Modellierung des Wasserhaushalts von vier kalkalpinen Einzugsgebieten fur¨ verschiedene Klimaszenarien

Diplomarbeit eingereicht am Institut fur¨ Meteorologie und Geophysik, Leopold–Franzens–Universitat¨ Innsbruck

zur Erlangung des akademischen Grades Magister der Naturwissenschaften

von Andreas Meingaßner

Februar 2008

i

Uberblick¨

In der vorliegenden Arbeit wird die Sensibilit¨at des Abflussverhaltens verschiede- ner Flusse¨ in Kalksteingebieten fur¨ unterschiedliche Klimaszenarien untersucht. Mit Hilfe des von M. Kuhn am Institut fur¨ Meteorologie und Geophysik Innsbruck entwi- ckelten Abflussmodells OEZ (Osterreichische¨ Einzugsgebiete) werden verschiedene Szenarien fur¨ Temperatur- und Niederschlags¨anderungen berechnet. Das Modell OEZ arbeitet mit klimatologischen Mittelwerten von Abfluss, Tempera- tur und Niederschlag. Es verfugt¨ uber¨ eine zeitliche Aufl¨osung in Monatsschritte und eine r¨aumliche Unterteilung in 100-m-H¨ohenintervalle. Die in dieser Arbeit unter- suchten Einzugsgebiete beschr¨anken sich auf den ¨ostlichen Teil Vorarlbergs und den Nordtiroler Raum. Im Detail handelt es sich um die Flusse¨ Lech, Isar und den Obern- berger Seebach mit den dazugeh¨origen Pegelstationen Steeg beziehungsweise Lech (Tannbergbrucke),¨ Scharnitz (Weidach) und Gries am Brenner. Zur Bestimmung der klimatologischen Mittelwerte der monatlichen Abflussmengen dienen Messzeitreihen zwischen 1961 und 2005, zur Verfugung¨ gestellt vom Hydrographischen Dienst Tirol beziehungsweise Vorarlberg. Zun¨achst liegt das Ziel darin, das Modell mit monatlichen Klimadurchschnittswerten von Temperatur, Temperaturgradient, Niederschlag, Niederschlagsgradient, Schnee- bedeckung, Gradtagfaktoren, Gletscher-Massenbilanzwerten, Flussigspeicherwerten¨ und einer Fl¨achen-H¨ohen-Verteilung des Einzugsgebietes so einzustellen, dass der mit dem OEZ berechnete Abfluss an der jeweiligen Pegelstation um maximal plus/minus 20 Millimeter vom gemessenen klimatologischen monatlichen Abfluss- mittelwert der Messperiode abweicht. Nach erfolgreicher Kalibrierung fur¨ das jewei- lige Gebiet werden Szenarien fur¨ eine monatliche Temperaturzunahme bis maximal drei Grad Celsius und eine Niederschlagsvariabilit¨at von plus/minus 20 Prozent der derzeitigen Werte durchlaufen. Ein jahreszeitlich unterschiedliches Klimaszenario aus einer Kombination zwischen Niederschlags- und Temperatur¨anderung rundet diese Arbeit ab. ii

Abstract

This thesis deals with the sensibility of runoff habits of various rivers corresponding to different climate scenarios. All the rivers investigated are located in regions with limestone. Based on the runoff model OEZ (Osterreichische¨ Einzugsgebiete), deve- loped by M. Kuhn, professor at the Institute of Meteorology and Geophysics at the University of Innsbruck (Austria), various scenarios of change in temperature and precipitation will be investigated. Climatologically mean values of runoff, temperature and precipitation are three im- portant input parameters for the model OEZ. Calculations are made for a time step of months. The spatial resolution constitutes vertical height intervals of 100 meters. The catchment areas, which are investigated in this thesis, are situated in the east part of Vorarlberg and the northern part of Tirol, Austria. In detail the rivers Lech, Isar and Obernberger Seebach with the corresponding gauging stations Steeg and Lech (Tannbergbrucke),¨ Scharnitz (Weidach), Gries am Brenner are concerned. To determine the climatologically mean values of the monthly runoff amount we use long-time measurements of the period between 1961 and 2005. These datasets are provided by Hydrographischer Dienst Tirol and Vorarlberg. In the beginning it is the goal to simulate the measured runoff by calibrating the mean climate values of temperature, temperature gradient, precipitation, precipi- tation gradient, snow cover, degree day factor, glacier mass balance, liquid storage values and altitude-area distribution of the catchment area. The criteria of this cal- culation is, that the calculated runoff may not differ more than +/-20 mm from the measured, climatologically, monthly runoff of the long-time measurements. Being successful in this task, we can start to simulate climate scenarios of warming up to plus three degree Celsius and scenarios with a precipitation variability of plus or minus 20 percent of actual mean values. A combination of precipitation and tempe- rature scenario for summer and winter season closes this work.

Inhaltsverzeichnis

Uberblick¨ i

Abstract ii

Inhaltsverzeichnis iv

1 Einleitung 1 1.1 Aufgabenstellung ...... 1 1.2 Aufbau der Arbeit ...... 2

2 Die Einzugsgebiete 3 2.1 Obernberger Tal ...... 4 2.2 Gebiet Scharnitz ...... 5 2.3 Gebiet Steeg ...... 6 2.4 Gebiet Tannberg ...... 7

3 Daten 10 3.1 Datenbeschaffung ...... 10 3.1.1 Temperaturdaten ...... 10 3.1.2 Niederschlagsdaten ...... 11 3.1.3 Winddaten ...... 12 3.1.4 Abflussdaten ...... 12 3.1.5 Pegelstationsdaten ...... 13 3.1.6 Gel¨andedaten ...... 13 3.2 Aufarbeitung der Daten ...... 13 3.2.1 Temperaturdaten ...... 14 3.2.2 Niederschlagsdaten ...... 14 3.2.3 Abflussdaten ...... 16 3.2.4 Gel¨andedaten ...... 16 3.3 Dateninput ...... 18 3.3.1 Obernberger Tal ...... 20 3.3.2 Gebiet Scharnitz ...... 21 3.3.3 Gebiet Steeg ...... 21

iv INHALTSVERZEICHNIS v

3.3.4 Gebiet Tannberg ...... 22

4 Aufbau des hydrologischen Modells 26 4.1 Erste N¨aherung ...... 27 4.1.1 Verdunstung ...... 27 4.1.2 Niederschlag ...... 27 4.1.3 Speicher ...... 27 4.2 Zweite N¨aherung ...... 28 4.2.1 Niederschlag ...... 28 4.2.2 Speicher ...... 28 4.2.3 Verdunstung ...... 29 4.3 Dritte N¨aherung ...... 30 4.3.1 Niederschlag ...... 30 4.3.2 Speicher ...... 30 4.3.3 Schneebedeckung ...... 30 4.3.4 Abfluss ...... 31

5 Sensitivit¨at des Modells 32 5.1 Auswirkungen bei Anderungen¨ der Eingabewerte ...... 32 5.1.1 Gradtagfaktor ...... 32 5.1.2 Schneebedeckung ...... 32 5.1.3 Referenzniederschlag und Niederschlagsgradient ...... 33 5.1.4 Referenztemperatur und Temperaturgradient ...... 33

6 Modellergebnisse und Verifikation des Klimaszenarienmodells 35 6.1 Ergebnisse der Modellierung ...... 35 6.2 Verifikation des Modells fur¨ Klimaszenarien ...... 39

7 Modellierung der Klimaszenarien 43 7.1 Ganzj¨ahrige Klimaszenarien ...... 43 7.1.1 Niederschlagsszenario ohne Temperatur¨anderung ...... 43 7.1.2 Temperaturszenario ohne Niederschlags¨anderung ...... 46 7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien ...... 48 7.2.1 Niederschlagsszenario ohne Temperatur¨anderung ...... 49 7.2.2 Temperaturszenario ohne Niederschlags¨anderung ...... 51 7.2.3 Temperatur- und Niederschlagsszenario kombiniert ...... 54 7.3 Anderung¨ der Schneedecke und Verdunstung beim Eintreten des kombinierten Niederschlag- und Temperaturszenarios . . 56

8 Schlussfolgerungen 60 INHALTSVERZEICHNIS vi

A Stammdaten der Pegelstationen 62

B Fl¨achen-H¨ohen-Verteilungen der Gebiete 66

C Parameter und berechnete Wasserhaushaltskomponenten der verschiedenen Szenarien 67

Literatur 76

Danksagung 77

Lebenslauf 78 1

Kapitel 1

Einleitung

1.1 Aufgabenstellung

Der gr¨oßte Teil (knapp unter 60 Prozent) elektrischer Energie in Osterreich¨ wird aus Wasserkraft gewonnen. Flusskraftwerke haben einen wesentlichen Anteil an der Gewinnung von Strom durch Wasser. Gerade deswegen ist es in Zeiten der globalen Erw¨armung von allgemeinem Interesse der Energiewirtschaft, wie sich das Abfluss- verhalten von Flussen¨ bei ge¨anderten klimatischen Bedingungen entwickelt. Diese Faktoren geben einen wesentlichen Anstoß fur¨ die Fortsetzung der vom Institut fur¨ Meteorologie und Geophysik in Innsbruck unter der Leitung von Prof. Michael Kuhn durchgefuhrten¨ Untersuchungen. Ziel dieser Diplomarbeit ist es, mit Hilfe des hydrologischen Modells OEZ (Osterreichische¨ Einzugsgebiete) das Abflussverhalten vier nicht vergletscherter Ein- zugsgebiete zu untersuchen. Das OEZ-Modell ist ursprunglich¨ mit dem Programm Excel erstellt worden, wurde aber von Mag. Marc Olefs am Institut fur¨ Meteorologie und Geophysik der Universit¨at Innsbruck in eine Matlabversion umgeschrieben. Die Berechnungen fur¨ die in dieser Arbeit untersuchten Gebiete wurden allesamt mit dem Matlabprogramm durchgefuhrt.¨ Die Richtigkeit der Matlabversion wurde in ei- nem Vergleich der Ergebnisse von Matlab- und Excelversion mit den Daten aus dem Obernberger Tal uberpr¨ uft.¨ Bei den Berechnungen wird eine vertikale Aufl¨osung des Gel¨andemodells von 100 Metern verwendet. Im ersten Schritt auf dem Weg zu den Modellergebnissen ist es n¨otig, die rich- tigen klimatologischen Eingabevariablen zu bestimmen. Ein Mittelwert mehrerer Stationen uber¨ den Zeitraum zwischen 1961 und 2005 soll den Anhaltspunkt fur¨ Niederschlag und Temperatur geben. Nach der Ann¨aherung des modellierten an den gemessenen Abfluss mit einer erlaubten Differenz von plus/minus 20 mm in jedem Monat kann begonnen werden, einzelne Klimaszenarien zu modellieren. Zun¨achst wird angenommen, dass die Temperatur in jedem Monat um bis zu drei 1.2 Aufbau der Arbeit 2

Grad zu- beziehungsweise abnimmt. Ein ¨ahnliches Szenario wird fur¨ eine Zu- und Abnahme des Niederschlags von bis zu 20 Prozent des Monatsniederschlages durch- laufen. Eine Kombination dieser Klimavariabilit¨aten rundet die Untersuchung uber¨ die ganzj¨ahrlich einheitliche Ver¨anderung von Temperatur und Niederschlag ab. Eine jahreszeitliche Anderung¨ von Niederschlag und Temperatur aufgrund von Kli- mavariabilit¨at soll den Abschluss der Abflussstudien bilden. Als Richtwerte fur¨ die angenommenen Ver¨anderungen dienen wahrscheinliche Szenarien fur¨ den Alpen- raum, die aus Klimastudien gewonnen wurden. So wird im jahreszeitlichen Klima- modell eine Ver¨anderung des Winterniederschlags (Oktober bis inklusive M¨arz) von bis zu plus 15 Prozent angenommen, w¨ahrend der Sommerniederschlag (April bis September) eine negative Auslenkung von maximal 20 Prozent erf¨ahrt . Hinsichtlich der Temperaturen wirkt sich die Klima¨anderung mit einer Erw¨armung von einem Grad Celsius im Winter und bis zu plus zwei Grad im Sommer aus (Frei, 2007). Auch bei den jahreszeitlichen Anderungen¨ soll auf das ver¨anderte Abflussverhalten bei einer Kombination von Niederschlags- und Temperaturanomalie grundlegend eingegangen werden. Da die gesamten Untersuchungen auf klimatologisch gemit- telten Monatswerten basieren, ist es allerdings nicht m¨oglich, die Folgen einzelner Extremereignisse zu erkennen.

1.2 Aufbau der Arbeit

In Kapitel zwei werden die vier Einzugsgebiete, die im Rahmen dieser Diplomar- beit behandelt werden, vorgestellt. Einen Einblick in die Beschaffung der Daten, deren Aufarbeitung und die Festlegung der Inputdaten fur¨ das Modell gibt das drit- te Kapitel. Den Aufbau des hydrologischen Modells OEZ mit den verschiedenen N¨aherungen in Form der Matlabversion soll Kapitel vier ubermitteln.¨ Auf die Sensi- tivit¨at des Modells bei der Anderung¨ von verschiedenen Variablen wird im Anschluss daran im Kapitel funf¨ n¨aher eingegangen. Kapitel sechs widmet sich im ersten Teil den Modellergebnissen von Verdunstung, Niederschlag und Abfluss. Im zweiten Teil wird das Klimaszenarienmodell durch Vergleich mit bereits gemessenen Daten auf seine Richtigkeit uberpr¨ uft.¨ Kapitel sieben besch¨aftigt sich dann ausfuhrlich¨ mit den verschieden Klimaszenarien. Dabei werden sowohl Szenarien durchlaufen, in denen die Anderung¨ von Temperatur und Niederschlag das ganze Jahr uber¨ konstant ist, als auch solche, in denen Sommer- und Winterhalbjahr verschiedene Anderungen¨ erfahren. 3

Kapitel 2

Die Einzugsgebiete

Die Lage der Einzugsgebiete ist auf verschiedene Teile Tirols und Vorarlbergs auf- geteilt. Zwei der vier Gebiete sind miteinander verbunden. Die genaue Lage der Einzugsgebiete wird in der Abbildung 2.1 dargestellt. Eine geographisch detaillier- tere Ansicht ist in den einzelnen Unterkapiteln fur¨ jedes Gebiet extra enthalten. Außerdem soll die Abbildung 2.1 eine Ubersicht¨ uber¨ die Lage der verwendeten Messstationen, die auch in Tabelle 2.1 aufgelistet sind, geben. Generell ist zu sagen,

Abbildung 2.1: Lage der Einzugsgbiete und Messstationen: EZ Scharnitz (blau), EZ Obernberger Tal (schwarz), EZ Tannberg (grun),¨ EZ Steeg (grun¨ + rosa) dass die Gebiete hinsichtlich der Abflusssimulierung deshalb besonders interessant sind, da ihre geologische Zusammensetzung uberwiegend¨ aus Kalkstein besteht und sie deswegen anf¨alliger fur¨ Verwitterung sind. In Kalkstein eindringendes Regenwas- 2.1 Obernberger Tal 4 ser kann verschiedene Salze aus dem Gestein l¨osen, wodurch Hohlr¨aume entstehen k¨onnen. Ob in diesen so genannten Karsth¨ohlen so viel Wasser zwischengespeichert wird beziehungsweise vor allem die Frage, ob unterirdisch abfließendes Wasser das Abflussverhalten der Flusse¨ so stark beeinflusst, dass sich die Abflussbilanz nicht mehr gut schließen l¨asst, ist ein kritischer Punkt in der Untersuchung dieser Gebie- te.

Messstation Lech Warth Zurs¨ Holzgau Gramais Hinterhornb. Namlos H¨ohe [m] 1480 1508 1720 1100 1320 1100 1260 Messdaten NS NS NS NS, T NS NS NS

Messstation Reutte H¨ofen Boden Hinterriß Scharnitz Seefeld H¨ohe [m] 870 870 1355 930 970 1200 Messdaten NS, T NS, T NS NS, T NS, T NS, T

Messstation Trins Matrei Brenner Obernberg H¨ohe [m] 1235 970 1445 1360 Messdaten NS, T NS, T NS, T NS, T

Tabelle 2.1: Daten zu den verwendeten Messstationen

2.1 Obernberger Tal

Das Obernberger Tal, in dessen Talboden der Obernberger Seebach verl¨auft, ist ein westlicher Seitenarm des Wipptals an der Grenze zu Sudtirol.¨ Abgesehen vom Taleingang ist das Obernberger Tal durch Gebirgsketten abgeschirmt. Das Tal ist am Eingang etwas breiter, zum Ende hin wird es schm¨aler. Die Flanken des Ta- les nehmen vor allem an der Nordseite relativ rasch an H¨ohe zu. Am Ausgang des Obernberger Tales liegt vor der Mundung¨ des Obernberger Seebaches in die Sill auf einer Seeh¨ohe von 1175 m die Pegelmessstelle Gries am Brenner. Den meisten Niederschlag erh¨alt das Tal bei westlicher H¨ohenstr¨omung beziehungsweise bei Tief- drucklagen uber¨ Mitteleuropa (Fliri, 1962). Insgesamt umfasst das Einzugsgebiet des Obernberger Seebaches eine Fl¨ache von 58.3 km2. Mit 20.1 km2 ist knapp ein Drittel der Fl¨ache waldbedeckt. Einem Glet- scheranteil von 0.05 km2 ist keine Bedeutung fur¨ die Abflussmodellierung beizu- messen. Die vertikale Erstreckung des Gebietes reicht von 1175 m bis in eine H¨ohe von 2874 m. Der fl¨achenm¨aßig gr¨oßte Anteil liegt dabei zwischen 1800 und 1900 m. Das hintere Gebiet des Obernberger Tales umfasst das gesamte Gemeindegebiet von Obernberg am Brenner. Im vorderen Tal nimmt das Einzugsgebiet des Obernberger Seebachs auch noch einen Großteil der Fl¨ache von Gries am Brenner in Anspruch. Einen Uberblick¨ uber¨ das Gebiet soll die Abbildung 2.2 geben. Die rote dunne¨ Li- 2.2 Gebiet Scharnitz 5 nie gibt dabei den ungef¨ahren Verlauf der Grenzen des Einzugsgebietes wieder. Die Pegelmessstation ist mit einem roten Quadrat gekennzeichnet.

Abbildung 2.2: Topographische Karte der Umgebung des Einzugsgebietes des Obern- berger Seebaches (Quelle: Austrian Map Fly)

Abbildung 2.3: Blick vom Sandj¨ochl Richtung Norden ins Obernberger Tal (Foto: Meingaßner)

2.2 Gebiet Scharnitz

Im Karwendelgebirge liegt das Einzugsgebiet der Isar. Nach Suden¨ hin ist das Gebiet durch die Nordkette begrenzt. Im Norden ist die Staatsgrenze zwischen Osterreich¨ und Deutschland der Rand des Einzugsgebietes und im Osten die Gemeindegrenze zwischen Scharnitz und Vomp. Das Gebiet hat eine Ausdehnung von 203.6 km2 und bewegt sich zwischen einer H¨ohe von knapp 960 m bis etwa 2730 m. Zwischen 1700 2.3 Gebiet Steeg 6 und 1800 m ist zwar das fl¨achenm¨aßig gr¨oßte Gebiet, der gr¨oßte Waldanteil wird allerdings zwischen 1600 und 1700 m verzeichnet. Der Pegel Scharnitz (Weidach) liegt auf 957 m. Vor diesem Pegel munden¨ der Gleirschbach aus Richtung Suden¨ und der Karwendelbach aus Richtung Norden in die Isar. Gunstige¨ Wetterlagen fur¨ Niederschlag sind in allen Jahreszeiten besonders West-/Nordwestlagen. Vor allem im Herbst bringen aber auch Tiefdruckgebiete uber¨ Mitteleuropa, den Britischen Inseln und in der meridionalen Rinne gr¨oßere Niederschlagsmengen. (meridionale Rinne: Weit in den Suden¨ reichende polare Kaltluftausbruche¨ erzeugen meridional verlaufende, sich langsam von Westen nach Osten verschiebende H¨ohentr¨oge, die oft auch in den Bodenwetterkarten als Tiefdruckgebiete ausgebildet sind. (Fliri, 1962, S. 128)) Die Gemeinden Scharnitz, Absam und Innsbruck haben Anteil an der Fl¨ache des Einzugsgebietes, das wieder grob mit roter Umrandung in Abbildung 2.4 darge- stellt ist.

Abbildung 2.4: Topographische Karte der Umgebung des Einzugsgebietes der Isar (Quelle: Austrian Map Fly)

2.3 Gebiet Steeg

Das Einzugsgebiet Steeg ist mit 241.7 km2 wirksamer Einzugsfl¨ache das gr¨oßte Ge- biet, das im Rahmen dieser Arbeit untersucht wird. Die Waldfl¨ache nimmt mit rund 57 km2 etwa ein Viertel davon ein. Ein kleiner Teil des Gebietes, n¨amlich 0.4 km2, ist auch vergletschert. Diese Fl¨ache ist aber vernachl¨assigbar gering und wird bei den 2.4 Gebiet Tannberg 7

Berechnungen nicht berucksichtigt.¨ Das Gel¨ande erstreckt sich von 1118 m bis in ei- ne Seeh¨ohe von 2874 m. Dabei hat die Stufe zwischen 1900 und 2000 m fl¨achenm¨aßig den gr¨oßten Anteil. Begrenzt wird das Gebiet, welches der Lech durchfließt, von den Lechtaler Alpen im Suden¨ und den Allg¨auer Alpen im Norden. Das Gebiet reicht vom Ursprung des Lech in Vorarlberg bis zur Pegelstation Lech, die sich in einer H¨ohe von 1109 m befindet. Das Einzugsgebiet geh¨ort zum Staugebiet der Nordalpen, wo- bei die vorgelagerten Allg¨auer Alpen die Stauwirkung bereits etwas verringern. Den meisten Niederschlag erh¨alt das Lechtal bei n¨ordlicher Anstr¨omung. Dreht jedoch die Str¨omung uber¨ Nord und West auf Sud,¨ so bleibt das Lechtal im Vergleich zum Alpenrand aufgrund von f¨ohnigen Effekten deutlich trockener. Dieses Ph¨anomen ist vor allem im Fruhling,¨ Herbst und Winter st¨arker ausgepr¨agt (Fliri, 1962). Das Ein- zugsgebiet wird in Abbildung 2.5 durch die gesamte Fl¨ache der roten und blauen Umrandung dargestellt. Innerhalb dieses Bereiches liegen die Gemeinden Dalaas, Lech, Warth, Steeg und Kaisers.

2.4 Gebiet Tannberg

Dieses Gebiet ist Teil des Gebietes Steeg und liegt im oberen Flussverlauf des Lech, vom Ursprung des Lech bis hin zur Pegelstation. Die Pegelstation Lech (Tannbergbrucke)¨ misst dabei den Abfluss aus einem Gebiet mit einer Gesamtfl¨ache von 84.3 km2. Die Fl¨ache erstreckt sich dabei uber¨ die Gemeindegebiete von Dalaas und Lech. Insgesamt gesehen ist das Gebiet Tannberg relativ hoch gelegen. So liegt schon die Pegelstation selbst auf einer H¨ohe von 1437 m. Ausgehend von dieser H¨ohe reicht das Gebiet bis auf 2739 m. Aufgrund der Seeh¨ohe beschr¨ankt sich die Waldbedeckung dabei auf eine relativ geringe Fl¨ache von 17.6 km2, wovon sich der gr¨oßte Anteil zwischen 1600 und 1700 m befindet. Zwischen 1900 und 2000 m ist jedoch die gr¨oßte Fl¨ache zu verzeichnen. Die Niederschlagsklimatologie ist der im Gebiet Steeg gleich. In der Abbildung 2.5 wird das Gebiet durch die rote Umrandung markiert. Der prozentuelle Anteil der Waldfl¨ache an den Gesamtgebieten ist in Tabelle 2.2 dargestellt.

