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Untersuchung zur raum-zeitlichen Verteilung und zum Trendverhalten des potentiellen Wasserdargebotes in Mitteldeutschland

Untersuchung zur raum-zeitlichen Verteilung und zum Trendverhalten des potentiellen Wasserdargebotes in Mitteldeutschland
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Rico Linke
  • Abgabedatum: August 2005
  • Umfang: 133 Seiten
  • Dateigröße: 11,3 MB
  • Note: 1,7
  • Institution / Hochschule: Technische Universität Dresden Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-9029-4
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-9029-4 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-9029-4 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Linke, Rico August 2005: Untersuchung zur raum-zeitlichen Verteilung und zum Trendverhalten des potentiellen Wasserdargebotes in Mitteldeutschland, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Klimawandel, Wasserbilanz, Verdunstung, Niederschlag, Wassermangel

Diplomarbeit von Rico Linke

Zusammenfassung:

Die vorliegende Arbeit ging der Frage nach, inwieweit sich Auswirkungen des globalen Klimawandels auf das potentielle Wasserdargebot von Mitteldeutschland nachweisen lassen.

Das potentielle Wasserdargebot ist im regionalen Maßstab durch eine große raum-zeitliche Variabilität gekennzeichnet. Hierfür ist neben der potentiellen Verdunstung insbesondere der Niederschlag ausschlaggebend. Um diese Fragestellung zu klären, wurden zunächst 34 Klimastationen ausgewählt, an denen repräsentativ sämtliche Klimaparameter im Zeitraum 1971 – 2000 für die folgenden Untersuchungen zur Verfügung standen. Im Anschluss daran wurden die Aufbereitung der Niederschlagsdaten, sowie die Berechnung der potentiellen Verdunstung nach sechs verschiedenen Berechnungsverfahren vorgenommen.

Bei der Auswahl der Berechnungsmethoden zur Ermittlung der potentiellen Verdunstung lag das Hauptaugenmerk auf dem methodischen Hintergrund der Ansätze und auf der Verfügbarkeit der Eingangsparameter. Den Hauptteil der Ausführungen bildet die Ermittlung der klimatischen Wasserbilanz, die als Differenz zwischen Niederschlag und potentieller Verdunstung einen Indikator zur Abschätzung des potentiellen Wasserdargebotes darstellt. Um der Fragestellung nach den Auswirkungen des Klimawandels Rechnung zu tragen, wurden für sämtliche behandelten Klimagrößen Trendanalysen durchgeführt.

Als bedeutende Ergebnisse der Arbeit bleiben festzuhalten, dass mit zunehmender Erwärmung ein steigender atmosphärischer Verdunstungsanspruch einhergeht. Diesem wiederum stehen im Sommer abnehmende Niederschläge gegenüber. Die Zunahme der potentiellen Verdunstung konnte für den Zeitraum 1971 – 2000 sowohl in der Jahressumme als auch in den Jahreszeiten flächendeckend nachgewiesen werden, wobei der bestehende West-Ost-Gradient in Analogie zur Lufttemperatur deren bestehendes Gewicht verdeutlicht. Eine Ausnahme bildet hierbei nur der Herbst mit schwach negativen Trends in einzelnen Naturräumen.

Bei der klimatischen Wasserbilanz bleibt festzuhalten, dass es im Tieflandsbereich bereits Naturräume mit negativen klimatischen Wasserbilanzen gibt, wobei die Trendanalysen auf eine weitere Verschärfung der Wasserknappheit hinweisen. Die Mittelgebirge stellen generell Wasserüberschussgebiete dar, mit Tendenz zur Erhöhung des potentiellen Wasserdargebotes. Eine Ausnahme bildet hier das Erzgebirge. Aussagen zur klimatischen Wasserbilanz sollten immer unter Angabe des verwendeten Verfahrens zur Berechnung der potentiellen Verdunstung getroffen werden, da erhebliche Abweichungen der Werte keine Seltenheit sind.

Als Grundlage bei der Berechnung der klimatischen Wasserbilanz hat sich die Gras-Referenzverdunstung als besonders geeignet erwiesen.

Inhaltsverzeichnis:

Inhaltsverzeichnis 4
Abbildungsverzeichnis 6
Tabellenverzeichnis 9
Abkürzungsverzeichnis 10
Zusammenfassung 12
1. Einleitung 13
2. Einordnung des Untersuchungsgebietes 16
2.1 Das Untersuchungsgebiet Mitteldeutschland 16
2.2 Orographischer Überblick für Mitteldeutschland 17
2.3 Klimatischer Überblick für Mitteldeutschland 21
3. Die Datengrundlage und deren Aufbereitung 25
3.1 Mitteldeutsche Klimadatenbank 25
3.2 Datenaufbereitung 27
3.2.1 Datenprüfung 27
3.2.2 Aufbereitung der Niederschlagsdaten 34
4. Methodik und Verfahrensweise 40
4.1 Die Verdunstung als Teil der Wasserhaushaltsgleichung 40
4.1.1 Einführung und Begriffsdefinitionen 40
4.1.2 Methodische Grundsätze zur Verdunstungsermittlung 42
4.1.3 Die Verfahren zur Berechnung der potentiellen Verdunstung 43
4.2 Die klimatische Wasserbilanz 50
4.3 Das Verfahren der Regionalisierung 51
4.4 Methodik der Trendanalyse 52
5. Ergebnisdarstellung 56
5.1 Niederschlag 56
5.1.1 Die Ergebnisse der Niederschlagskorrektur und deren räumliche Darstellung 56
5.1.2 Ergebnisse der Trendanalyse 61
5.2 Verdunstung 63
5.2.1 Die Ergebnisse der Vergleichsrechnungen 63
5.2.2 Die Bewertung der einzelnen Berechnungsverfahren zur Ermittlung der potentiellen Verdunstung 70
5.2.3 Vergleich von potentieller Verdunstung und mittels hydro-graphischer Methode bestimmter realer Verdunstung 73
5.2.4 Ergebnisse der Trendanalyse zur potentiellen Verdunstung 77
5.3 Klimatische Wasserbilanz 80
5.3.1 Ergebnisse zur klimatischen Wasserbilanz unter Verwendung der Gras-Referenzverdunstung 80
5.3.2 Ergebnisse zur klimatischen Wasserbilanz unter Verwendung des Wendling-Verfahrens 82
5.3.3 Ergebnisse zur klimatischen Wasserbilanz unter Verwendung des Penman-Verfahrens 84
5.3.4 Bewertung der klimatischen Wasserbilanz 86
5.3.5 Vergleich zweier Extremjahre zum Zeitraum 1971 – 2000 88
5.3.6 Ergebnisse der Trendanalyse zur klimatischen Wasserbilanz 90
6. Schlussfolgerungen und Ausblick 93
7. Literaturverzeichnis 95
Anhang 100

