DROUGHT-CH
Ein NRP61-Forschungsprojekt zur Früherkennung von kritischer Trockenheit und Niedrigwasser in der Schweiz
Trockenheiten haben schwerwiegende Folgen für Natur und Gesellschaft. Dazu gehören die Auswirkungen auf Landwirtschaft, Wasserversorgung, Energieerzeugung, Gebäude-Infrastruktur, und die Ökosysteme. Da Trockenheiten die Intensität von Hitzewellen steigern können, haben sie auch Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Klimamodellen zufolge werden in der Schweiz Ereignisse wie die Trockenheit im Jahr 2003 und Hitzewelle häufiger in den kommenden Jahrzehnten. Das frühzeitige Erkennen von kritischen Trockenheiten hat große wirtschaftliche und soziale Vorteile und ist daher essentiell für das Trockenheit Risikomanagement. Das Potenzial solcher Anwendungen in der Schweiz muss untersucht werden. Die Vorhersage und Charakterisierung von Trockenheiten ist aus mehreren Gründen schwierig:
- Trockenheiten sind komplexe Phänomene mit zahlreichen wechselwirkenden klimatischen Prozessen;
- Die Empfindlichkeit von Regionen bezüglich Trockenheit hängt von mehreren Faktoren ab, von Speichereigenschaften, natürlicher Widerstandsfähigkeit, Wassernutzung und "Schwachstellen" in sozialen Systemen;
- Überwachung der relevanten Variablen wie Bodenfeuchte - insbesondere auf regionaler Ebene - ist in vielen Ländern, darunter die Schweiz, nicht vorhanden.
Das Drought-CH Projekt zielt auf die Charakterisierung und frühzeitige Erkennung von kritischen Trockeneheiten und Niedrigwasser Bedingungen in der Schweiz, und wird die wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung einer Informations- und Frühwarnplattform für Trockenheit und Niedrigwasser liefern (ähnlich der zukünftigen Nationalen Plattform für Naturgefahren, GIN). Das Projekt untersucht Komponenten des Systems (WP2-WP5) mit dem Ziel einer verbesserten Modellierung, Beobachtung, Vorhersage und Analyse von Trockenheit und Niedrigwasser Eigenschaften in der Schweiz, zusammen mit sozialen Komponente, die sich an den Bedürfnissen der Endbenutzer, Akteure und Entscheidungsträger ausrichten. Alle Komponenten bilden gemeinsam die Grundlage für die Entwicklung der Informations- und Frühwarnsystem Plattform, die als Prototyp bis Ende des Projekts fertigestellt wird.
Forschungsfragen:
- Wie empfindlich sind die Schweizer Wassersystemen gegen Trockenheit und Niedrigwasser?
- Wo und für welche Branche in der Schweiz sind Betrieb/Echtzeitmodellierung, Frühwarnung und saisonale Vorhersage von Trockenheiten und Niedrigwasser am vielversprechendsten?
Projektstruktur:
Das Projekt gliedert sich in sieben Arbeitspakete (WP). Zwei WPs bilden den Rahmen des Projekts, indem sie auf die Bedürfnisse der Stakeholder eingehen, basierendauf einer Befragung zu den wichtigsten Trockenheit Indikatoren (WP1) und eine Analyse der wirtschaftlichen Vorteile einer Frühwarnplattform vorlegen (WP6). Der naturwissenschaftliche Kern des Projekts umfasst vier WPs: Eine Schwellewertanalysen basierend auf Messungen (WP2) zusammen mit einer neuartigen Charakterisierung des dynamischen und gesamt Speicherverhaltens (WP3) wird eine Quantifizierung Anfälligkeit des Systems ermöglichen. Darüber hinaus werden Trockenheit Simulationen und Prognosen durch Landoberfläche- und Klimamodelle (WP4) sowie hydrologische Modelle (WP5) für die ganze Schweiz entwickelt und getestet werden. Die Ergebnisse der WP1-6 werden für die Entwicklung eines Prototyps einer Informations-Plattform (WP7) zur Verfügung stehen, welche für Testzwecke den Endanwender bis zum Ende des Projekts verfügbar gemacht wird.
Arbeitspakete:
- WP1: Critical drought and low-flow indicators for different water users (Lead: I. Seidl, M. Stähli; Contributions: All project participants)
- WP2: Analysis of critical drought thresholds and their connection with hydroclimatological variables from long-term observations (Lead: S.I. Seneviratne, J. Seibert)
- WP3: Analysis of critical low-flow conditions and storage characteristics of Swiss catchments (Lead: J. Seibert, M. Weiler, K. Stahl; Contribution: M. Zappa)
- WP4: Land surface modelling, early warning, and seasonal forecasting of soil moisture and drought (Lead: S.I. Seneviratne; Contribution: J. Seibert, M. Zappa)
- WP5: Operational hydrological modelling and snow water equivalent estimations (Lead: M. Zappa; Contributions: J. Seibert, S.I. Seneviratne)
- WP6: Economic benefit of an early warning system of drought and low flow (Lead: I. Seidl)
- WP7: Development of information platform for early recognition of critical drought (Lead: M. Stähli; Contributions: All project participants)
Kontakte
- ETH Zurich: Prof. Sonia I. Seneviratne (PI), René Orth (Land-climate interactions group)
- Uni. Zurich: Prof. Jan Seibert
- WSL: Dr. Manfred Stähli (Mountain Hydrology and Mass Movements), Prof. Dr. Irmi Seidl (Group Economics and Social Science), Dr. Massimiliano Zappa (Group Hydrological Extreme Events)
- Uni. Freiburg I. Brsg.: Prof. Markus Weiler and Dr. Kerstin Stahl (Institute for Hydrology)