Schleichende katastrophen giz mk

Vortrags- und Gesprächsnachmittag
„Wissenschaft trifft
Entwicklungszusammenarbeit:
Wasser und Katastrophen“

Vortrag zu

Schleichende Katastrophen

Dr. Michael Klingler
Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH
Sektorvorhaben des BMZ zu Internationale Wasserpolitik und Infrastruktur

11.9.2012 Folie 1

Schleichende Katastrophen
Definition Katastrophe (UNRISD 2009):
• Unterbrechung der Funktionsfähigkeit einer Gesellschaft bedroht
die Existenzgrundlage der Menschen
• Wirkung abhängig von der Fähigkeit zur Anpassung

Schleichende Katastrophe:
Kontinuierliches Untergraben der Funktionsfähigkeit einer
Gesellschaft ohne bewusstes Wahrnehmen

Mensch als Verursacher
Prozesse der Modernisierung,
Klimawandel Industrialisierung, Urbanisierung,
Globalisierung (Landnutzung)

1. Eingriff in das biologische, chemische und physikalische Gleichgewicht
2. Verringerung der Fähigkeit der Umwelt soziale, ökologische und ökonomische
Funktionen zu erfüllen
3. Veränderung im globalen und lokalen Wasserkreislauf, insbesondere in der
Quantität und Qualität des vorhandenen Wassers
Dr. Michael Klingler 11.9.2012 Folie 22
Folie

Wasser und schleichende Katastrophen
• Anstieg der Meerestemperatur
Ozeane
und • Anstieg der CO2-Konzentration
Flüsse • Anstieg der Meeresspiegel
• Stark oszillierende Flusspegel

• Erosion
Böden • Versiegelung und Verdichtung
• Saure Sulfatböden
• Verlust von Permafrostböden

• Zeitliche Entkoppelung von Arten
Biodiver
• Räumliche Entkopplung von Arten
sität
• Invasive Arten

Gesund • Ernährungssicherheit
heit • Wasserinduzierte Krankheiten
• Vektorübertragene Krankheiten

Folie

Die Zukunft der Meere - zu warm, zu hoch, zu sauer
Geschätzte Verringerung des pH-Werts
zwischen 1700 und den 1990er-Jahren

NASA

Anstieg der Weltenwetter Wikimedia Commons
Meerestemperatur Anstieg des Meeresspiegel Anstieg der CO2-
• Anstieg des Oberflächen - • Anstieg zwischen 18 und Konzentration
wassers um 1°C in den 59 cm bis zum Jahr 2100 • Ozeane als Kohlenstoff-
letzten 140 Jahren • Alternative Vorhersagen : speicher und CO2 –Senke
• Anstieg in europäischen Anstieg von 75-190cm (+2Gt Kohlenstoff/Jahr)
Gewässern höher als • Ursachen : • Gelöstes CO2 senkt den
globaler Durchschnitt und in • Thermische pH-Wert (Ausgangswert: 8,2)
letzten 25 Jahren Ausdehnung durch • in letzten 200 Jahren:
beschleunigter Anstieg 3 globale Erderwärmung Säure-grad um 30%
• Ozeane absorbieren 80% • Abschmelzen der gestiegen (-0,11 Einheiten)
der dem Klimasystem Eisschilde und • bis 2100 , Senkung um 17-
zugeführten Wärme Gletscher 0,47 Einheiten

Folie

Folgen des Anstiegs der Kohlenstoffkonzentration
Anhebung der Carbonate Compensation
Depth (CCD)

Verschiebung im Karbonsystem der Meere

Verringerte Kalzifizierungsrate und höhere
Löslichkeit von Kalziumkarbonat

Veränderungen bei der Riffbildung
(Kleypas & Yates 2009, S.115)

Korallenriffe in Zustand der Auflösung
Verlust der Funktionsfähigkeit des Ökosystems (Küstenschutz, Lebensraum,
Touristische Attraktion)

Verlust von Biodiversität und damit auch von Potential für die Pharmaforschung

Folie

Klimawandel, Mensch und Korallenriffe
Wirtschaftlicher Beitrag von Klimawandel und Korallenbleiche
Korallenriffen weltweit:
Jährlicher Gesamtbeitrag: 29,8 Mrd. US$
Davon: Diagrammtitel
9,6 Tourismus
9,0
10
In Mrd. US$

