Massimiliano Zappa 1 WWSL

„Veränderung der Abflüsse in ausgewählten Kraftwerk-Einzugsgebiete"

Dr .Massimiliano Zappa

Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

und M. Stähli, L. Bernhard, M. Ossiaa, F. Fundel, S. Hess, T. Jonas, M. Raymond, A. Linsbauer, F. Paul, T. Bosshard, S. Kotlarski, D. Viviroli, N. Köplin

Tagung "Klimaänderung und Wasserkraft„ Visp, 8.9.2011

Foto: R. Bösch, 2002; Copyright: Kraftwerke Oberhasli (KWO) Foto: Christoph Hurni / flickr.com

Foto: Wallis Tourismus / maropublic.net Foto: Jan Magnusson / SLF

Tagung "Klimaänderung und Wasserkraft„ Visp, 8.9.2011

KW Oberhasli AG KW Gougra AG

KW Mattmark AG KW Göscheneralp AG

Massimiliano Zappa 2 WWSL

Zielsetzung

• Schweizweit anwendbare Methodik

• Bestimmung der hydrologischen Folgen des Klimawandels

auf die Wasserressourcen von ausgewählten

teilvergletscherten Wasserkraft Einzugsgebieten

• Aussagen für die Perioden 2021-2050 und 2070-2099, inkl.

Unsicherheit des Klimasignals

• Berücksichtigung der sich verändernden Gletscherflächen

• Ableitung von Aussagen zur räumliche und zeitliche

Variabilität

Methodik: Wirkungskette

Massimiliano Zappa 3 WWSL

Konzeptionelles Modell Räumliche Auflösung: 200 m

Zeitliche Auflösung: Tageswerte

Modell-Ergebnisse:

• Bodenwasserspeicher (SSM)

• Verdunstung (EI + EB)

• Schneewassermenge (SSO) und –schmelze

• Natürlicher Abfluss (RGES)

• Und .. und .. und

Das Niederschlags-Abfluss Modell PREVAH Precipitation-Runoff-Evapotranspiration HRU related Model (Gurtz, Zappa, Viviroli et al., 1994-2011)

Köplin, N., Viviroli, D., et al.: Adv. Geosci., 27, 2010.

Kalibration des hydrologischen Modells (GIUB)

Massimiliano Zappa 4 WWSL

Aufdatierung von Gletscherflächen (GIUZ)

• 5-Jahres-Schritte • Nur Flächen (nicht Volumen)

1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100

Paul et al.: GWL Reaktionsmodell

• Anstieg der Gleichgewichtslinie • das Nährgebiet schrumpft

• der Gletscher wird kleiner

1985 2040 2085

Fallstudien

KWO Göscheneralp Mattmark Gougra

Lage: Berner

Oberland

Zentralschweiz Wallis Wallis

Fläche: 450 km2 96 km2 86 km2 253 km2

Höhenlage: 650 – 4200 m 1800 – 3600 m 2200 – 3800 m 1000 – 4500 m

Vergletscherung

(1985):

23% 24% 35% 19%

Mittlerer

Jahres-

niederschlag:

2170 mm 2300 mm 1300 mm 1050 mm

Massimiliano Zappa 5 WWSL

Verifikation: Güte der Abflusssimulationen

KWO Göscheneralp Mattmark Gougra

Anzahl Jahre

Verifikationsdaten:

30 13 11 5

Nash-Sutcliffe: 0.83 0.91

0.81 -

Volumenfehler: < 4% ~2.5%

0 - 7% 0 - 10%

Täglic

her natü

rl. Abfluss

(m

m/T

ag)

gemessen

simuliert Beispiel KWO (1980-2009)

KWO Göscheneralp Mattmark Gougra

Anzahl Jahre

Verifikationsdaten:

30 13 11 5

Nash-Sutcliffe: 0.83 0.91

0.81 -

Volumenfehler: < 4% ~2. 5%

0 - 7% 0 - 10%

Täglic

her natü

rl. Abfluss

(m

m/T

ag)

gemessen

simuliert PREVAH Göscheneralp (1997-2008)

Verifikation: Güte der Abflusssimulationen

KWO Göscheneralp Mattmark Gougra

Anzahl Jahre

Verifikationsdaten:

30 13 11 5

Nash-Sutcliffe: 0.83 0.91

0.85

0.81 -

Volumenfehler: < 4% ~2. 5%

~0.1%

0 - 7% 0 - 10%

Alpine3D Göscheneralp (1997-2008)

Massimiliano Zappa 6 WWSL

Verifikation der Simulation de Schneewassermengen

Sehr gute Übereinstimmung mit Schneemessungen SLF!

