Steigende Temperaturen verschieben die Schneefallgrenze nach oben, lassen die Schneeschmelze früher einsetzen und beschleunigen den Gletscherschwund, was weitreichende Folgen für die saisonale Abflussdynamik alpiner Einzugsgebiete hat. Gleichzeitig greifen anthropogene und klimabedingte Landnutzungsänderungen direkt in den Wasserhaushalt ein und beeinflussen Infiltration, Verdunstung und Abflussbildung. Vor diesem Hintergrund vereint diese Session Beiträge, die sich mit den Auswirkungen von Klimawandel und Landnutzungsänderungen auf hydrologische Regimes, die Dynamik von Extremereignissen wie Hoch- und Niedrigwasser sowie Naturgefahren befassen. Darüber hinaus sind Beiträge zu den physikalisch-chemischen und biologischen Eigenschaften alpiner Gewässer unter veränderten Temperatur- und Abflussbedingungen willkommen. Angesichts zunehmender Risiken für Wasserverfügbarkeit, Ökosysteme und die Bevölkerung alpiner Regionen zielt diese Session auf einen breiten Austausch über Ursachen, Wirkungsketten und Auswirkungen des hydrologischen Wandels im Alpenraum ab.
Registered Abstracts
ID: 3.1
|Brunner, Manuela
Brunner, Manuela
Alpine Hochwasser mit dem Klimawandel
Brunner, M.
Astagneau, P.
Abstract/Description
Hochwasser richten im Alpenraum regelmässig grosse Schäden an und verändern sich mit dem Klimawandel, weil Starkniederschläge zunehmen, die Schneeschmelze zurückgeht und Bodenfeuchte im Winter zu- aber im Sommer abnimmt. Wie genau, ist noch unklar. In dieser Studie nutzen wir ein grosses Klimaensemble in stündlicher Auflösung, um Hochwasserveränderungen in der Schweiz und Österreich in Abhängigkeit der Temperaturzunahme zu quantifizieren. Wir zeigen, dass Hochwasserspitzen in den meisten Gebieten aufgrund einer Zunahme von Starkniederschlägen zunehmen. Die Stärke der Zunahme hängt von der Höhenlage und der Ereignisstärke ab. So ist die Zunahme in tiefen Lagen, wo das hydrologische Regime stark von Regen geprägt ist, am stärksten. In höheren Lagen, die stark schneegeprägt sind, hingegen, ist die Zunahme schwächer, weil zunehmende Starkniederschläge durch abnehmende Schneeschmelze kompensiert werden. Auch variieren die Veränderungen mit der Ereignisstärke: extreme Hochwasser wie das 100-jährliche Hochwasser nehmen stärker zu als moderate Hochwasser wie das 2- oder 10-jährliche Hochwasser. Während Hochwasser in tiefen Lagen unabhängig von der Stärke zunehmen, können moderate Hochwasser in hohen Lagen aufgrund von abnehmender Schneeschmelze auch abnehmen. Abgesehen davon ist das Bild einheitlich: Hochwasserspitzen nehmen zu. Diese Projektionen zeigen, dass sich die Gesellschaft auf stärkere und häufigere Hochwasser vorbereiten muss, indem sie geeignete Vorbereitungs- und Anpassungsmassnahmen trifft.
ID: 3.34
|Herzog, Anna
Herzog, Anna
Will changes in vegetation characteristics rival climate change in shaping future evapotranspiration in alpine headwater catchments?
Herzog, A.
Vormoor, K.
Abstract/Description
Alpine (headwater) catchments are critical freshwater reservoirs, regulating streamflow and sustaining downstream ecosystems and human water supplies. However, the impacts of climate- and land cover change may modify hydrological process behavior in alpine headwater catchments and their relevance for the water availability in downstream areas. Elevation-dependent warming and shifts in snowfall, snow storage and rainfall regimes will alter streamflow towards higher winter discharge, earlier peak flows and more summer low-flow periods in these deglaciating environments. While the role of decreasing meltwater supply is understood fairly well, we need to further investigate the changing role of evapotranspiration (ET) under changing boundary conditions in terms of both climate and vegetation characteristics. The latter are, in fact, influenced not only by climate change but also by changes in the socio-economic practices. It is yet unknown which of these factors has the largest influence on the changing role of ET in these environments.
