Zwischenbericht 2007 - Impetus

Transcription

I M P E T U S
Westafrika
Integratives Management-Projekt
für einen Effizienten und Tragfähigen Umgang mit Süßwasser in
Westafrika:
Fallstudien für ausgewählte Flusseinzugsgebiete
in unterschiedlichen Klimazonen
Achter Zwischenbericht
Zeitraum: 1.1.2007 - 31.12.2007
Ein interdisziplinäres Projekt der Universität zu Köln und der Universität Bonn
01. April 2008
IMPETUS
Koordinierende Institutionen
Universität zu Köln
Institut für Geophysik und Meteorologie
HD. Dr. habil A. Fink (Sprecher)
Kerpener Str. 13
D-50923 Köln
Universität Bonn
Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie
und Paläontologie
Prof. Dr. B. Reichert (Stellv. Sprecher)
Nussallee 8
D-53115 Bonn
Tel.: 0221-470 3819 / Fax: 0221-470 5161
E-Mail: [email protected]
490 / Fax: 0228-73 9037
[email protected]
Kontaktadresse:
Universität zu Köln
Institut für Geophysik und Meteorologie
Dr. M. Christoph (Geschäftsführer)
Kerpener Straße 13
D – 50923 Köln
Telephon: (0221) 470 3690
Fax: (0221) 470 5161
E-mail: [email protected]
IMPETUS
Inhaltsverzeichnis
I
Zusammenfassung
1
II
Spatial Decision Support Systems (SDSS)
7
II.1
Entwicklungsstand der SDSS/IS/MT
8
II.2
Entwicklungsstand des SDSS-Frameworks
10
II.3
Datenbanken
12
II.4
Datenübergabe an die Projektländer
13
II.5
IMPETUS Laplab
16
II.6
Internet
19
III Stand der Problemkomplexe
23
III.1 Benin und seine Themenbereiche
23
III.1.1 Ernährungssicherung
23
PK Be-E.1 Landnutzung und Versorgungssicherung bei Ressourcenknappheit und
26
Niederschlagsvariabilität in Benin
PK Be-E.2 Auswirkungen von Landnutzungsänderungen, Klimaveränderungen und
Pflanzenmanagement auf Bodendegradation und Ernteertrag im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
38
PK Be-E.3 Saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage in Benin und Einsatzmöglichkeiten in
der Landwirtschaft
48
PK Be-E.4 Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges Management von Kleinstauseen
56
für die Landwirtschaft
PK Be-E.5 Land- und Wasserbedarf der Nutztierhaltung in Benin
66
PK Be-E.6 Erhaltung der natürlichen Produktionsgrundlagen unter Berücksichtigung des globalen
73
Wandels
PK Be-E.7 Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im Oberen Ouémé Einzugsgebiet
79
III.1.2 Hydrologie
91
PK Be-H.1 Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
92
PK Be-H.2 Wassernachfrage der Sektoren (Haushalt, Industrie und Landwirtschaft) unter
102
Berücksichtigung möglicher Wasserkonflikte
PK Be-H.3 Satellitenbasiertes Niederschlags-Monitoring System für Anwendung in der Landwirtschaft
und Abflussvorhersage
113
III.1.3 Landnutzung
119
PK Be-L.1 Landnutzung und Landbedeckungsänderungen im Ouémé-Einzugsgebiet: Erfassung,
Ursachen, Prognosen, Maßnahmen
119
IMPETUS
PK Be-L.3 Einfluss der Landnutzungsänderung in den drei Untersuchungsregionen auf das zukünftige
Niederschlagsverhalten
128
PK Be-L.4 Ökovolumendynamik und Anpassung der Anbausysteme an die Klimaänderung im Ouémé138
Einzugsgebiet
PK Be-L.5 Nachhaltiges Feuermanagement für Ressourcenschutz mit Fernerkundung und GIS151
III.1.4 Gesellschaft und Gesundheit
159
PK Be-G.1 Demographische Projektionen für das Ouémé-Einzugsgebiet
161
PK Be-G.2 Wassermanagement und institutioneller Wandel
167
PK Be-G.3 Existenzsicherung und Ressourcennutzung
173
PK Be-G.4 Risikoabschätzung des Auftretens von Malaria in Afrika unter dem Einfluss des
beobachteten und zukünftigen Klimawandels
182
PK Be-G.5 Bakteriologische und virologische Belastung von Trinkwasserquellen im oberen Ouémé
Einzugsgebiet
192
III.2 Marokko und seine Themenbereiche
201
III.2.1 Existenzsicherung
201
