IMPETUS Westafrika Integratives Management-Projekt für einen Effizienten und Tragfähigen Umgang mit Süßwasser in Westafrika: Fallstudien für ausgewählte Flusseinzugsgebiete in unterschiedlichen Klimazonen Siebter Zwischenbericht Zeitraum: 1.1.2006 - 31.12.2006 Ein interdisziplinäres Projekt der Universität zu Köln und der Universität Bonn 01. April 2007 IMPETUS Koordinierende Institutionen Universität zu Köln Universität Bonn Institut für Geophysik und Meteorologie Geologisches Institut HD. Dr. habil A. Fink (Sprecher) Prof. Dr. B. Reichert (Stellv. Sprecher) Kerpener Str. 13 Nussallee 166 D-50923 Köln D-53115 Bonn Tel.: 0221-470 3819 / Fax: 0221-470 5161 Tel.: 0228-73 2490 / Fax: 0228-73 9037 E-Mail: [email protected] E-Mail: [email protected] Kontaktadresse: Universität zu Köln Institut für Geophysik und Meteorologie Dr. M. Christoph (Geschäftsführer) Kerpener Straße 13 D – 50923 Köln Telephon: (0221) 470 3690 Fax: (0221) 470 5161 E-mail: [email protected] IMPETUS Inhaltsverzeichnis Seite I Zusammenfassung 1 II Spatial Decision Support Systems (SDDS) 7 II.1 Entwicklung des IMPETUS SDSS Frameworks 7 II.2 Entwicklung der SDSS 11 II.3 Datenbanken 18 II.4 Internet 19 III Stand der Problemkomplexe 23 III.1 Benin und seine Themenbereiche 23 III.1.1 Ernährungssicherung 23 PK Be-E.1 Landnutzung und Versorgungssicherung bei Ressourcenknappheit und Niederschlagsvariabilität in Benin 23 PK Be-E.2 Auswirkungen von Landnutzungsänderungen, Klimaveränderungen und Pflanzenmanagement auf Bodendegradation und Ernteertrag im oberen Ouémé-Einzugsgebiet 31 PK Be-E.3 Saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage in Benin und Einsatzmöglichkeiten in der Landwirtschaft 42 PK Be-E.4 Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges Management von Kleinstauseen für die Landwirtschaft 52 PK Be-E.5 Land- und Wasserbedarf der Nutztierhaltung in Benin 63 PK Be-E.6 Erhaltung der natürlichen Produktionsgrundlagen unter Berücksichtigung des globalen Wandels 71 PK Be-E.7 Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im Oberen Ouémé Einzugsgebiet 80 III.1.2 Hydrologie 95 PK Be-H.1 Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im oberen Ouémé 96 PK Be-H.2 Wassernachfrage der Sektoren (Haushalt, Industrie und Landwirtschaft) unter Berücksichtigung möglicher Wasserkonflikte 111 PK Be-H.3 Satellitenbasiertes Niederschlags-Monitoring System für Anwendung in der Landwirtschaft und der Abflussvorhersage 119 III.1.3 Landnutzung 129 PK Be-L.1 Landnutzung und Landbedeckungsänderungen im Ouémé-Ein-zugsgebiet: Erfassung, Ursachen, Prognosen, Maßnahmen 129 PK Be-L.3 Einfluss der Landnutzungsänderung in den drei Untersuchungsregionen auf das zukünftige Niederschlagsverhalten 140 PK Be-L.4 Ökovolumendynamik und Anpassung des Anbausystems an die Klimaänderung im Ouémé-Einzugsgebiet 149 PK Be-L.5 Nachhaltiges Feuermanagement für Ressourcenschutz mit Fernerkundung und GIS 159 IMPETUS III.1.4 Gesellschaft und Gesundheit 171 PK Be-G.1 Demographische Projektionen für das Ouémé-Einzugsgebiet 172 PK Be-G.2 Wassermanagement und institutioneller Wandel 175 PK Be-G.3 Wasser und Existenzsicherung 182 PK Be-G.4 Risikoabschätzung bezüglich des Auftretens von Malaria- und Meningitis-Erkrankungen