Gesamt߬ache [km2] Waldanteil [%] Obernberger Tal 58.2 34.5 Gebiet Scharnitz 202.6 44.8 Gebiet Steeg 248.2 22.9 Gebiet Tannberg 84.4 20.9

Tabelle 2.2: Gesamt߬ache und Waldanteil der Gebiete

Ein Vergleich der Gebiete untereinander hinsichtlich Niederschlag und Temperatur 2.4 Gebiet Tannberg 8

Abbildung 2.5: Topographische Karte der Umgebung des Einzugsgebietes Lech (Tannbergbrucke¨ und Steeg) (Quelle: Austrian Map Fly)

2300 10 Korrkoeff.: Geb. Lech: 0.63 9.5 Korrkoeff.: −0.9 2200 Warth Obernberger Tal: 0.81 9 2100 Scharnitz: −0.82 8.5 2000 Lech¯ Zürs 8 1900 7.5 Matrei 1800 Hinterhornbach 7 Hinterriss Höfen 1700 Namlos 6.5 Trins Reutte Scharnitz 1600 Höfen Boden¯ 6 Hinterhornbach Reutte 5.5 ¯ Namlos 1500 Holzgau Gramais Hinterriss Holzgau Scharnitz 5 1400 Seefeld Gramais 4.5 Boden ® 1300 Seefeld 4 Brenner Obernberg Obernberg - 1200 3.5 Lech Warth 1100 Brenner 3 Trins 1000 2.5 Matrei 2 Zürs 900 mittlerere Jahrestemperatur [°C] 1.5 mittlerer korr. Jahresniederschlag [mm] 800 1 700 0.5 600 0 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Stationshöhe [m] Stationshöhe [m] Abbildung 2.6: Verteilung der korrigierten Abbildung 2.7: Verteilung der Jahresmit- Jahresniederschl¨age mit der H¨ohe teltemperatur mit der H¨ohe sieht folgendermaßen aus: Werden die in Hinsicht auf Wind und Winterniederschlag nach der Methode von Sevruk (Kapitel 3.2.2) korrigierten Niederschlagsdaten der einzelnen Stationen in einem Diagramm als Niederschlags-H¨ohen-Verteilung eingezeichnet, sieht man wie erwartet eine deutliche Zunahme mit der H¨ohe. Die Messstationen des Lechtals sind dabei in der Abbildung 2.6 in roter Farbe aufgetragen, die des Obernberger Tales in blau und die Stationen im Gebiet Scharnitz in grun.¨ Es ist dabei zu erkennen, dass der Anstieg des Niederschlags mit der H¨ohe im 2.4 Gebiet Tannberg 9

Gebiet Steeg etwas st¨arker als im Obernberger Tal ist. Fur¨ das Gebiet Scharnitz erg¨abe die Auswertung der Niederschlagsstationen eine Abnahme mit der Hohe.¨ Da allerdings in diesem Gebiet Daten von nur drei Stationen verfugbar¨ sind und die Messstellen auch nur einen geringen H¨ohenunterschied aufweisen, ist die Bildung einer Regression zwischen diesen Stationen nicht sinnvoll. Ein Vergleich der Verteilung der Jahresmitteltemperaturen aller Stationen mit der H¨ohe zeigt die deutliche Abnahme mit der H¨ohe. Die gute Korrelation unter allen Stationen zeigt dabei, dass die r¨aumliche Verteilung der Temperatur weitaus homogener ist als die des Niederschlags. 10

Kapitel 3

Daten

Dieses Kapitel liefert einen Uberblick¨ uber¨ die Datenbeschaffung. In weiterer Folge wird die Aufarbeitung der Daten genauer unter die Lupe genommen, bevor noch uber¨ die letztendlichen Inputdaten fur¨ das Modell gesprochen wird.

3.1 Datenbeschaffung

Da die Abflussstudien gemittelte Monatswerte uber¨ einen langj¨ahrigen Zeitraum behandeln, wurden fur¨ die Auswertung der Ergebnisse auch gr¨oßtenteils bereits vor- handene Monatswerte der einzelnen Jahre verwendet. Teilweise mussten aber auch noch Tageswerte gemittelt werden, um das jeweilige Monatsmittel zu erhalten. Der Zeitraum der zur Verfugung¨ stehenden Daten erstreckt sich von 1961 bis 2005. Al- lerdings sind nicht alle Zeitreihen komplett vollst¨andig. Detaillierte Informationen uber¨ die einzelnen Datenbest¨ande und Stationen finden sich in den einzelnen Unter- kapiteln.

3.1.1 Temperaturdaten

Insgesamt werden fur¨ alle Einzugsgebiete Zwei-Meter-Lufttemperaturwerte von neun Stationen verwendet. Ziel ist es, in jedem Einzugsgebiet Temperaturdaten von mindestens drei Messstationen zu haben. Die meisten Stationen mit Temperaturdaten innerhalb der hier behandelten Ein- zugsgebiete stehen im Gebiet Steeg zur Verfugung,¨ das auch fl¨achenm¨aßig mit einer wirksamen Einzugsfl¨ache von 241.7 km2 das gr¨oßte ist. Aus diesem Gebiet werden die Daten der Stationen Reutte, H¨ofen und Holzgau herangezogen. Zus¨atzliche Temperaturdaten fur¨ das Einzugsgebiet Steeg werden fur¨ die Stationen Namlos, Hinterhornbach, Boden, Gramais, Lech, Warth und Zurs¨ uber¨ Referenzstationen und einem vertikalen Gradienten von -0.5◦C/100 m berechnet. Als Referenzstation dient dabei immer die n¨achstgelegene Station, von der tats¨achliche Messwerte 3.1 Datenbeschaffung 11 zur Verfugung¨ stehen. Diese berechneten Werte werden allerdings großteils nur zur Bestimmung des mittleren Temperaturgradienten verwendet. Fur¨ das Gebiet Tannberg, das ein Teilgebiet des Gebietes Steeg ist, verfugt¨ man uber¨ Informationen der Stationen Reutte, H¨ofen und Holzgau sowie uber¨ die oben genannten, zus¨atzlich berechneten Temperaturdaten. Innerhalb beziehungsweise knapp außerhalb des Einzugsgebietes des Obernberger Seebaches, dem Obernberger Tal, liegen die Stationen Matrei, Trins, Obernberg und Brenner. Im Gebiet Scharnitz liefern die Stationen Hinterriß, Seefeld und Scharnitz die n¨otigen Messdaten. Eine genaue Auflistung uber¨ die Messzeitr¨aume der Stationen findet sich in der Tabelle 3.1. Als Referenztemperatur des jeweiligen Gebietes werden immer die uber¨ den gesamten Messzeitraum gemittelten Monatsmitteltemperaturen einer Station angenommen, die innerhalb der niedrigsten H¨ohenstufe des Gebietes liegt. Die Temperaturdaten aller Stationen wurden vom Hydrographischen Dienst Tirol zur Verfugung¨ gestellt.

Station von bis Station von bis Reutte Jan. 1961 Dez. 2005 Seefeld Jan. 1961 Dez. 2005 H¨ofen Jan. 1961 Dez. 2005 Hinterriß Jan. 1961 Dez. 2005 Holzgau Jan. 1961 Aug. 2002 Brenner Jan. 1961 Dez. 2005 Okt. 2002 Nov. 2002 Trins Jan. 1961 Dez. 2005 Jan. 2003 Dez. 2005 Obernberg Jan. 1971 Dez. 2005 Scharnitz Jan. 1963 Dez. 2005

Tabelle 3.1: Messzeitraum der Temperaturdaten

3.1.2 Niederschlagsdaten

Ein ¨ahnliches Muster wie bei den Temperaturwerten zeigt sich auch bei den Nieder- schlagsdaten. Allerdings sind hier etwas mehr Stationen notwendig, da der Nieder- schlag in seiner Verteilung eine wesentlich h¨ohere Komplexit¨at aufweist. Als Refe- renzniederschlag fur¨ die unterste H¨ohenstufe des Gebietes wird immer das Mittel aus allen nach der Methode von Sevruk (Kapitel 3.2.2) korrigierten Niederschlagsdaten der Gebietsstationen im jeweiligen Einzugsgebiet berechnet. Die genaue Vorgehens- weise bei der Korrektur der Daten wird im Kapitel 3.2.2 erkl¨art. Der Niederschlags- gradient ergibt sich aus einem Mittel der Gradienten zwischen den Stationen eines Gebietes. Im Einzugsgebiet des Lech stehen insgesamt zehn Messstationen (Reutte, H¨ofen, Holzgau, Namlos, Hinterhornbach, Boden, Gramais, Lech, Warth, Zurs)¨ zur Verfugung.¨ Im Gebiet Scharnitz gibt es Niederschlagsdaten von den Stationen Hin- 3.1 Datenbeschaffung 12 terriß, Seefeld und Scharnitz, im Obernberger Tal von Matrei, Trins, Obernberg und Brenner. Die Daten der Stationen Holzgau, Gramais, Boden, Hinterhornbach, Namlos, H¨ofen, Reutte, Seefeld, Scharnitz, Hinterriß, Brenner, Obernberg, Trins und Matrei am Brenner wurden ebenfalls wieder vom Hydrographischen Dienst Tirol bereitgestellt. Die Daten der Stationen Zurs,¨ Lech und Warth stammen vom Hydrographischen Dienst Vorarlberg. Die Tabelle 3.2 gibt einen Uberblick¨ uber¨ den Messzeitraum der einzelnen Stationen.

Station von bis Station von bis Reutte Jan. 1961 Dez. 2005 Holzgau Jan. 1961 Nov. 2002 H¨ofen Jan. 1961 Dez. 2005 Jan. 2003 Nov. 2003 Namlos Jan. 1961 Dez. 2005 Jan. 2004 Jan. 2004 Hinterhornbach Jan. 1961 Dez. 2005 M¨arz 2004 M¨arz 2004 Boden Jan. 1961 Dez. 2005 Mai 2004 Apr. 2005 Gramais Jan. 1961 Dez. 2005 Scharnitz Jan. 1961 Dez. 2005 Lech Jan. 1961 Dez. 2005 Seefeld Jan. 1961 Dez. 2005 Warth Jan. 1961 Dez. 1999 Hinterriß Jan. 1961 Dez. 2005 M¨arz 2000 M¨arz 2000 Brenner Jan. 1961 Dez. 2005 Mai 2000 Mai 2000 Trins Jan. 1961 Dez. 2005 Zurs¨ Jan. 1961 Sept. 2005 Obernberg Jan. 1961 Dez. 2005 Matrei Jan. 1961 Dez. 2005

Tabelle 3.2: Messzeitraum der Niederschlagsdaten

3.1.3 Winddaten

Zur Korrektur der Niederschlagsdaten ist es n¨otig, die mittleren Windst¨arken in der N¨ahe der Messstationen zu kennen. Hierfur¨ werden funf¨ Stationen verwendet, de- ren mittlere monatliche Windgeschwindigkeit als charakteristisch fur¨ die einzelnen Niederschlagsmessstationen angenommen wird. Fur¨ die Einzugsgebiete Steeg und Tannberg sind dies die Stationen Sankt Anton am Arlberg, Holzgau und Reutte, fur¨ das Obernberger Tal die Station Brenner und fur¨ das Gebiet der Isar oberhalb der Pegelstation Scharnitz die Station Seefeld. Das Mittel der verwendeten Daten spiegelt den Zeitraum zwischen 1971 und 2000 wider. Als Quelle dient der Online- datensatz der Zentralanstalt fur¨ Meteorologie und Geophysik.

3.1.4 Abflussdaten

Als Grundlage fur¨ die durchschnittlichen, monatlichen Abflusswerte der einzelnen Pegelstationen dienen Tageswerte. Nur vom Pegel Scharnitz (Weidach) stehen Mo- 3.2 Aufarbeitung der Daten 13 natsmittelwerte zur Verfugung.¨ Allerdings erstreckt sich der Messzeitraum fur¨ die Station Scharnitz nur von J¨anner 1979 bis Dezember 2005 und nicht wie bei den Stationen Gries am Brenner und Steeg von J¨anner 1961 bis Dezember 2005 bezie- hungsweise wie bei der Station Lech (Tannbergbrucke)¨ von J¨anner 1961 bis Dezem- ber 2004. Die Rohdaten mussen¨ außerdem zuerst noch von m3/s in mm umgerechnet werden. Als Datenquelle fur¨ Steeg, Scharnitz und Gries am Brenner/Obernberger Seebach dient der Hydrographische Dienst Tirol. Die Abflussdaten des Pegels Lech (Tannbergbrucke)¨ werden vom Hydrographischen Dienst Vorarlberg bereitgestellt.

3.1.5 Pegelstationsdaten

Auch die genauen Informationen zu den Pegelstationen gehen auf Daten des Hy- drographischen Dienstes Tirol zuruck.¨ Diese beinhalten genaue Auskunfte¨ uber¨ die politgeographische Zuordnung der Stationen und auch uber¨ die Einordnung des Gew¨assergebietes im Hydrographischen Jahrbuch. Detailliertere Informationen uber¨ die einzelnen Pegel k¨onnen aus den Stammdatenbl¨attern im Anhang gewonnen wer- den und finden sich teilweise auch im Kapitel 2.

3.1.6 Gel¨andedaten

Bei der Bestimmung der Fl¨achen-H¨ohen-Verteilung liegt den Gebieten im Tiroler Raum ein Grid-Rasterdatensatz mit einer Maschenweite von 50 Metern zugrun- de. Fur¨ die Teile der Einzugsgebiete Tannberg beziehungsweise Steeg, die in den Vorarlberger Raum reichen, sind Rasterdaten mit einer Maschenweite von 25 Me- tern die Grundlage der Berechnungen. Um den Waldanteil der jeweiligen Gebiete bestimmen zu k¨onnen, ist ein Waldlayer (im Vektorformat) des jeweiligen Gebietes notwendig. Als Basis dieses Layers dienen fur¨ den Raum Tirol die OK-50-Karten,¨ fur¨ den Vorarlberger Raum steht ein Raster-Datensatz, erzeugt aus Luftbilderhebungen in den Jahren 2001/2002, zur Verfugung.¨ Die Begrenzungen der Einzugsgebiete in Tirol wurden auf Erfassungsbasis 1:50.000 (OK¨ 50) erhoben, in Vorarlberg sind sie anhand eines Pr¨azisonsh¨ohenmodells (bis ein Meter Aufl¨osung) berechnet. Als Da- tenquellen dient fur¨ die Gebiete in Tirol das Land Tirol (Tiris) und fur¨ die Gebiete in Vorarlberg das Landesvermessungsamt Vorarlberg (Vogis).

3.2 Aufarbeitung der Daten

Nicht alle Daten k¨onnen direkt als Input in das Modell ubernommen¨ werden. An den Rohdaten mussen¨ zuvor mehr oder weniger aufw¨andige Korrekturen durchgefuhrt¨ werden. Die beiden Parameter Niederschlags- und Temperaturgradient werden oh- nenhin erst aus weiteren Berechnungen gewonnen. 3.2 Aufarbeitung der Daten 14

3.2.1 Temperaturdaten

Wie schon zu Beginn dieses Kapitels erw¨ahnt, gibt es pro Einzugsgebiet mindestens drei Stationen mit Temperaturdaten. Bei der Bestimmung der Referenztempera- tur eines Einzugsgebietes ermittelt man eine klimatologische Durchschnittstempe- ratur fur¨ jedes Monat. Als klimatologischen Zeitraum nimmt man den gesamten, verfugbaren¨ Messzeitraum der jeweiligen Station an. Bei der Auswahl der Tempe- raturstation ist zu beachten, dass sie sich immer auf der niedrigsten H¨ohenstufe des Einzugsgebietes befindet, damit sie auch tats¨achlich einen repr¨asentativen Wert fur¨ die niedrigste Einzugsh¨ohe wiedergibt. Bei der Auswertung der Temperaturgradienten wird so vorgegangen, dass zun¨achst die Gradienten zwischen jeweils zwei verschiedenen Stationen fur¨ jedes Monat uber¨ den gesamten klimatologischen Zeitraum berechnet werden, und diese in weiterer Folge auf einen Gradienten pro 100 Meter umgerechnet werden. Diese werden mo- natlich gemittelt, und so erh¨alt man am Ende fur¨ jedes Gebiet mehrere Gradienten. Aus diesen einzelnen Gradienten ergibt sich nach einer abermaligen Mittelung der endgultige¨ monatliche Temperaturgradient des Gebietes fur¨ den ersten Modelldurch- lauf. Im Gebiet Steeg setzt sich dieser Gradient aus dem Mittel der Gradienten zwi- schen den Stationen Holzgau - Reutte, Holzgau - H¨ofen, Namlos - Reutte, Warth - Hinterhornbach und Lech - Hinterhornbach zusammen. Dabei werden die Tempe- raturdaten fur¨ die Stationen Namlos, Hinterhornbach, Boden und Gramais aus den gemessenen Daten der Referenzstation H¨ofen und dem Gradienten von −0.5◦C/100 m hergeleitet, die der Stationen Lech, Warth und Zurs¨ aus den Messdaten der Refe- renzstation Holzgau und dem zuvor genannten Gradienten. Eine genaue Auflistung der Stationen mit gemessenen Temperaturdaten findet sich in der Tabelle 2.1.

3.2.2 Niederschlagsdaten

Als etwas komplizierter erweist sich die Aufarbeitung der Niederschlagsdaten. Da die Niederschlagsmessung vor allem bei Niederschlag in fester Form teilweise beacht- liche Messfehler aufweist, ist zun¨achst einmal eine Korrektur der Niederschlagswerte vorzunehmen. Am Beginn der Korrektur steht die Bestimmung des festen Nieder- schlagsanteils am Gesamtniederschlag. Anfangs wird mittels der Monatsmitteltem- peratur uber¨ die Formel 3.1 der feste Anteil Q am Niederschlag fur¨ jedes einzelne Monat der Aufzeichnungsdauer bestimmt.

Q = k1 − k2 ∗ TMonat (3.1) 3.2 Aufarbeitung der Daten 15

Dabei wird der Anteil des Schnees am Niederschlag als Funktion der bodennahen Temperatur dargestellt. Die Formel geht zuruck¨ auf Lauscher (1954), der bei der

Suche nach aussagekr¨aftigen Werten fur¨ die beiden Variablen k1 und k2 durch

Auswertung ¨osterreichischer Daten auf k1 = 0.5 und k2 = 0.5 gestoßen ist. Dieser Formel zufolge f¨allt bei einer Mitteltemperatur von null Grad Celsius 50 Prozent des gefallenen Niederschlags in Form von Schnee. Bei minus zehn Grad Celsius handelt es sich zu 100 Prozent um Schnee und bei einer Temperatur von plus zehn Grad Celsius zu 100 Prozent um Regen. Nach weiteren Untersuchungen von Sevruk (1985a) mit Daten aus der Schweiz und Untersuchungen von Kuhn und

Batlogg (1999), hat sich fur¨ k1 ein Wert von 0.6 und fur¨ k2 ein Wert von 0.55 als zuverl¨assig erwiesen. Der Wert Q liegt zwischen null und eins und spiegelt den festen Niederschlagsanteil in Prozent wider. Alle Werte, die unter null beziehungsweise uber¨ eins liegen werden demnach auf null oder eins gesetzt. Nach der Berechnung des Mittels von Q uber¨ alle Jahre fur¨ jedes Monat wird der korrigierte Niederschlag fur¨ alle Monate mit Hilfe eines Korrekturfaktors nach der Formel 3.2 berechnet.

Nkorr = Ngemessen ∗ kSevruk (3.2)

Der Korrekturfaktor h¨angt ursprunglich¨ von drei Variablen ab. Zum einen sind dies der Schneeanteil am Monatsniederschlag Q und die mittlere monatliche Windge- schwindigkeit in der Aufstellungsh¨ohe des Niederschlagsmessger¨ates, zum anderen der Parameter der Regenstruktur (Sevruk, 1985b). Im Rahmen dieser Arbeit wird allerdings der Parameter der Regenstruktur nicht in die Korrektur miteinbezogen. Stattdessen verwendet man bei Regen (Q=0) einen konstanten Korrekturfaktor von 1.05, ohne dabei auf die Windgeschwindigkeit zu achten. Sobald ein Teil des Niederschlags als Schnee f¨allt, variiert auch der Korrekturfaktor. Dieser ist dann eine Funktion des Schneeanteils Q am Gesamtniederschlag und der Windst¨arke. Die Stationen, die als charakteristisch fur¨ die Windgeschwindigkeit in der N¨ahe der Aufstellungsh¨ohe der Niederschlagsmessger¨ate angenommen werden, sind bereits im Kapitel 3.1.3 aufgelistet. Eine genaue Auflistung der verwendeten mittleren Windgeschwindigkeiten fur¨ die jeweilige Station findet sich in Tabelle 3.3. Fur¨ Matrei, Trins, Obernberg und Brenner dient der Mittelwind der Station Bren- ner als Referenz, fur¨ Hinterriß, Scharnitz und Seefeld jener der Station Seefeld, fur¨ Reutte jener der Station Reutte, fur¨ H¨ofen, Holzgau, Namlos, Hinterhornbach, Bo- den und Gramais jener der Station Holzgau und fur¨ Lech, Warth und Zurs¨ das Windmittel der Station St. Anton am Arlberg. Mit zunehmender Windgeschwindigkeit und zunehmendem Schneeanteil gewinnt auch der Korrekturfaktor an Gr¨oße. Beim Auslesen der Korrekturfaktoren muss die Windgeschwindigkeit auf 0.5 m/s gemittelt werden. Dafur¨ werden die Windwerte, die zwischen .3 und .7 liegen, auf .5 gerundet, Windgeschwindigkeiten zwischen .8 3.2 Aufarbeitung der Daten 16

Brenner Holzgau Reutte Seefeld St. Anton/Arlberg J¨anner 2.5 1.3 1.6 1.4 2.2 Februar 2.6 1.4 1.7 1.6 2.1 M¨arz 2.8 1.7 1.9 1.9 2.5 April 2.9 1.8 1.9 2 2.7 Mai 2.9 1.7 2 2.3 2.3 Juni 2.7 1.5 2 2.5 2.3 Juli 2.5 1.3 2 2.5 2.2 August 2.4 1.3 1.8 2 1.8 September 2.4 1.3 1.8 1.9 1.8 Oktober 2.7 1.2 1.7 1.6 1.6 November 2.5 1.2 1.6 1.3 1.7 Dezember 2.5 1.2 1.5 1.3 1.9 Jahr 2.6 1.4 1.8 1.9 2.1

Tabelle 3.3: Monatsmittel der Windgeschwindigkeiten [m/s]: 1971 - 2000 und .2 werden auf ganze Zahlen gerundet. Die Korrekturfaktoren wurden bei Un- tersuchungen von Sevruk bestimmt und sind der Tabelle 4.2 von Kuhn und Batlogg (1999) entnommen. Bei der Korrektur des Niederschlags an der Station Matrei wird ein Korrekturfaktor verwendet, der um funf¨ Prozent kleiner als jener an der Station Brenner ist. Grund dafur¨ ist, dass die Windgeschwindigkeit an der Station Bren- ner etwas h¨oher ist als an der Station Matrei. Basierend auf demselben Argument, nimmt man auch an den Stationen Trins und Obernberg einen Korrekturfaktor an, der um zehn Prozent geringer als jener an der Station Brenner ist. Die letztendlich verwendeten Korrekturfaktoren fur¨ die einzelnen Stationen sind in der Tabelle 3.4 aufgelistet. Der Niederschlagsgradient berechnet sich in jedem Gebiet aus dem Mittel der einzel- nen Gradienten eines Gebietes. Schlussendlich wird der Gradient als relativer Wert fur¨ die vertikale Niederschlagszunahme pro 100 m eingegeben. Die Umrechnung er- folgt dabei ausgehend von einem Gradienten der Form [mm/100 m].

3.2.3 Abflussdaten

Außer der Umrechnung der Abflussdaten von m3/s auf mm uber¨ die Zeit pro Monat in Sekunden und die Gesamtfl¨ache des Einzugsgebietes ist an den Abflussdaten nichts zu ¨andern. Es muss lediglich das Mittel fur¨ jedes Monat berechnet werden, um die Enddaten zur Einlesung ins Abflussmodell zu erhalten.

