszuführen. Neben den Kontakten stehen mehrjährige Datenreihen entlang eines West-Ost Transsekts von der Cordillera Negra zur Cordillera Blanca im Großraum Huaraz (9° 32’S) zur Verfügung, die fortlaufend durch ergänzende Messinfrastruktur erweitert werden. Zum laufenden Austausch von Echtzeitdaten, Forschungsfragen, Feldarbeiten, Analysen und Ergebnissen wird neben den klassischen Instrumenten (Publikationen, Konferenzen), u.a. eine Webseite (http://agroclim-huaraz.com) verwendet.


Understanding of Extreme Climatological Impacts in Populated Alpine Areas (EXTRIG)

Projektleitung: Daniel Elster (Geologische Bundesanstalt) daniel.elster(at)geologie.ac.at

Laufzeit: 3 Jahre

Um mit extremen klimatologischen Ereignissen (z.B. Überflutung, Dürre, Starkniederschlag und schnelle Schneeschmelze) zusammenhängende hydrogeologische Prozesse zu verstehen, müssen die hydrologischen und geologischen Bedingungen im Detail eruiert werden. Aus diesem Grund ist es wichtig, die vorliegenden Bedingungen möglichst umfassend nachzubilden. Die Erstellung eines hydrogeologischen Modells für ein alpines Einzugsgebiet hängt von der Verfügbarkeit von multidisziplinären und hoch qualitativen Daten ab. Diese sind jedoch in den meisten Fällen nicht vorhanden.

EXTRIG versucht an diesem Punkt innovativ anzusetzen: Hierbei soll ein interdisziplinärer Zugang gewählt werden, der auf der Zusammenarbeit von Geologen, Meteorologen, Klimaexperten, Hydrogeologen und Geophysikern beruht. Es soll ein dynamisches 4D Modell von einem typischen alpinen Einzugsgebiet geschaffen werden, um ein tiefgehendes Verständnis von hydrogeologischen Zusammenhängen zu erlangen. Hierbei soll der Fokus auf großflächige und kriechende Hangbewegungen liegen. Die grundlegende Voraussetzung um diese Herausforderung meistern zu können sind hochqualitative und lange Zeitreihen von hydrogeologischen und geophysikalischen Daten. Fortgeschrittene Methoden – die beispielsweise auf geophysikalischem und geotechnischem Monitoring und luftgestützter Geophysik beruhen – sollen mit traditionellen Methoden der Hydrogeologie kombiniert werden. Mit diesem Ansatz sollen zusammenhängende Prozesse und Interaktionen der Hydrogeologie in Bezug auf Klimaänderung, extreme Wetterbedingungen und mögliche Sanierungsmaßnahmen (Drainagen) hochauflösend beschrieben werden.

Die Entwicklung dieses innovativen Forschungsansatzes beruht auf einer transdisziplinären Zusammenführung von Citizen Science und den genannten Naturwissenschaften.  So sollen die verschiedenen Interessensgruppen einbezogen und Wissen und Beobachtungen der Bevölkerung berücksichtigt werden. Selbstverständlich ist auch eine Einbeziehung in Entscheidungsprozesse vorgesehen.


Integrated Flood Risk Management in Mountain Areas: Assessing Sectoral Interdependencies, Conflicts and Options for Policy Coordination (POCO-FLOOD)