Automatisiert erstellter Textauszug:

In den Abbildungen 15 bis 20 sind die Ergebnisse der Niederschlagskorrektur dargestellt. Bezüglich der räumlichen Verteilung besteht erwartungsgemäß zwischen den Aussagen in Kapitel 2.3 und den Ergebnissen zu den mittleren korrigierten Jahresniederschlägen ein enger Zusammenhang. Die in Kapitel 2.3 getroffenen Aussagen zu den einzelnen Jahresund Monatssummen sind alle auf der Grundlage von unkorrigierten Werten durchgeführt worden. Eine mengenmäßige Zunahme der Jahresniederschlagssummen von durchschnittlich 10 % kann als real angenommen werden. Nachfolgend ist dargestellt, inwieweit der korrigierte Niederschlag prozentual den tatsächlich gemessenen Niederschlag im Untersuchungsgebiet übersteigt (Abbildung 15). Dazu wurde ein Quotient gebildet aus den durchschnittlichen korrigierten und den durchschnittlichen gemessenen Jahresniederschlagssummen im Zeitraum 1971 - 2000. Ergänzend wurde dies für die einzelnen Jahreszeiten durchgeführt. Die Abbildung A 4 dazu ist im Anhang zu finden. [...]

Das nachfolgende Kapitel umfasst die Darstellung und Auswertung der ermittelten Ergebnisse. Wie vorab beschrieben, finden sämtliche Auswertungen auf der Basis von Jahreszeiten und Kalenderjahren statt. Nur für den Vergleich der potentiellen Verdunstung mit der realen Verdunstung in Kapitel 5.2.3 wurde die Betrachtung von Vegetationswasserhaushaltsjahren gewählt (01.Apr. – 31.Mrz.). Diese Vorgehensweise ist sinnvoll, weil sich mit dem Beginn der Bilanzierung in der Regel die Bodenfeuchte im Wurzelraum im Bereich der Feldkapazität einstellt, wobei die Verdunstung noch geringe Werte annimmt. Damit sind Speicherinhaltsänderungen beim Vergleich von Beginn und Ende des Vegetationswasserhaushaltsjahres meist nahe Null und können somit vernachlässigt werden. Bei der Interpretation der erzielten Ergebnisse wurde versucht, diese an den Naturräumen des Untersuchungsgebietes auszurichten. [...]

Nach RAPP (2000) ist dieser Trendtest ein geeignetes Verfahren zur Abschätzung der Signifikanz von Trends, ohne dass eine Normalverteilung der Daten oder die Linearität des Trends vorausgesetzt wird. Es wird lediglich ein relatives Ansteigen oder Abfallen der Reihenwerte, ohne Angaben zum zeitlichen Verlauf, bewertet. Ergibt sich für die Prüfgröße ein Signifikanzniveau von V< 80 %, wird der Trend grundsätzlich als nicht signifikant erklärt (KLIWA, 2002). Die Signifikanzniveaus erlauben nach KLIWA (2002) folgende Bewertungen: − V <80 %: nicht signifikant − 80 % <V< 90 %: schwach signifikant − 90 % <V< 99 %: wahrscheinlich signifikant − V ≥ 99 %: sehr wahrscheinlich signifikant Im weiteren Verlauf der Arbeit wird ab einer Testwerthöhe Q >1,5 von signifikant gesprochen, wobei die als signifikant eingestuften Gebiete in den Abbildungen schraffiert dargestellt werden. Bei den Trenduntersuchungen zur Verdunstung und zum Niederschlag wurde der relative Trend betrachtet. Bei den Untersuchungen zur klimatischen Wasserbilanz dagegen spielte der relative Trend keine Rolle, hier wurde der absolute Trend untersucht. Nach RAPP (2000) sollte man bei sehr kleinen Werten (nahe 0) den relativen Trend ignorieren, da sich gleiche absolute Trends die sich nur im Vorzeichen unterscheiden, verschieden große relative Trends implizieren. Der ermittelte relative Trend wäre in diesem Fall außerordentlich groß. Am Beispiel der klimatischen Wasserbilanz, wo Werte um den Nullpunkt durchaus keine Seltenheit sind, wären diese Voraussetzungen gegeben. [...]

Arbeit zitieren:
Linke, Rico August 2005: Untersuchung zur raum-zeitlichen Verteilung und zum Trendverhalten des potentiellen Wasserdargebotes in Mitteldeutschland, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Klimawandel, Wasserbilanz, Verdunstung, Niederschlag, Wassermangel

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