PK Ma-E.1 Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet des Drâa
204
PK Ma-E.2 Landwirtschaftliche Anbaustrategien in den Drâa-Oasen bei Wasserknappheit 212
III.2.2 Hydrologie
225
PK Ma-H.1 Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Dynamik von Wasserressourcen im DrâaEinzugsgebiet
226
PK Ma-H.2 Wechselwirkungen zwischen Wassernutzungsstrategien und den Grundwasser- und
Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-Tal
236
PK Ma-H.3 Saisonale Abflussprognosen aus der Schneeschmelze für das Management des Mansour
247
Eddahbi Stausees
PK Ma-H.5 Auswirkung von Klimawandel und veränderter Wassernutzung auf den Niederschlag und
die Verdunstung
256
III.2.3 Landnutzung
261
PK Ma-L.1 Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen im Zentralen Hohen Atlas
261
PK Ma-L.2 Auswirkungen von Landnutzungs- und Klimawandel auf die Resilienz und
Regenerationsfähigkeit der Vegetation in Südmarokko
274
PK Ma-L.3 Risiken und Gefahren durch extreme Niederschläge: Überflutungen und Bodenerosion im
Drâatal
287
III.2.4 Gesellschaft
297
PK Ma-G.1 Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des Drâa
297
PK Ma-G.2 Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld zwischen traditionellen
Entscheidungsprozessen und staatlichen Institutionen
307
IV
Kommunikation von wissenschaftlichen Ergebnissen: Das IMPETUS-Atlas-Konzept 321
Zusammenfassung
IMPETUS
1
I Zusammenfassung
Seit Beginn der 3. Projektphase liegt das Hauptaugenmerk von IMPETUS auf der Entwicklung und
Implementierung von räumlichen Entscheidungsunterstützungssystemen (Spatial Decision Support
Systems = SDSS) vor Ort. Diese in der Regel Computer-basierten Systeme gewährleisten Entscheidungsträgern (Stakeholder) Entscheidungsunterstützungen und Handlungsoptionen für verschiedene
Aspekte des Süßwassermanagements. Die Erstellung der SDSS konnte im Berichtszeitraum
1.1.2007 – 31.12.2007 entscheidend vorangetrieben werden. Bei den durch IMPETUS bereitgestellten Werkzeugen kann es sich im Einzelfall auch um ein Informationssystem (IS) oder um ein Monitoring Tool (MT) handeln. Ersteres System ist starr, d.h. es werden in erster Linie Informationen
generiert und visualisiert, aber es beinhaltet kein Modell, das eine Neuberechnung bei veränderten
Rahmenbedingungen zuließe. Ein Monitoring Toll stellt dagegen ein Satelliten-gestütztes Überwachungssystem des quasi-augenblicklichen Zustands der kontinentalen Hydrosphäre bzw. Biosphäre
dar. Entsprechend der im Fortsetzungsantrag zur 3. Phase in Kapitel III definierten Rahmenbedingungen wurden die verschiedenen SDSS/IS/MT zentral konzipiert und in das SDSS framework eingebettet. Mit Vertretern aus Politik, staatlichen Behörden und Nichtregierungsorganisationen wurden zahlreiche Gespräche geführt, um die Vorgehensweise bei der operationellen Umsetzung abzustimmen. Parallel dazu fanden zweimal im Jahr Sitzungen des jeweiligen Steuerungsgremiums (Comité de Pilotage) vor Ort statt, die ebenfalls der Information und Absprache mit Stakeholdern dienten. Eine detaillierte Planung über den Fortgang der Arbeiten zu den SDSS sowie zu den dazugehörigen Schulungen im Rahmen des Capacity Developments wird seit 2006 fortlaufend in Form sog.
Roadmaps laufend aktualisiert und auf den Internetseiten des Projekts veröffentlicht. Neben der
entscheidenden Weiterentwicklung der SDSS/IS/MT (für einige Werkzeuge konnte bereits eine
erste lauffähige Version erstellt werden) wurden im vergangenen Jahr die Arbeiten an der Projektdatenbank, am Internetauftritt sowie an der vollständigen Neubearbeitung des IMPETUS-Atlas
(Druckversion und digitale Version) vorangetrieben.