3.2.4 Gel¨andedaten

Die fur¨ das Modell notwendigen Fl¨achen-H¨ohen-Verteilungen werden mit Hilfe des Geoinformationssystems ArcGIS berechnet, ebenso die Waldfl¨ache pro H¨ohenstufe. 3.2 Aufarbeitung der Daten 17

Station Matrei Trins Obernberg Brenner Hinterriß Seefeld H¨ohe 970 1235 1360 1445 930 1200 J¨an 1.349 1.278 1.278 1.420 1.230 1.230 Feb 1.259 1.278 1.278 1.420 1.230 1.230 M¨arz 1.050 1.050 1.261 1.445 1.090 1.195 April 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Mai 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Juni 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Juli 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Aug 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Sept 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Okt 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Nov 1.050 1.050 1.232 1.330 1.120 1.110 Dez 1.349 1.278 1.278 1.420 1.230 1.230 Station Holzgau Namlos Hinterhornbach Boden Gramais Lech H¨ohe 1100 1260 1100 1355 1320 1480 J¨an 1.230 1.230 1.230 1.230 1.230 1.320 Feb 1.230 1.230 1.230 1.230 1.230 1.320 M¨arz 1.065 1.110 1.110 1.160 1.140 1.420 April 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Mai 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Juni 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Juli 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Aug 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Sept 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Okt 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Nov 1.070 1.070 1.050 1.090 1.075 1.230 Dez 1.140 1.140 1.140 1.140 1.140 1.230 Station Scharnitz Reutte H¨ofen Warth Zurs¨ H¨ohe 970 870 870 1508 1720 J¨an 1.230 1.230 1.230 1.320 1.320 Feb 1.230 1.230 1.230 1.320 1.320 M¨arz 1.105 1.105 1.105 1.420 1.420 April 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Mai 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Juni 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Juli 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Aug 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Sept 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Okt 1.050 1.050 1.050 1.050 1.050 Nov 1.105 1.105 1.105 1.230 1.230 Dez 1.230 1.230 1.140 1.230 1.230

Tabelle 3.4: Mittlerer monatlicher Korrekturfaktor nach Sevruk (1985) 3.3 Dateninput 18

Die Unterteilung der H¨ohenstufen erfolgt in 100-Meter-Stufen. Um die Grenzen der Einzugsgebiete festzulegen, werden die vom Hydrographischen Dienst bestimmten Teileinzugsgebiete fur¨ das jeweilige Gebiet zusammengefasst und verwendet.

3.3 Dateninput

Insgesamt sind zehn Parameter n¨otig, um einen ersten Lauf des Modells durchfuhren¨ zu k¨onnen. Einige davon wurden in den vorangehenden Unterkapiteln bereits an- gesprochen. Hier soll nun ein etwas genauerer Uberblick¨ gegeben werden. Dabei handelt es sich zun¨achst bei allen Werten um einen klimatologischen Mittelwert. Die Reihenfolge der Eingabe entspricht dem hydrologischen Jahr, das heißt: Der erste Eingabewert repr¨asentiert den klimatologischen Durchschnittswert des Monats Oktober und der letzte jenen von September.

Abflusswerte In das Modell wird fur¨ jedes Monat ein Durchschnittswert des Abflusses in mm eingegeben. Die Abflusswerte sind die einzigen Daten der vier Komponenten des Wasserhaushalts (Niederschlag, Abfluss, Verdunstung, Speicherung), die direkt gemessen und w¨ahrend der Modellierung auch nie ge¨andert werden. Alle anderen werden durch die ubrigen¨ notwendigen Inputdaten berechnet.

Gletscher-Massenbilanzwert Dieser einzelne Wert gibt den Durchschnitt der Massenbilanz aller Gletscher innerhalb des Einzugsgebietes uber¨ den gesamten klimatologischen Zeitraum an. Im Falle der hier untersuchten Gebiete wird diesem Wert allerdings immer eine Null zugewiesen, da es entweder keine Gletscherfl¨achen innerhalb des Gebietes gibt beziehungsweise diese vernachl¨assigbar klein sind.

Schneebedeckung Diese dimensionslose Gr¨oße ist ein N¨aherungswert fur¨ die Schneebedeckung je- den Monats. Der Wert liegt zwischen null und eins, wobei der Wert Eins einer geschlossenen Schneedecke uber¨ das gesamte Gebiet, der Wert Null einer g¨anzlich aperen Einzugsfl¨ache entspricht. Es handelt sich dabei um N¨aherungswerte in Anlehnung an die bei Kuhn und Batlogg (1999) verwendeten Daten. Der Abbau der Schneedecke beginnt im April und erreicht im Juli und August den H¨ohepunkt. Der Grad der Ausaperung wird je nach H¨ohenlage des Einzugsgebietes festgelegt.

Niederschlag und Niederschlagsgradient Als Niederschlag wird fur¨ jedes Monat der gemittelte Gebietsniederschlag in 3.3 Dateninput 19

Millimeter angegeben. Dazu dienen die korrigierten Werte des Niederschlags. Fur¨ den Niederschlagsgradienten wird der berechnete monatliche vertikale Gradient in %/100 m des Gebietes eingegeben. Die Angabe der Gradienten in %/100 m anstatt in mm/100 m soll dabei die schwach exponentielle Zunahme des Niederschlags mit der H¨ohe simulieren, wie sie in der Natur vor allem im Ubergang¨ von abgeschirmten T¨alern zu freien Gipfelregionen beobachtet wird (Kuhn und Batlogg, 1999).

Temperatur und Temperaturgradient Bei der Temperatur handelt es sich um monatliche Referenzwerte einer Station in der niedrigsten H¨ohenstufe eines Gebietes. Die Werte werden in ◦C angegeben. Die monatlichen Temperaturgradienten setzen sich aus dem Mittel verschiedener Gradienten im Gebiet zusammen und werden in ◦C/100 m in das Modell eingelesen.

Gradtagfaktor Der Gradtagfaktor in der Einheit mm/(◦C*Tag) gibt die Schmelzmenge eines Tages an, an dem es eine positive Tagesmitteltemperatur gibt. Im Modell wird fur¨ jedes Monat ein Gradtagfaktor eingegeben. Der Gradtagfaktor unterscheidet sich zwischen den einzelnen Einzugsgebieten nicht. Mit vier mm/(◦C*Tag) ist er zwischen September und Februar am niedrigsten. Den maximalen Wert findet man mit sechs mm/(◦C*Tag) im Juni und im Juli.

Flussigspeicher¨ Der Flussigspeicher¨ gibt die Menge an Wasser an, die in einem Monat entweder w¨ahrend des Schmelzvorganges in der Schneedecke zwischengespeichert wird oder im Grundwasser zuruckgehalten¨ wird. Grunds¨atzlich geh¨oren auch oberfl¨achennahe Wasserl¨aufe auf dem Weg zum Fluss dem Flussigspeicher¨ an. Ein negativer Wert ist als Abfluss aus dem Flussigspeicher¨ zum Fluss hin zu verstehen, was haupts¨achlich in den Wintermonaten auftritt, aber auch in den Monaten, in denen verst¨arktes Tauen vorherrscht, auftreten kann, indem das in der Schneedecke zwischenge- speicherte Wasser dem Fluss zugefuhrt¨ wird. Jedem Monat ist ein individueller Flussigspeicherterm¨ zugewiesen, wobei darauf zu achten ist, dass die Summe aller Monate gleich null ist. Der Flussigspeicher¨ ist im Winter etwa dem Abfluss gleichgesetzt und kann in den Monaten des Tauens Werte bis an die 200 Millimeter erreichen. Der Flussigspeicher¨ wird erst beim Vergleich der gemessenen Abflusse¨ mit den berechneten Abflussen¨ der letzten N¨aherung eingestellt. Die Einheit dieses Parameters ist mm.

Fl¨achen-H¨ohen-Verteilung Mit diesem Eingabefile wird die Gesamtfl¨ache, die Waldfl¨ache und die Gletscher- 3.3 Dateninput 20

fl¨ache jeder einzelnen H¨ohenstufe in km2 eingelesen. Diese Daten stammen aus den Berechnungen des Gel¨andemodells.

Grunds¨atzlich sind die aus den Daten berechneten Werte fur¨ Referenzniederschlag, Referenztemperatur, Niederschlags- und Temperaturgradient nur Richtlinien. Diese Daten mussen¨ fur¨ die endgultigen¨ Modelleinstellungen teilweise noch ver¨andert werden, um mit dem Modell m¨oglichst nahe an die gemessenen Abflusswerte heranzukommen. Fur¨ Schneebedeckung und Gradtagfaktoren werden Werte, die h¨aufig in der Natur zu beobachten sind, eingesetzt. Im Folgenden werden die Hintergrunde¨ beim Vorgehen zur Anpassung der Modellinputdaten erkl¨art.

3.3.1 Obernberger Tal

Niederschlag: Die geringste Niederschlagsmenge aller vier Einzugsgebiete aufgrund der eher inneralpinen Lage findet sich in diesem Gebiet. Der Referenzniederschlag ist geringfugig¨ niedriger (18 mm Unterschied in der Jahressumme) angesetzt als das Mittel aller Stationen im Gebiet (Matrei, Trins, Obernberg, Brenner), da die mitt- lere H¨ohe dieser Stationen (1252 m) etwas h¨oher liegt als die unterste H¨ohenstufe (1100 - 1200 m). Niederschlagsgradient: Das Obernberger Tal weist den schw¨achsten Gradienten aller Gebiete auf, da in inneralpinen T¨alern der Niederschlag zun¨achst nur langsam mit der H¨ohe zunimmt und erst in den H¨ohen, in denen gleichhohe, abschirmende Berge in der n¨aheren Umgebung fehlen, eine starke Zunahme mit der H¨ohe erkenn- bar ist (Kuhn und Batlogg, 1999). Der berechnete Gradient (Mittel der Gradienten zwischen Brenner - Matrei, Obernberg - Matrei und Trins - Matrei) ist vor allem in den Wintermonaten zu niedrig, weshalb eine Anpassung der Werte von Oktober bis Mai (ausgenommen Februar und April) n¨otig ist. Temperatur: Als Referenztemperatur der untersten H¨ohenstufe des Obernber- ger Tales wird die berechnete, mittlere monatliche Temperatur der Station Trins (1235m) verwendet. Temperaturgradient: Hier findet das Mittel der berechneten Gradienten zwischen den Stationen Brenner - Matrei und Trins - Matrei Verwendung. Generell ist der errechnete Gradient etwas zu hoch, um gemeinsam mit den anderen Parametern an den tats¨achlichen Abfluss heranzukommen. Deshalb wird der Gradient in allen Monaten (ausgenommen Oktober und Mai) um 0.1◦C/100 m nach unten korrigiert. Flussigspeicher:¨ Der Flussigspeicher¨ wird in den Monaten April und Mai sowie im Oktober gefullt.¨ 3.3 Dateninput 21

3.3.2 Gebiet Scharnitz

Niederschlag: Auch hier ist der Referenzniederschlag wieder etwas niedriger (46 mm Unterschied in der Jahressumme) angesetzt als das Mittel aller Stationen im Gebiet (Hinterriß, Seefeld, Scharnitz), da die mittlere H¨ohe dieser Stationen (1033 m) etwas h¨oher liegt als die unterste H¨ohenstufe (900 - 1000 m). Niederschlagsgradient: Die Berechnung des Gradienten aus den Stationen inner- halb des Gebietes bringt keine realistischen Werte hervor. Deshalb wird ein dem Gebiet Steeg sehr ¨ahnlicher Gradient verwendet. Temperatur: Die berechnete, mittlere monatliche Temperatur der Station Schar- nitz (970 m) dient als Referenz fur¨ die unterste H¨ohenstufe. Temperaturgradient: Aufgrund der Lage der Temperaturstationen im Einzugsge- biet der Isar, ist es nicht m¨oglich, vernunftige¨ Temperaturgradienten aus Stationen innerhalb dieses Gebietes zu berechnen. H¨aufige Inversionen lassen es in diesem Fall nicht zu, denn die Stationen Hinterriß, Seefeld und Scharnitz liegen nur zwischen 40 und 270 H¨ohenmeter voneinander getrennt. Deshalb wird auch fur¨ dieses Gebiet der Temperaturgradient aus dem Gebiet Steeg herangezogen. Dies ist m¨oglich, da die Abnahme der Temperatur mit der H¨ohe uber¨ weite Strecken relativ gleichm¨aßig verl¨auft. Die Lage der Gebiete Scharnitz, Steeg und Tannberg am Nordrand der Alpen spricht außerdem zus¨atzlich dafur,¨ dass in all diesen Gebieten ein relativ ¨ahnlicher Temperaturgradient vorherrscht. Flussigspeicher:¨ Ein Zufluss zum Flussigspeicher¨ (positiver Flussigspeicher)¨ findet in den Monaten Mai, Juni und Juli statt.

3.3.3 Gebiet Steeg

Niederschlag: Wieder wird ein niedrigerer Referenzwert des Niederschlags (105 mm Unterschied in der Jahressumme) verwendet als das Gebietsmittel aller Statio- nen im Gebiet (Reutte, H¨ofen, Holzgau, Namlos, Hinterhornbach, Boden, Gramais, Lech, Warth, Zurs)¨ ergibt, da die mittlere H¨ohe dieser Stationen (1258 m) etwas h¨oher liegt als die unterste H¨ohenstufe (1100 - 1200 m), und mit einer ursprunglich¨ berechneten Jahresniederschlagssumme von 1704 mm in der H¨ohenstufe von 1100 m - trotz Staulage - der Niederschlag generell etwas zu hoch bemessen ist. Niederschlagsgradient: Da der Mittelwert aller berechneten Gradienten im Ge- biet (Namlos - Reutte, Warth - Hinterhornbach, Warth - Holzgau, Lech - Holzgau und Hinterhornbach - Reutte) zu hoch ist, um ausgehend vom Referenzwert des Niederschlags auch in den obersten H¨ohenstufen des Gebietes realistische Werte zu erhalten, wird fur¨ alle Monate (ausgenommen April und Mai) ein abgeschw¨achter Gradient verwendet. Temperatur: Im Gebiet Steeg liefert die berechnete, mittlere, monatliche Tempe- 3.3 Dateninput 22 ratur der Station Holzgau (1100 m) die Referenz fur¨ die unterste H¨ohenstufe. Temperaturgradient: Dieser wird aus dem Mittel der Gradienten zwischen Holz- gau - Reutte, Holzgau - H¨ofen, Namlos - Reutte, Warth - Hinterhornbach und Lech - Hinterhornbach berechnet. Da er aber im Oktober, November, Dezember und J¨anner zu stark und von April bis September zu schwach ist, wird noch eine Korrektur be- ziehungsweise eine Angassung vorgenommen. Flussigspeicher:¨ Positive Werte des Flussigspeichers¨ findet man in den Monaten Mai, Juni und Oktober vor.

3.3.4 Gebiet Tannberg

Niederschlag: Als Referenzniederschlag (Jahresumme: 1868 mm) fur¨ die tiefste H¨ohenstufe in diesem Gebiet (1400 - 1500 m) wird das Mittel aller Stationen im Gebiet (Holzgau, Lech, Warth, Zurs¨ - mittlere H¨ohe dieser Stationen: 1452 m) verwendet. Niederschlagsgradient: Der Niederschlagsgradient kann auch hier aufgrund der N¨ahe der Gebiete zueinanander aus dem Gebiet Steeg ubernommen¨ werden. Temperatur: Die Mitteltemperatur der Station Lech (1480 m), deren Temperatur uber¨ den Gradienten von −0.5◦C/100 m von der um 380 m tiefer liegenden Station Holzgau berechnet wird, dient als Referenz fur¨ die Stufe zwischen 1400 und 1500 m im Gebiet Tannberg. Temperaturgradient: Aus Mangel an M¨oglichkeiten fur¨ die Bildung von Gradi- enten innerhalb des Einzugsgebietes Tannberg wird der Gradient aus dem Gebiet Steeg herangezogen. Flussigspeicher:¨ Ein Zufluss zum Flussigspeicher¨ ereignet sich in den Monaten Mai, Juni und Oktober. 3.3 Dateninput 23

Betrachtet man die Referenz- 20 Steeg temperaturen der einzelnen Tannberg Scharnitz Gebiete, dargestellt in der 15 Obernberger Tal Abbildung 3.1, so gibt es einige 10 Auff¨alligkeiten zu erw¨ahnen.

Die von allen Gebieten am 5 h¨ochsten gelegene Referenz- T [°C] station im Gebiet Tannberg 0 weist, wie erwartet, auch die −5 niedrigsten Mitteltemperatu- ren in den einzelnen Monaten −10 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 auf. Im Obernberger Tal, wo Monat die Temperatur der Station Abbildung 3.1: Temperaturverlauf an den Refe- renzstationen der Einzugsgebiete Trins (1235 m) als Referenz verwendet wird, liegt allerdings besonders in den Wintermonaten die Mitteltempe- ratur um teilweise bis zu zwei Grad Celsius h¨oher als in den niedriger gelegenen Gebieten Steeg und Scharnitz. Der Unterschied kann zum einen darin liegen, dass die Wintertemperaturen an der im Vergleich zu Trins niedriger gelegenen Station des Gebietes Scharnitz (Stationsh¨ohe: 970 m) beziehungsweise des Gebietes Steeg (Stationsh¨ohe: 1100 m) von Inversionen gekennzeichnet sind. Dies durfte¨ vor allem auf das Gebiet Scharnitz zutreffen, da im Winter in dieser Region h¨aufig Inversionen auftreten. Zum anderen ist die relative Sonnenscheindauer im Winter in den Regionen um den Lech und die Isar geringer als im Bereich des Obernberger Seebachs (Fliri, 1975), wodurch im Obernberger Tal eine st¨arkere Erw¨armung durch Sonneneinstrahlung gegeben ist. Die Differenz zwischen den Referenztemperaturen von Steeg und Obernberg kann unter anderem auf die Tatsache zuruckgef¨ uhrt¨ werden, dass die Referenztemperatur des Gebietes Steeg uber¨ einen uber¨ das ganze Jahr hinweg konstanten Gradienten, ausgehend von der um 380 Meter tiefer gelegenen Station Holzgau, berechnet ist, was eine eventuelle Fehlerquelle darstellen kann. Der Standort der Station Trins in verbautem Gebiet und am Hang kann ebenfalls ein Grund fur¨ die etwas h¨oheren Mitteltemperaturen sein. Einen Uberblick¨ uber¨ die Verteilung des Niederschlags im Vergleich zum mittleren, j¨ahrlichen Monatsniederschlag eines Gebietes geben die Abbildungen 3.2, 3.3, 3.4 und 3.5. Zu erkennen ist dabei, dass das Niederschlagsmaximum in allen Gebieten im Juli auftritt. Im Lechtal (3.2, 3.3) f¨allt vor allem im Vergleich zu den ubrigen¨ Monaten zwischen Juni und August uberdurchschnittlich¨ viel Niederschlag. Uber¨ die anderen Monate hinweg entspricht im hinteren Lechtal (Gebiet Tannberg) der Monatsniederschlag in etwa dem Jahresdurchschnitt, im unteren und oberen Lechtal gemeinsam (Gebiet Steeg) liegt der Monatsniederschlag die meiste Zeit 3.3 Dateninput 24

180 180

160 160

140 140

120 120

100 100

NS [%] 80 NS [%] 80

60 60

40 40

20 20

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat

Abbildung 3.2: Gebiet Steeg Abbildung 3.3: Gebiet Tannberg

(ausgenommen Juni bis August) leicht unter dem Durchschnitt. Auffallend sind die Niederschlagsminima im Oktober und im April. Die etwas unterdurchschnittlichen Niederschl¨age im Fruhling,¨ Herbst und Winter entstehen durch deutlich geringere Niederschlagsmengen bei Sudanstr¨ ¨omung aufgrund von F¨ohneffekten. Ganz im Gegenteil dazu treten hingegen im Sommer die meisten Niederschl¨age uberwiegend¨ bei sudlicher¨ Anstr¨omung auf, wobei keine Abschw¨achung der Niederschl¨age durch F¨ohneffekte erkennbar ist, da sich in dieser Zeit auf Grund der sommerlich hohen Kondensationsgrenze der feuchtwarmen Sudwest-¨ und Sudstr¨ ¨omungen das Niederschlagsfeld in die Zentralalpen und im Zuge warmfrontartigen Aufgleitens daruber¨ hinaus nordw¨arts verlegt (Fliri, 1962).

180 180

160 160

140 140

120 120

100 100

NS [%] 80 NS [%] 80

60 60

40 40

20 20

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat

Abbildung 3.4: Gebiet Scharnitz Abbildung 3.5: Obernberger Tal

Die Niederschlagsverteilung im Einzugsgebiet der Isar (3.4) zeigt eine relativ starke Ahnlichkeit¨ zu der im Lechtal. Zwischen Mai und September liegt der Monatsniederschlag uber¨ dem langj¨ahrigen Monatsmittel, in der ubrigen¨ Zeit ist er etwas niedriger, wobei das absolute Minimum mit etwa 60 Prozent des 3.3 Dateninput 25

Durchschnittswertes im Oktober auftritt. Im Obernberger Tal, das gegen Norden hin besser geschutzt¨ ist, zeigt sich ein st¨arkerer Unterschied zwischen Winter- und Sommerniederschlag. In diesem Bereich der Alpen liegt das Niederschlagsverh¨altnis zwischen Winter- und Sommerhalbjahr nur bei etwa 35:65 (Fliri, 1975). Abschließend sind noch die Temperaturgradienten jedes einzelnen Monats in Tabelle 3.5 zusammengefasst. Im Fruhjahr¨ sind die Gradienten aufgrund der jahreszeitlich bedingten, besten Durchmischung am st¨arksten.

Jan Feb M¨arz Apr Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Geb. Steeg -0.4 -0.5 -0.5 -0.7 -0.7 -0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.4 -0.4 -0.3 Geb. Tannberg -0.4 -0.5 -0.5 -0.7 -0.7 -0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.4 -0.4 -0.3 Geb. Scharnitz -0.4 -0.5 -0.5 -0.7 -0.7 -0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.4 -0.4 -0.3 Obernb. Tal -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.3 -0.4 -0.4 -0.3

Tabelle 3.5: Verwendete Temperaturgradienten [◦C/100 m] im Modell 26

Kapitel 4

Aufbau des hydrologischen Modells

Einen Uberblick¨ uber¨ die Berechnungsschritte des Abflussmodells soll dieses Kapitel vermitteln, um die einzelnen Abl¨aufe und Zusammenh¨ange zwischen den Modellparametern besser verstehen zu k¨onnen. Ziel dabei ist es, am Ende der Modellierung fur¨ jeden Monat einen modellierten Abflusswert zu erhalten, der maximal 20 mm vom gemessenen Abfluss abweicht.

Einige grundlegende Definitionen sind am Beginn der Berechnungen festzulegen. So werden konstante Werte fur¨ Verdunstung bei unterschiedlichen Bodenbedeckungen bestimmt. Die Sublimation von einer Schneedecke wird uber¨ das ganze Jahr hinweg mit 0.5 mm/Tag angenommen, eine schneebedeckte Waldfl¨ache hat im Modell ganzj¨ahrig einen Sublimationswert von einem mm/Tag. Wald und sonstiger Vegetation wird von April bis September ein Verdunstungswert von zwei mm/Tag zugewiesen, sonstiger Vegetation von Oktober bis M¨arz ein Wert von 0.5 mm/Tag. Außerdem wird in H¨ohen uber¨ 2600 m ganzj¨ahrig eine Verdunstungsrate von 0.5 mm/Tag angenommen. Vor dem Beginn der ersten N¨aherung werden noch folgende Input - Daten eingelesen:

• gemessene, monatliche Abflussdaten

• Jahreswert der Gletscher-Massenbilanz

• monatliche Schneebedeckung

• monatlicher Referenzniederschlag

• Fl¨achen-H¨ohen-Verteilung

• monatliche Referenztemperatur 4.1 Erste N¨aherung 27

• monatlicher Temperaturgradient

• monatlicher Niederschlagsgradient

• monatlicher Gradtagfaktor.

Alle Berechnungen erfolgen fur¨ ein H¨ohenintervall von 100 Metern.

4.1 Erste N¨aherung

4.1.1 Verdunstung

Die erste N¨aherung der Verdunstung berechnet sich aus der Summe des Verduns- tungsanteils uber¨ schneebedeckter und schneefreier Fl¨ache, jeweils multipliziert mit der Anzahl der Tage pro Monat. Die mittlere Schneedeckendauer fur¨ die erste N¨aherung der Verdunstung wird beim Modellinput vorgegeben.

4.1.2 Niederschlag

Der Jahresniederschlag N berechnet sich in der ersten N¨aherung aus der Jahres- summe der zuvor angen¨aherten Verdunstung V, der Jahressumme der gemessenen Abflusswerte A, und dem Eingabewert der gemessenen Gletscher-Massenbilanz S uber¨ die hydrologische Bilanzgleichung

N = A + V + S. (4.1)

Die Jahressumme des Speicherterms S wird fur¨ die vier Einzugsgebiete gleich null gesetzt, da sie nur vernachl¨assigbare Vergletscherung aufweisen. Die Berechnung der Verteilung des gemessenen Jahresniederschlages auf die einzelnen Monate in Tausendstel erfolgt aus den monatlichen Eingabewerten fur¨ Niederschlag und de- ren Summe. Mit dieser Verteilung und dem gen¨aherten Jahresniederschlag werden anschließend auch die Monatsniederschl¨age der ersten N¨aherung hergeleitet.