8 natürliches
5,7 5,5

Bruno de Giusti, 2006
Risikomanagement
6 (Küstenschutz)
Fischerei
4

2 Biodiversität

0

Faktor Mensch (Landnutzung):
• In den letzten 30 Jahren:
• Meerwasserverschmutzung  Fläche der tropischen
• Überfischung Korallenriffe um 30% reduziert
• Tourismus • Prognose bis 2030:
• Infrastrukturkonstruktionen und Schiffverkehr  Verlust von 60% der Korallenriffe
• Handel mit Korallen und Riffbewohnern

Folie

Anstieg des Meeresspiegels und seine Folgen
1. Verminderter Küstenschutz
 Korallenbleiche
 Mangroven: Verdrängung landeinwärts
 Erosionsprozesse
 Veränderung von Tidenhub und maximaler
Hochwasserhöhe in Kombination mit
Extremwetterereignissen

2. Überflutung
 Anstieg um 50 cm würde Anzahl an Überflutungen
in Küstenregionen signifikant erhöhen
 Flächen nicht mehr landwirtschaftlich nutzbar, und
im Extremfall nicht mehr bewohnbar
3. Versalzung
 Eindringen von Salzwasser in Flüsse verringert
Süßwasserqualität (Trinkwasser, Landwirtschaft)
 Meerwasserintrusion in Grundwasser:
 Verschiebung der natürlichen,
unterirdischen Brackwasserzone ins
Landesinnere (Konvektionsströmung)
UNEP/GRID

Folie

Anstieg des Meeresspiegels und die Rolle von
Infrastruktur und Landnutzung
Risikoerhöhung
Deiche Grund-
und wasser-
Dämme entnahme

Problem
Urbanisierung
Wander
Bebaute Brunnen-
Flut- Risikokerngebiete
bohrung-
ebenen en

 Urbane
Siedlungsbrennpunkte
in flachen Küsten- und
Deltaregionen
 Schwerpunkt LDCs
 Migrationsbewegung in
städtische Räume Abendblatt

Folie

Sinkende Flusspegel –
ein Hindernis für die Binnenschifffahrt

gaidaphotos
Missouri River
Links: April 2007
Rechts: Juni 2011
Dave Tunge/Dakota
Langfristige Dürreperioden

Kurzfristige Dürreperioden
Aerials

• Dürrephase zwischen 2000 • Rheinpegel auf 1m gesunken:
und 2009 Transport wird kosten- und
• Saison teilweise um 48 tage zeitintensiver da Güter auf
reduziert mehrere Schiffe verteilt
• Kontinuierliche Abnahme der werden müssen
Transportmenge: • Donau:
 1977: 3,3 Mio Tonnen an der ungarisch-serbischen
 2000: 1,3 Mio Tonnen Grenze laufen 80 Schiffe auf
 2009: 269.000 Tonnen Grund
• 2010 Zunahme der
Transportmenge (330.000t) • Ausgetrocknete Nebenarme
• Überflutungen 2011 behindern schneiden 7 Kleinstädte am
Transportindustrie erneut Oberlauf vom Hauptfluss ab
Folie

Böden – Zwischen Klimawandel und
Menschlichen Eingriffen

Uni Würzburg

Folie 10

Der Einfluss von Landnutzung auf die
Bodenqualität Werner Rudhart / Greenpeace

Rainer Sturm / Pixelio
Boden:

Zentrale für Unterrichtsmedien
Produktivität - 46,1%
Nicht länger
Zentrum der Gesundheit

landwirtschaftlich
nutzbar: 15,1%

im Internet e.V.
UNEP 2007
• Erosionsprozesse und Auswirkungen auf die Wasserqualität
• Verlust von Bodenfunktionen, -qualität und Fruchtbarkeit
• Überschwemmungen und gesundheitliche Folgen
• Auswirkungen auf das Mikroklima
Folie 11

Erosion (Wirkung auf den Wasserkreislauf)

Verlust und Macht Böden geringere
Veränderung der anfällig für
Erosion Folgen: Versickerung
Vegetationsdecke
Beschleunigter
Abfluss von
Niederschlägen
Verlust des fruchtbaren
Oberbodens

Queryzo
Beeinträchtigung
wichtiger
Bodenfunktionen
Anne Burgess

Geng Yunsheng Jack Dykinga

Folie 12

Erosion (Wirkung auf den Wasserkreislauf)
Bodensedimente werden in Infrastruktur und Erosion
Gewässer gespült:
Staustufenbecken verlieren Kapazitäten