in Westafrika unter dem Einfluss des heutigen und eines modifizierten zukünftigen Klimas 190 PK Be-G.5 Bakteriologische und virologische Belastung von Trinkwasserquellen im oberen Ouémé Einzugsgebiet 201 III.2 Marokko und seine Themenbereiche 207 III.2.1 Existenzsicherung 207 PK Ma-E.1 Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet des Drâa 207 PK Ma-E.2 Landwirtschaftliche Anbaustrategien in den Drâa-Oasen bei Wasserknappheit 216 PK Ma-E.3 Tourismus: Integration eines neuen Wirtschaftsbereichs bei knappen Ressourcen in den Schwerpunktregionen Ouarzazate, Dadestal und Zagora-M’Hamid 226 III.2.2 Hydrologie 237 PK Ma-H.1 Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Dynamik von Wasserressourcen im Drâa-Einzugsgebiet 239 PK Ma-H.2 Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien und den Grundwasser- und Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-Tal 248 PK Ma-H.3 Saisonale Abflussprognosen aus der Schneeschmelze für das Management des Mansour Eddahbi Stausees 259 PK Ma-H.4 Interannuelle Niederschlagsvariabilität und Wassermanagement 267 PK Ma-H.5 Auswirkung von Klimawandel und veränderter Wassernutzung auf den Niederschlag und die Verdunstung 275 III.2.3 Landnutzung 285 PK Ma-L.1 Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen im Zentralen Hohen Atlas 285 PK Ma-L.2 Auswirkungen von Landnutzungs- und Klimawandel auf die Resilienz und Regenerationsfähigkeit der Vegetation in Südmarokko 300 PK Ma-L.3 Risiken und Gefahren durch extreme Niederschläge: Überflutungen und Bodenerosion im Drâatal 312 III.2.4 Gesellschaft 325 PK Ma-G.1 Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des Drâa 325 PK Ma-G.2 Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld zwischen traditionellen Entscheidungsprozessen und staatlichen Institutionen 335 Zusammenfassung IMPETUS 1 I Zusammenfassung Seit Beginn der dritten Projektphase liegt das Hauptaugenmerk von IMPETUS auf der Entwicklung und Implementierung von räumlichen Entscheidungsunterstützungssystemen (Spatial Decision Support Sys- tems = SDSS) vor Ort. Diese in der Regel Computer-basierten Systeme gewährleisten Entscheidungsträ- gern (Stakeholder) Entscheidungsunterstützungen und Handlungsoptionen für verschiede Aspekte des Süßerwassermanagements. Die Planung der SDSS konnte im Berichtszeitraum entscheidend vorangetrie- ben werden. Bei den durch IMPETUS bereitzustellenden Werkzeugen kann es sich im Einzelfall auch um ein Informationssystem (IS) oder ein Monitoring Tool (MT) handeln, welches einen interaktiven Eingriff nicht erlaubt bzw. im letzteren Fall ein reines Echtzeit-Überwachungssystem darstellt. Entsprechend der im Projektantrag zur 3. Phase in Kapitel III definierten Rahmenbedingungen wurden die verschiedenen SDSS/ IS / MT zentral konzipiert und in das IMPETUS SDSS framework eingebettet. Mit Vertretern aus Politik, staatlichen Behörden sowie Nicht-Regierungsorganisationen wurden zahlreiche Gespräche ge- führt, um die Vorgehensweise bei der operationellen Umsetzung abzustimmen. Parallel dazu fanden zweimal im Jahr Sitzungen des Steuerungsgremiums vor Ort (Comité de Pilotage) statt, die ebenfalls der Information und Absprache mit Stakeholdern dienten. Eine detaillierte Planung