4.1.3 Speicher

Durch die Umformung der hydrologischen Bilanzgleichung 4.1 wird aus den gen¨aherten, monatlichen Niederschlagswerten und den Verdunstungswerten der ers- ten N¨aherung, sowie den Eingabewerten der Abflussdaten die erste N¨aherung des monatlichen Speichers bestimmt. 4.2 Zweite N¨aherung 28

4.2 Zweite N¨aherung

4.2.1 Niederschlag

Die zweite N¨aherung des Niederschlags beginnt damit, dass zun¨achst die Monatsan- teile des Niederschlags in Tausendstel der untersten H¨ohenstufe des Einzugsgebietes zugewiesen werden. Der Niederschlag der daruberliegenden¨ H¨ohenstufen wird dann mit dem Niederschlagsgradienten aus dem Eingabefile berechnet. Als n¨achstes folgt die Berechnung des Niederschlagsvolumens jeden Monats und jeder H¨ohenstufe. Dies geschieht, indem ein Niederschlagsreferenzwert so lange angepasst wird, bis die ab- solute Differenz zwischen dem in mm umgerechneten Jahresniederschlag aus der Niederschlagsvolumenmatrix und dem Jahresniederschlag aus der ersten N¨aherung nicht gr¨oßer als drei Millimeter ist. Dieses Kriterium muss erfullt¨ werden, um zu zeigen, dass die Niederschlagsvolumenmatrix auch repr¨asentativ fur¨ das jeweilige Gebiet ist. Im n¨achsten Schritt wird das Niederschlagsvolumen aller H¨ohenstufen summiert, um das gesamte Niederschlagsvolumen jedes Monats zu erhalten. Aus die- sen Monatswerten des Niederschlagsvolumens und dem Jahresniederschlagsvolumen kann nun erneut eine Verteilung des Niederschlags in Tausendstel auf die einzelnen Monate berechnet werden. Uber¨ diese neue Verteilung und die erste N¨aherung des Gesamtjahresniederschlages ergibt sich die zweite N¨aherung des Niederschlages. Der absolute, monatliche und j¨ahrliche Niederschlag pro H¨ohenstufe in Millimeter l¨asst sich mittels der Division des monatlichen beziehungsweise j¨ahrlichen Niederschlags- volumens jeder H¨ohenstufe durch die Fl¨ache jeder H¨ohenstufe berechnen.

4.2.2 Speicher

Die zweite N¨aherung des monatlichen Speicherterms ergibt sich nun aus den gemes- senen Abflusswerten, der Verdunstung aus der ersten N¨aherung und dem Nieder- schlag aus der zweiten N¨aherung.

Zwischenschritte

Zun¨achst wird ausgehend von der Referenztemperatur des Eingabefiles, die der un- tersten H¨ohenstufe des Gebietes zugewiesen wird, und dem eingegebenen Tempera- turgradienten die mittlere monatliche Temperatur jeder H¨ohenstufe bestimmt. Anschließend ermittelt man aus diesen Werten die durchschnittliche Jahrestempe- ratur jeder H¨ohenstufe. Unter Zuhilfenahme dieser Temperaturen und der zu Beginn festgelegten Variablen k1 und k2 (vgl. Kapitel 3.2.2) kann nun der Anteil des festen Niederschlags am Gesamtniederschlag berechnet werden. Der genaue Vorgang dabei wird unter 3.2.2 erkl¨art. Aus der Multiplikation der dabei entstehenden Anteilsmatrix und dem 4.2 Zweite N¨aherung 29 absoluten, monatlichen Niederschlag jeder H¨ohenstufe aus der zweiten N¨aherung ergibt sich die absolute Menge des monatlich gefallenen, festen Niederschlags jeder H¨ohenstufe. Als n¨achstes werden mit Hilfe der jeweiligen Temperatur und der Anzahl der Tage pro Monat die monatlichen Gradtage jeder H¨ohenstufe bestimmt. Negative Grad- tage werden dabei auf null gesetzt. Wird diese Gradtagmatrix mit dem fur¨ jedes Gebiet bestimmten Gradtagfaktor und der ebenfalls am Anfang festgelegten Schnee- bedeckung multipliziert, so ergibt sich die erste Approximation der potentiellen Schmelze. Die erste N¨aherung der monatlichen Schneebedeckung in Millimeter, unterteilt in die einzelnen H¨ohenstufen, ergibt sich nach Abzug des potentiell m¨oglichen Schmelzanteils und der Sublimation vom absoluten, gefallenen, festen Niederschlag. Der Ubertrag¨ der restlichen Schneedecke am Ende eines Monats ins n¨achste Mo- nat vervollst¨andigt die Modellierung der Schneedecke. Negative Schneeh¨ohenwerte werden auf null gesetzt.

4.2.3 Verdunstung

Die zweite N¨aherung der Verdunstung erfolgt unter Berucksichtigung¨ der H¨ohe, der Jahreszeit und der Bodenbedeckung. Außerdem wird anstatt der bei der ersten N¨aherung verwendeten, vorgegebenen Schneedeckendauer nun die vom Modell be- rechnete Schneedecke verwendet. Als erstes wird die Verdunstung uber¨ einer H¨ohe von 2600 m bestimmt. Diese wird mit 0.5 mm/Tag das ganze Jahr uber¨ als konstant angenommen. Als n¨achstes erfolgt die Berechnung der Verdunstung im Winterhalb- jahr, das von Oktober bis M¨arz definiert ist. Innerhalb dieser Zeit gelten die bereits am Beginn des Programms festgelegten Verdunstungsraten:

• Sublimation uber¨ schneebedecktem Wald: 1 mm/Tag

• Verdunstung uber¨ allen ubrigen¨ Fl¨achen (egal ob schneebedeckt oder aper): 0.5 mm/Tag Das Sommerhalbjahr erstreckt sich von April bis September. In diesem Zeitraum gelten teilweise erh¨ohte Verdunstungswerte: • Sublimation uber¨ schneebedecktem Wald: 1 mm/Tag

• Sublimation uber¨ schneebedeckter Fl¨ache: 0.5 mm/Tag

• Verdunstung uber¨ Wald und sonstiger Vegetation (schneefrei): 2 mm/Tag Die Verdunstungsraten werden anteilsm¨aßig auf die einzelnen Fl¨achen angewandt und so ergibt sich die monatliche Verdunstung jeder H¨ohenstufe. Um die Verduns- tungsanteile jeder H¨ohenstufe auch fl¨achenm¨aßig richtig aufzuteilen, wird zuerst 4.3 Dritte N¨aherung 30 noch das Verdunstungsvolumen berechnet. Davon ausgehend wird uber¨ die Gesamt- fl¨ache des Einzugsgebietes auf die durchschnittliche Verdunstung eines Monats (in Millimeter) zuruckgerechnet,¨ um so ein fl¨achengewichtetes Mittel zu erhalten.

4.3 Dritte N¨aherung

4.3.1 Niederschlag

Der Jahresniederschlag wird in der dritten N¨aherung aus den Eingabewerten der gemessenen Gletscher-Massenbilanz und dem gemessenen Abfluss sowie der Jahres- summe der Verdunstung aus der zweiten N¨aherung gewonnen. Der monatliche Nie- derschlag wiederum ergibt sich durch die Multiplikation des Jahresniederschlags aus der dritten N¨aherung mit dem Jahresgang des Gebietsniederschlags aus der zweiten Approximation. Die neue, absolute Niederschlagsmatrix, unterteilt in H¨ohenstufen und Monate, ergibt sich nun aus der absoluten Niederschlagsmatrix der zweiten N¨aherung und dem Verh¨altnis zwischen dem Jahresniederschlag der dritten und der ersten N¨aherung. Das selbe erfolgt fur¨ die Matrix mit festem Niederschlag. Aus der Differenz dieser beiden ergibt sich die Matrix fur¨ flussigen¨ Niederschlag.

4.3.2 Speicher

Die monatliche Speicherung wird aus der dritten N¨aherung des Niederschlags, der zweiten N¨aherung der Verdunstung und dem gemessenen Abfluss nach der gleichen Methode wie unter 4.1.3 berechnet.

4.3.3 Schneebedeckung

Bei der zweiten N¨aherung der Schneebedeckung wird genauso vorgegangen wie bei der ersten N¨aherung. Die letzte N¨aherung des absoluten, festen Niederschlags lie- fert den positiven Beitrag zum Schneedeckenaufbau, ebenso wie der Ubertrag¨ der Schneedecke aus dem Vormonat ins Folgemonat. Allerdings wird jetzt, im Gegen- satz zur ersten N¨aherung der Schneebedeckung, die Sublimation aus dem Produkt der Matrix mit dem Anteilswert fur¨ festen Niederschlag und der Matrix mit den Verdunstungswerten bestimmt. Die Verdunstungswerte werden der Verdunstungs- matrix mit den monatlichen Werten jeder H¨ohenstufe aus der zweiten N¨aherung entnommen. 4.3 Dritte N¨aherung 31

4.3.4 Abfluss

Schmelzwasserabfluss

Die N¨aherung des Schmelzwasserabflusses der nichtvergletscherten Fl¨ache ergibt sich durch Abziehen der Sublimation, bestimmt mit der Anteilsmatrix fur¨ festen Niederschlag und der Verdunstungsmatrix der zweiten N¨aherung, von der in der dritten N¨aherung des Niederschlags bestimmten, absoluten Niederschlagsverteilung. Als m¨ogliche, positive Terme des Schmelzwasserabflusses gelten der gefallene, fes- te Niederschlag eines Monats und die ubrigen¨ Schneereserven des Vormonats. Als Senke ist lediglich die Sublimation aufzuweisen. Dabei ist die aktuelle, mit Hil- fe der Gradtagfaktoren berechnete Schmelzmenge kleiner beziehungsweise maximal gleich groß wie die potentiell m¨ogliche Schmelzmenge, weil sie mit dem Bruchteil der Schneebedeckung, der kleiner als eins ist, multipliziert wird. Eine Umwandlung der Schmelzwassermenge von mm auf m3 uber¨ die Fl¨achen-H¨ohen-Verteilung soll wieder die Gewichtung der Fl¨ache des Einzugsgebietes mit sich bringen. Die monatlichen Werte des Schmelzwasserabflusses in mm und in m3 sind somit repr¨asentativ fur¨ die Fl¨ache des jeweiligen Einzugsgebietes. Ahnlich¨ ist die Vorgehensweise bei der Berechnung der Schmelze von vergletschertem Gebiet. Da aber innerhalb dieser Di- plomarbeit nur unvergletscherte Gebiete behandelt werden, wird nicht n¨aher darauf eingegangen.

Regenabfluss

Der Regenabfluss berechnet sich ebenfalls durch Abzug der Verdunstung von der absoluten Niederschlagsverteilung der dritten N¨aherung. Die Verdunstung berechnet sich dabei durch Multiplikation der Anteilsmatrix fur¨ flussigen¨ Niederschlag mit der Verdunstungsmatrix der zweiten N¨aherung. Um auch hier die Fl¨achengewichtung zu berucksichtigen,¨ muss dieser Wert zuerst wieder in ein Volumen und anschließend uber¨ die Gesamtfl¨ache auf den Millimeterwert umgerechnet werden.

Der gesamte monatliche Abfluss ergibt sich letztendlich aus der Summe des Schmelzwasserabflusses und dem Regenabfluss. Vom endgultigen,¨ modellierten Abfluss muss nur noch der Flussigwasserspeicher¨ abgezogen werden. Ist dann die Differenz zwischen dem modellierten und dem gemessenen Abfluss maximal 20 mm, so kann die Modellierung als erfolgreich angesehen werden. Dabei ist es wichtig, dass die Jahressumme des Flussigwasserspeichers¨ null ergibt.

Nun l¨asst sich nur noch die dritte Approximation des Speicherterms durch Austausch des gemessenen Abflusses mit dem modellierten Abfluss und zu guter Letzt durch Ersetzen mit dem gesamten, monatlichen Modellabfluss inklusive Flussigspeicher¨ neu berechnen. 32

Kapitel 5

Sensitivit¨at des Modells

5.1 Auswirkungen bei Anderungen¨ der Eingabe- werte

Gezielte Anderungen¨ der einzelnen Parameter wie Gradtagfaktor, Niederschlagsgra- dient,... lassen auf m¨ogliche Auswirkungen beim Durchlaufen verschiedener Klimas- zenarien schließen. Zum besseren Verst¨andnis der Folgen solcher Anderungen¨ fur¨ Parameter wie Verdunstung, Schneedecke, Abfluss, ... soll dieses Kapitel dienen.

5.1.1 Gradtagfaktor

Bei der Anpassung des Gradtagfaktors muss berucksichtigt¨ werden, dass sich dies vor allem auf das Schmelzen und den Flussigspeicher¨ auswirken kann. Verringert man den Gradtagfaktor am Beginn des Fruhjahrs¨ (z.B. im Mai von sechs mm/Gradtag auf funf¨ mm/Gradtag) und l¨asst ihn im Folgemonat Juni gleich, so wird im Juni mehr Schmelzwasser abfließen. Denn so schmilzt der Schnee, der bei einem h¨oheren Gradtagfaktor schon im Mai geschmolzen w¨are, erst im Juni, was einen Anstieg des Schmelzwasserabflusses im Juni verursacht. Der flussige¨ Wasserspeicher ist in Folge dieser Anderung¨ in dem Monat, in dem der Gradtagfaktor gesenkt wird, weniger stark gefullt,¨ weil auch weniger Schmelzwasser in der Schneedecke zwischengespei- chert wird beziehungsweise weniger Wasser in den Grundwasserspeicher fließt. Dafur¨ steigt er im nachfolgenden Monat etwas an, da dann dem Flussigspeicher¨ noch mehr Wasser uber¨ den Schmelzprozess zugefuhrt¨ werden kann.

5.1.2 Schneebedeckung

Eine Anderung¨ der Schneebedeckung zu Beginn des Programms wirkt sich auf die erste N¨aherung der Verdunstung aus. Wird die Schneebedeckung erh¨oht, so nimmt die Verdunstung ab. Die Ursache dafur¨ ist, dass die Verdunstung uber¨ Schnee ge- 5.1 Auswirkungen bei Anderungen¨ der Eingabewerte 33 ringer ist als uber¨ aperem Boden.

5.1.3 Referenzniederschlag und Niederschlagsgradient

Eine Anpassung der monatlichen Niederschlagsmenge, von der man zu Beginn aus- geht, bringt folgende Anderungen¨ mit sich: Der Abfluss nimmt zum Beispiel ab, wenn man von einem geringeren Referenzniederschlag ausgeht. Korrigiert man den Referenzniederschlag nur in den Wintermonaten nach oben, so nimmt der Abfluss in den Monaten des Schmelzens zu. Eine Abnahme des Abflusses in den Sommer- monaten hingegen kann sowohl aus einer Verringerung des Winterniederschlags als auch aus einer Verringerung des Sommerniederschlags, oder auch aus einer Kom- bination der beiden, hervorgehen. Diese Anderungen¨ gehen mit der hydrologischen Bilanzgleichung 4.1 einher. Allgemein ist zu sagen, dass mit einer Erh¨ohung oder Verringerung des Nieder- schlagsgradienten auch der Abfluss zu- beziehungsweise abnimmt. Erh¨oht man den Niederschlagsgradienten im Sommer, so erh¨oht sich relativ gleichm¨aßig zum Anstieg des Gradienten auch der Abfluss, da ja in den Sommermonaten nur ein geringer bis kein Anteil als Schnee f¨allt, somit keine Speicherung stattfindet und der gefallene Niederschlag direkt in den Abfluss ubergeht.¨ Erh¨oht man hingegen den Niederschlagsgradienten in den letzten Herbst- bezie- hungsweise in den Wintermonaten und beh¨alt man bei allen ubrigen¨ Parametern die Anfangswerte bei, so kann sich der Abfluss zus¨atzlich zu den Monaten, in denen der Gradient ge¨andert wird, auch in den Fruhjahrsmonaten¨ ¨andern. Denn durch die Zunahme des Winterniederschlags baut sich eine h¨ohere Schneedecke auf, wo- durch im Fruhjahr¨ mehr Schmelzwasser zur Verfugung¨ steht und so ein gr¨oßerer Schmelzanteil in den Abfluss mit einfließt.

5.1.4 Referenztemperatur und Temperaturgradient

Das gleiche Ph¨anomen tritt auch auf, wenn man den Niederschlagsgradienten gleich l¨asst, dafur¨ aber den Temperaturgradienten im Winter erh¨oht oder in den Herbst und Wintermonaten mit einer niedrigeren Referenztemperatur startet. In diesen bei- den F¨allen beginnt der Aufbau der Schneedecke n¨amlich fruher¨ und so entwickelt sich uber¨ den gesamten Winter hinweg ebenfalls eine m¨achtigere Schneedecke, was wiederum bei deren Schmelzen in den Fruhjahrsmonaten¨ eine positive Auslenkung im Abfluss verursacht. Außerdem nimmt der Regenanteil und somit auch der Regen- abfluss bei abnehmender Referenztemperatur oder zunehmendem Temperaturgradi- enten ab, der Schneeanteil am Gesamtniederschlag und der Schmelzwasserabfluss nehmen jedoch zu. Umgekehrt verl¨auft es bei einer Zunahme der Referenztempera- tur oder einem weniger starken Temperaturgradienten. 5.1 Auswirkungen bei Anderungen¨ der Eingabewerte 34

Eine Abnahme der Referenztemperatur oder des Temperaturgradienten kann auch zur Folge haben, dass die Verdunstung abnimmt. Diese indirekte Beziehung der Verdunstung zur Temperatur kommt im Modell erst in der zweiten N¨aherung der Verdunstung zum Ausdruck, da dann als Schneebedeckung die vom Modell berech- nete Schneematrix, welche eine Funktion der Temperatur ist, verwendet wird. So ergibt sich uber¨ die Abh¨angigkeit der Schneedecke von der Temperatur auch indi- rekt eine Verbindung der Verdunstung zur Temperatur. Erh¨oht man die Referenztemperatur in den Wintermonaten, so f¨allt mehr Nieder- schlag in Form von Regen. Als Folge ist im Fruhjahr¨ weniger Schnee zum Schmelzen vorhanden und dadurch flacht die Abflussspitze etwas ab. Die gesamte Abflusskurve verl¨auft etwas gleichm¨aßiger, da auch uber¨ die Wintermonate mehr Wasser in den Abfluss gelangt. Gleiches passiert bei einem weniger stark ausgepr¨agten Tempera- turgradienten in den Wintermonaten. In beiden F¨allen nimmt auch die Anzahl der Gradtage zu, was wiederum mehr Schmelzen zur Folge hat. 35

Kapitel 6

Modellergebnisse und Verifikation des Klimaszenarienmodells

6.1 Ergebnisse der Modellierung

Nach erfolgreicher Bestimmung aller Inputvariablen fur¨ das Modell k¨onnen die monatlichen Modellwerte wie Gebietsniederschlag, Verdunstung, Abfluss und Speicherung der vier Einzugsgebiete berechnet werden. Die Jahreswerte von Niederschlag, Abfluss und Speicher sowie die mittlere, j¨ahrliche Gebietstemperatur sind fur¨ alle vier Gebiete in Tabelle 6.1 zusammengefasst. Die mittlere, j¨ahrliche Gebietstemperatur ist der Mittelwert aller j¨ahrlichen Mitteltemperaturen der ein- zelnen 100-Meter-H¨ohenstufen eines Gebietes. Die mittlere Gebietsh¨ohe ergibt sich aus dem arithmetischen Mittel aller Rasterpunkte des verwendeten H¨ohenmodells.

Gebiet mittlere mittlere N A V S A/N H¨ohe [m] Temp. [◦C] [mm] [mm] [mm] [mm] Tannberg 1991 0.1 2353 1965 386 1 0.84 Steeg 1940 1.0 2097 1703 393 0 0.81 Scharnitz 1767 0.95 1596 1174 420 2 0.74 Obernberger Tal 1857 2.8 1479 1033 445 1 0.70

Tabelle 6.1: Komponenten der Wasserbilanz aus Modellberechnungen

Der Abflusskoeffizient (A/N) gibt an, welcher Anteil der Niederschl¨age zum Abfluss gelangt. Insbesondere ist er von der Menge der Niederschl¨age und der Beschaffenheit des Gebietes abh¨angig. So ist der Abflusskoeffizient umso niedriger, je mehr Waldanteil an der Gesamtfl¨ache vorhanden ist, da Waldboden auch mehr Niederschlag speichert und verdunstet als unbewaldetes Gebiet (Hegg et al., 2004). Dies ist auch an Tabelle 6.1 gut zu erkennen, denn das Gebiet Scharnitz und das Obernberger Tal haben aufgrund der gr¨oßeren Waldfl¨achen einen kleineren Abflusskoeffizienten. 6.1 Ergebnisse der Modellierung 36

In den Grafiken 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4, sind die einzelnen Werte (V, N, A) jedes Gebietes nach der jeweils letzten N¨aherung im Modell gegen die mittlere H¨ohe des Einzugsbereichs, beziehungsweise die Verdunstung noch zus¨atzlich gegen die mittlere Gebietstemperatur aufgetragen. Die Verdunstung, die in der letzten N¨aherung eine Funktion der vom Modell unter anderem uber¨ die Mitteltemperatur berechneten Schneedecke ist, nimmt nach den Regeln der Natur mit der H¨ohe ab. Allgemein ist die Verdunstung an die Lufttemperatur und den mittleren Wasserdampfgehalt der Luft gebunden. Aber auch die Niederschlagsmenge wirkt sich auf die Verdunstung aus. Je mehr Niederschlag f¨allt, umso h¨oher ist auch die Verdunstung (Baumgartner et al., 1983).

500 500 Korrkoeff.: −0.7 Korrkoeff.: 0.9 475 475

450 Obernberger Tal 450 Obernberger Tal

425 Scharnitz 425 Scharnitz

400 400 Steeg Steeg

375 Tannberg- 375 - Tannberg

Jahresverdunstung [mm] 350 Jahresverdunstung [mm] 350

325 325

300 300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Mittlere Gebietshöhe [m] Mittlere Gebietstemp. [°C] Abbildung 6.1: Verh¨altnis zwischen mitt- Abbildung 6.2: Verh¨altnis zwischen mitt- lerer Gebietsh¨ohe und Verdunstung lerer Gebietstemperatur und Verduns- tung

Im Modell kommt der Temperatureffekt nur uber¨ die Verbindung zur Schnee- decke (Funktion der Mitteltemperatur) zum Ausdruck, da uber¨ Schnee andere Verdunstungswerte gelten als uber¨ aperen Fl¨achen. Wie die Abbildungen 6.1 und 6.2 zeigen, tritt beim Abflussmodell OEZ im Falle dieser vier Einzugsgebiete eine gute Korrelation der Verdunstung sowohl mit der mittleren Gebietsh¨ohe als auch mit der mittleren Jahrestemperatur des Gebietes auf. Der st¨arkere Ruckgang¨ der Verdunstung mit der mittleren Gebietsh¨ohe im Vergleich zum Ruckgang¨ mit der Gebietsmitteltemperatur durfte¨ in diesem Fall nur darauf zuruckzuf¨ uhren¨ sein, dass im Obernberger Tal, das im Mittel h¨oher als das Gebiet Scharnitz liegt, eine deutlich h¨ohere Verdunstung aufgrund der hohen Mitteltemperatur in diesem Gebiet vorherrscht. W¨are die Mitteltemperatur im Obernberger Tal nicht so hoch, so w¨are auch die Verdunstung niedriger und die Abnahme mit der H¨ohe wurde¨ etwas langsamer verlaufen. Messungen in den Alpen haben im Mittel eine H¨ohenabnahme der Jahresverdunstung von 18 mm pro 100 m ergeben 6.1 Ergebnisse der Modellierung 37

(Baumgartner et al., 1983). Diese Werte werden auch mit Hilfe des OEZ Modells im Fall dieser vier Einzugsgebiete in etwa erreicht. Betrachtet man Abbildung 6.3, so kann man sehen, dass auch die Zunahme des Niederschlags mit der H¨ohe im angewandten Modell sehr gut zum Ausdruck kommt. Schließt man das Obernberger Tal aus der Korrelation der verschiedenen Gebiete aufgrund seiner zentralalpinen Lage aus, so ist der exponentielle Anstieg des Niederschlags mit der H¨ohe sehr sch¨on zu erkennen. Die gute Korrelation liegt auch daran, dass die Niederschlagsgradienten in den Gebieten Steeg, Tannberg und Scharnitz relativ ¨ahnlich sind. Fur¨ die am n¨ordlichen Alpenrand gelegenen Gebiete Steeg, Scharnitz und Tannberg ergibt die Regressionsgerade aus den Berechnungen des Modells fur¨ die unteren 100 H¨ohenmeter (zwischen zirka 1750 und 1850 m) in etwa einen j¨ahrlichen vertikalen Gradienten von 90 mm/100 m. Dieser nimmt mit der H¨ohe noch deutlich zu. Etwas weniger gut verl¨auft die Korrelation zwischen allen vier Gebieten, da das Obernberger Tal wegen seiner Lage deutlich weniger Niederschlag erh¨alt.

