GSB 7.0 Standardlösung

1. Forschungsphase

Thematische Schwerpunkte des Themenfeldes Klimawandelfolgen und Anpassung von 2016 bis 2019

In der ersten Forschungsphase des BMVI-Expertennetzwerks forschte das Themenfeld Klimawandelfolgen und Anpassung in neun sehr vernetzt arbeitenden Schwerpunkten.

Das Bild zeigt die Struktur des Themenfeldes Klimawandelfolgen und Anpassung  während der Forschungsphase zwischen 2016 und 2019 Schwerpunkte des Themenfeldes Klimawandelfolgen und Anpassung während der Forschungsphase zwischen 2016 und 2019


Szenarienbildung


Der Schwerpunkt Szenarienbildung erarbeitete einen Rahmen für die Auswertung klimawandelbezogener Änderungen, der Festlegungen zur Szenarienauswahl, Ensemblebildung, Betrachtungszeitscheiben oder Bias-Korrektur beinhaltet. Zudem wurden die für die nachfolgenden Analysen notwendigen Datengrundlagen basierend auf Beobachtungs- und Projektionsdaten in konsistenter Weise zur Verfügung gestellt und die Änderungssignale bewertet. Für Deutschland zeigen sich weiter ansteigende Lufttemperaturen mit häufigeren und intensiveren Temperaturextremen und veränderte Niederschlagsmuster mit häufigeren Trockentagen im Sommer. Detaillierte Informationen zu den Daten, Methodiken und Ergebnissen des Schwerpunkts sind im Schlussbericht Szenarienbildung und im Auswerterahmen zusammengestellt. Änderungssignale für ausgewählte Klimaindizes können über den Klimaatlas des Deutschen Wetterdiensts abgerufen werden.


Klimawirkungsanalyse


Der Schwerpunkt Klimawirkungsanalyse entwickelte das Konzept der integrierten Klimawirkungsanalyse, ein dreistufiges Analyseschema zur Bewertung von Klimawandelfolgen auf Verkehr und Infrastruktur. In einem ersten Schritt wird die räumliche Exposition von Verkehrsinfrastrukturen gegenüber klimatischen Einflüssen und Wirkungen analysiert. Nicht alle Infrastrukturen sind gleich betroffen von Änderungen in klimatischen Randbedingungen. Daher wird in einem zweiten Schritt, der Sensitivitätsanalyse, untersucht, welche strecken- und objektspezifischen Eigenschaften die Klimaresilienz erhöhen bzw. abschwächen. In einem dritten Schritt, der Kritikalitätsanalyse, wird die Bedeutung unterschiedlicher Streckenabschnitte im Gesamtsystem ermittelt. So wird eine Bewertung möglich, an welchen Stellen witterungsbedingte Ausfälle von Infrastrukturen besonders kritisch für den Personen- und Gütertransport sind. Eine integrative Betrachtung der Analysen ermöglicht eine Identifizierung von Verkehren und Infrastrukturen mit erhöhtem Anpassungsbedarf. Detaillierte Informationen zu den Arbeiten des Schwerpunkts sind im Schlussbericht Klimawirkungsanalyse dargestellt.


Hochwassergefahren


Der Schwerpunkt analysierte die aktuelle und zukünftige Gefährdung der Bundesverkehrswege von Straße, Schiene und Wasserstraße gegenüber Hochwassergefahren. Bestehende Tendenzen zu starken Winterregen verstärken sich in einigen Flussregionen. Flussabschnitte, die schon heute durch winterliche Hochwasserereignisse geprägt sind, erwarten daher eine zunehmende Gefährdung durch Hochwasserereignisse. Bundesweit liegen aktuell rund 2 % des Bundesfernstraßen- und etwa 1 % des Schienennetzes im Überschwemmungsbereich eines Hochwasserszenarios, das sich statistisch ca. alle 100 Jahre ereignet. Im Küstenbereich ist mit einem beschleunigten Meeresspiegelanstieg und mit einer veränderten Tidedynamik zu rechnen. Watten sind grundsätzlich in der Lage, bei einem Meeresspiegelanstieg aufzuwachsen. Jedoch wird bei einem stark beschleunigten Meeresspiegelanstieg ein Verlust an Wattfläche erwartet, da die natürliche morphologische Anpassungsfähigkeit des Wattenmeers durch das Sedimentdargebot begrenzt wird. Detaillierte Informationen zu den Arbeiten des Schwerpunkts sind im Schlussbericht Hochwassergefahren zusammengestellt.