Mittlere Schneewassermenge (mm) für Wallis > 1‘500 m ü.M.

Ergebnisse: Anleitung zur Interpretation (1)

• 10 Klimaszenarien

• CTRL 1980-2009

• SCEN1 2021-2050

• SCEN1 2070-2099

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Ergebnisse: Anleitung zur Interpretation (2) Klimaszenarien (IACETH)

Massimiliano Zappa 8 WWSL

Fallstudie „Göscheneralpsee“ – Mittleren Abflussmengen Fallstudie „Göscheneralpsee“ – Wasserressourcen

Massimiliano Zappa 9 WWSL

Fallstudie „Kraftwerke Oberhasli“ – Mittleren Abflussmengen Fallstudie „Kraftwerke Oberhasli“ – Wasserhaushalt

Niederschlag Verdunstung Abfluss Niederschlag Verdunstung Abfluss Gletscher-schmelze

Schnee-schmelze

Massimiliano Zappa 10 WWSL

Fallstudie „Gougra“ – Mittleren Abflussmengen

Teileinzugsgebiet Glacier de Moming

Foto: Rainer Hillebrand, landschaftsfotos.eu

Teileinzugsgebiet Lac de Moiry

Fallstudie „Kraftwerke Gougra“ – Sensitivität der Teileinzugsgebiete

Massimiliano Zappa 11 WWSL

Fallstudie „Kraftwerke Mattmark“ – Mittleren Abflussmengen Fallstudie „Kraftwerke Mattmark“ – Vergleich mit VAW Studie

Massimiliano Zappa 12 WWSL

Fallstudie „Kraftwerke Mattmark“ – Schneeressourcen Fallstudie „Kraftwerke Mattmark“ – Extremwerte

Massimiliano Zappa 13 WWSL

KWO Göscheneralp Mattmark Gougra

2021-50 -3%

(

3%)

0% (

2%)

-6%

(

5%)

-9%

(

5%)

2070-99 -7%

(

6%)

-2% (

5%)

-12%

(

6%)

-10%

(

7%)

Fazit Fallstudien: Veränderung des Jahresabfluss

KWO Göscheneralp Mattmark Gougra

2021-50 -3%

(

3%)

0% (

2%)

+6 bis +23%

Alpine3D

-6%

(

5%)

-9%

(

5%)

2070-99 -7%

(

6%)

-2% (

5%)

+6 bis +22%

Alpine3D

-12%

(

6%)

-10%

(

7%)

Schlussfolgerungen

• Grosse Veränderungen betreffend Saisonalität

• Bandbreite zw. schneereichen und schneearmen Wintern bleibt

ähnlich wie bisher für 2021-50. Reduzierte Schneeakkumulation

• 2070-99: Komplettes Abschmelzen der Schneedecke in einem

durchschnittlichen Jahr

• Stark vergletscherte, hochgelegene Teilgebiete: grosse Zunahme

• Teilgebiete, wo Gletscher verschwinden: bis zu 50% Abnahme

• Heute schon unvergletscherte Gebiete: kaum Änderung

• Eine differenzierte Betrachtung der Teil-Einzugsgebiete lohnt sich

• Grundlagen für Folgemodellen verfügbar

Massimiliano Zappa 14 WWSL

Methodik: Wirkungskette Ausblick: Einbettung im überregionale und nationale Kontext >> CCHydro

Massimiliano Zappa 15 WWSL

Herzlichen Dank!

UZH_1

Luzi Felix Stefanie Melanie

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Andreas

GIUZ

Frank

GIUZ

Thomas

ETH

Sven

ETH

Daniel

GIUB

Nina

GIUB

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