2200 2400 Korrkoeff.: 0.99 Tannberg Korrkoeff.: 0.99 2000 2200 Tannberg Steeg 2000 1800 Steeg 1800 1600

1600 Scharnitz 1400 Obernberger Tal 1400 1200 Scharnitz 1200 1000 Obernberger Tal 1000 800

800 Jahresabfluss [mm] 600 600 400 400 jährlicher Gebietsniederschlag [mm]

200 200

0 0 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 Mittlere Gebietshöhe [m] Mittlere Gebietshöhe [m] Abbildung 6.3: Verh¨altnis zwischen Abbildung 6.4: Verh¨altnis zwischen Jah- j¨ahrlichem Gebietsniederschlag und resabfluss und mittlerer Gebietsh¨ohe mittlerer Gebietsh¨ohe

Die Regressionsgeraden werden nur fur¨ die drei randalpinen Gebiete Scharnitz, Steeg und Tannberg berechnet. Genauso wie der Niederschlag nimmt auch der Abfluss (Abb. 6.4) mit der H¨ohe zu. Er berechnet sich aus der Summe des Schmelzwasserabflusses und des Regenabflus- ses. Als Kombination von einem Anstieg des Niederschlags mit der H¨ohe und einer Abnahme der Verdunstung scheint es logisch, dass auch der Abfluss umso mehr zunimmt, je h¨oher das Gebiet liegt. Auch orographische Hebungsgebiete, also ins- besondere Staulagen wie die Gebiete Scharnitz, Lech und Tannberg, weisen h¨ohere Abflusse¨ auf (Baumgartner et al., 1983). Deshalb wurde auch bei der Korrelation in Abbildung 6.4 das zentralalpin gelegene Obernberger Tal vernachl¨assigt. 6.1 Ergebnisse der Modellierung 38

Zur Veranschaulichung der Verdunstungsberechnung im Modell wird die Verduns- tung des Obernberger Tales anhand der Ergebnisse detaillierter beschrieben. In den Abbildungen 6.5, 6.6, 6.7 werden die vom Modell berechneten Daten zu Schneebe- deckung und Verdunstung sowie der Waldanteil jeder H¨ohenstufe dargestellt. Wie bereits unter 4.2 erkl¨art wird, berechnet sich die Verdunstung sowohl durch die Unterscheidung zwischen Waldfl¨ache und sonstiger Vegetation als auch zwischen schneebedeckten und aperen Fl¨achen.

1000 60 50

800 40 30

600 20 10 Verdunstung [mm] 400 0

2700−2800 2700−2800 9

Schneehöhe [mm we] 2500−2600 8 2500−2600 7 200 2300−2400 2300−2400 6 2100−2200 2100−2200 5 1900−2000 4 1900−2000 3 1700−1800 1700−1800 2 0 1500−1600 1 1300−1400 1500−1600 12 10 11 1300−1400 11 12 1 2 3 4 1100−1200 5 6 7 8 9 1100−1200 10 Höhe [m] Höhe [m] Monat Abbildung 6.5: Schneeverteilung im Abbildung 6.6: Verdunstungsverteilung Obernberger Tal im Obernberger Tal

Am Beispiel des Obernberger Tales 2700−2800 Gesamtfläche Waldfläche ist vor allem auff¨allig, dass die Ver- 2500−2600 dunstung in H¨ohenlagen von etwa 2300−2400 1200 m bis 2000 m uber¨ die Zeit von 2100−2200 November bis Marz im Vergleich zu 1900−2000 ¨ Höhe [m]

1700−1800 niedrigeren H¨ohenstufen in dieser Zeit

1500−1600 oder aber auch im Vergleich zum Ok-

1300−1400 tober h¨oher ist. Dies ist vor allem eine

1100−1200 Auswirkung der Schneebedeckung und 1 2 3 4 5 6 7 Fläche [km²] des Waldfl¨achenanteils der einzelnen Abbildung 6.7: Fl¨achen-H¨ohen-Verteilung H¨ohenstufen. In Abbildung 6.5 sieht im Obernberger Tal man, dass zwischen Dezember und Februar in allen H¨ohen Schnee liegt. Die Verdunstung ist aber dennoch bis in eine H¨ohe von 1800 m gr¨oßer als in der untersten H¨ohenstufe, da zwischen 1200 und 1800 m anteilsm¨aßig mehr Waldfl¨ache vorhanden ist als in der niedrigsten Stufe und uber¨ einer schneebedeckten Waldfl¨ache (1 mm/Tag) mehr verdunstet als uber¨ sonstiger, schneebedeckter Vegetation (0.5 mm/Tag). Erst in den h¨ohergelegenen Bereichen, in denen der Waldanteil bereits wieder gegen null geht, nimmt dann die Verdunstung 6.2 Verifikation des Modells fur¨ Klimaszenarien 39 wieder ab. Im Oktober ist die Verdunstung in allen H¨ohen gleich, da noch nirgend- wo Schnee liegt und somit die Verdunstung uberall¨ mit 0.5 mm/Tag berechnet wird.

Vergleicht man die Gebiete untereinander, so sind eigentlich keine besonderen Auff¨alligkeiten zu beobachten.

6.2 Verifikation des Modells fur¨ Klimaszenarien

In weiterer Folge werden ausgehend von den eingestellten Parametern fur¨ das je- weilige Gebiet (Gradtagfaktor, Schneebedeckung, Niederschlags- und Temperatur- gradient, Temperatur, Niederschlag, Flussigspeicher)¨ Klimaszenarien mit Zu- bezie- hungsweise Abnahme von Niederschlag und Temperatur durchlaufen. Dabei wird keiner der Eingabeparameter gegenuber¨ der Modelleinstellung ver¨andert. Die Va- riation von Niederschlag und Temperatur - je nach Klimaszenario - wird direkt im Matlabprogramm selbst vorgenommen. Beim Niederschlagsszenario wird die erste N¨aherung des Jahresniederschlags mit dem Prozentsatz der Zu- oder Abnahme multipliziert. Bei jahreszeitlich verschiede- nen Anderungsraten¨ bestimmt das Mittel davon die Anpassung des Jahresnieder- schlags in der ersten N¨aherung. Bei der dritten N¨aherung werden die Gesamtnieder- schlagsmatrix und die Matrix mit festem Niederschlag mit dem Anderungsfaktor¨ multipliziert. Variiert der Anderungsfaktor¨ mit den Jahreszeiten, so wird die Anderung¨ in der dritten N¨aherung fur¨ die einzelnen Perioden in zwei aufeinander- folgenden Schritten fur¨ Sommer- und Winterhalbjahr durchgefuhrt.¨ Beim Tempera- turszenario wird gleich am Beginn des Szenarios die Klima¨anderung berucksichtigt,¨ indem die Referenztemperatur der untersten H¨ohenstufe ge¨andert wird. Von der Re- ferenztemperatur ausgehend, wird die Erw¨armung oder Abkuhlung¨ uber¨ den Tem- peraturgradienten in die ubrigen¨ H¨ohenstufen ubernommen.¨ Um einen Vergleich zur Realit¨at zu erhalten, wurde der Messzeitraum zwischen 1961 und 2005 fur¨ das Gebiet Steeg in zwei Perioden unterteilt. Die erste Periode erstreckt sich uber¨ den Zeitraum zwischen 1961 und 1985, die Zweite reicht von 1986 bis 2005. Zuerst wird fur¨ jede Periode in der gleichen Art wie in Kapitel 3.2 beschrieben das Monatsmittel von Niederschlag, Temperatur und Abfluss, gemittelt uber¨ den jewei- ligen Zeitraum, berechnet. Im Verlauf der Abflussmodellierungen fur¨ diese beiden Perioden muss der Flussigspeicher¨ wieder neu angepasst werden, um das Kriterium von 20 mm Abweichung zwischen gemessenem und modelliertem Abfluss zu erfullen.¨ Die gemessene Temperatur- und Niederschlagsdifferenz zwischen den beiden Peri- oden werden beim Szenario als treibende Klimafaktoren auf die erste Periode an- gewandt, um im Anschluss die Szenarioergebnisse mit dem in der zweiten Periode tats¨achlich aufgetretenem Abfluss vergleichen zu k¨onnen. Ausgangspunkt fur¨ das 6.2 Verifikation des Modells fur¨ Klimaszenarien 40

Klimaszenario sind die Berechnungen zur ersten Periode. Nach Durchlauf des Sze- narios sollen zur Best¨atigung der Richtigkeit des Szenarios in etwa der gleiche Ab- flussverlauf und die gleiche monatliche Abfluss- und Niederschlagsmenge, wie fur¨ die zweite Periode gemessen wurde, erhalten werden. Die monatlichen Differenzen von Niederschlag und Temperatur zwischen der zweiten und der ersten Periode, die als Klimafaktoren verwendet werden, sind in Tabelle 6.2 aufgelistet. Es handelt sich dabei um Absolutwerte und nicht wie bei den folgenden Klimaszenarien um Re- lativwerte. Diese Analyse entspricht den Berechnungen, die Kuhn (2000) fur¨ zwei Perioden im Paznaun durchgefuhrt¨ hat.

Okt Nov Dez Jan Feb M¨arz Apr Mai Jun Jul Aug Sept Jahr

∆ NS [mm] 12 -8 6 -19 11 35 -4 0 -2 18 6 12 68 ∆ T[◦C] 0.5 -0.1 0.6 0.2 0.5 1.2 0.8 1.6 1.1 1.0 1.4 -0.1 0.7

Tabelle 6.2: Klimafaktoren aus der Differenz zwischen zweiter (1986 - 2005) und erster (1961 - 1985) Periode

Beim Niederschlag ist eine Zunahme von der ersten zur zweiten Periode zu erkennen. Am deutlichsten ist die positive Abweichung in den Monaten M¨arz und Juli, aber auch im Februar, September und Oktober ist die Zunahme deutlich erkennbar. Eine Abnahme ist hingegen in den Monaten November, J¨anner, April und Juni zu beob- achten, wobei die st¨arkste Abnahme im J¨anner stattfand. Uber¨ den ganzen Zeitraum hinweg gesehen fiel im Gebiet Steeg in der zweiten Periode in einer mittleren H¨ohe aller verwendeten Stationen von 1258 m j¨ahrlich um 68 mm Niederschlag mehr als in der ersten Periode. Diese Niederschlagszunahme in den vergangenen Jahrzehnten ist auch an mehreren Stationen (Otz,¨ L¨angenfeld, S¨olden) im Otztal,¨ ein weiter west- lich gelegenes Paralleltal des Wipptales, aber auch an Stationen im Lechtal (Warth, Gramais, Boden) anhand von Daten aus den hydrographischen Jahrbuchern¨ der Jahre 1971-1980, 1987 und 2002 zu erkennen. Betrachtet man die Temperaturunterschiede, so ist zwischen Februar und August und im Oktober und Dezember eine Erw¨armung von mindestens 0.5 ◦C im Monats- mittel erkennbar. Die maximale positive Anomalie erreicht im Mai mit 1.6 ◦C den H¨ohepunkt. Nur in den Monaten November, J¨anner und September ist keine wesent- liche Anderung¨ zu sehen. Die Abweichung zur ersten Periode lag in diesen Monaten zwischen minus 0.1 und plus 0.2 ◦C. Die Jahresmitteltemperatur im Gebiet Steeg war zwischen 1986 und 2005 gegenuber¨ dem Vergleichszeitraum zwischen 1961 und 1985 durchschnittlich um 0.7 ◦C erh¨oht. Betrachtet man nun die in Tabelle 6.3 zusammengefassten Ergebnisse zum Ver- gleich von Realit¨at, Modell und Klimaszenario, so kann man erkennen, dass das Modell die Wirklichkeit relativ gut wiedergibt. Der Unterschied zwischen den ge- messenen Werten und den nach der Einstellung des Flussigspeichers¨ mit Hilfe des 6.2 Verifikation des Modells fur¨ Klimaszenarien 41

Modells berechneten Werten liegt fur¨ beide Perioden innerhalb der geforderten 20 mm Spannweite. In den Abbildungen 6.8a und 6.8b ist der Verlauf der gemessenen und berechneten Abflussdaten fur¨ die erste Periode (6.8a) sowie der Abflussgang nach Anwendung des Klimaszenarios auf die erste Periode (6.8b) dargestellt. Bei genauer Betrach- tung der Abbildung 6.8a sind keine groben Abweichungen zwischen gemessenem und modelliertem Abfluss zu erkennen. Die Abweichungen liegen alle innerhalb des erlaubten Bereiches von 20 mm. In der zweiten Periode kommt die Berechnung des Abflusses ebenfalls ziemlich genau an das tats¨achlich vorherrschende Abflussbild zwischen 1986 und 2005 heran. Das auf die Eingabewerte und Modelleinstellungen der ersten Periode angewandte Klimaszenario (Abb. 6.8b) rekonstruiert mit den be- rechneten Klimafaktoren von Tabelle 6.2 sowie mit neu angepasstem Flussigspeicher¨ den Abfluss der zweiten Periode ebenfalls realit¨atsnah. Das Abflussminimum wird vom Modell ebenso naturgetreu wiedergegeben wie die Verlagerung des Abflussma- ximums vom Juni in den Mai.

400 400 350 350 300 300 250 250 200 200 150 150 Abfluss [mm] Abfluss [mm] 100 100 50 50 0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monate Monate (a) Periode 1: 1961 - 1985 (b) Szenario fur¨ Periode 2: 1986 - 2005

Abbildung 6.8: Verlauf der Abflusse:¨ gemessen (grun),¨ Szenario ausgehend von Peri- ode eins mit den angewandten Klimafaktoren aus Tabelle 6.2 und neu angepasstem Flussigspeicher¨ (schwarz), modelliert mit Flussigspeichereinstellungen¨ der ersten Pe- riode (rot)

Der in Tabelle 6.3 angestellte Vergleich zeigt weiters, dass die Abweichung zwischen dem unter Anwendung des Klimaszenarios berechnetem Abfluss und dem gemesse- nem Abfluss der zweiten Periode maximal 19 mm pro Monat betr¨agt. Beim Vergleich des fur¨ die zweite Periode berechneten Abflusses und dem Abfluss des Klimasze- narios sind die Abweichungen zwischen Mai und Juli etwas gr¨oßer (zwischen -22 und +39 mm). Diese Abweichungen sind durch die individuellen Anpassungen des Flussigspeichers¨ fur¨ das Szenario und fur¨ die zweite Periode zu erkl¨aren. Daraus kann man schließen, dass die Anpassung des Flussigspeichers¨ die gr¨oßte Unsicherheit in den einzelnen Modellierungen ist. 6.2 Verifikation des Modells fur¨ Klimaszenarien 42 at¨ (alle Angaben in [mm]) arz Apr Mai Jun Jul Aug Sept Jahr ¨ 3 14 5 -16 -1 16 -18 -17 7 20 -18 6 1 -5 4 0 -10 3 3 -11 -22 26 39 1 -9 15 -8 -10 -5 6 1 -13 7 -5 19 19 19 -15 14 86 60 45 32 28 46 113 287 362 275 192 122 1649 7798 6395 7690 47 62 52 66 42 47 36 32 47 5220 31 4220 37 32 -6015 72 32 -60 110 -45 56 -60 130 -45 280 59 -40 148 -45 375 -50 379 -30 137 392 -40 293 335 -30 -35 370 265 328 177 -30 -45 245 354 167 -45 112 -35 284 185 -45 139 135 1646 186 -45 133 165 1776 145 124 1775 140 95 -20 1790 -20 195 -7 -10 -10 -18 -20 -2 0 -18 0 0 Okt Nov Dez Jan Feb M Per 2 Per. 2 Tabelle 6.3: Ergebnisse zum Vergleich von Klimaszenario und Realit Per. 2 ber gem ber -A -A . . Periode 2 [mm] Periode 1 [mm] Periode 2 [mm] Periode 1 [mm] Periode 2 [mm] Per2 - A gem ber Klimasz Klimasz gem ber Szen gem Natur A A Vergleich Natur : Klimaszenario A Vergleich Klimaszenario : Modell A A A A Modell Liquid Storage Einstellungen Periode 1 Periode 2 Szenario Vergleich Natur : Modell A 43

Kapitel 7

Modellierung der Klimaszenarien

Im Rahmen dieser Arbeit werden verschiedene Klimaszenarien simuliert. Bei den ganzj¨ahrigen Szenarien wird zwischen einem Niederschlags- und einem Tempera- turszenario unterschieden. Dabei wird der Monatsniederschlag uber¨ das ganze Jahr hinweg um den gleichen Prozentanteil erh¨oht beziehungsweise erniedrigt. Auch beim Temperaturszenario ist die Anderung¨ das ganze Jahr uber¨ konstant. Unterschiedliche Klimavariabilit¨at zwischen Sommer- und Winterhalbjahr wird in den jahreszeitlich verschiedenen Szenarien simuliert. N¨aher eingegangen wird dabei ebenfalls auf das Temperaturszenario, das Niederschlagsszenario, aber auch auf eine Kombination der beiden. Bei den einzelnen Modellierungen der Szenarien wird so vorgegangen, dass der Flussigspeicher¨ je nach Gefuhl¨ des Modellierers so ver¨andert wird, dass der mo- dellierte Abfluss am ehesten dem subjektiv erwarteten Abfluss entspricht. Wichtig ist auch hier wieder, dass die Jahressumme des Flussigspeichers¨ null ergibt. Die genauen Beweggrunde¨ zu den einzelnen Anpassungen werden in den Unterkapiteln erl¨autert.

7.1 Ganzj¨ahrige Klimaszenarien

7.1.1 Niederschlagsszenario ohne Temperatur¨anderung

Im Falle des ganzj¨ahrigen Niederschlagsszenarios wird fur¨ alle vier Einzugsgebiete eine monatliche Abnahme und Zunahme des Niederschlags von jeweils 20 Prozent angenommen. In den Abbildungen 7.1a, 7.1b, 7.2a und 7.2b sind diese im Vergleich zum modellierten Abfluss der verwendeten Messzeitreihe dargestellt. Der Verlauf des fur¨ die Messzeitreihe simulierten Abflusses zeigt in allen Gebieten die j¨ahrliche Ab- flussspitze im Juni. Allgemein ist in diesen vier F¨allen der maximale Abfluss relativ gleichm¨aßig auf die Monate Mai, Juni und Juli aufgeteilt. Nur im Gebiet Steeg ist der Abfluss im Juli gegenuber¨ Mai und Juni bereits wieder deutlich reduziert. Der 7.1 Ganzj¨ahrige Klimaszenarien 44

Winterabfluss verl¨auft in allen Gebieten von Dezember bis M¨arz relativ gleichm¨aßig, wobei das Minimum in jedem Gebiet auf den Februar f¨allt. Ab M¨arz beginnt der Abfluss uberall¨ wieder langsam zu steigen.

600 600

550 550

500 500

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

200 200

150 150 Simulierter Gebietsabfluss [mm] Simulierter Gebietsabfluss [mm] 100 100

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) Obernberger Tal (b) EZ Scharnitz

Abbildung 7.1: grun:¨ Modell-Ist-Zustand, blau: +20% NS , rot: -20% NS

600 600

550 550

500 500

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

200 200

150 150 Simulierter Gebietsabfluss [mm] Simulierter Gebietsabfluss [mm] 100 100

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) EZ Steeg (b) EZ Tannberg

Abbildung 7.2: grun:¨ Modell-Ist-Zustand, blau: +20% NS , rot: -20% NS

Ausgehend von einer Zunahme des Niederschlags um 20 Prozent findet in den Ge- bieten Tannberg, Steeg und Scharnitz keine Verschiebung der Abflussspitzen statt. Im Obernberger Tal verlagert sich das Abflussmaximum vom Juni in den Mai. Diese Verschiebung ist vor allem durch das st¨arker auftretende Schmelzen im Mai zu er- kl¨aren. In den anderen Gebieten ist die Verschiebung deshalb nicht zu beobachten, da die Temperatur im Mai noch etwas niedriger ist und somit der Schmelzvorgang noch nicht so kr¨aftig in Schwung kommt. Im Winter wirkt sich die Niederschlags- zunahme nicht auf den Abfluss aus, da die gr¨oßeren Niederschlagsmengen in Form von Schnee gespeichert werden. Die Zunahme des Winterniederschlags ist erst im 7.1 Ganzj¨ahrige Klimaszenarien 45

Fruhjahr¨ am Anstieg des Schmelzwasserabflusses erkennbar. Bei einer Abnahme des Niederschlags um 20 Prozent ist generell im Oktober mit niedrigerem Abfluss zu rechnen. Uber¨ den Winter hinweg ist der Abflussverlauf wieder stark von der Abgabe aus dem Flussigwasserspeicher¨ gepr¨agt. Im M¨arz be- ginnt der Abflusspegel wieder in allen vier Einzugsgebieten zu steigen. Auff¨allig dabei ist, dass im Obernberger Tal der Abfluss im April gegenuber¨ M¨arz noch ein- mal etwas zuruckgeht.¨ Dies kann damit erkl¨art werden, dass hier die Fullung¨ des Flussigspeichers¨ wegen der geringfugig¨ h¨oheren Mitteltemperatur schon einen Monat fruher¨ als in den anderen Gebieten beginnt. In der Berechnung des Modellabflus- ses kommt dies dadurch zum Ausdruck, dass dem Term des Flussigspeichers,¨ der w¨ahrend der Wintermonate positiv auf den Modellabfluss wirkt, eine negative Aus- wirkung auf den Modellabfluss zuteil kommt. Im Allgemeinen ist zu beobachten, dass der Modellabfluss im Sommer vor allem in den Monaten besonders stark zuruckgeht,¨ in denen bei der Grundeinstellung der Flussigspeicher¨ gefullt¨ wird. Zus¨atzlich dazu kann mit Fortdauer des hydrologischen Jahres der Ruckgang¨ durch den aufgrund der abnehmenden Winterniederschl¨age ebenfalls geringeren Schmelzwasserabfluss verst¨arkt werden. Im Vergleich der Gebiete Steeg (Abb 7.2a) und Tannberg (Abb. 7.2b) kann dieser verst¨arkte Ruckgang¨ des Modellabflusses besonders gut beobachtet werden. Wegen der im Gegensatz zum Gebiet Tannberg geringeren mittleren Gebietsh¨ohe und somit einer h¨oheren Mitteltemperatur (→ weniger Schnee) des Gebietes Steeg, gelangt hier weniger Schmelzwasser in den Abfluss. Somit beginnt im Gebiet Steeg die Abnahme des Abflusses bereits wieder im Juni. Diesen Tatsachen zur Folge verlagert sich im Gebiet Steeg das Abflussmaximum um einen Monat nach vorne. Im Gebiet Tannberg hingegen bleibt der Abfluss zwischen Mai und Juli relativ konstant hoch. Hier ist eine deutliche Abnahme erst im August erkennbar. Obwohl auch im Gebiet Tannberg im Juli das Schmelzwasser bereits deutlich reduziert ist, bleibt hier im Juli der Abfluss dennoch in etwa gleich hoch wie im Mai und im Juni, da noch relativ viel Wasser, das in der Schneedecke zwischengespeichert war (Flussigspeicherwasser),¨ abfließt. Interessant zu beobachten ist auch die Ver¨anderung des Abflussregimes im Ge- biet Scharnitz, wenn der Niederschlag um 20 Prozent abnimmt. Der Abfluss zwi- schen April und September ist gleichm¨aßiger verteilt als beim Ausgangszustand. Die Ann¨aherung der Abflusswerte zwischen Mai und Juli an die April- und August- werte ist haupts¨achlich auf den Ruckgang¨ des Schmelz- und Regenwasserabflusses in dieser Zeit zuruckzuf¨ uhren.¨ Im August wirkt sich dieser Ruckgang¨ schon nicht mehr so stark aus, da bereits wieder Wasser aus dem Flussigspeicher¨ einen Beitrag zum Gesamtabfluss leistet. Im April ist der Unterschied zwischen Szenario und Aus- gangszustand bei Regen- und Schmelzwasserabfluss ebenfalls noch geringer. Somit ergibt sich fur¨ das Gebiet Scharnitz ein ziemlich gleichm¨aßiger Verlauf uber¨ die Zeit 7.1 Ganzj¨ahrige Klimaszenarien 46 von April bis August.