Sturmgefahren


Die Orkane der vergangenen Jahre haben den Landverkehr in ganzen Regionen z. B. durch Windwurf unterbrochen. An den Küsten und in Flussmündungen verursachen Stürme extreme Hochwasserstände, welche die Sicherheit der Küstenbauwerke bedrohen und die Schifffahrt einschränken. Der Schwer-punkt identifizierte sturmgefährdete Regionen im Binnenland und nutzte diese Grundlagen zur Erstellung von deutschlandweiten Gefahrenhinweiskarten zur Bewertung der Sturmwurfgefährdung für das Bundesverkehrswegesystem. Insgesamt führen ca. 25 % des Bundesfernstraßen- und ca. 23 % des Bundesschienennetzes durch bewaldetes Gebiet und sind somit potenziell durch Sturmwurf gefährdet. Im Rahmen der Wetterlagenanalyse für die Nordseeregion wurden Stürme identifiziert, deren Stärke klassifiziert und potentielle Änderungen unter Annahme eines Weiter-wie-bisher-Szenarios ermittelt. Ausführliche Informationen zu den Arbeiten des Schwerpunkts sind im Schlussbericht Sturmgefahren zusammengestellt.


Hangrutschungen


Der Schwerpunkt Hangrutschungen erforschte, in welchen Regionen Straßen- und Schieneninfrastruktur besonders gegenüber gravitativen Massenbewegungen exponiert sind. Dazu entwickelte der Schwer-punkt für die Straßen- und Schieneninfrastruktur bundesweite Hinweiskarten, die eine erhöhte Gefährdung von Streckenabschnitten gegenüber Massenbewegungen aufzeigen. Zwar hängt die Hangstabilität maßgeblich von der Zusammensetzung bzw. Beschaffenheit des Untergrundes und der Hangneigung ab, jedoch können Klima und extreme Wetterereignisse einen zusätzlichen negativen Einfluss haben. Detaillierte Informationen zu den Arbeiten des Schwerpunkts sind im Schlussbericht Hangrutschungen zusammengestellt.


Schiffbarkeit und Wasserbeschaffenheit


Der Schwerpunkt Schiffbarkeit und Wasserbeschaffenheit beschäftigte sich mit der Analyse und Bewertung extremer Niedrigwassersituationen und resultierenden Transporteinschränkungen auf Bundeswasserstraßen sowie Untersuchungen zur Wasserqualität und Sohlbeschaffenheit. Unter Annahme eines Weiter-wie-bisher Szenarios wird an den meisten Pegeln in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts eine Zuspitzung von Niedrigwassersituationen hinsichtlich Dauer und Intensität projiziert. Bewährte fluss-bauliche Ansätze zum Umgang mit Fehlstellen wie z. B. Baggerungen können in Zukunft bei Niedrigwassersituationen in noch weiter steigendem Maße an ihre Grenzen stoßen. Der Schwerpunkt baute zudem ein Modellinstrumentarium zur Berechnung der Bodenerosion und des Sedimenteintrags ins Gewässernetz am Beispiel der Elbe auf und untersuchte zukünftige Veränderungen der Wassertemperaturen und Wasserqualität in Folge veränderter meteorologischer und hydrologischer Randbedingungen. Für die Küste baute der Schwerpunkt ein Modellsystem auf, um das Wechselspiel von Meeresspiegelanstieg und Wattwachstum in Bezug auf räumlich differenzierte Tidekennwerte der Strömungsgeschwindigkeit und des Wasserstandes abzubilden. Weiterführende Informationen zu den Arbeiten des Schwerpunkts sind im Schlussbericht Schiffbarkeit und Wasserbeschaffenheit zusammengestellt.