Projektleitung: Walter Seher (BOKU) walter.seher(at)boku.ac.at

Laufzeit: 2,5 Jahre

Das Projekt PoCo-FLOOD untersucht die Herausforderungen und Hemmnisse sektoraler Politikkoordination, die sich aus dem gegenwärtigen paradigmatischen Wandel in der Hochwasserpolitik vom Hochwasserschutz zum integrierten Hochwasserrisikomanagement (IFRM) ergeben. Konkret untersucht das Projekt gegenseitige Abhängigkeiten, Konflikte und Optionen für die Politikkoordination zwischen den Sektoren Hochwasserschutz, Wasserkraft (Energie), Landwirtschaft und Raumplanung. Da diese Sektoren sowohl in der Hochwasserprävention als auch in der Hochwasserrisikominderung im alpinen Raum eine fundamentale Rolle spielen, untersucht PoCo-FLOOD in drei vertiefenden Fallstudien die Möglichkeiten und Grenzen der sektoralen Koordination in diesen drei spezifischen Interaktionsfeldern. Der erste Fall ("Hochwasserretention in den Quellgebieten") konzentriert sich auf Speicherkraftwerke in alpinen Einzugsgebieten und die Möglichkeiten bzw. Grenzen koordinierter Maßnahmen zur Minderung von Hochwasserspitzen. Der zweite Fall ("Hochwasserrückhalt auf landwirtschaftlichen Flächen") untersucht die zunehmende Bedeutung der Landwirtschaft für den Hochwasserschutz und die Möglichkeiten und Grenzen koordinierter Maßnahmen, landwirtschaftliche Flächen als Retentionsräume für flussabwärts gelegene Begünstigte bereitzustellen. Der dritte Fall ("Hochwasserschutz und Siedlungsentwicklung") analysiert das wechselseitige Verhältnis zwischen Hochwasserschutzmaßnahmen und Raumordnungspolitiken sowie die Möglichkeiten und Grenzen, durch koordinierte Maßnahmen einen weiteren Anstieg  des Schadenspotentials in hochwassergeschützten Gebieten  zu verhindern.

Durch die eingehende Analyse der drei Interaktionsfelder verfolgt PoCo-FLOOD folgende Ziele:

  1. ein besseres Verständnis über die sektoralen Zusammenhänge, die sich aus dem neuen Paradigma des Integrierten Hochwasserrisikomanagements ergeben;
  2. die Schaffung einer Wissens- und Evidenzbasis über die Möglichkeiten und Grenzen von Politikkoordination sowie die Interessenkonflikte, welche einer kohärenteren Hochwasserpolitik entgegen stehen, und
  3. gemeinsam mit Akteuren und Politikvertretern Optionen für eine sektoral koordinierte Hochwasserpolitik zu entwickeln.

Das Projekt adressiert diese Ziele durch einen kombinierten Forschungsansatz, der auf interdisziplinärer Forschung und dem Engagement von Entscheidungsträgern und Interessengruppen (Transdisziplinarität) basiert. Das Forschungsteam vereint fünf wissenschaftliche Disziplinen, die für das vorgeschlagene Forschungsthema von großer Relevanz sind: Raumplanung und ländliche Neuordnung, Hydrologie und Wasserwirtschaft, Agrarwissenschaft, Flussmorphologie und Politikwissenschaft). In einer Reihe von Stakeholder-Workshops kombiniert das Projekt Wissen aus verschiedenen Nutzerbereichen mit dem Ziel, politische Entscheidungen zu unterstützen, und adressiert damit das wachsende Bedürfnis nach einer besseren Integration von Wissenschaft und Entscheidungsfindung.


Climate response of alpine lakes: resistance variability and management consequences for ecosystem services (CLAIMES)

Projektleitung: Rainer Kurmayer (Universität Innsbruck) rainer.kurmayer(at)uibk.ac.at

Laufzeit: 3 Jahre

Alpine Bergseen gelten als Juwelen der Gebirgswelt. Nachdem im Zuge des Klimawandels einschneidende Veränderungen bezüglich der Limnologie dieser Seen beobachtet werden, ist es von großer Bedeutung zu wissen, welche Folgen die Veränderung der ökologischen Funktion bei einer vermutlich regional zunehmenden Nutzung hat. Die ökologischen Funktionen wiederum sind eng an die Ökosystemleistungen (ÖSL) geknüpft, die sehr wahrscheinlich im Lichte des Klimawandels sowohl in naher als auch in fernerer Zukunft gegeneinander abgewogen werden müssen und daher bald eines Managements bedürfen. Diese Studie vergleicht eine größere Zahl von Gebirgsseen sowohl im nördlichen als auch im südlichen Teil der Alpen, die schon seit geraumer Zeit beobachtet werden.

