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Climate change (CC) will impact water resources. Assessing the extent of these impacts in due time is an important task, as it forms the basis for decision making. Unfortunately, the extent of this forecasted impact depends very much on data and tools used for this task. Although such methods might work well with present climatic conditions, it has to be doubted whether their results can still be relied upon in a changed climate. The uncertainties in the forecasts are partly of meteorological and partly of hydrological origin. Whereas the uncertainties of GCMs are well known and often discussed, the problems of hydrological models in this context are seldom investigated. In particular the uncertainty in process representation within the hydrological models must be revised. This dissertation focuses on the representation of the evapotranspiration (ET) process, because this process will be strongly influenced by CC. For this purpose, the suitability of nine different ET models was investigated. In a theoretical investigation, the sensitivity of the ET models to only a small change in temperature was found to be very different. Thus the question had to be raised as to how the resulting ET from these models will change with the entire predicted CC. Therefore a spatially distributed hydrological model based on the HBV concept was set up and the results of the different ET models were used consecutively as input to the hydrological model. The modelling was applied on the Upper Neckar catchment, a mesoscale river in southwestern Germany with a basin size of about 4,000 km2. This catchment was divided into 13 subcatchments with different subcatchment characteristics. The suitability of the different ET approaches was checked by calibrating the hydrological model on different climatic periods and then applying the model on other climatic periods. Thus, different 10-year periods with different climatic conditions were compiled: 10 cold, 10 warm, 10 wet and 10 dry years from t.
Der prognostizierte Klimawandel wird auch den Wasserkreislauf beeinflussen. Das Ausmaß dieser Änderung frühzeitig zu bestimmen ist eine wichtige Aufgabe, da sie Grundlage notwendiger Entscheidungen ist. Dieses Ausmaß hängt allerdings stark von der Datenlage und den Methoden ab, mit denen an diese Aufgabe herangegangen wird. Selbst wenn die derzeit verwendeten Methoden stimmige Ergebnisse für den gegenwärtigen Klimazustand liefern, kann nicht davon ausgegangen werden, dass die mit diesen Methoden berechneten Ergebnisse auch für ein geändertes Klima Gültigkeit haben werden. Die Unsicherheiten der Vorhersagen sind teils meteorologischer, teils hydrologischer Herkunft. Während die Unsicherheiten der GCMs bereits bekannt und in der Diskussion sind, wurden die in diesem Kontext existierenden Probleme der hydrologischen Modelle bisher nur selten untersucht. Insbesondere die Unsicherheit in der Prozessbeschreibung innerhalb der hydrologischen Modelle muss genauer geprüft werden. In dieser Dissertation wurden verschiedene Beschreibungen des Evapotranspirationsprozesses (ET) untersucht, denn dieser Prozess wird durch den Klimawandel stark beeinflusst werden. Neun verschiedene ET-Modelle wurden ausgewählt und getestet. Anhand einer einfachen theoretischen Untersuchung zeigte sich, dass die ET-Modelle bereits auf eine geringfügige Änderung von nur einer Eingangsvariablen sehr unterschiedlich reagieren. Fraglich ist nun, wie sich die durch diese Modelle berechnete ET verändert, wenn die gesamten durch den Klimawandel hervorgerufenen Änderungen der Eingangsgrößen berücksichtigt werden. Dazu wurde ein auf dem HBV-Konzept basierendes räumlich verteiltes hydrologisches Modell aufgestellt und mit den aus den verschiedenen ET-Modellen resultierenden Ergebnissen als Input nacheinander gespeist. Die Modellierung wurde auf das Einzugsgebiet des Oberen Neckars (ca. 4000 km2) angewandt. Das Einzugsgebiet wurde in 13 Teileinzugsgebiete mit deutlichen Unterschieden eingeteilt. Die verschiede.

This thesis deals with the application of distributed conceptual hydrological models for the simulation of climate and land use change impact, and the quantification of prediction uncertainty. The following four main questions are addressed: - Can we model the impact of global change on water resources, and what kind of models are necessary to predict the effect of land use change on the water balance in a catchment? - How can we use these models within current policy approaches such as integrated water resources management? Is it possible to integrate regional-scale models to simulate and evaluate interdisciplinary water management scenarios? - What will be the impact of a changing climate and land use on the water resources in a catchment? - In general, how can we quantify the uncertainties associated with such simulations in a universally-valid framework? Most of the results which are presented here have been achieved within the framework of the EU-funded project RIVERTWIN, an acronym for ₃A Regional Model for Integrated Water Management in Twinned River Basins''. In light of the EU Water Framework Directive and the EU-Water Initiative, this project has dealt with adjusting, testing and implementing an integrated regional model for the strategic planning of water resources management in twinned river basins under contrasting ecological, social and economic conditions. The regional model allows for the impact assessment of demographic and economic development and the effects of global climate and land use changes on the availability and quality of water bodies in humid-temperate, subhumid tropical as well as semiarid regions. The existing integration framework was first tested in the European Neckar basin, which has high data availability and adequate data density. The transferability of the model to other regions with different economic levels, ecological standards and with low data availability was tested using the Ouémé basin in Benin (West Africa). To reach th.
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung räumlich verteilter konzeptioneller hydrologischer Modelle zur Simulation der Auswirkungen von Klima- und Landnutzungsänderungen auf den Wasserhaushalt mesoskaliger Einzugsgebiete. Die vier Hauptfragestellungen sind: - Wie kann man die Auswirkungen von global change auf die Wasserressourcen eines Einzugsgebiets beschreiben und welche Modelle sind notwendig, um diese abschätzen zu können? - Wie kann man solche Modelle für die integrierte Bewirtschaftung von Einzugsgebieten nutzen? Ist es möglich, regionale Modelle verschiedener Sektoren zu integrieren, um interdisziplinäre Bewirtschaftungsszenarien zu evaluieren? - Welche Auswirkungen hat ein sich änderndes Klima auf die Wasserressourcen eines Einzugsgebiets? - Wie kann man die Unsicherheiten solcher Simulationen, auch in einem allgemeinen Kontext, sinnvoll abschätzen? Die Arbeit wurde überwiegend im Rahmen des EU-Projekts RIVERTWIN (A Regional Model for Integrated Water Management in Twinned River Basins'') erstellt. Dessen Ziel war die Aufstellung eines integrierten regionalen Modells zur strategischen Planung der Bewirtschaftung von Einzugsgebieten unter verschiedenen ökologischen, sozialen und ökonomischen Bedingungen im Sinne der EU-Wasserrahmenrichtlinie und der EU-Wasserinitiative. Dieses regionale Modell bildet die Effekte der demographischen und wirtschaftlichen Entwicklung sowie globaler Klima- und Landnutzungsänderungen auf die Wassermenge und -qualität der Gewässer in feucht-gemäßigten, subhumid tropischen und semiariden Gebieten ab. Die Modellintegration wurde zuerst im mitteleuropäischen Neckareinzugsgebiet mit guter Datenverfügbarkeit erprobt. Die Übertragbarkeit des Ansatzes auf weitere Regionen mit anderem ökonomischen Niveau, ökologischen Standards und geringerer Datenverfügbarkeit wurde im Ouémé Einzugsgebiet in Benin (Westafrika) getestet. Zu diesem Zweck wurde das räumlich aggregierte HBV-Modell in eine rasterbasierte Version umgewandelt. Zur Bestimmu.