Anpassungsoptionen


Der Schwerpunkt Anpassungsoptionen zeigte klimawandelbezogenen Anpassungsbedarf im Verkehrssektor auf, untersuchte spezifische Ansätze zur Entwicklung von Anpassungsmaßnahmen und entwickelte ein Schema zur Klassifizierung von Anpassungsmaßnahmen. Dabei konzentrierte sich dieser Schwerpunkt auf die Betrachtung exemplarischer Maßnahmen, welche jeweils hinsichtlich ihrer Wirkung und/oder Implementierung in Form von Steckbriefen sowie ausführlicheren Erläuterungen zur angewandten Methodik untersucht und beschrieben werden und deren Ergebnisse ausführlich dargestellt sind. Ziel ist, die Entscheidungsträger im Geschäftsbereich des BMVI sowie die Verkehrsbetreibenden bei der Beantwortung der Fragen zu unterstützen, ob, wann und in welchem Umfang Anpassungsmaßnahmen zu ergreifen sind. Detaillierte Informationen zu den Arbeiten des Schwerpunkts sind im Schlussbericht Anpassungsoptionen zusammengestellt.


Fokusgebiet Küste


Der Schwerpunkt Küste untersuchte, inwieweit der Betrieb der küstennahen Verkehrsinfrastruktur durch veränderte meteorologische, ozeanographische, hydrodynamische und hydrologische Bedingungen beeinflusst wird, welche Anpassungsmaßnahmen ergriffen werden können und wie deren Auswahl durch geeignete Informationen unterstützt werden kann. Schwerpunktmäßig wurde dabei die Tidedynamik der Deutschen Bucht und die Bewirtschaftung des Nord-Ostsee-Kanals unter veränderten klimatischen Randbedingungen untersucht. Die erstellten Produkte basieren auf umfassenden Auswertungen von Beobachtungs-, Reanalysen- und Klimamodelldaten für die Parameter Luftdruck, Wind, Niederschlag, Seegang, Strömungen und Meeresspiegel in Nord- und Ostsee, sowie auf Analysen von hydromorphodynamischen Modelldaten für die Deutsche Bucht. Detaillierte Informationen zu den Daten, Methoden und Ergebnissen des Schwerpunkts sind im Schlussbericht Fokusgebiete Küste zusammengestellt.


Fokusgebiet Binnen


In einigen Regionen Deutschlands führen die lokalen Reliefbedingungen und hiermit verbundene Raumnutzungskonflikte zu einer räumlichen Konzentration von Verkehrsinfrastrukturen in eng abgegrenzte Gefährdungszonen. Ein solches Gebiet, mit zudem hoher verkehrlicher Bedeutung, stellt die Mittelrheinregion dar. Im Rahmen einer verkehrsträgerübergreifenden Stressteststudie für die Mittelrheinregion hat der Schwerpunkt die möglichen Auswirkungen extremwetterbedingter Verkehrseinschränkungen auf die überregionalen Verkehrsströme untersucht. Das Verkehrssystem wird dabei an-hand konstruierter Extremszenarien modellhaft unter Stress gesetzt. Dieser wird verursacht beispiels-weise durch extrem lang andauernde Niedrigwasser, Hochwassersituationen oder Massebewegungen, die zu Streckensperrungen und Verkehrsverlagerungen führen. Ziel der Analysen ist die Ableitung von Aussagen zur vorhandenen Klimaresilienz des Verkehrssystems unter Berücksichtigung von Verlagerungskapazitäten und Ausweichstrecken für den Personen- und Güterverkehr. Detaillierte Informationen zu den Arbeiten des Schwerpunkts sind im Schlussbericht Stresstest Mittelrhein zusammengestellt.