Im ersten Schritt soll die Reaktion der Seen auf den Klimawandel innerhalb der letzten 20 Jahre analysiert werden. Die Rekonstruktion der Oberflächentemperatur soll helfen, eine lückenlose Übersicht der Temperaturentwicklung zu erstellen, die durch 20 Jahre alte und rezente Messungen validiert wird. Die Planktonorganismen (Bakterien + Algen) und Fische werden durch moderne DNA-basierte Metabarcoding-Verfahren detektiert. Indikatororganismen, die vor 20 Jahren zum ersten Mal erhoben wurden sollen wiederholt erfasst werden und über die Resistenz von Seen im Zuge des Klimawandels Auskunft geben.

Im zweiten Schritt sollen die verschiedenen ÖSL für verschiedene See-Typen quantitativ erfasst werden. Die Typisierung von Seen soll sich dabei an die UN-Kriterien für eine nachhaltige Entwicklung anlehnen, wie der Zugang zu sauberem Wasser, der Nutzungsintensität oder der klimatisch bedingten Empfindlichkeit. Bereitstellende und regulierende ÖSL (Wasserversorgung, Wasserregulierung) werden mithilfe statistischer Daten, limnologischer Messdaten sowie komplexer Modellierungen quantifiziert, während kulturelle ÖSL mittels Geotagging oder Befragungen erfasst werden. Sozioökonomische Daten reflektieren Almwirtschaft, Fischerei, Tourismus, usw. Validierte Temperaturmodelle sollen letztlich Auskunft darüber geben, inwieweit die zu erwartenden Störungen die ÖSL unter zwei IPCC Klimaszenarien beeinträchtigen, zum einen dem „Business as usual“ Szenario und zum anderen dem UN Klimakonferenz COP21 Ziel in Paris, das die globale Temperatur nicht über 2°C ansteigen lässt.

Im dritten Schritt soll die gegenwärtige Nutzung mit Hilfe einer sog. multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA) vergleichend erfasst und bewertet werden. Dazu müssen (i) die relevanten ÖSL bestimmt werden, (ii) die ÖSL mithilfe von Befragungen paarweise gegeneinander abgewogen werden, (iii) Indikatoren für die relevanten ÖSL definiert werden, (iv) und die MCDA schließlich durchgeführt werden. Schließlich sollen die ÖSL unter den genannten Klimaszenarien vergleichend bewertet werden. Zuletzt sollen Vorschläge zu umweltpolitischen Instrumenten erarbeitet und präsentiert werden, die eine politische Intervention mit dem Ziel zur nachhaltigen Nutzung ermöglichen.


Changing debris cover on Eastern Alpine glaciers: Quantification and hydrological impacts (Hidden.ice)

Projektleitung: Kay Helfricht (IGF) kay.helfricht(at)oeaw.ac.at

Laufzeit: 3 Jahre

Sowohl Klimabeobachtungen als auch Klimaszenarien zeigen in den letzten Jahren weltweit einen Temperaturanstieg. Im Alpinen Raum ist dieser Anstieg annähernd doppelt so hoch wie im globalen Mittel, was sich unter anderem in starken Veränderungen auf Gletschern und Permafrostböden in den Alpen bemerkbar macht. Der massive Gletscherrückzug in den vergangenen Jahrzehnten ist die sichtbarste Evidenz des Klimawandels im Hochgebirgsraum, und hat erhebliche Auswirkungen auf Hochgebirgsabflüsse. Mit Gletscherschwund und zunehmender Steinschlagaktivität sammeln sich Schutt und Geröllablagerungen an den gegenwärtigen Gletscherzungen an. Dies reduziert teilweise die Eisablation und begünstigt die Eisspeicherung unter dem Schutt. Es wird angenommen, dass dieser Schutt, sobald er im Gletschervorfeld abgelagert ist, in hohem Maße für den Transport im Gletscherbach zur Verfügung steht. Im Allgemeinen sind Gebiete im Übergang von glazialen zu nicht-glazialen Bedingungen sehr instabil und anfällig für Erosion über einen großen Bereich von Abflüssen, insbesondere jedoch für den Export von Sedimenten im Fall von Starkniederschlagsereignissen.