Here, we investigate the effects of coupled climate-vegetation scenarios on actual ET and its role on the water balance of the Fundusbach catchment (14 km²), which is a tributary catchment to the Ötztaler Ache. We apply a high resolution (25 m , 1 h) spatially distributed water balance model (WaSiM with an ensemble of ten parameter combinations), which allows for the investigation of the complex interactions between soil moisture, vegetation distribution and atmosphere, including potential changes in land use and management. Six bias-corrected EURO-CORDEX climate scenarios and four story-line based land-cover change scenarios are used as drivers for the hydrological model to simulate the potential future (2071-2100) impacts on the hydrological catchment processes as compared to the reference conditions (1971-2000).
While the study is still in the early stages of scenario application fist results already confirm increasing ET rates across all elevation and vegetation zones. While the highest absolute increases occur in densely forested areas, increasing actual ET rates in higher elevations limit lateral subsurface flow, leading to reduced water availability in the root zone at lower elevations. Following the persistent trend of land abandonment of high alpine pasture during recent decades, this effect could be even amplified by rapid shrub encroachment towards the natural treeline. Further investigations will quantify this effect and disentangle the specific contributions of climate versus vegetation change together with their associated uncertainties.
ID: 3.28
|Schwarz, Sabrina
Schwarz, Sabrina
Fragile alpine Einzugsgebiete unter Einfluss des Klimawandels
Schwarz, S.
Paster, M.; Avian, M.; Schöber, J.; and Rindler, R.
Abstract/Description
Alpine Einzugsgebiete reagieren empfindlich auf klimawandelbedingte Veränderungen hydrologischer Regime sowie auf Landnutzungsänderungen, mit direkten Konsequenzen für Extremereignisse, Naturgefahren und die Prozessdynamik von Wasser- und Sedimenttransport. Aktuelle Studien prognostizieren eine Zunahme von stündlichen Starkniederschlagsereignissen sowie den weitgehenden Verlust der Vergletscherung in naher Zukunft, mit weitreichenden Konsequenzen für hydrologische und sedimentologische Prozesse in der Häufigkeit, Intensität und Saisonalität von Abfluss- und Transportprozessen. Vor diesem Hintergrund untersucht das Forschungsprojekt FRAGILE (Fluvial Transport Process Alterations in partly Glaciated Catchments forced by Climate Change), geleitet von der BOKU in Kooperation mit der GeoSphere Austria und der TIWAG, das Einzugsgebiet des hinteren Ötztals (Sölden bis Hintereisferner) mittels verschiedener Monitoringansätze.
An der Pegelstelle Vent/Rofenache, der höchstgelegenen Station des Hydrographischen Dienstes Tirols, wird seit über einem Jahrzehnt ein integratives Geschiebemonitoring betrieben. Die Dauer der jährlichen Geschiebetransportsaison hat sich in diesem Zeitraum von 3–4 auf 4–5 Monate verlängert. Ergänzend werden aktive RFID‑Tracer (Radio‑Frequency Identification) als markierte Geschiebekörner eingebracht. Durch die Detektion ihrer Durchgänge an einer fest installierten Antenne werden Wegstrecken und Transportgeschwindigkeiten bestimmt, wodurch sich die Vorwärtsbewegung des Geschiebes im Einzugsgebiet quantifizieren lässt. Kontinuierliche Temperatursonden in der Rofenache und in den Hauptzubringern erfassen thermische Änderungen, um u. a. Regenereignisse und deren räumliche Zuordnung im Einzugsgebiet zu identifizieren. UAV-gestützte Befliegungen bis in die Gletschervorfelder liefern hochaufgelöste Datensätze zu flächen- und volumenbasierten Oberflächenänderungen sowie zur Vegetationsdynamik und damit zu Landbedeckungsänderungen, die die Sedimentbereitstellung und Systemkonnektivität beeinflussen. Auf dieser Basis wird ein geschiebeorientierter Konnektivitätsindex des Einzugsgebiets abgeleitet.