7.1.2 Temperaturszenario ohne Niederschlags¨anderung In den Graphiken 7.3, 7.4 und 7.5 werden die Auswirkungen auf den Abflussverlauf gezeigt, wenn uber¨ das ganze Jahr hinweg eine Erw¨armung zwischen einem und drei Grad Celsius im monatlichen Durchschnitt auftritt. Die blaue Linie verk¨orpert dabei den Modellabfluss w¨ahrend der Messperiode. Mit den Farben grun,¨ rot und turkis¨ wird der Verlauf des Abflusses bei einer Erw¨armung um ein, zwei und drei Grad dar- gestellt. Die R¨ander der grauen Fl¨achen zeigen den Verlauf der einzelnen Szenarien, wenn der Flussigspeicher¨ gegenuber¨ der ursprunglichen¨ Einstellung nicht ver¨andert werden wurde.¨ Der hellste Grauton repr¨asentiert dabei die Ver¨anderung bei einer Zunahme der Temperatur um ein Grad Celsius und der dunkelste die Ver¨anderung bei einer Erw¨armung um drei Grad Celsius. Anhand des Obernberger Tales (Abb. 7.3) ist zu erkennen, wie der Abfluss mit zu- nehmender Temperatur in den Monaten Oktober und November zunimmt. Diese Zunahmen resultieren aus h¨oheren Regenabflussraten bei steigenden Temperaturen. Bei einer positiven Anomalie von drei Grad Celsius ist dieser Effekt sogar w¨ahrend des Winters von Dezember bis M¨arz erkennbar. Je st¨arker die Erw¨armung voran- schreitet, umso deutlicher ist die Aufspaltung der Abflussspitzen in ein durch die Schneeschmelze verursachtes Maximum und ein zweites Maximum durch die som- merlichen Niederschl¨age zu erkennen. Zudem tritt das durch Schmelzen verursachte Maximum deutlich fruher¨ ein, je w¨armer es wird. Deutlich erkennbar ist die Tren- nung von Schmelz- und Niederschlagsmaximum erst ab einem Temperaturanstieg von zwei Grad Celsius. Bei einer positiven Abweichung um ein Grad verl¨auft der Abfluss im Sommer noch ziemlich gleichm¨aßig hoch, da Schmelz- und Niederschlags- maxima knapp hintereinander auftreten. Im Gebiet Scharnitz (Abb. 7.4) entwickelt sich der Abflussverlauf ¨ahnlich wie im Obernberger Tal. Allerdings findet im Einzugsgebiet der Isar die deutliche Trennung zwischen den beiden durch Schmelzen und ergiebige Sommerniederschl¨age hervor- gehenden Abflussspitzen erst bei einer Erw¨armung um drei Grad Celsius statt. Bei einer weniger starken Erw¨armung stellt sich ein verfruhtes¨ Abflussmaximum ein, das sich aus der Kombination der Niederschlagszunahme im Fruhjahr¨ und dem star- ken Schmelzvorgang ergibt. Warum sich im Vergleich zum Obernberger Tal bei der Erw¨armung um zwei Grad keine so starke Trennung in Schmelz- und Niederschlags- abflussmaxima ergibt, l¨asst sich daraus ableiten, dass im Obernberger Tal, das von Grund aus etwas w¨armer ist, im Fruhjahr¨ die Niederschl¨age h¨oher reichend als Re- gen fallen und somit der Schneedeckenaufbau in den hochgelegenen Bereichen des Gebietes weniger lange und intensiv ist wie im Gebiet Scharnitz. So reicht im Ge- 7.1 Ganzj¨ahrige Klimaszenarien 47 biet Scharnitz der Schmelzwasserabfluss l¨anger in den Sommer hinein und die beiden Maxima liegen n¨aher beisammen und lassen sich in der Betrachtung des Gesamtab- flusses weniger leicht voneinander unterschieden.

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

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150 150

Simulierter Gebietsabfluss [mm] 100 Simulierter Gebietsabfluss [mm] 100

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) mit ursprunglichem¨ Flussigspeicher¨ (b) mit angepasstem Flussigspeicher¨

Abbildung 7.3: Ganzj¨ahriges Temperaturszenario fur¨ das Obernberger Tal: Modell- abfluss w¨ahrend des Messzeitraumes (blau), T+1◦C (grun),¨ T+2◦C (rot), T+3◦C (turkis)¨

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

200 200

150 150

Simulierter Gebietsabfluss [mm] 100 Simulierter Gebietsabfluss [mm] 100

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) mit ursprunglichem¨ Flussigspeicher¨ (b) mit angepasstem Flussigspeicher¨

Abbildung 7.4: Ganzj¨ahriges Temperaturszenario fur¨ das Gebiet Scharnitz: Modell- abfluss w¨ahrend des Messzeitraumes (blau), T+1◦C (grun),¨ T+2◦C (rot), T+3◦C (turkis)¨

Der Vergleich der Gebiete Steeg (Abb. 7.5a) und Tannberg (Abb. 7.5b) l¨asst erken- nen, dass wegen der h¨oheren mittleren Gebietsh¨ohe und der tieferen Referenztem- peratur im Gebiet Tannberg die Zunahme des Abflusses im Vergleich zum Modell- abfluss des Messzeitraumes im Herbst (von September bis November) nicht so stark ist wie im Gebiet Steeg. Zuruckzuf¨ uhren¨ ist dies auf den geringeren Regenanteil am Gesamtniederschlag im Gebiet Tannberg in diesen Monaten. Des weiteren baut 7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien 48

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

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150 150

Simulierter Gebietsabfluss [mm] 100 Simulierter Gebietsabfluss [mm] 100

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) EZ Steeg (b) EZ Tannberg

Abbildung 7.5: Ganzj¨ahriges Temperaturszenario: Modellabfluss w¨ahrend des Mess- zeitraumes (blau), T+1◦C (grun),¨ T+2◦C (rot), T+3◦C (turkis)¨ mit den Anpassun- gen gegenuber¨ den ursprunglichen¨ Flussigspeichereinstellungen¨ in den unterschied- lichen Graut¨onen sich im Gebiet Tannberg auch eine h¨ohere Schneedecke auf. Somit ist mehr und auch etwas l¨anger Schmelzwasser verfugbar¨ und die sommerlichen Abflussmaxima der einzelnen Szenarien erreichen gr¨oßere H¨ohen. Auch in diesen beiden Gebieten fuhrt¨ die Erw¨armung zu einer Verlagerung des Abflussmaximums beziehungsweise zu einer Aufspaltung in ein Maximum verursacht durch Schmelzen und ein weite- res durch die sommerlichen Niederschl¨age. Zu erw¨ahnen ist auch, dass im Gebiet Steeg die Abflussspitzen etwas pr¨agnanter ausfallen, da der Schmelzvorgang fruher¨ als im Gebiet Tannberg abgeschlossen ist und somit im Sommer keine ¨ahnlich hohen Abflussmengen erreicht werden k¨onnen.

7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien

Bei den jahreszeitlichen Klimaszenarien werden im Hinblick auf die unterschiedliche Anderung¨ von Niederschlag beziehungsweise Temperatur im Sommer- und Winter- halbjahr folgende Anderungsraten¨ angenommen:

+ Winterniederschlag: +15 % + Wintertemperatur: +1 ◦C - Sommerniederschlag: -20 % + Sommertemperatur: +2 ◦C.

Tabelle 7.1: Anderungsraten¨ fur¨ jahreszeitliches Szenario

Dabei reicht das Sommerhalbjahr von April bis September und das Winterhalbjahr von Oktober bis M¨arz. 7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien 49

7.2.1 Niederschlagsszenario ohne Temperatur¨anderung

Ausgehend von den Abbildungen 7.6a, 7.6b, 7.7a und 7.7b l¨asst sich ein Vergleich aller Gebiete untereinander, aber besonders der Gebiete Steeg und Tannberg, hin- sichtlich der Anderungen¨ im Abflussverlauf erstellen.

450 450

400 400

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300 300

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100 100 Simulierter Gebietsabfluss [mm] Simulierter Gebietsabfluss [mm]

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0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) Obernberger Tal (b) EZ Scharnitz

Abbildung 7.6: blau: Modellergebnis fur¨ Messperiode, grun:¨ Niederschlagsszenario (Winter: +15 %, Sommer: -20 %)

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

200 200

150 150

100 100 Simulierter Gebietsabfluss [mm] Simulierter Gebietsabfluss [mm]

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) EZ Steeg (b) EZ Tannberg

Abbildung 7.7: blau: Modellergebnis fur¨ Messperiode, grun:¨ Niederschlagsszenario (Winter: +15 %, Sommer: -20 %)

Dieser Vergleich zeigt, dass die gr¨oßten Unterschiede zwischen dem modellierten Abfluss fur¨ den Messzeitraum und dem modellierten Abfluss fur¨ das Niederschlags- szenario in allen Gebieten ausgenommen dem Obernberger Tal (maximale Differenz im Juni und Juli) in den Monaten von Juli bis September auftreten. Außerdem ist die Differenz zwischen dem fur¨ das Szenario von ver¨anderten Niederschlagsmengen modellierten Abfluss und dem aktuellen, modellierten Abfluss in jedem Gebiet im 7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien 50

Oktober positiv. Die fur¨ das Klimaszenario berechnete, deutliche Abflusszunahme im Oktober l¨asst sich dadurch erkl¨aren, dass im Winterhalbjahr mehr Niederschlag zur Verfugung¨ steht. Weil es im Oktober in den meisten H¨ohenstufen noch nicht kalt genug ist, dass der Niederschlag als Schnee fallen kann, erh¨oht sich in diesem Monat der Regenwasserabfluss. Uber¨ die weiteren Wintermonate hinweg ist das Abfluss- verhalten deutlich von den eingestellten Werten des Flussigspeichers¨ gepr¨agt. Von November bis M¨arz ist es großteils kalt genug, dass das Mehr an Niederschlag in Form von Schnee gespeichert werden kann und erst im Fruhjahr¨ als Schmelzwasser einen Beitrag zum Abfluss leistet. Ab Juni stellt sich fur¨ das Szenario letztendlich in allen Gebieten ein deutlich niedrigerer Abfluss ein. Ursache dafur¨ ist dabei einerseits besonders die Abnahme des Niederschlags um 20 Prozent ab April. Andererseits ist der Flussigspeicher¨ des Modells so eingerichtet, dass dieser im Mai mit dem immer st¨arker werdenden Einsetzen der Schneeschmelze gefullt¨ wird. Bei geringeren Nieder- schlagsmengen wirkt sich das schnelle Auffullen¨ des Flussigspeichers¨ noch verst¨arkt auf die Abnahme des Abflusses aus. In weiterer Folge nimmt im Laufe des Som- merhalbjahres der fur¨ das Niederschlagsszenario modellierte Abfluss im Vergleich zum modellierten Abfluss fur¨ die Messperiode immer mehr ab, da der geringfugig¨ h¨ohere Anteil an verfugbarem¨ Schmelzwasser den deutlich reduzierten Niederschlag nicht mehr kompensieren kann. Deshalb ist in allen Gebieten die maximale negative Differenz zwischen dem modellierten Abfluss des Messzeitraums und dem Modell- abfluss des Niederschlagsszenarios zwischen Juli und September, da gegen Ende des hydrologischen Jahres auch der Schmelzwasserbeitrag zum Abfluss nur mehr von geringem Ausmaß ist. Das h¨ohere Schmelzwasservolumen resultiert aus der Zunah- me der Winterniederschl¨age und der damit verbundenen, h¨oheren Schneedecke. Im Obernberger Tal und im Einzugsgebiet der Isar verschiebt sich die Abflussspitze außerdem vom Juni in den Mai. In allen ubrigen¨ Gebieten bleiben sowohl die mini- malen als auch die maximalen Abflusse¨ unver¨andert im selben Monat. Vergleicht man das Gebiet Steeg mit dem Gebiet Tannberg, das wie erw¨ahnt ein Teil des Gebietes Steeg ist, so sind keine wesentlichen Unterschiede in den Ab- fluss¨anderungen bei einer Zunahme des Winter- beziehungsweise einer Abnahme des Sommerniederschlags zu erkennen. Das Abflussmaximum ist in beiden Gebieten jeweils im Juni. Außerdem ist in beiden Gebieten eine Zunahme des Abflusses im Oktober sichtbar, ebenso wie eine Abnahme von Juni bis September. Der einzige gr¨oßere Unterschied zwischen den beiden Gebieten liegt darin, dass im Gebiet Tann- berg im Falle dieses Szenarios der Abfluss im Mai etwas h¨oher als ursprunglich¨ liegt. Dies ist die Folge des zunehmenden Winterniederschlags und dem damit verbun- denen, st¨arkeren Schmelzwasserabfluss. Dieser Effekt zeigt in dem im Durchschnitt aller vier Gebiete h¨ochst gelegenen Gebiet die st¨arkste Wirkung. 7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien 51

7.2.2 Temperaturszenario ohne Niederschlags¨anderung In den Abbildungen 7.8a, 7.8b, 7.9a und 7.9b ist in blauer Farbe jeweils der Ver- lauf des Modellabflusses des gemessenen Zeitraumes dargestellt. In gruner¨ Farbe ist der fur¨ das Temperaturszenario (zwischen Oktober und M¨arz: plus ein ◦C, zwi- schen April und September: plus zwei ◦C) berechnete und im weiteren Verlauf an- gepasste Abfluss dargestellt. Die grauen Fl¨achen zeigen die Abweichung des mit den Flussigspeichereinstellungen¨ des jeweiligen Temperaturszenarios berechneten Ab- flusses im Vergleich zu dem Abfluss, der sich ergibt, wenn das Temperaturszenario mit den ursprunglichen¨ Werten des Flussigspeichers¨ durchgefuhrt¨ wird. Die Abfluss- werte der Monate, in denen es eine graue Hinterlegung gibt, sind somit die gr¨oßten Unsicherheiten in der Modellierung. Der ¨außere Rand der grauen Fl¨ache entspricht dabei den Berechnungen mit den ursprunglichen¨ Flussigspeichereinstellungen¨ und die grune¨ Linie dem Modellabfluss mit den fur¨ das jeweilige Szenario angepassten Flussigspeichereinstellungen.¨ Im Obernberger Tal (Abb. 7.8a) muss der Flussigspeicher¨ fur¨ das Temperatur- szenario in den Monaten Oktober, November, M¨arz, April, Mai und Juni an- gepasst werden. Im Modelllauf fur¨ das Klimaszenario mit den ursprunglichen¨ Flussigspeichereinstellungen¨ ist der Abfluss im November h¨oher als im Oktober. Aufgrund der Tatsache, dass im Oktober kein Unterschied zwischen dem Abfluss des Temperaturszenarios und dem Modellabfluss des gemessenen Zeitraums besteht, wird der Oktoberabfluss beim Szenario leicht erh¨oht. Diese Anpassung kann damit begrundet¨ werden, dass es im Falle einer Erw¨armung mehr Regenabfluss gibt und weniger Niederschlag als Schnee gespeichert wird. Gleichzeitig verringert man den Abfluss im November, da es nicht logisch erscheint, bei einem niedrigeren Tempe- raturwert als im Oktober und nahezu gleicher Niederschlagsmenge und gleichem Niederschlagsgradienten einen h¨oheren Abfluss zu simulieren. Ab April ist laut Sze- nario eine noch st¨arkere Erw¨armung gegeben als w¨ahrend des Winterhalbjahres. Dies bedeutet, dass schon im April mehr Schmelzwasserabfluss produziert wird und mit einem deutlich h¨oheren Abfluss zu rechnen ist. Wurde¨ man den Flussigspeicher¨ im Mai nicht ab¨andern, so l¨age beim Temperaturszenario der Maiabfluss nahe dem ab- soluten Abflussminimum des gesamten hydrologischen Jahres. Allerdings entspricht dies aufgrund der starken Schneeschmelze zu diesem Zeitpunkt und der Nieder- schlagszunahme zum Sommer hin nicht der Realit¨at. Somit muss auch im Mai der Flussigspeicher¨ so korrigiert werden, dass die Abflussh¨ohe in etwa zwischen dem durch Schmelzen verursachten Abflussmaximum im April und den maximalen Ab- flussh¨ohen infolge der sommerlichen Niederschlagsspitze im Juni und Juli liegt. Bei der weiteren Anpassung im Juni berucksichtigt¨ man den Effekt, dass im Zuge der uber¨ das ganze Jahr hinweg h¨oheren Temperaturen im Juni bereits weniger Schmelz- wasser verfugbar¨ ist und die maximalen Schmelzwasserabflusse¨ fruher¨ eintreten. Die 7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien 52 st¨arkere Verdunstung bei h¨oheren Temperaturen und der etwas niedrigere Schmelz- wasserabfluss sind die maßgebenden Argumente fur¨ die Korrektur nach unten. Letzt- endlich ergibt sich beim Temperaturszenario fur¨ das Obernberger Tal im Vergleich zum berechneten Modellabfluss des Messzeitraums die Spaltung des Abflussmaxi- mus in eine Spitze im Mai, verursacht durch fruher¨ einsetzendes Schmelzen, und eine zweite Spitze im Juli infolge des sommerlichen Niederschlagsmaximums.

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

200 200

150 150

100 100 Simulierter Gebietsabfluss [mm] Simulierter Gebietsabfluss [mm]

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) Obernberger Tal (b) EZ Scharnitz

Abbildung 7.8: blau: Modellergebnis fur¨ Messperiode, grun:¨ Temperaturszenario mit den Temperatur-Anderungsraten¨ aus Tab. 7.1, Grauschattierung: Abweichung zu Temperaturszenarioberechnung mit ursprunglichen¨ Flussigspeichereinstellungen¨

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

200 200

150 150

100 100 Simulierter Gebietsabfluss [mm] Simulierter Gebietsabfluss [mm]

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) EZ Steeg (b) EZ Tannberg

Abbildung 7.9: blau: Modellergebnis fur¨ Messperiode, grun:¨ Temperaturszenario mit den Temperatur-Anderungsraten¨ aus Tab. 7.1, Grauschattierung: Abweichung zu Temperaturszenarioberechnung mit ursprunglichen¨ Flussigspeichereinstellungen¨

Im Einzugsgebiet der Isar (Abb. 7.8b) muss die Anpassung des Flussigspeichers¨ im Zeitraum zwischen M¨arz und August sowie im November vorgenommen werden. In den ubrigen¨ Herbstmonaten wird auch mit den ursprunglichen¨ 7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien 53

Flussigspeichereinstellungen¨ eine vernunftige¨ Anderung¨ modelliert. So ist bei einer Erh¨ohung der Temperatur im Oktober der Abfluss nur geringfugig¨ h¨oher, da nur ein wenig mehr Niederschlag als Regen f¨allt, denn auch mit den Ausgangswerten beginnt der Aufbau der Schneedecke im Oktober erst ab einer Seeh¨ohe von 2500 Metern. Im November wird der mit den ursprunglichen¨ Flussigspeichereinstellungen¨ modellierte Abfluss etwas nach unten korrigiert, da sonst der Unterschied zum Ab- fluss der Messzeitreihe etwas zu stark ausf¨allt. Beim Temperaturszenario fließen in diesem Monat um zirka acht Millimeter mehr ab, aufgrund der Tatsache, dass in den unteren Schichten des Gebietes erst ganz geringe Mengen in Form von Schnee gespei- chert werden. Auch im M¨arz ist die Zunahme des Regenabflusses gut zu erkennen. Die Fullung¨ des Flussigspeichers¨ beginnt aufgrund der klimabedingten Erw¨armung dann bereits ein Monat fruher¨ als es fur¨ den Messzeitraum durchschnittlich war. W¨ahrend die Berechnung des Modellabflusses fur¨ den Messzeitraum im April noch eine leichte Zufuhr aus dem Flussigspeicher¨ in die Isar vorsieht, tritt beim Eintreten der Erw¨armung um zwei Grad im April bereits eine Fullung¨ des Flussigspeichers¨ ein. Aus der Kombination des zunehmenden Niederschlags im Sommer und dem starken Schmelzen verlagert sich der maximale Jahresabfluss vom Juni in den Mai. Mit abnehmendem Schmelzwasseranteil am Gesamtabfluss wird der Flussigspeicher¨ so eingestellt, dass die Abflussmenge gegen Ende des hydrologischen Jahres wieder langsam abnimmt. Dabei zeigen die aus dem sommerlichen Niederschlagsmaximum resultierenden, h¨oheren Regenabflusse¨ insofern ihre Wirkung, dass die Abnahme ab Juli etwas st¨arker ist als in den Monaten zuvor. Vergleicht man die Gebiete Steeg und Tannberg miteinander, so ist gut sichtbar, dass das Gebiet Steeg den gr¨oßeren Anteil an tiefer gelegenen Gebieten hat. So ist zum Beispiel der Abfluss im Gebiet Steeg bei einer um ein Grad Celsius erh¨ohten Win- tertemperatur im Vergleich zum Modellabfluss des Messzeitraumes im November noch h¨oher, w¨ahrend es im Gebiet Tannberg trotz der w¨armeren Temperatur noch immer kalt genug ist, dass der gefallene Niederschlag den selben Bedingungen unter- liegt, wie sie w¨ahrend der Messperiode herrschten, und großteils in Form von Schnee konserviert wird. Außerdem ist im Gebiet Steeg im M¨arz bereits eine Zunahme des Regenabflusses feststellbar, im Gebiet Tannberg hingegen nicht. Grunds¨atzlich ist in beiden Gebieten ab April die Zunahme des Abflusses durch mehr Regenanteil am Niederschlag und den st¨arkeren Schmelzvorgang ersichtlich. Abermals spiegeln sich aber auch hier die tiefer gelegenen Regionen im Gebiet Steeg durch den mas- siveren Abflussanstieg wider. Ein gleichm¨aßigerer Abflussverlauf w¨ahrend der Som- mermonate im Gebiet Tannberg l¨asst erkennen, dass hier die Auswirkungen des Schmelzwasserabflusses l¨anger andauern. Da im Gebiet Steeg relativ zur Gesamt- fl¨ache gesehen aufgrund der geringeren Mittelh¨ohe weniger Schnee zum Schmelzen zur Verfugung¨ steht, beginnt hier der Abfluss bereits wieder etwas fruher¨ abzuneh- 7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien 54 men. In diesem Gebiet machen ab Juni/Juli die sommerlichen Niederschl¨age den Großteil des Gesamtabflusses aus. Aber auch in diesen Gebieten bestehen vor allem zwischen April und September die gr¨oßten Unsicherheiten in der Modellierung, da es hier wieder an der Feinfuhligkeit¨ des Modellierers liegt, den Flussigspeicher¨ richtig anzupassen.

7.2.3 Temperatur- und Niederschlagsszenario kombiniert

Bei der Durchfuhrung¨ dieses Klimaszenarios ¨andern sich die beiden Parameter Niederschlag und Temperatur. Zum einem findet w¨ahrend des Winterhalbjahres eine Erw¨armung um ein Grad Celsius und eine Niederschlagszunahme von 15 Prozent statt, zum anderen ist im Sommerhalbjahr eine Erw¨armung um zwei Grad Celsius und eine Abnahme des monatlichen Niederschlags um 20 Prozent zu verzeichnen.