Im Rahmen des Hidden.ice-Projekts werden die hydrologischen Auswirkungen von Gesteinsablagerungen auf der Gletscheroberfläche in der Übergangszone von Gletschereis zu proglazialen Gebieten in Österreich untersucht. Zunächst wird in dem Projekt eine österreichweite Kartierung von supraglazialen Geröll und die Untersuchung von Hotspots mit zunehmender Schuttbedeckung durchgeführt. Eine detaillierte Studie zur Ablagerung und Remobilisierung von Sedimenten durch fluvialen Transport wird am LTER-Standort Jamtalferner durchgeführt. Dabei werden die Ergebnisse einer hydraulischen Modellierung der potentiellen Transportkapazität von Sedimenten in Gletscherflüssen, die Analyse der Korngrößenverteilung auf der Gletscheroberfläche und im proglazialen Bereich, und die Berechnung von Volumsänderungen der Sedimentkörper von UAV-basierter Photogrammetrie miteinander verbunden. Darüber hinaus wird durch die Untersuchung der historischen Entwicklung des Gerinnes das Wissen über die zeitliche Entwicklung von sediment-reichen, proglazialen Zonen erweitert.

Das Hidden.ice -Projekt nutzt fortlaufende Verbesserungen der zeitlichen und räumlichen Auflösung von Fernerkundungsdaten von verschiedenen Plattformen (Satelliten, Flugzeug-gestützt, UAV-basiert). Im Rahmen dieser Studie werden insbesondere die Monitoring-Möglichkeiten des etablierten LTER-Standortes Jamtalferner in Wert gesetzt sowie erweitert.


Ecohydrology of mountain grassland under multiple global change: mechanisms and consequences  (ClimGrassHydro)

Projektleitung: Michael Bahn (Universität Innsbruck) michael.bahn(at)uibk.ac.at

Laufzeit: 3 Jahre

Grasland bedeckt ein Drittel der Landoberfläche und ist ein wichtiges Element in Gebirge, wo es für den Menschen eine wichtige Lebensgrundlage darstellt. Die Ökohydrologie prägt das Ausmaß, in dem die Produktivität von Grünland durch den Klimawandel, und insbesondere Dürreereignisse, beeinflusst wird. Sie auch maßgeblich für den Wasserertrag, der gerade in Gebirgsregionen und für die daran anschließenden Einzugsgebiete als Wassertürme eine zentrale Rolle spielt. Angesichts des Umstands, dass der Klimawandel in den Alpen rascher voranschreitet als im globalen Durchschnitt, und dass die Häufigkeit und Frequenz von Dürrereignissen in den kommenden Jahrzehnten zunehmen werden, ist es das Verständnis der Ökohydrologie Grünland im Gebirge von großer Bedeutung.

ClimGrassHydro nutzt ein weltweit einzigartiges Experiment, um die individuellen und kombinierten Auswirkungen von unterschiedlichen Szenarien von Klimaerwärmung, erhöhten atmosphärischen CO2-Konzentrationen und Dürre auf die Ökohydrologie von bewirtschaftetem Grünland zu untersuchen. Das Projekt untersucht dabei besonders genau, wie sich wiederkehrende Dürrereignissen unter aktuellen und künftigen Klimabedingungen auf die dem Wasserhaushalt zugrunde liegenden Prozesse auswirken. Dazu werden modernste isotopenbasierte Methoden eingesetzt und die Ergebnisse in prozessbasierten Modellen integriert. Dies ermöglicht ein neues Prozessverständnis des Wasserhaushalts von Grünland im Klimawandel und seiner Konsequenzen für den landwirtschaftlichen Ertrag und für die Wasser- und Energiewirtschaft.

Kontakt:

Internationale Programme
Dr. Ignaz Seipel-Platz 2
1010 Wien

Dr. Günter Köck
T +43 1 51581-2771
guenter.koeck(at)oeaw.ac.at