Irene deSeke

• erhöhte Trübung
• verringerter Sauerstoffgehalt
• verringerte Wasserqualität

Dünger und Pestizide USBR

 verstärkte Bodenerosion flussabwärts
Colourbox

Deiche und Bebauung natürlicher
Überschwemmungsgebiete:
• mehr Erosion und erhöhte Risiken für
Überschwemmung in nicht geschützten Gebieten
Grund- Ober- • geringe Ablagerung von Sedimenten/Nährstoffen
wasser flächen- Boden in ehemaligen Überschwemmungsgebieten
wasser

Folie 13

Verdichtung und Versiegelung
Urbanisierung: Versiegelung: Niederschlagswasser
kann nicht mehr versickern
Risiko für Überschwemmungen steigt
Cholerarisiko steigt

Folgen für das Mikroklima
 Stark reduzierte Pflanzendecke
verringert Evapotranspiration
le monde diplomatique

Verdichtung: starker Druck auf Böden
presst Hohlräume zusammen

Govt. Of Western Australia
verringert
Speicher- und Bodenwasser:
Filterkapazität des weniger Produktivität
Bodens des Bodens

Versickerung: Durchdringung des Umgebungstemperatur steigt
erhöhter Abfluss von Bodens durch Pflanzen Verringerung der Niederschläge
Niederschlägen und Tiere
Folie 14

Saure Sulfatböden und Klimawandel- eine
Herausforderung
Küstenregionen: Veränderte hydrologische Bedingungen lassen Pyrit im Boden
oxidieren

Kurzfristige
Trockenlegen von Böden Sinkende Wasserpegel Überschwemmungen
ermöglicht Oxidation durch Regulierung, spülen Säure und
Übernutzung und Schwermetalle aus dem
extreme Trockenheit Boden und senken damit
ermöglicht Oxidation den pH-Wert im Wasser
Infrastruktur, z.B. und erhöhen den Eintrag
Bau von Deichen und an Schwermetallen
Entwässerungskanälen

• Verlust von Bodenproduktivität und landwirtschaftlicher Produktivität
• Kosten für Rehabilitierung des Bodens
• Erosion von Infrastruktur
• Beeinträchtigung der Biodiversität (Fischsterben…), sowie Aquakultur

Folie 15

Klimawandel und
Permafrost
Bis 2050:
• Vertiefung des
Auftauhorizontes um 30-50%

Bis 2080:
• Permafrostfläche um 20-35%
reduziert
• 10-20% von Degeneration
geprägt
• Verschiebung der südlichen
Grenze um mehrere 100km in
Richtung Nord

Bis 2100:
Im Extremfall Abnahme der
Permafrostfläche auf 1 Mio. km2
(im Vgl. heute 10,5 Mio km2)

Folie 16

Folgen der Permafrostschmelze
Verringerte Bodenstabilität
Entstehung von Thermokarst (Hügellandschaft):
-Landsenkungen und Steinschlag im Gebirge
-Seenbildung und /oder Trockenfallen von Feuchtgebieten
-Permafrostschmelze und Seenentwicklung verstärken sich
gegenseitig
United States Geological Survey

Bodenwassermobilität
Verbindung von Oberflächenwasser und Grundwassersystem
führt zu Austrocknen von Gewässern
 erhöhte Erosionsrate, und somit erhöhter Sedimenteintrag in
Gewässer

Freisetzung von Methan und Kohlenstoffdioxid:
-Permafrostschmelze verlängert Freisetzung gefrorenen Gases
(CO2 Und CH4) in der Auftauphase und vertieft aktive Schichten:
-Freisetzung durch Mikroorganismen übersteigt Kohlenstoff-
einlagerung durch Vegetation
Dentren

Folie 17

Biodiversität
Erwärmung der Meerestemperatur

Zeitliche Räumliche
Entkoppelung von Entkoppelung von
Arten Arten

Veränderung von Migration nicht
Match-Mismatch- heimischer
Beziehungen in konkurrierender
Nahrungsketten Arten
NASA

Folgen: Temperaturveränderung 2006-2010 zu Folgen:
1951-1980
Kollaps der Räuberpopulation
Entstehen neuer Räuber-Beute- Kurzfristig: Langfristig:
Beziehungen Erhöhung der Verdrängungs-
Entstehen neuer Biodiversität prozesse
Konkurrenzbeziehungen

Folie 18

Zeitliche Entkopplung von Arten

NOAA MESA Project Gibon

Tempe- frühere
raturzu- Blüte früheres frühere
Bakterien- … des
nahme in von
Phytoplanktons
Phyto- wachstum Zersetzung...
der
plankton
Nordsee

