Boden und Klima

Böden und ihre zahlreichen Funktionen, z.B. als Lebensraum für Pflanzen und Tiere, Standort für Kulturpflanzen, Wasserspeicher oder -filter, sind in vielfältiger Weise vom Klimawandel betroffen. Der Klimawandel kann z.B. durch Degradationsprozesse zu veränderten Bodeneigenschaften führen. Sie beeinflussen sowohl die Böden selbst als auch ihre Leistungsfähigkeit im Naturhaushalt und damit ihre langfristige Nutzbarkeit, wie z.B. Ertragsveränderungen in der Land- und Forstwirtschaft. Die BGR erarbeitet Verfahren, um die Vulnerabilität der Bodenfunktionen durch den Klimawandel zu erfassen.

Bereits 2003 wurde für die Beschreibung der Mittleren Sickerwasserrate aus dem Boden von der BGR zusammen mit der Technischen Universität Berlin (TUB) ein Verfahren entwickelt, bei dem Klimadaten der Standardperiode (1961-1990) verwendet wurden. In diesem Zusammenhang entstanden zahlreiche sogenannte Verknüpfungsregeln, z.B. zum kapillaren Aufstieg oder zur effektiven Wasserbilanz während der Hauptvegetationsperiode (Mai-August).

Im Frühjahr 2019 stellte der Deutsche Wetterdienst (DWD) aufbereitete Klimaszenariendaten bereit (Deutscher Wetterdienst: Datensätze auf der Basis der RCP-Szenarien). Dies ermöglichte nun die Anwendung der entwickelten Berechnungsmethoden unter Nutzung dieser Klimaszenariendaten. Dabei handelt es sich um ein Ensemble aus 16 bias-korrigierten Flächendatensätzen (Kombination von globalen und regionalen Klimamodellen) mit einer räumlichen Auflösung von 5x5 km2, die das Szenario RCP 8.5 (RCPs Representative Concentration Pathways) beschreiben und von einem zusätzlichen Strahlungsantrieb von 8,5 W/m² ausgehen. Die Berechnung des Mittelwerts, des 15. und 85. Perzentils erfolgte jeweils für die Zeitscheiben 1971-2000, 2031-2060 und 2071-2099.

In einem ersten Schritt wurden in dieser Studie die Bodenfunktionen betrachtet, die in einer direkten Beziehung zu den Klimaparametern Temperatur, Niederschlag, Windgeschwindigkeit und Verdunstung stehen.

Folgende Auswertungen wurden in diesem Zusammenhang vorgenommen:

• Ermittlung der effektiven Wasserbilanz in der Hauptvegetationsperiode (Mai-August)
• Ermittlung der jährlichen Sickerwasserrate aus dem Boden nach dem TUB_BGR-Verfahren
• Ermittlung der potentiellen Erosionsgefährdung durch Wasser nach bodenkundlichen, morphologischen und klimatischen Bedingungen

In den nächsten Arbeitsschritten ist eine Weiterentwicklung zahlreicher Algorithmen geplant, die bisher auf der Basis der Standardperiode (1961-1990) entwickelt wurden und Bestandteil der Verknüpfungsregeln bzw. bodenkundlichen Auswertungsmethoden sind. Weiterhin wird die Nutzung aktueller Ergebnisse mittels bundesweit eingesetzter Boden-Wasser-Haushaltsmodelle geprüft, um aktuelle Zustände mit ihren Möglichkeiten und Risiken noch besser bewerten zu können.

Mittlere effektive Wasserbilanz für verschiedene klimatische Zeiträume Quelle: BGR, DWD

Die Karten der effektiven Wasserbilanz in der Hauptvegetationsperiode (Mai bis August) geben einen Überblick über das Verhältnis von Niederschlag zu Verdunstung. Die Wasserbilanz ist positiv, wenn der Niederschlag höher ist als die Verdunstung und negativ, wenn die Verdunstung den Niederschlag übersteigt. Der Blick in die Zukunft zeigt allgemein, dass der Wasserstress in weiten Teilen Deutschlands vermutlich deutlich zunehmen wird.