Klimawandel beeinflusst sowohl die Wasserressourcen, als auch die landwirtschaftliche
Produktion. Mit steigenden Temperaturen und abnehmenden Sommerniederschlägen ist zu
erwarten, dass die landwirtschaftliche Produktion in Zukunft vermehrt durch Trockenheit
limitiert sein wird. Wo Wasserressourcen für Bewässerung zur Verfügung stehen, ist mit einer
Zunahme der Wasserentnahmen für Bewässerung zu rechnen. Somit werden
Wasserressourcen unter Klimawandel in zweifacher Hinsicht beeinträchtigt. Erstens direkt
durch Änderungen in der saisonalen Niederschlagsverteilung, die die Grundwasserneubildung
beeinflussen und zweitens durch Änderungen in der Wassernutzung. Es stellt sich somit die
Frage ob Konflikte um die Ressource Wasser in Zukunft zunehmen. Vor diesem Hintergrund
war es Ziel dieses Projektes, zu untersuchen, (1) wie Agrarproduktion, Wasserbedarf für
Bewässerung, Abflüsse und Grundwasserdynamik durch zukünftige Klimaänderungen
beeinflusst werden und (2) wie Klimawandelauswirkungen sich in Kombination mit
Änderungen in der landwirtschaftlichen Wassernutzung auf die Grundwasserdynamik
auswirken. Das Projekt leistet damit im Rahmen des BAFU-Programms Hydro-CH2018 einen
wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis der kombinierten Klima- und
Landnutzungseinflüsse auf die Wasserressourcen. Zur Beantwortung der Forschungsfragen
wurde ein gekoppelter Modellansatz entwickelt, der Modelle aus drei Fachrichtungen
miteinander verbindet: ein landwirtschaftliches Pflanzenwachstumsmodell, ein hydrologischhydraulisches Modell und ein hydrogeologisches Modell. Die Koppellung wurde für das Gebiet
des Grundwasserleiters «Berner Seeland» implementiert und getestet. Das Gebiet wird
überwiegend landwirtschaftlich genutzt, wobei die Möglichkeit zur Grundwassernutzung für
Bewässerung eine wichtige Rolle für die Ertragssicherung spielt. Gleichzeitig versorgt der
Grundwasserleiter die Gemeinden der Umgebung mit Trinkwasser. Eine potentielle
Verschärfung eines Nutzungskonfliktes zwischen Trinkwassernutzung und landwirtschaftlicher
Wassernutzung ist hier deshalb von zentraler Bedeutung.
Bewertet wurden im Rahmen dieser Studie die Auswirkungen von erwarteten
Klimaänderungen bis zum Ende des Jahrhunderts ausgehend von drei verschiedenen
Emissionsszenarien (RCP2.6 = mit Klimaschutz, RCP4.5, RCP8.5 = ohne Klimaschutz).
Landnutzungsänderungsszenarien verbunden mit Zu- oder Abnahme von Bewässerung
wurden erstellt und bewertet, um die kombinierten Auswirkungen von Klima- und möglichen
Nutzungsänderungen auf die Grundwasserdynamik des Untersuchungsgebietes abschätzen
zu können.
Die Modellergebnisse zeigen, dass Ertragsänderungen nicht nur durch
Trockenheitslimitierungen, sondern auch durch steigende Temperaturen getrieben sind. Am
Beispiel von Mais konnte gezeigt werden, dass die Wahl von spätreiferen Sorten zur
Anpassung an steigende Temperaturen sinnvoll sein kann, um das Ertragsniveau zu halten
bzw. noch zu steigern. Allerdings kann ein potentieller Ertragszuwachs nur mit Bewässerung
realsiert werden. Simulationsergebnisse zeigen, dass der Wasserbedarf für Bewässerung
ohne Klimaschutz (RCP8.5) bis zum Ende des Jahrhunderts bei unveränderter
Wachstumsperiode um 40% und mit Sortenanpassung um bis zu 80% zunehmen könnte. Mit
Klimaschutz (RCP2.6) bliebe die Zunahme an Wasserbedarf für Bewässerung auf 7%
beschränkt. Die Zunahme an Bewässerung und saisonale Abnahme der Neubildungsraten mit
abnehmenden Sommerniederschlägen bewirkt im Gebiet eine Absenkung der
Grundwasserstände in den Spätsommer- und Herbstmonaten. Diese würde durch eine
Intensivierung der Bewässerungspraxis akzentuiert und durch eine Extensivierung reduziert.
Implikationen der errechneten Änderungen der Grundwasserdynamik auf den Abbau
organischer Böden, den Schadstofftransport, die Biodiversität und Bewässerungskosten sind
in weiterführenden Studien abzuschätzen.