Water-Food-Energy-Nexus Tool

#virtuelles Wasser #Wassernutzungseffizienz #Landwirtschaft #Food Security #Bewässerung
Abgebildet ist das Einzugsgebiet der Donau mit ihrem Flussnetz. Der Großteil des Flussnetzes ist in blau, einige Flussabschnitte an der unteren Donau in Rot dargestellt. An zehn Pegeln bzw. Untereinzugsgebietsauslassen im Einzugsgebiet sind Diagramme mit modellierten Abflüssen über die Zeit dargestellt, davon der unbewässerte Abfluss (blaue Linie), der bewässerte Abfluss (rote Linie) und die absolute Reduktion des Abflusses (gestrichelte schwarze Linie). Während an einigen Pegel keine bzw. wenig Unterschied zwischen dem unbewässerten und dem bewässertem Abfluss besteht, ist an anderen Stellen ein signifikanter Unterschied sichtbar.
Änderung des Abflusses [m³/s] im Einzugsgebiet der Donau infolge großflächiger Intensivierung und Bewässerung von Mais im Jahr 2017 (Q rf: Abfluss „rainfed“, d.h. ohne Intensivierung oder Bewässerung, Q irr: Abfluss „irrigated, d.h. mit Intensivierung und Bewässerung, Q delta: absolute Reduktion des Abflusses. Rote Abschnitte im Flussnetzwerk markieren eine Unterschreitung des ökologischen Mindestwasserabflusses in mind. einem Monat im Jahr 2017. (c) Elisabeth Probst, Christine Werner, Tobias Hank, Wolfram Mauser, Ludwig-Maximilians-Universität München, 2020.

Das „Water-Food-Energy Nexus“-Tool dient zur Bestimmung von Trade-Offs zwischen landwirtschaftlicher Produktion, Bewässerungsbedarf und Stromproduktion durch Wasserkraft unter Szenarien landwirtschaftlicher Intensivierung in Flusseinzugsgebieten.

Das „Water-Food-Energy Nexus“-Tool ist ein integratives Werkzeug zur Ermittlung von Trade-Offs, die sich aus möglichen Szenarien landwirtschaftlicher Intensivierung in Flusseinzugsgebieten ergeben. Anhand von Szenarien zu erhöhten Düngergaben, zur produktiveren Sortenwahl sowie zur Bewässerung von Fruchtarten (z.B. Mais) erlaubt das Tool eine Berechnung des Bewässerungsbedarfs und der zu erwartenden Ertragssteigerung (Produktionsmenge in Tonnen sowie Verkaufsvolumen in € laut Weltmarktpreis) im Einzugsgebiet. Als Folge der Bewässerung durch Entnahme von Oberflächenwasser wird die Reduzierung des Abflusses im Gerinne ermittelt. Die durch die Reduzierung des Abflusses entstehenden Einbußen in der Stromproduktion durch Wasserkraft werden, quantifiziert (Energiemenge in kWh sowie Verkaufsvolumen in € laut Strompreis) und den landwirtschaftlichen Ertragssteigerungen gegenübergestellt. Zusätzlich werden Flussabschnitte identifiziert, die durch Entnahme von Bewässerungswasser unter den gegebenen Szenarien unter den Schwellwert des ökologischen Mindestwasserabflusses fallen.

Das Tool wurde am Fallbeispiel des Donaueinzugsgebiets entwickelt und kann durch seine übertragbare Methodik auf jedes Flusseinzugsgebiet mit beliebiger räumlicher Ausdehnung (wenige km² bis > 100,000 km²) sowie unter beliebiger räumlicher Auflösung (10m² bis >100km²) angewandt werden.

Die Daten des Tools sind auf Anfrage erhältlich.

Wasser­ressource: Grundwasser, Oberflächenwasser, Regenwasser
Produkttyp:
  • Modelle & Software-Tools
Anwendungs­sektor: Landwirtschaft, Naturraum Wasser, Wasserwirtschaft
Fördermaßnahme: GRoW
Projekt: ViWA

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Prof. Dr. Wolfram Mauser

UFZ - Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung,
Magdeburg
VISTA Geoscience Remote Sensing GmbH
Institut für Weltwirtschaft Kiel
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Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Climate Service Center
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