Mismatch zwischen Phytoplankton-
Blüte und Zooplankton-Wachstum

Zoo-
plankton
Weniger Zoo- Einbruch der
Nahrung plankton Population
A. Stuhr, IFM-GEOMAR
Wombol Uwe Kils Uwe Kils

Folie 19

Räumliche Entkopplung von Arten
NASA

Kabeljau
verschiebt sich
Fischgründe nordwärts
vor der Stacher

deutschen Kabeljau-Larven ernähren
Küste sich hauptsächlich von
verwaisen Calanus finmarchicus Uwe Kils

Calanus finmarchicus wird
verdrängt Richtung
Norden Eva Leu, NPI

Temperatur-
zunahme in Calanus helgolandicus
der Nordsee aus wärmeren Gebieten
wandert Richtung Norden Morgane Gallinari

Folie 20

Krankheiten
Veränderte
Klimawandel
Landnutzung

Verändertes Mikroklima (erhöhte Temperatur, veränderte
Niederschlagsmuster) und Umweltbedingungen

Verschlechterte Zunahme von Vorteilhafte
Wasser- und wasserinduzierten Bedingungen für
Ernährungssicherheit Krankheiten (z.B. vektorübertragene
Cholera, Typhus, Krankheiten (Dengue,
Vibrio vulnificus Malaria, Chukungunya
Infektion) Fieber)

Folie 21

Wasserinduzierte Krankheiten

Biotechworld Rebecca Ndungu Inga Jurga

Steigende Temperaturen und Erhöhte Niederschläge und
Luftfeuchtigkeit Extremwetterereignisse
•Beschleunigte Ausbreitung und Überflutungen unterbrechen
Reproduktion von Bakterien insbesondere Wasserversorgung und –
•Bei Trockenheit erhöhte Konzentration entsorgung
von Krankheitserregern im Wasser
Faktor Mensch: Faktor Mensch:
• Verwendung von kontaminiertem Unzureichende Wasser- sowie
Wasser mangels Alternativen schlechte Sanitärversorgung erhöhen
• Hohe Konzentration von Menschen das Risiko
an einer Wasserstelle

Folie 22

Wasserinduzierte Krankheiten
1,7 Mio Todesfälle/ Jahr auf Grund schlechter Hygienebedingungen (WHO)

Problem Klimawandel
Verbreitung des Choleravirus in Abhängigkeit von
natürlichen Faktoren:

Steigende Verbreitung von Überschwem- El Nino (z.B. Peru,
Wassertemperatur Zooplankton mungen und Chile) und starke
(Blüte) Hochwasser Niederschläge
Folie 23

Vibrio vulnificus
Bakterien, die • Bei hohen Wassertemperaturen über
natürlicherweise Anstieg 20°C, etwa auf Grund des
der Klimawandels, erhöhte Konzentration
in Brack- und
Wasser- im Meerwasser
Meerwasser tempera
vorkommen -tur
Kenneth Todar, PhD

Offene Wunden oder
Nahrungsaufnahme

Ostsee-Zeitung-Blog
regionale klimatische Perioden mit
sehr warmen Wassertemperaturen

Erhöhte Gefahr von Vibrio-Infektionen
Seit 1993 jährlich im strandnahen Bereich
Hsueh, et al., 2004
der Ostsee
Folie 24

Vektorübertragene Krankheiten: Mensch und Klima
Dengue:
 Anstieg der durchschnittlichen jährlichen Neuansteckungen zwischen 1970–1979
und 2000–2005 um das 7,5fache
Malaria:
sinkende Verbreitung dank zielgerichteten Kontrollanstrengungen (2000-2009
Rückgang der Krankheitsfälle um 3,5% und der Todesfälle um 21%)
bei einem Temperaturanstieg von 2°C sind 40-60 Mio. Menschen mehr betroffen
Steigende Temperaturen, Landnutzung, Infrastruktur und
Luftfeuchtigkeit und Niederschläge Globalisierung
Verbesserte Brutbedingungen für Moskitos:
•Verkürzter Fortpflanzungszyklus und beschleunigte Larvenentwicklung
• Verlängertes zeitliches Auftreten
•Vergrößertes Verbreitungsgebiet

Faktor Mensch
• Globalisierung: Einschleppung in noch nicht/nicht mehr betroffene Gebiete
• Wasseraufbewahrungssysteme, Dämme, Bewässerungsanlagen bieten optimale
Brutbedingungen
•Offenes baumloses Gelände (Abholzung)
Folie 25

Vektorübertragene Krankheiten
Malaria Dengue
Regionale Verteilung von Malariafällen
2010 (WHO 2011)
1% Africa

