Ermittlung des regionalen Bewässerungsbedarfs für die Landwirtschaft in Bayern - Jacob Jeff Bernhardt; Lennart Rolfes; Peter Kreins; Martin Henseler (Johann Heinrich von Thünen-Institut, 2022)
Die Herausforderungen des fortschreitenden Klimawandels stellen die globale Landwirtschaft zukünftig vor große Herausforderungen und erfordern durchdachte Anpassungsstrategien. So zählt eine Anpassung des Wassermanagements zu einer der großen Aufgaben, die es zu bewältigen gilt. Änderungen der monatlichen Wasserbilanz und der Niederschlagshöhen und deren innerjährige Verschiebung zugunsten des Winterhalbjahres sowie Steigerungen der Verdunstungsraten lassen die Verfügbarkeit von Wasser als zunehmend begrenzten Produktionsfaktor gelten. Diese globalen Änderungen lassen sich auch auf regionalem Maßstab betrachten und sind somit auch in Deutschland von hoher Relevanz. Im vorliegenden Projekt wird der erwartbare Klimawandel durch das globale RCP 8.5-Szenario angenommen und durch das Kernensemble des Deutschen Wetterdienstes (DWD) regionalisiert abgebildet. Auf Basis dieser Klimaprojektionen wird die Bewässerungsbedürftigkeit der Landwirtschaft Bayerns in einer Modellsimulation berechnet und nach Ackerbau-, Gemüsebau- und weiteren Sonderkulturen aufgeschlüsselt. In der Vergangenheit am Thünen-Institut durchgeführte Studien zur Bewässerungsbedürftigkeit stellen die Grundlage der Modellentwicklung dar, die im Zuge des Projekts kontinuierlich optimiert wurde. Im Modell werden, basierend auf dem Prinzip der Geisenheimer Beregnungssteuerung, neben Klimadaten zusätzlich bodenkundliche und pflanzenspezifische Parameter verwendet, um kulturspezifische Unterschiede der Bewässerungsbedürftigkeit zu ermitteln. Diese Informationen werden mit räumlichen Daten zur landwirtschaftlichen Landnutzung Bayerns verknüpft, um die Bewässerungsbedürftigkeit räumlich differenziert abschätzen zu können. Das in dieser Studie entwickelte Modell weist eine hohe Sensitivität gegenüber den Eingangsparametern auf und erlaubt es, Simulationen verschiedener Zeiträume und Untersuchungsgebiete durchzuführen. Im Verlauf der Modellentwicklung wurden, in Abstimmung mit einem Landesexpertenkreis, verschiedene Annahmen getroffen. Insgesamt konnte die Methodik verbessert und weiterentwickelt werden, sodass eine Übertragbarkeit auf andere Projekte und Fragestellungen möglich ist. Die räumliche Analyse der Ergebnisse zeigt eine hohe Übereinstimmung mit den Schwerpunktregionen Bayerns, in denen eine überdurchschnittliche Bewässerungsbedürftigkeit zu erwarten ist. In der vorliegenden Studie wird die Bewässerungsbedürftigkeit der bayerischen Landwirtschaft für die Perioden 1991-2020 (Ex-Post-Periode) und 2021-2050 (Zukunft) simuliert. So lässt sich beispielsweise im Knoblauchsland, den unterfränkischen Weinbauregionen sowie den Bereichen südlich von Regensburg ein hoher Wasserbedarf der Landwirtschaft durch das Modell identifizieren, der auch in der Realität zu beobachten ist. Die mittlere Bewässerungsbedürftigkeit aller betrachteten Kulturen nimmt, im Vergleich der beiden Beobachtungszeiträume, zu. Es sind Steigerungen der mittleren jährlichen Bewässerungsbedürftigkeit von 19 % bis in das Jahr 2050 zu erwarten. Differenziert nach Landnutzungsklassen nimmt die Bewässerungsbedürftigkeit Bayerns im Ackerbau um 19 %, im Gemüsebau um 23 % und im Anbau von sonstigen Sonderkulturen um 10 % zu. Jährliche Schwankungen der klimatischen Bedingungen können allerdings zu deutlichen Abweichungen vom mittleren Trend führen. – – The challenges associated with ongoing climate change will pose major challenges for global agriculture in the future and require well thought-out adaptation strategies. Thus, adaptation of water management is one of the major tasks to be tackled. Changes in the monthly water balance and precipitation depths and their intra-annual shift in favor of the winter half-year, as well as increasing evaporation rates, indicate that the availability of water is an limited production factor. These global changes can also be considered on a regional scale and are consequently also of high relevance in Germany. The regional representation of the scenario succeeds on the basis of the core ensemble of the German Weather Service (DWD). Based on these climate projections, the irrigation demand of Bavaria's agriculture is calculated in a model simulation. The model results are subdivided into arable crops, vegetable crops and special crops. Studies on irrigation demand done in the past at the Thünen Institute form the basis of the model development, which has been continuously optimized in the course of the project. The model approach is based on the principle of Geisenheim irrigation management where soil and crop-specific characteristics are used in addition to climate data to differentiate plants water requirements. This information is combined with spatial data on agricultural land use in Bavaria in order to estimate regional irrigation demands. In this study, the irrigation demands of Bavarian agriculture are simulated for the periods 1991-2020 (ex-post period) and 2021-2050 (future). The mean irrigation demand of all considered crops increases, comparing the two observation periods. By 2050 the mean annual water demand is expected to increase by 19 %. Differentiated by land use classes, Bavaria's irrigation demand increases by 19 % in arable farming, by 23 % in vegetable growing and by 10 % in the cultivation of special crops. However, annual fluctuations in climatic conditions can lead to significant deviations from the mean trend. The spatial analysis of the model results displays a high degree of correspondence with the current irrigation regions of Bavaria. Thus, a high water demand of agriculture can be identified by the model in the regions Knoblauchsland, the wine-growing regions of Lower Franconia, the areas south of Regensburg and north of Augsburg. The model developed in this study has a high sensitivity to the input parameters and allows simulations of different time periods and study areas. The methodology could be improved and further developed. Also, the transferability to other projects and issues is given.
urn:nbn:de:gbv:253-202207-dn065033-6
Keywords: Q15; Q25; Q54; C21; 630; Landwirtschaft; Bewässerung; Dürre; Wassermanagement; Wasser; Klimawandel; Raumbezogene Modelle; Bayern; Agriculture and Environment; Irrigation; Drought; Water Supply; Climate Change; Spatial Model