bezüglich des Fortgangs der Arbeiten zu den SDSS mit Meilensteinen und dem dazugehörigen Capacity Building wurde für jeden PK erstellt und in einer sog. Roadmap zusammengefasst. Diese wird im Frühjahr 2007 öffentlich im In- ternet abrufbar sein und laufend dort aktualisiert werden. Neben der Entwicklung von SDSS wurden im vergangenen Jahr auch die Arbeiten an der IMPETUS Projektdatenbank und einer kompletten Überarbei- tung des Internetauftritts weiter vorangetrieben. In den einzelnen Problemkomplexen wurden folgende herausragenden Fortschritte erzielt: Die im Themenbereich „Ernährungssicherung“ zusammengefassten PKs (Be-E.1 bis Be-E.7) befassen sich vordringlich mit den ökonomischen und ökologischen Voraussetzungen der Nahrungsmittelproduk- tion in Benin. Schwerpunkt der Arbeiten im PK Be-E.1 war die Weiterentwicklung des Agrarsektormo- dells BenIMPACT. Als Hauptergebnis können die Erstellung einer konsistenten regionalen Datenbank, auf deren Grundlage das Modell kalibriert wird, sowie Konzeption und Programmierung des eigentlichen Optimierungsmodells genannt werden. PK Be-E.2 zeigte, dass die höchsten absoluten Zunahmen des Sedimentaustrages sich im östlichen Teil des HVO im Umkreis von Parakou befinden. Insgesamt führt der Zuwachs an Ackerflächen um ca. 50% im gesamten HVO zu einer mittleren Steigerung des Oberflä- chenabflusses um 10% sowie des Sedimentaustrages um 25%. Auf Basis der in PK Be-E.3 durchgeführ- ten langfristigen Klimasimulationen mit REMO bis 2050 zeichnet sich eine Verschlechterung der acker- baulichen Verhältnisse in Benin für die Zukunft ab. Die Jahresniederschlagssumme wird deutlich zurück- gehen, die Anzahl der Regentage wird abnehmen. Der Nutzwert von Kleinstauseen ist in hohem Maße abhängig von der verfügbaren Wassermenge pro Stauhöhe und der zeitlichen Verfügbarkeit des Wassers. Im PK Be-E.4 werden diese Parameter mit dem Modul SYMBA-KLIMA abgeschätzt und unter Einbe- ziehung von Szenarien auch deren zukünftige Entwicklung. Im Jahre 2006 standen die Implementierung der Wirkungszusammenhänge und die Programmierung der Schnittstellen im Vordergrund. Die im PK Be-E.5 gegen Ende der 2. Phase begonnene Implementierung des Tierhaltungssektors in das agraröko- nomische Modell BenIMPACT wurde im Berichtszeitraum verstärkt weitergeführt. Das Modell verfügt nun über ein Tierhaltungsmodul, das eng an das bisher bestehende Pflanzenproduktionsmodul angelehnt wurde. Zusätzlich wurden verschiedenste Methoden angewendet, um konsistente Entwicklungsmöglich- 2 IMPETUS Zusammenfassung keiten zu ermitteln, die für die Szenarienausgestaltung benötigt werden. Die Erhaltung und nachhaltige Nutzung agrarischer Produktionsstandorte ist von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der aktuellen und zukünftigen Ernährungssicherung. Die Einbeziehung marginaler Standorte kann einen wichtigen Beitrag zur Ernährungssicherung liefern. Die Arbeitsschwerpunkte von PK Be-E.6 lagen 2006 auf der Weiterentwicklung der Eingabeparameter für den Marginalitätsindex in der räumlichen Auflösung von 1 km, auf der Verbesserung der Ergebnisse zur aktuellen Degradation der Vegetation, der ersten Rea- lisierung des SDSS sowie auf der Einbeziehung von Klimaszenarien. Eine Ausweitung