0% 5% 13% Americas

Eastern
Mediterranean
81% South-East Asia

Western Pacific

WHO
Geschätze Anzahl an Malariafällen 2000-
2010 (WHO 2011)
240
235
in Mio. Fälle

230
225
220
215
210
205

Folie 26

Tropenkrankheiten in Europa?
Globale Verbreitung der asiatischen Tigermücke Verbreitung von
Krankheitsüberträgern nach Europa
Globalisierung von Verkehr, Wirtschaft
und Transport
Globaler Tourismus
Klimawandel: höheren Temperaturen
und Luftfeuchtigkeit, Niederschläge
Ursprüngliches Verbreitungsgebiet schaffen optimalen Lebensraum
Neue Verbreitungsgebiete Gancho, 2008

Beispiel: Asiatische Tigermücke (Aedes albopictus)
Seit den 90er Jahren auch in Europa, bisher in 12 europäischen Ländern

 Hohe Anpassungsfähigkeit In Südeuropa, da
an neue Klimazonen Krankheitsübertragung
(v.a. Kältetoleranz und temperaturabhängig
Überwinterung) (> 25°C, Optimum bei 30°C)
James Gathany, CDC

Überträger von Dengue und Chikungunya-Fieber
Folie 27

Migrationsbewegung von
Virenstämmen:
•Transport und touristischer Verkehr
•Mutationen sorgen für höhere Anpassung
• wärmere Klimabedingungen in neue
Regionen fördern Krankheitsausbruch

Mögliches Habitat von A. albopictus (rot), basierend auf
klimatischen Toleranzschwellen. Stand 2008. ECDC 2009

Ravenna, Norditalien 2007:
 247 Fällen
 Erreger aus Indien
eingeschleppt (Tourismus)

 erstmals auch lokale
Übertragung durch
einheimische
Mückenpopulation
(asiatische Tigermücke) 2006 Réunion:
1/3 der 800.000 Einwohner betroffen

Folie 28

So what?
1. CO2-Ansatz

Permafrost und Korallenriffe erhalten
Minderung der Treibhausgase, um Klimaerwärmung zu reduzieren

Transport Ernährung Energie

• Zug Fleischkonsum Stromanbieter
•Fahrrad reduzieren wechseln:
•zu Fuß erneuerbare
• ÖPNV organischen Müll Energieträger
vermeiden

Heidas Rainer Zenz Franzfoto

Folie 29

So what?
2. Krankheitsvorbeugung

Infektionswege unterbrechen

Mückenstiche Keime

Offene Hygiene im Haushalt verbessern
Moskitonetzte auch
Wasserflächen
in Deutschland
beseitigen oder Küchenlappen
verwenden Hände waschen
abdecken wechseln

poetsche.de

Lars Klintwall Malmqvist
schneider.de Sanja Gjenero

Folie 30

So what?
3. H2O-Ansatz

Wassermanagement
Abflussgeschwindigkeit verringern Rückhaltekapazität
erhöhen
Weniger Mehr
Erosion Verfügbarkeit
•Polder bewirtschaften

•Dach begrünen •Entsiegelung am Grundstück •Retentionsflächen schaffen

Hagen Graebner
CO2-Senken

CO2-Senken

Badische Zeitung
David Shankbone

Folie 31

Wasser- Energie-Nahrungssicherheit (Nexus)
im Alltag
Energie

Wasser Ernährung

Verknüpfungen herstellen, auch im Alltag
• Energie aus Wasserkraft nutzen (Wasser und Energie)
• Fleischkonsum reduzieren (Ernährung, Wasser und Energie)
• Auf Hygiene im Haushalt achten (Wasser, Ernährung und Gesundheit)
• Entsiegelung von Flächen (Wasser und Ernährung)

http://www.water-energy-food.org/en/home.html
Folie 32

Vielen Dank

Mögliche Fragen können wir nun diskutieren!

Kontakt
Michael.klingler@giz.de

Folie 33

Die wichtigsten Treibhausgase
Entwicklung 1978 bis 2010

Kohlenstoff- Distickstoff-
dioxid oxid

Methan Fluorchlorkohlen-
wasserstoffe
(FCKW)

NOAA
absorbieren emittieren Wärmestrahlung ohne natürlichen
Infrarotstrahlung von der zur Erde (atmosphärische Treibhauseffekt  kein
Erde Gegenstrahlung) Leben auf der Erde
Folie 34

Quellenangaben:
Folie2
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