Im Obernberger Tal (Abb. 7.10a) ergibt sich im Falle eines solchen Szenarios eine Verlagerung der absoluten Abflussspitze vom Juni in den Mai. Der Schmelzvor- gang setzt im Vergleich zum Messzeitraum aufgrund der w¨armeren Temperaturen mit h¨oherer Intensit¨at ein. Ein weiterer Grund fur¨ die gr¨oßeren Abflussmengen im M¨arz ist die Zunahme des Niederschlags, die von Oktober bis M¨arz modelliert wird. Somit kann im M¨arz auch eine Zunahme des Regenabflusses registriert werden, da ein Teil des Niederschlagsplus auch in Form von Regen den Boden erreicht. Der April ist vorwiegend vom starken Schmelzvorgang gepr¨agt. Im Mai gibt es auch bei einer modellierten Erw¨armung noch genugend¨ Schmelzwasser, sodass im Vergleich zum jetzigen Abfluss noch kein Ruckgang¨ infolge des niedrigeren Sommerniederschlags eintritt. Mit abnehmendem Schmelzwasserabfluss und dem im Szenario verringerten Niederschlag w¨ahrend des Sommers nimmt in den letzten Monaten des hydrologischen Jahres (ab Juni) auch der Gesamtabfluss deutlich ab. Erw¨ahnenswert ist auch, dass beim Eintreten dieses Szenarios der Oktober- und Novemberabfluss h¨oher als die August- und Septemberwerte sind, was sich aus einer Kombination der Zunahme des Winterniederschlags, der Abnahme des Sommerniederschlags und dem fehlenden Schmelzwasserabfluss gegen Ende des hydrologischen Jahres ergibt. Bei der Anwendung dieses Szenarios auf das Einzugsgebiet der Isar (Abb. 7.10b) deutet sich eine Verschiebung des j¨ahrlichen Abflussmaximums in den Mai an. Die Ursache dafur¨ ist auch hier wieder in der besonders im Sommerhalbjahr starken Erw¨armung und dem damit verknupften¨ fruheren¨ Einsetzen des Tauwet- ters zu finden. Ein deutlicher Anstieg des Schmelzwasserabflusses ist im Gebiet Scharnitz ab April erkennbar. Im Mai erreicht er den H¨ohepunkt und ab Juli 7.2 Jahreszeitlich verschiedene Klimaszenarien 55 ist die Schneeschmelze gr¨oßtenteils abgeschlossen. Nur relativ geringe Mengen an Schmelzwasser tragen somit ab Juli zum Gesamtabfluss bei. Da auch der Niederschlag zu dieser Zeit im simulierten Szenario um 20 Prozent niedriger ist, f¨allt auch der Gesamtabfluss deutlich minimiert aus. Ahnlich¨ wie im Obernberger Tal ist auch im Gebiet Scharnitz eine Angleichung des Abflusses im Oktober und November an den Abfluss im September zu erkennen. Dafur¨ zeigen sich abermals die Zunahme des Regenabflusses in den Anfangsmonaten des hydrologischen Jahres und der schw¨achere Niederschlag im September verantwortlich.

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

200 200

150 150

100 100 Simulierter Gebietsabfluss [mm] Simulierter Gebietsabfluss [mm]

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) Obernberger Tal (b) EZ Scharnitz

Abbildung 7.10: blau: Modellergebnis fur¨ Messperiode, grun:¨ Klimaszenario mit den Anderungsraten¨ aus Tab. 7.1, Grauschattierung: Abweichung zu Klimaszenariobe- rechnung mit ursprunglichen¨ Flussigspeichereinstellungen¨

450 450

400 400

350 350

300 300

250 250

200 200

150 150

100 100 Simulierter Gebietsabfluss [mm] Simulierter Gebietsabfluss [mm]

50 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) EZ Steeg (b) EZ Tannberg

Abbildung 7.11: blau: Modellergebnis fur¨ Messperiode, grun:¨ Klimaszenario mit den Anderungsraten¨ aus Tab. 7.1, Grauschattierung: Abweichung zu Klimaszenariobe- rechnung mit ursprunglichen¨ Flussigspeichereinstellungen¨

Vergleicht man auch im Falle dieses Szenarios wieder die Gebiete Steeg und 7.3 Anderung¨ der Schneedecke und Verdunstung beim Eintreten des kombinierten Niederschlag- und Temperaturszenarios 56

Tannberg, so gibt es einige interessante Punkte zu erw¨ahnen. In beiden Regionen ist die Zunahme des Abflusses im Oktober erkennbar. Grund dafur¨ ist, wie auch schon zuvor fur¨ die anderen Gebiete beschrieben wurde, der mit der Erw¨armung verbundene, st¨arkere Regenabfluss. Im etwas niedriger gelegenen Gebiet Steeg zeigt dieser Effekt bis in den November hinein Wirkung, w¨ahrend hingegen im Gebiet Tannberg im November, im Vergleich zum Modellabfluss des Messzeit- raumes, keine erhohten¨ Regenabflussmengen mehr simuliert werden. Außerdem ist im Gebiet Steeg im M¨arz bereits wieder eine Zunahme des Gesamtabflusses ersichtlich - verursacht ebenfalls durch den zunehmenden Regenabfluss. Eine deutlich erkennbare Zunahme der Gesamtabflussmengen zeigt sich dann in beiden Gebieten ab April. Ausschlaggebend hierfur¨ sind der Anstieg der Regen- und Schmelzwasserabflusse.¨ Es ist interessant, dass der Regenabfluss trotz der mit April beginnenden Abnahme der Niederschlagsmengen zunimmt. Dies erkl¨art sich durch die Zunahme des Regenanteils am Gesamtniederschlag in Folge der Erw¨armung. Der maximale Schmelzwasserabfluss findet in beiden Gebieten im Mai statt. Da aber im Gebiet Steeg im April bereits etwas mehr Schnee schmilzt als im Gebiet Tannberg, ist die Gesamtabflussspitze im Gebiet Tannberg etwas markanter, da hier der Schmelzwasserbeitrag im Mai noch h¨oher ausf¨allt. Im weiteren Jahresverlauf nimmt schlussendlich uberall¨ der Gesamtabfluss ab und liegt deutlich unter dem Modellabfluss der Messperiode. Sowohl im Gebiet Tannberg als auch im Gebiet Steeg ist eine Verschiebung des maximalen Abflusses vom Juni in den Mai zu beobachten. Erw¨ahnenswert ist aber auch, dass durch die Zunahme des Winterniederschlags um 15 Prozent und die Abnahme des Sommerniederschlags um 20 Prozent die h¨ochsten Niederschlagsmengen im Gebiet Tannberg nicht mehr im Sommer sondern im Winter fallen. Im Gebiet Steeg liegen das Sommer- und Wintermaximum in etwa gleich hoch.

7.3 Anderung¨ der Schneedecke und Verduns- tung beim Eintreten des kombinierten Niederschlag- und Temperaturszenarios

Am Beispiel des Gebietes Scharnitz wird in diesem Kapitel noch auf das Verhal- tensmuster der Anderungen¨ von Verdunstung und Schneebedeckung eingegangen, wenn ein jahreszeitlich unterschiedliches Klimaszenario, dem die unter Kapitel 7.2.3 angefuhrten¨ Anderungsraten¨ zugrunde liegen, eintritt. Die Anderungen¨ von Temperatur und Niederschlag sind in den Graphiken 7.12a und 7.12b bildlich dargestellt. Man kann deutlich die Zunahme der Temperatur, sowohl im Winter- als auch im Sommerhalbjahr, erkennen. Ebenso leicht ist daraus die 7.3 Anderung¨ der Schneedecke und Verdunstung beim Eintreten des kombinierten Niederschlag- und Temperaturszenarios 57

Niederschlagszunahme im Winter beziehungsweise -abnahme im Sommer abzulesen. Diese beiden Faktoren sind es auch, die in weiterer Folge die Schneebedeckung, die Verdunstung sowie den Regen- und Schmelzwasserabfluss und weiters den Gesamt- abfluss beeinflussen.

180

15 160

140 10 120

100 5 80

60 0 Referenzniederschlag [mm] 40 Simulierter Gebietsabfluss [mm]

20 −5 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) Referenztemperatur (b) Referenzniederschlag

Abbildung 7.12: Gebiet Scharnitz: blau - Messzeitraum, grun¨ - Szenario

Beim Vergleich der Schneedecken-H¨ohen-Verteilung zwischen Messperiode (Abb. 7.13a) und Szenario (Abb. 7.13b) sieht man, dass beim Eintreten des Szenarios im November und M¨arz in den tiefer gelegenen Gebieten aufgrund der Erw¨armung weniger Schnee liegen bleibt. Im Oktober und im Sp¨atwinter (M¨arz, April) ist dieser Effekt auch noch in den h¨oheren Schichten merkbar. W¨ahrend der Zeit zwischen Dezember und Februar ist es allerdings auch in den unteren Bereichen des Gebie- tes kalt genug, dass trotz der Temperaturzunahme der Niederschlag, der ja w¨ahrend dieser Zeit ebenfalls zunimmt, in Form von Schnee gespeichert werden kann. So kann sich eine m¨achtigere Schneedecke aufbauen. Mit einem noch gr¨oßeren Temperatur- anstieg ab April und ab diesem Monat auch um 20 Prozent schw¨acher ausfallenden Niederschlag, verliert die Schneedecke beim Klimaszenario schnell an H¨ohe. Es geht sogar soweit, dass selbst in großen H¨ohen in den Sommermonaten nur noch wenig bis kein Schnee mehr ubrig¨ ist. Diese Anderungen¨ bestimmen im weiteren Verlauf auch die Verdunstung in den unterschiedlichen H¨ohen, da die Verdunstungsraten, je nachdem ob die Oberfl¨ache schneebedeckt oder aper ist, variieren. Vor allem in den Monaten November und M¨arz kann man gut erkennen, wie beim Klimaszenario (Abb. 7.14b) in den unteren Schichten die Verdunstung abnimmt. Die Ursache dafur¨ ist, dass im Winterhalbjahr uber¨ Schnee eine h¨ohere Vedunstungsrate verwendet wird als uber¨ aperen Fl¨achen und im Falle des Szenarios die unteren Schichten im November und M¨arz nicht mehr schneebedeckt sind. Ab April kehrt sich das Verh¨altnis der Verdunstungsraten aber um und die Verdunstungsrate uber¨ aperen Fl¨achen wird im Modell st¨arker gewertet 7.3 Anderung¨ der Schneedecke und Verdunstung beim Eintreten des kombinierten Niederschlag- und Temperaturszenarios 58 als uber¨ schneebedeckten Fl¨achen. So kommt es auch, dass beim Klimaszenario im April in einer H¨ohe von 1500 bis 1700 Metern die Verdunstungsmenge h¨oher ist als im Vergleich zum Messzeitraum (Abb. 7.14a), da beim Klimaszenario diese Fl¨achen schon großteils ausgeapert sind. Hinsichtlich der Jahressumme uber¨ alle H¨ohen glei- chen sich die Verdunstungsabnahme aufgrund fehlender schneebedeckter Fl¨achen im Winter und die Verdunstungszunahme im Sommer infolge des Vorhandenseins von gr¨oßeren schneefreien Fl¨achen aber wieder in etwa aus.

1600 1600

1400 1400

1200 1200

1000 1000

800 800

600 600

Schneehöhe [mm we] 400 Schneehöhe [mm we] 400

200 200

0 0 2700−2800 2700−2800 2500−2600 2500−2600 2300−2400 2300−2400 2100−2200 2100−2200 1900−2000 1900−2000 1700−1800 1700−1800 1500−1600 1500−1600 1300−1400 1300−1400 1100−1200 1100−1200 8 9 8 9 900−1000 3 4 5 6 7 900−1000 3 4 5 6 7 10 11 12 1 2 10 11 12 1 2 Höhe [m] Höhe [m] (a) Modellberechnung fur¨ MessperiodeMonat (b) Modellberechnung fur¨ Monat Szenario

Abbildung 7.13: monatliche Schneeverteilung im Gebiet Scharnitz

60 60

50 50

40 40

30 30

20 20

Verdunstung [mm] 10 Verdunstung [mm] 10

0 0 2700−2800 2700−2800 2500−2600 2500−2600 2300−2400 2300−2400 2100−2200 2100−2200 1900−2000 1900−2000 1700−1800 9 9 7 8 1700−1800 7 8 1500−1600 5 6 1500−1600 5 6 1300−1400 4 4 2 3 1300−1400 2 3 1100−1200 121 1100−1200 121 900−1000 1011 900−1000 1011 Höhe [m] Höhe [m] Monat Monat

(a) Modellberechnung fur¨ Messperiode (b) Modellberechnung fur¨ Szenario

Abbildung 7.14: Verdunstungsverteilung im Gebiet Scharnitz

Man beachte dabei aber die unterschiedlichen Darstellungen der z-Achsen in den Ab- bildungen 7.13 und 7.14. Das Gr¨oßenverh¨altnis der z-Achsen ist so zu interpretieren, 7.3 Anderung¨ der Schneedecke und Verdunstung beim Eintreten des kombinierten Niederschlag- und Temperaturszenarios 59 dass sich Anderungen¨ in der Schneedecke etwa 28 Mal st¨arker auf den Gesamtabfluss auswirken als Anderungen¨ in der Verdunstung.

300 120

250 100

200 80

150 60

40 100 sim. Regenabfluss [mm]

20 sim. Schmelzwasserabfluss [mm] 50

0 0 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat Monat (a) Regenabfluss (b) Schmelzwasserabfluss

Abbildung 7.15: Modellberechnung zu Regen- und Schmelzwasserabfluss im Gebiet Scharnitz: blau - Messzeitraum, grun¨ - Szenario

Die direkten Auswirkungen von Temperatur- und Niederschlags¨anderungen auf den Regen- (Abb. 7.15a) beziehungsweise Schmelzwasserabfluss (Abb. 7.15b) und in wei- terer Folge auf den Gesamtabfluss sind bereits unter Kapitel 7.2.3 fur¨ das Gebiet Scharnitz n¨aher ausgefuhrt.¨ 60

Kapitel 8

Schlussfolgerungen

Das Modell OEZ schafft es, die Wasserhaushaltskomponenten wie Niederschlag, Ver- dunstung und Speicherung fur¨ unterschiedlichste Gebiete realit¨atsgetreu zu berech- nen. Als von Beginn an endgultiger¨ Eingabewert steht dabei nur der gemessene mo- natliche Abflusswert der jeweiligen Pegelstation zur Verfugung.¨ Bei Temperatur- und Niederschlagseingabewerten sowie deren H¨ohengradienten bilden zwar eben- falls Messwerte verschiedener Wetterstationen aus den Gebieten die Basis, allerdings mussen¨ diese Variablen teilweise noch zus¨atzlich je nach Gebietslage angepasst wer- den. Gleiches gilt fur¨ die Gradtagfaktoren und den Grad der Schneebedeckung. Die richtige Einstellung des Flussigspeichers¨ vervollst¨andigt die erfolgreiche Modellie- rung. Ausgehend von diesen individuellen Einstellungen fur¨ jedes Gebiet kann mit der Modellierung der einzelnen Klimaszenarien begonnen werden. Bei den einzelnen Szenarien ergeben sich durch die Anderungen¨ der Eingabewerte von Niederschlag beziehungsweise Temperatur oder einer Kombination der beiden Verschiebungen der Abflussspitzen. Bei einer Zunahme der Temperatur ergeben sich fur¨ die Ab- flusse¨ in den Herbst- und Wintermonaten nur geringe bis keine Ver¨anderungen. Im Fruhjahr¨ und Sommer zeigen sich allerdings st¨arkere Ver¨anderungen, die vor allem durch fruheres¨ Einsetzen des Schmelzens verursacht werden. Bei einer Kombinati- on von Temperatur- und Niederschlagsszenario mit unterschiedlichen Klimafaktoren fur¨ Sommer- und Winterhalbjahr sind ¨ahnliche Ver¨anderungen zu beobachten. Das Niederschlagsszenario liefert je nach Abnahme oder Zunahme deutlich verringerte oder erh¨ohte Abflussverl¨aufe im Fruhjahr,¨ Sommer und Herbst und relativ konstant bleibende Verl¨aufe w¨ahrend des Winters. Der kritische Punkt, ob die Anwendung des OEZ auch fur¨ Gebiete aus Kalkstein vernunftige¨ Ergebnisse bringt, konnte mit der Modellierung der Wasserhaushalts- komponenten der hier behandelten Einzugsgebiete gekl¨art werden. Im Verlauf der Auswertungen gibt es keine Besonderheiten, die darauf hindeuten, dass ein in Kalk- steingebieten des Ofteren¨ beobachteter unterirdischer Abfluss, keine naturgetreuen 61

Simulationen von Abfussszenarien zul¨asst. Fur¨ zukunftige¨ Modellierungen unter Zu- hilfenahme des OEZ w¨are es interessant, noch in anderen Kalksteingebieten Model- lierungen durchzufuhren,¨ um endgultige¨ Gewissheit uber¨ die Auswirkung unterirdi- scher Abflusse¨ auf das Gesamtabflussverhalten zu bekommen. Im Bezug auf die Modellierung vergletscherter Einzugsgebiete w¨are es sinnvoll, je nach Szenario wahrscheinliche Ver¨anderungen von Gletschern in das Modell mit ein- fließen zu lassen. Dabei wurde¨ sich die Variante anbieten, das Abflussverhalten bei einem vollst¨andigen Verschwinden der Gletscher zu simulieren. 62

Anhang A

Stammdaten der Pegelstationen

Auszug aus den Stammdatenbl¨attern des Hydrographischen Dienstes (Quelle: Hy- drographischer Dienst) Obernberger Tal

Messstelle Gries am Brenner Gew¨asser Obernberger Seebach

Einzugsgeb. orogr.: 58.3 km2 wirksam 58.3 km2

Flussgebiet lt. HG: 03 - Inn bis zur Salzach Jahrbuchgebiet 03 - Inngebiet oberhalb der Salzach

Bundesland: Tirol Pol. Bezirk: Innsbruck Land Gemeinde: Gries am Brenner Kastralgemeinde: Gries am Brenner

gultig¨ seit: Pegelnullpunkt 01.01.1979 1174.66 m uber¨ der Adria [m u.¨ A.]

geogr. L¨ange: 11◦28’45” geogr. Breite: 47◦02’13”

errichtet: 01.10.1946

gultig¨ seit Pegelnullpunkt [m u.¨ A] 01.10.1946 1177.65 01.10.1979 1174.66

gultig¨ seit Flusskilometer [km] 01.10.1946 0.06

Notizen: Schachtpegel bei der B¨ackerei Eigner. Der Pegel wurde im November 63

2005 aufgrund eines Kraftwerkbaus abgerissen. Im Oktober 2006 wurde beim Kraft- haus ein neuer Pegel mit Lattenpegel (LP), Wasserstandsradar (W-Radar) und Datensammler (DS) installiert. In dieser Zeit wurde ca. 50 Meter oberhalb der alten Messstelle ein Ersatzpegel betrieben. Der Pegel befindet sich seit Inbetriebnahme des KW-Gries a. Br. in der Restwasserstrecke.

Gebiet Scharnitz

Messstelle Scharnitz (Weidach) Gew¨asser Isar

Einzugsgeb. orogr.: 203.6 km2 wirksam 203.6 km2

Flussgebiet lt. HG: 02 - Donau oberhalb des Inn Jahrbuchgebiet 02 - Donaugebiet oberhalb des Inn

Bundesland: Tirol Pol. Bezirk: Innsbruck Land Gemeinde: Scharnitz Kastralgemeinde: Scharnitz

gultig¨ seit: Pegelnullpunkt 18.10.2006 956.95 m u.¨ A.

geogr. L¨ange: 11◦15’52” geogr. Breite: 47◦23’25”

errichtet: 02.05.1978

gultig¨ seit Pegelnullpunkt [m u.¨ A] 02.05.1978 956.97 18.10.2006 956.95

gultig¨ seit Flusskilometer [km] 05.02.1978 266.62

Notizen: Schachtpegel mit Pegelhaus am linken Ufer mit Schwimmer-Standrohr, Schreiber und LP wurde am 02.05.1978 in Betrieb genommen. Im Jahr 2006 wurde ca. funf¨ Meter flussaufw¨arts ein neues Pegelhaus mit Seilkrananlage, LP, Druckluftpegel, W-Radar und Fließgeschwindigkeitsradar (V-Radar) errichtet und am 18.10.2006 in Betrieb genommen. 64

Gebiet Steeg

Messstelle Steeg Gew¨asser Lech

Einzugsgeb. orogr.: 247.9 km2 wirksam 241.7 km2

Flussgebiet lt. HG: 02 - Donau oberhalb des Inn Jahrbuchgebiet 02 - Donaugebiet oberhalb des Inn

Bundesland: Tirol Pol. Bezirk: Reutte Gemeinde: Steeg Kastralgemeinde: Steeg

gultig¨ seit: Pegelnullpunkt 01.01.1988 1109.29 m u.¨ A.

geogr. L¨ange: 10◦17’38” geogr. Breite: 47◦14’33”

errichtet: 01.01.1897

gultig¨ seit Pegelnullpunkt [m u.¨ A] 06.08.1910 1112.84 11.03.1940 1111.84 19.09.1951 1111.81 01.01.1988 1109.29

gultig¨ seit Flusskilometer [km] 01.01.1897 224.11 01.09.1988 224.04

Notizen: W¨ahrend des Baus des neuen Pegels vom 06.03.1986 bis zum 18.12.1989 wurde ein Ersatzpegel (Pneumatikpegel) in einem Kunststoffkasten am fluss- abw¨artigen Widerlager der Brucke¨ bei der Kirche betrieben. Am 01.09.1988 wurde der neue Schachtpegel mit Seilkrananlage in Betrieb genommen. 65

Gebiet Tannberg

Messstelle Lech (Tannbergbrucke)¨ Gew¨asser Lech

Einzugsgeb. orogr.: 84.3 km2 wirksam 84.3 km2

Flussgebiet lt. HG: 02 - Donau oberhalb des Inn Jahrbuchgebiet 02 - Donaugebiet oberhalb des Inn

Bundesland: Vorarlberg Pol. Bezirk: Bludenz Gemeinde: Lech

gultig¨ seit: Pegelnullpunkt 01.01.1996 1437.49 m u.¨ A.

geogr. L¨ange: 10◦08’28” geogr. Breite: 47◦12’30”

errichtet: 01.11.1942

gultig¨ seit Pegelnullpunkt [m u.¨ A] 01.01.1976 1437.48 01.01.1996 1437.49

gultig¨ seit Flusskilometer [km] 01.01.1976 239.96 66

Anhang B

Fl¨achen-H¨ohen-Verteilungen der Gebiete

blau: Gesamtfl¨ache, grun:¨ Waldfl¨ache der jeweiligen H¨ohenstufe

3000−3100 3000−3100 2800−2900 2800−2900 2600−2700 2600−2700 2400−2500 2400−2500 2200−2300 2200−2300 2000−2100 2000−2100 1800−1900 1800−1900 1600−1700 1600−1700 1400−1500 1400−1500 1200−1300 1200−1300 Höhenstufe [m] Höhenstufe [m] 1000−1100 1000−1100 800−900 800−900 600−700 600−700 400−500 400−500 200−300 200−300 0−100 0−100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Fläche [km²] Fläche [km²]

Abbildung B.1: Obernberger Tal Abbildung B.2: EZ Scharnitz

3000−3100 3000−3100 2800−2900 2800−2900 2600−2700 2600−2700 2400−2500 2400−2500 2200−2300 2200−2300 2000−2100 2000−2100 1800−1900 1800−1900 1600−1700 1600−1700 1400−1500 1400−1500 1200−1300 1200−1300 Höhenstufe [m] Höhenstufe [m] 1000−1100 1000−1100 800−900 800−900 600−700 600−700 400−500 400−500 200−300 200−300 0−100 0−100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Fläche [km²] Fläche [km²]