Ziel dieser Studie ist es, auf Grundlage regionalisierter Klimaszenarien zukünftige Geschiebetransportregime zu quantifizieren und deren Unsicherheiten zu bewerten. Die Ergebnisse sollen zur Weiterentwicklung von Sedimentmanagementstrategien, zur Planung von Hochwasserschutzmaßnahmen und zur Vertiefung des Prozessverständnisses in hochalpinen, besonders fragilen Einzugsgebieten beitragen.
Müller, L.; Gröber, M.; Katzensteiner, K.; Kohl, B.; Markart, G.; Scharr, K.; Schrott, R.; Simon, A.; and Geitner, C.
Abstract/Description
Historische Wald-Nebennutzungen in Form von Streurechen, Schneitelung und Waldweide waren bis ins 20. Jahrhundert weit verbreitet, Waldweide wird heute noch praktiziert. Mit Hilfe historischer Quellen wurde das Ausmaß dieser Praktiken in den Wäldern von vier Einzugsgebieten in den Tiroler Alpen erfasst. Beregnungsversuche und Bodenfeuchtemessungen ermöglichten die Quantifizierung ihrer hydrologischen Auswirkungen. Eine daraus abgeleitete Erweiterung des Expertensystems nach Markart et al. (2004, 2011) um die Bewertung der Wald-Nebennutzungen diente dazu, historische Landnutzungskarten in Oberflächenabflussbeiwertkarten zu übersetzen, um damit Niederschlags-Abfluss-Simulationen anzutreiben.
Vor allem die Waldweide generiert deutlich höheren Oberflächenabfluss, während das Entfernen der Humusauflage durch das Streurechen zwar Einfluss auf die Bodenfeuchtentwicklung nach Niederschlagsereignissen hat, sich auf den Oberflächenabfluss in unseren Untersuchungen aber nur geringfügig auswirkt. Durch das bessere Verständnis des Einflusses historischer Wald-Nebennutzungen auf die Entstehung von Oberflächenabfluss können klimawandelbedingte Änderungen von Hochwasserregimen besser von Effekten durch Landnutzungsänderungen unterschieden werden.
ID: 3.44
|Varela, Mariangela
Varela, Mariangela
Snow Drought Impacts on Vegetation Productivity Across Alpine Ecoregions
Varela, M.
Koch, F.; and Gampe, D.
Abstract/Description
Snow is a critical part of the water cycle for many ecosystems, as snowmelt delivers a reliable water supply that sustains vegetation productivity during the growing season. However, the increasing frequency of snow droughts (periods of anomalously low snow water equivalent (SWE) relative to the climatological mean) poses a growing threat to snow-dominated regions. Reduced SWE leads to an earlier onset of the growing season and a decrease in late-season water availability, both of which directly impact terrestrial vegetation productivity. Alpine ecosystems are particularly vulnerable, as they depend almost entirely on snowmelt for growing-season water supply and have already experienced sharp declines in snowpack depth and duration under current warming. Despite its ecological importance, the impacts of snow droughts on GPP in these regions remain poorly understood. In particular, how responses vary across ecoregions and whether growing-season precipitation amplifies or offsets snow drought effects.
Here, we investigate how snow droughts have affected gross primary productivity (GPP) across different alpine ecoregions over the past three decades. Using the LPJmL dynamic global vegetation model alongside three observational, gridded GPP products (FLUXCOM, NIRv, VODCA2GPP) and ERA5-Land snow data, we analyze the seasonal and cumulative distribution of GPP anomalies under snow drought conditions across ecoregions and aridity classes, revealing different responses between energy-limited and water-limited ecosystems. In energy-limited regions, snow drought conditions can extend the growing season and enhance spring productivity. By contrast, water-limited regions show consistent GPP suppression, which is further amplified when snow drought co-occurs with low spring precipitation.
Our results advance understanding of how snow droughts are reshaping vegetation productivity across climate regimes and provide new insights into ecosystem vulnerability under a changing climate.
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