Abbildung B.3: EZ Steeg Abbildung B.4: EZ Tannberg 67

Anhang C

Parameter und berechnete Wasserhaushaltskomponenten der verschiedenen Szenarien

Der Anstieg des Niederschlags fur¨ die Temperaturszenarien ergibt sich dadurch, dass am Beginn der dritten N¨aherung der Jahresniederschlag uber¨ die hydrologische Bilanzgleichung 4.1 mit der in der zweiten N¨aherung berechneten Jahresverduns- tung neu berechnet wird. Die Verdunstung nimmt bei einem Temperaturanstieg zu. Da am Beginn der dritten N¨aherung noch der gemessene Abfluss zur Schließung des Wasserhaushalts verwendet wird, besteht im OEZ die einzige M¨oglichkeit, die st¨arkere Verdunstung zu berucksichtigen,¨ nur darin, den Niederschlag zu erh¨ohen. 68 Szenarien 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jahr C/100 m] -0.4 -0.4 -0.3 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.3 -0.4 ◦ C C C ◦ ◦ ◦ ¨ ¨ ¨ ¨ ussig)ussig) 20 -50ussig) -50 -40 17 -30 -25ussig) -20 -50 -40 13 70 -30 165 6 -25 0 -52 -30 -40 12 58 0 -30 20 115 -10 -45 -13 37 0 -40 -22 -25 29 0 77 -10 65 -15 0 -22 2 5 45 -8 -16 -2 0 5 -3 0 original NAVS (fest)S (fl T + 1 NAVS (fest)S (fl T + 2 N 116A 80 20 126V 16S (fest) 69 96 38S (fl 19T 51 85 + 24 3 N 117 21A 41 75 80 23 17 127V 21 16S 31 (fest) 69 26 96 38S 19 93 (fl 16 51 85 25 38 117 21 34 111 21 41 76 80 24 13 127 21 16 146 66 31 13 69 26 97 36 31 161 19 93 15 158 -69 51 86 171 21 57 38 168 117 21 24 -66 112 168 20 41 76 80 24 142 13 128 59 21 -32 16 147 132 66 31 -29 107 69 25 97 31 61 1479 41 161 19 93 0 15 158 -54 82 51 86 172 17 61 59 38 168 19 -10 17 -38 1033 112 169 18 41 76 20 59 142 59 -22 21 1 147 132 66 31 -65 107 445 22 61 1486 46 162 0 18 94 158 -17 82 172 61 60 -10 38 168 -29 1033 9 112 169 16 59 142 59 1 -22 148 133 66 107 452 -70 61 1490 55 162 5 158 82 173 1 61 61 168 -8 1033 170 -23 59 142 59 0 133 -20 107 456 61 1495 82 5 61 1033 -3 59 461 1 Niederschlagsgradient [%/100 m]Gradtagfaktor [mm/Gradtag] 0.055Schneebedeckung 0.065Abfluss 0.060 [mm] 4.0Gletscher-Massenbilanz 0.062 [mm] 0.064 4.0 0.055 4.0 0 0.056 0.8 4.0 0 0.050 1.0 4.0 0.033 0.030 80 0 1.0 0.030 0.044 4.2 70 1.0 0.050 0 52 1.0 5.5 0 39 5.5 1.0 31 6.0 0 0.9 6.0 39 0.8 5.0 0 0.7 4.0 61 0 0.6 4.7 157 0 0.6 180 0.6 139 0 0.8 102 0 84 1034 0 0 Eingabewerte Temperaturgradient [ Obernberger Tal 69 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jahr C C, N - 20% C C, N + 15% ◦ ◦ ◦ ◦ arz: T + 1 arz: N + 15% arz: T + 1 ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ussig)ussig) 20 -50 -50 -40 -30 -20 20 70 -50 165 -50 -25 -40 -30 -30 0 -20 70 -10 165 0 -25 -30 0 -10 0 ussig)ussig) 15 -23 -50 -40ussig) -30 -8 90 25 101 -50 -15 -50 -30 -40 -30 0 -20 -10 60 30 0 155 -17 -25 -50 -25 -40 5 -30 15 -5 115 0 32 -37 -13 5 -10 0 N - 20% NAVS (fest)S (fl Okt. - M 93 58 101 20 16 77 65 18 19 68 51 6 21 60 40 7 21 74 30 19 11 89 35 21 19 117 33 129 36 21 71 137 -12 59 135 117 106 106 -48 59 1188 -30 74 61 56 0 61 -10 736 59 2 451 N + 20% NAVS (fest)S (fl 139 151 103 20 115 73 16 102 58 51 19 90 43 41 111 21 40 133 31 21 40 175 41 19 192 49 96 204 21 6 201 240 31 158 -118 226 53 1771 178 -93 140 -35 59 108 0 61 1328 61 -10 59 0 442 April - Sept.: TN + 2 AVS (fest)S (fl Okt. - M April - Sept.: NN - 20% AVS (fest)S (fl Okt. - M April - 117 Sept.: TN + 127 2 87 15A 97 16 71V 41 86 16S 51 (fest) 25 76S 21 (fl 41 24 93 21 31 26 112 132 19 58 16 147 143 91 20 25 130 109 162 -64 16 72 101 172 46 52 96 -13 19 170 132 51 85 37 60 -29 133 141 21 41 105 -30 35 108 1493 59 21 88 31 83 36 0 61 132 19 115 40 1033 44 144 -10 61 87 127 21 30 109 74 -18 16 135 59 72 1 31 56 97 -106 164 133 16 51 -76 459 143 104 86 38 57 21 -28 101 1372 41 106 35 59 66 21 88 5 31 36 61 50 19 116 41 -5 44 61 127 20 106 924 -59 136 59 163 1 41 -107 134 123 -55 446 105 60 87 -13 1379 59 67 5 61 55 -10 61 924 0 59 454 70 Szenarien 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jahr C/100 m] -0.4 -0.4 -0.3 -0.4 -0.5 -0.5 -0.7 -0.7 -0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 ◦ C C C ◦ ◦ ◦ ¨ ¨ ¨ ¨ ussig)ussig) -15 -60ussig) -50 -40 -15 -30 -56ussig) -45 -50 -40 -22 -18 -30 138 -45 140 -34 -50 34 -40 -17 -22 -25 -30 150 -30 -25 135 -10 -50 0 8 -40 -15 -30 -26 159 -25 120 15 0 -17 -10 -29 138 -25 109 0 -33 -22 -25 0 original NAVS (fest)S (fl T + 1 NAVS (fest)S (fl T + 2 N 88A 86 -14V 112 16S (fest) 63 27 136S (fl 21T 125 51 63 + 3 N 22 88 136A 41 62 86 -15V 113 22 16S 31 84 139 (fest) 63 25 137S 20 (fl 20 126 51 64 129 50 67 22 88 137 22 41 62 125 91 -18 113 22 16 148 98 31 85 5 140 72 23 138 26 20 161 17 171 126 -83 51 64 130 156 38 50 61 179 22 89 137 -81 22 41 63 126 142 86 -22 169 50 114 22 16 -69 1598 149 -11 98 31 86 128 140 63 22 138 61 29 20 -34 162 16 -94 171 107 127 51 64 62 -25 131 157 41 1174 66 54 -69 179 22 138 21 41 63 126 142 60 169 2 -53 53 22 1605 121 149 -24 31 85 128 141 422 -28 62 34 20 168 162 -86 107 -25 62 131 153 158 44 1174 50 37 -59 20 2 127 148 143 60 -47 56 1612 150 125 -34 98 429 -29 62 37 163 108 -86 171 -25 62 1175 158 48 -37 179 2 144 60 169 -45 58 1619 128 436 -22 62 107 -25 62 1174 0 60 443 Niederschlagsgradient [%/100 m]Gradtagfaktor [mm/Gradtag] 0.060Schneebedeckung 0.075Abfluss 0.080 [mm] 4.0Gletscher-Massenbilanz 0.078 [mm] 0.083 4.0 0.081 4.0 0 0.076 0.7 4.0 0 0.044 0.9 4.0 0.040 0.038 83 0 0.043 1 0.055 4.2 63 0.063 0 1 53 5.5 0 1 42 5.5 34 6.0 0 1 6.0 52 5.0 0 0.9 4.0 89 0.7 0 4.7 0.6 173 0 182 0.6 168 0 0.5 132 0.6 0 105 0.8 1176 0 0 Eingabewerte Temperaturgradient [ Gebiet Scharnitz 71 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jahr C, N - 20% C C, N + 15% C ◦ ◦ ◦ ◦ arz: T + 1 arz: N + 15% arz: T + 1 ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ussig) -10 -55 -50 -40 -30 -35 5 165 130 -20 -35 -25 0 ussig) -15 -60 -50 -40 -30 -45 -32 130 143 39 -20 -20 0 ussig) -15 -55 -50 -40 -30 -40 20 165 112 -17 -25 -25 0 ussig) -15 -60 -50 -40 -30 -45 -22 138 140 34 -25 -25 0 ussig) -15 -60 -50 -40 -30 -45 -22 138 140 34 -25 -25 0 April - Sept.: TN + 2 AVS (fest)S (fl 99 94 127 -10 155 16 69 38 142 20 51 81 155 22 158 41 79 102 22 103 31 99 76 20 60 117 -67 22 138 -111 128 165 31 124 -69 130 112 44 -58 123 1517 -35 56 97 -25 62 77 2 1077 62 60 438 Okt. - M April - Sept.: NN - 20% AVS (fest)S (fl 98 97 126 -14 153 16 64 41 141 21 51 80 153 22 156 41 77 101 22 101 31 98 83 20 50 116 -32 22 107 -111 126 171 26 122 -96 162 38 11 -76 141 1502 -31 50 91 -20 61 71 2 1078 62 60 422 Okt. - M April - Sept.: TN + 2 AVS (fest)S (fl 88 88 113 -15 138 16 67 26 126 20 51 64 137 22 140 41 63 131 22 31 86 126 20 63 56 149 22 124 -25 162 171 31 -89 158 161 143 -67 44 1614 148 -47 56 121 -25 108 62 -25 1175 62 2 60 438 Okt. - M N - 20% NAVS (fest)S (fl 70 69 -14 90 16 62 110 6 101 21 51 36 109 22 41 112 37 22 104 31 58 101 20 49 40 119 22 82 -4 129 26 109 126 -50 114 41 95 -29 1284 53 96 -29 62 90 -27 -25 79 62 -1 854 60 429 N + 20% NAVS (fest)S (fl 105 134 103 -14 163 64 16 48 150 51 21 163 89 166 41 22 86 155 31 22 111 150 51 93 20 177 115 16 192 22 223 -109 187 24 258 -131 169 35 -112 1909 244 -46 172 20 -28 137 60 1491 3 61 60 415 72 Szenarien 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jahr C/100 m] -0.4 -0.4 -0.3 -0.4 -0.5 -0.5 -0.7 -0.7 -0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 ◦ C C C ◦ ◦ ◦ ¨ ¨ ¨ ¨ ussig)ussig) 20 -60ussig) -45 -50 10 -30 -60ussig) -35 -45 -50 -45 7 -30 155 73 140 -30 141 -20 109 -36 2 -10 122 155 -20 -22 140 67 -45 0 -20 -50 -10 -11 -30 -24 -230 -106 0 -5 -40 -10 -45 -21 150 100 1 -20 -2 -23 0 original NAVS (fest)S (fl T + 1 NAVS (fest)S (fl T + 2 N 129A 94 20 172V 16S 204 (fest) 63 91S (fl 18 178T 47 138 + 3 N 130 19 169 107A 52 94 10 173V 19 120 16 172S 32 205 (fest) 63 85S 17 (fl 18 179 114 47 144 139 39 131 19 170 142 108 19 52 108 -9 174 7 19 187 121 16 133 173 84 32 207 -216 215 20 73 17 326 17 -218 180 47 107 144 224 141 354 -111 32 39 131 19 171 52 143 160 19 109 -16 265 94 -54 175 50 2 19 2097 188 16 32 133 122 178 174 -20 -248 207 63 31 216 22 65 17 -168 326 121 15 181 0 47 145 225 67 32 1703 88 -64 141 354 37 19 172 144 161 19 52 110 -11 265 30 54 19 2108 -11 229 189 122 178 175 -24 32 393 62 -230 332 217 27 17 121 1 -106 146 238 226 31 62 1703 42 39 -40 144 196 162 19 60 57 -10 -160 2121 190 174 133 404 -193 62 -21 218 123 31 326 -67 1703 227 62 1 354 47 -26 163 265 60 59 2129 -2 178 417 62 -23 121 62 1703 0 60 425 Niederschlagsgradient [%/100 m]Gradtagfaktor [mm/Gradtag] 0.058Schneebedeckung 0.063Abfluss 0.068 [mm] 4.0Gletscher-Massenbilanz 0.070 [mm] 0.069 4.0 0.065 4.0 0 0.054 0.8 4.0 0 0.044 1.0 4.0 0.040 0.038 91 0 1.0 0.043 0.055 4.2 66 1.0 0.056 0 48 1.0 5.5 0 34 5.5 1.0 30 6.0 0 0.9 6.0 58 0.8 5.0 0 0.7 4.0 123 0 0.6 4.7 327 0 0.6 348 0.6 269 0 181 0.8 0 129 1704 0 0 Eingabewerte Temperaturgradient [ Gebiet Steeg 73 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jahr C C, N - 20% C C, N + 15% ◦ ◦ ◦ ◦ arz: T + 1 arz: N + 15% arz: T + 1 ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ussig)ussig) 20 -60 -45ussig) -50 -30 -35 20 -45 -60 155 -45 140 -50ussig) -20 -30 -10 -35 -20 -45 10 155 0 86 140 140 -20ussig) 109 -10 122 108 -20 -80 0 20 -235 -137 -60 -88 -45 -50 -15 -30 -20 -40 0 -65 25 155 -60 160 -45 -15 -50 -10 -30 -20 -35 -15 0 175 88 -25 -9 -19 0 N - 20% NAVS (fest)S (fl Okt. - M April - Sept.: TN + 2 AVS (fest)S (fl Okt. - M April - 104 Sept.: NN - 139 20% 68 20A 164 16 62V 143 58 18S 136 46 (fest) 99 139S 19 (fl 51 73 115Okt. - 19 M 31April 114 87 - 131 Sept.: 17 TN 38 150 + 174 81 105 2 10A 19 206 122 173 70 16 -27V 180 86 180 252 20 -175 47 18S 171 (fest) 129 140 216 -120 174S 37 52 109 19 1685 (fl -65 175 145 122 32 18 54 129 -11 108 144 146 47 17 89 -20 -80 62 189 195 110 200 20 1282 19 -235 231 217 63 0 62 16 -137 114 337 201 226 24 47 60 165 18 191 -88 268 162 130 195 42 52 19 2118 -15 402 243 142 113 -20 179 32 19 131 57 112 122 148 -54 45 17 0 62 147 1703 197 107 -239 147 25 19 233 169 71 72 -241 16 108 323 203 176 -129 19 47 70 167 18 193 338 126 -18 132 197 28 52 19 2001 414 237 -20 144 114 132 32 19 125 50 113 1 -140 87 53 17 61 148 -285 1612 233 19 -195 171 62 357 -52 178 22 60 286 128 -9 42 2024 388 161 -19 125 57 87 1 62 1611 62 70 412 N + 20% NAVS (fest)S (fl 154 206 119 20 244 63 16 124 212 47 177 18 202 141 206 52 19 153 171 32 19 147 170 40 10 17 223 142 -256 19 256 -304 387 267 19 -172 482 192 -27 28 2503 369 -21 232 45 153 2 59 2119 62 60 382 74 Szenarien 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jahr C/100 m] -0.4 -0.4 -0.3 -0.4 -0.5 -0.5 -0.7 -0.7 -0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 ◦ C C C ◦ ◦ ◦ ¨ ¨ ¨ ¨ ussig)ussig) 10 -60ussig) -45 -40 3 -25 -58ussig) -30 -45 -40 -40 -1 -25 200 -55 165 -45 -32 -90 -40 -10 -25 -20 -25 -35 -20 214 -45 -30 148 0 -40 -100 11 -25 -25 -20 205 -15 105 0 -80 -30 -25 200 -20 125 0 -80 -25 -20 0 original NAVS (fest)S (fl T + 1 NAVS (fest)S (fl T + 2 N 132A 105 12 188V 16 62S 219 (fest) 108S (fl 18 205 47 154T + 3 N 133 19 204 145 42A 105 189 3 160V 19 16 27 221 62S 220 (fest) 111S 17 (fl 18 170 206 47 138 154 32 191 133 205 42 159 146 19 119 15 190 19 -1 105 217 161 16 27 222 -233 63 221 109 17 363 246 18 -264 18 207 47 168 156 -209 138 432 248 32 29 134 19 206 147 19 -36 42 160 393 175 105 -32 -10 191 50 162 19 2353 105 218 -21 222 16 27 223 62 -277 101 223 18 61 363 247 136 17 -225 17 1 155 157 208 47 1965 139 432 249 -162 33 62 49 148 19 207 42 161 -27 393 176 19 -95 54 60 163 19 2363 214 219 222 -20 27 -297 224 386 62 418 248 136 -181 21 17 118 0 -107 62 1965 140 343 250 32 40 -25 -214 161 293 177 19 60 57 -254 2375 -20 105 220 213 396 -74 62 363 250 137 28 3 -90 1966 252 42 62 46 -25 178 393 60 59 2389 -20 222 408 62 0 136 62 1965 60 422 Niederschlagsgradient [%/100 m]Gradtagfaktor [mm/Gradtag] 0.058Schneebedeckung 0.063Abfluss 0.068 [mm] 4.0Gletscher-Massenbilanz 0.070 [mm] 0.069 4.0 0.065 4.0 0 0.054 0.9 4.0 0 0.044 1.0 4.0 0.040 0.038 99 0 1.0 0.043 0.055 4.2 64 1.0 0.056 0 46 1.0 5.5 0 32 5.5 1.0 26 6.0 0 0.9 6.0 43 0.8 5.0 0 0.7 4.0 109 0 0.6 4.7 364 0 0.6 424 0.7 399 0 216 0.9 0 145 1967 0 0 Eingabewerte Temperaturgradient [ Gebiet Tannberg 75 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jahr C C, N - 20% C C, N + 15% ◦ ◦ ◦ ◦ arz: T + 1 arz: N + 15% arz: T + 1 ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ussig)ussig) 10 -60 -45ussig) -40 -25 -30 10 -40 -60 200 -45 165 -40ussig) -90 -25 -25 -30 -20 -40 4 200 0 -60 165 -45 -9ussig) -40 -25 -25 -20 -30 50 12 0 -60 250 -45 95 -40 -154 -25 -25 -37 -20 -70 10 0 160 -60 205 -45 -60 -40 -22 -25 -18 -30 20 0 220 95 -110 -17 -18 0 N - 20% NAVS (fest)S (fl Okt. - M April - Sept.: TN + 2 AVS (fest)S (fl Okt. - M April - 106 Sept.: NN - 151 20% 79 11A 176 16 61V 165 72 18S 164 47 (fest) 111 177S 104 19 (fl 41 111Okt. 120 - 19 M 26 127April 128 - 133 Sept.: 17 TN 32 174 + -6 190 114 2 A 19 4 221 197 99 -191 62 16V 207 199 -151 110 18 47 290 18S 206 (fest) 140 -147 155 223S 271 29 42 146 19 1887 (fl -28 139 162 282 -20 27 19 54 171 160 16 149 33 17 2 -67 62 219 213 120 101 187 14 19 -264 248 248 1494 62 62 16 -191 133 385 232 250 19 47 60 -181 182 18 231 353 177 172 -25 250 40 42 19 2373 391 367 187 -20 109 213 27 19 192 57 125 137 151 0 -38 39 17 62 171 1966 216 126 -291 128 10 19 251 194 62 62 -277 16 136 391 235 195 -214 18 47 60 185 18 234 403 138 -40 174 253 25 42 19 2257 406 349 -19 190 110 174 27 19 201 44 127 1 -111 97 34 17 59 173 -344 1881 202 19 -248 196 62 431 -156 198 19 60 -17 367 140 40 -18 2284 375 290 153 54 2 98 62 1880 62 60 403 N + 20% NAVS (fest)S (fl 158 225 130 12 262 62 16 145 245 47 196 18 244 184 264 42 19 199 165 27 19 213 190 32 36 17 259 110 -255 19 293 -368 420 296 18 -283 583 209 -51 25 2809 517 -24 286 44 174 4 59 2431 61 60 374 Literaturverzeichnis

[Baumgartner et al. 1983] Baumgartner, A. ; Reichel, E. ; Weber, G.: Der Wasserhaushalt der Alpen. R. Oldenbourg Verlag Munchen¨ Wien, 1983. – 343 S

[Fliri 1962] Fliri, Franz: Wetterlagenkunde von Tirol. Universit¨atsverlag Wagner, Innsbruck, 1962. – 436 S

[Fliri 1975] Fliri, Franz: Monographie zur Landeskunde Tirols. Universit¨atsverlag Wagner, Innsbruck - Munchen,¨ 1975. – 454 S

[Frei 2007] Frei, Christoph: Klima¨anderung und die Schweiz 2050 - Erwartete Auswirkungen auf Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft. Kap. Grundlagen, S. 11– 21, OcCC/Pro-Clim, 2007

[Hegg et al. 2004] Hegg, C. ; Badoux, A. ; Luscher¨ , P. ; Witzig, J.: Schutzwald und Naturgefahren: Zur Schutzwirkung des Waldes gegen Hochwasser. In: Forum fur¨ Wissen (Hrsg.: Eidg. Forschungsanstalt Wald, Schnee und Landschaft WSL, Birmensdorf - Schweiz) (2004), S. 15 – 20

[Kuhn 2000] Kuhn, M.: Verification of a hydrometeorlogical model of glaziered basins. In: Annals of Glaciology 31 (2000), S. 15 – 18

[Kuhn und Batlogg 1999] Kuhn, M. ; Batlogg, N.: Modellierung der Auswir- kungen von Klima¨anderungen auf verschiedene Einzugsgebiete in Osterreich.¨ In: Schriftenreihe der Forschung im Verbund 46 (1999), S. 94

[Lauscher 1954] Lauscher, F.: Klimatologische Probleme des festen Nieder- schlags. In: Archiv fur¨ Meteorologie, Geophysik und Bioklimatologie, Serie B 6 (1954), S. 60–65

[Sevruk 1985a] Sevruk, B.: Schneeanteil am Monatsniederschlag. In: Beitr¨age zur Geologie der Schweiz - Hydrologie 31 (1985), S. 127–137

[Sevruk 1985b] Sevruk, B.: Systematischer Niederschlagsmessfehler in der Schweiz. In: Beitr¨age zur Geologie der Schweiz - Hydrologie 31 (1985), S. 65– 74

76 Danksagung

Am Ende dieser Arbeit m¨ochte ich allen danken, die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben. Ein besonderer Dank gebuhrt¨ meinem Betreuer Prof. Michael Kuhn, der sich im- mer Zeit genommen hat, meine Fragen zu beantworten, und mir mit seinem großen Wissen immer wieder neue Anregungen zur Fertigstellung der Arbeit gegeben hat. Ein herzliches Dankesch¨on auch an Mag. Marc Olefs, der mir sowohl bei Problemstel- lungen mit Matlab als auch bei fachspezifischen Fragestellungen immer eine große Hilfe war. Fur¨ die Hilfe bei Problemen mit GIS m¨ochte ich auch Frau Dr. Astrid Lambrecht sehr herzlich danken. Beim Amt der Tiroler Landesregierung, Sachgebiet Hydrographie bedanke ich mich vor allem bei Daniel Pfurtscheller und Ing. Martin Neuner fur¨ die Bereitstellung von Abfluss- und Klimadaten zu den verwendeten Stationen und den hilfreichen Antworten bei detaillierteren Fragen zu den Einzugsgebieten. Herzlichen Dank auch an Mag. Johann Niedertscheider, Abteilung Raumordnung, fur¨ das zur Verfugung¨ gestellte Gel¨andemodell von Tirol und den Daten zur Wald- und Gletscherverteilung in Tirol. Beim Amt der Vorarlberger Landesregierung bedanke ich mich bei Ing. Ralf Grabher fur¨ die Bereitstellung der verwendeten Klimadaten von Niederschlag und Abfluss im Vorarlberger Raum und bei Mag. Nikolaus Batlogg fur¨ das Gel¨andemodell Vorarl- bergs und die Daten zu Wald- und Gletscherbedeckung auf Vorarlberger Seite. Ein weiterer Dank richtet sich vor allem auch an meine Studienkollegen und Freunde fur¨ die unz¨ahligen Stunden bei Festen, Radtouren, Skiausflugen,¨ im Urlaub, ... und auch auf der Uni. Danken m¨ochte ich auch meiner Freundin Jutta, fur¨ ihre Unterstutzung¨ und den Ruckhalt,¨ den sie mir gibt. Meinen Eltern August und Maria, meinen Geschwistern Edith, Irene, Martina und Stephan und meiner Oma danke ich ebenfalls fur¨ die ungemeine Unterstutzung¨ in den vergangenen 25 Jahren und dafur,¨ dass sie immer an mich glauben! DANKE!

77 Lebenslauf

Name: Andreas Meingaßner Geburt: 15. November 1982 in Ried im Innkreis, Ober¨osterreich

Bildungsweg: 2008 Diplomarbeit bei Univ–Prof. Dr. Michael Kuhn, Institut fur¨ Meteoro- logie und Geophysik, Universit¨at Innsbruck: ”Modellierung der Was- serhaushaltskomponenten von vier kalkalpinen Einzugsgebieten fur¨ verschiedene Klimaszenarien”. 2002–2008 Diplomstudium der Meteorologie, Universit¨at Innsbruck, Magister der Naturwissenschaften in Meteorologie. 1993–2001 Gymnasium, Ried im Innkreis, Matura. 1989–1993 Volksschule, Mehrnbach.

Auslandsaufenthalt: SS 2006 Auslandssemester an der University of Lapland in Rovaniemi, Finn- land.

Studienbegleitende Praxiserfahrung: 2006 Praktikum bei der Firma Austro Control in Innsbruck.

Teilnahme an Sommer - Schulen: 2007 Convective and Orographically induced Precipitation Study (COPS), Deutschland.

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