In den einzelnen Problemkomplexen wurden folgende herausragende Fortschritte erzielt:
Die im Themenbereich „Ernährungssicherung“ in Benin zusammengefassten PKs (Be-E.1 bis BeE.7) befassen sich vordringlich mit den ökonomischen und ökologischen Voraussetzungen der Nahrungsmittelproduktion. Im PK Be-E.1 wurde die Anzahl der Regionen von elf auf 22 ausgeweitet,
um im Ouémé-Einzugsgebiet auf der Gemeindeebene simulieren zu können. Die Datenbasis im
Nutzpflanzen-Bereich wurde aktualisiert. Des Weiteren wurden Trends zum ländlichen Bevölkerungswachstum in die Driving Forces des Modells integriert. Die Schätzung eines konsistenten interregionalen Preis-Mengen-Gerüsts wurde erheblich vereinfacht und die Rechenzeit des Modells
im Bereich der Datenaufbereitung damit erheblich verkürzt. Im PK Be-E.2 wurde mit dem hydrologische Modell SWAT schwerpunktmäßig die Auswirkungen von Landnutzungsszenarien auf den
Abfluss und die Bodenerosion berechnet und auf ihre Plausibilität geprüft. Sowohl SWAT als auch
das Agrarökosystemmodell EPIC wurden in das SDSS PEDRO integriert und erste Läufe durchgeführt. Im Verlauf des Jahres 2007 hat sich herausgestellt, dass das vom PK Be-E.3 geplante SDSS
PRESAPLUS aufgrund des nötigen Datenvolumens, welches auch ständig neu berechnet werden
muss, zu komplex sein wird, um im gesamten IMPETUS Framework eingebunden zu werden. Die
neue Strategie des Problemkomplexes ist daher, das SDSS auszulagern und dafür ein Informationssystem zur Erklärung der benutzten Modellkette sowie über die bisherigen Langzeitsimulationen für
Zusammenfassung
IMPETUS
2
Benin (und Westafrika) zu geben. Bezüglich der Kleinstauseen (PK Be-E.4) wurden verschiedene
Algorithmen in das SDSS integriert, um bei gegebener Topographie für frei wählbare Stauhöhen die
verfügbare Wassermenge und -oberfläche zu ermitteln. Schnittstellen zur Einbindung der meteorologischen Parameter für Verdunstung und Anbindung an Ertragsmodelle wurden definiert. Landund Nutzungsrechte sowie Konfliktregelungen wurden auf Basis einer Evaluierung bestehender
Kleinstauseen in Zusammenarbeit mit der Universität Abomey-Calavi erstellt. Die genaue Erfassung der Topographie für hochpräzise DGM wurde erfolgreich getestet. Das bestehende Tierhaltungsmodul in BenIMPACT wurde im PK Be-E.5 um die Szenarienberechnungen erweitert. Berücksichtigt sind dabei die Auswirkungen sowohl einer intensiveren Produktionstechnik als auch
verschiedene Waldschutzmaßnahmen auf die Tierhaltung. Somit sind die IMPETUS Szenarien B1
(Innovation) und B3 (Business-as-usual) gerechnet. Zudem wurde das Konzept für das SDSS BenIMPACT-Animal entworfen und eine erste Version entwickelt. Der Globale Wandel wird zu negative Veränderungen der naturräumlichen Ressourcen bei gleichzeitig ansteigendem Druck auf die
Landressourcen führen. Das SDSS AGROLAND (PK Be-E.6) soll nationale Entscheidungsträger
dabei unterstützen, angepasste Vorsorge- und Kompensationsmaßnahmen sowie Landnutzungspläne zu entwickeln. Im Berichtszeitraum wurde eine erste lauffähige Version des SDSS AGROLAND
erfolgreich in das IMPETUS Framework eingebunden. Die Version enthält alle Elemente für die
Berechnung des Marginalitätsindexes. Der benutzerfreundliche Aufbau des Systems erlaubt Expertenwissen interaktiv zur Bewertung der naturräumlichen Beschränkungen einzubringen. Die SDSSEntwicklung im PK Be-E.7 erfolgte zweistufig. Basierend auf der Inland Valley- Inventarisierung
visualisiert ein IS die Ergebnisse benutzerfreundlich und ermöglicht einfache Abfragen/Analysen,
was vor allem von den für Landnutzungsplanung verantwortlichen Gemeinden in Benin, aber auch
vom Landwirtschaftsministerium stark nachgefragt wird. Ein vergleichbar komplettes Inventar von
Inland Valleys existierte bislang in Benin noch nicht. Im zweiten Schritt wurden Daten von Inventarisierung, pedologischen und pflanzenbaulichen Untersuchungen zur Abschätzung des Nutzungspotenzials zusammengeführt, basierend auf den Modellen UHP-HRU (Hydrologie) sowie EPIC und
ORYZA (Pflanzenwachstum und Ertrag).
Im Themenbereich „Wasserdargebot, Wasserverbrauch, Wasserqualität“ sind alle Problemkomplexe in Benin zusammengefasst, bei denen das Wasser direkt im Fokus der Untersuchungen steht
(PK Be-H.1 bis PK Be-H.3). Im Berichtzeitraum wurde eine Ausweitung des PK Be-H.1 auf das
gesamte Ouémé-Einzugsgebiet vorgenommen. Es wurden die verfügbaren Klimaszenarien mit
UHP-HRU simuliert und die sozioökonomischen Szenarien des Wasserverbrauchs berechnet. Die
Simulation des Grundwassers erfolgt im gesamten Ouémé-Einzugsgebiet mit dem Modell
MODFLOW. Ende 2007 wurde die erste Version des SDSS BenHydro erstellt, die die Simulation
der Szenarien mit dem Modell UHP-HRU mit Hilfe eines benutzerfreundlichen Interfaces ermöglicht. Eine Integration in das SDSS-Framework wurde bereits vorgenommen. Der PK Be-H.2 behandelt die Wassernachfrage in Hinblick auf die Sektoren Haushalt (Dorf, Peripherie und Stadt),
Industrie und (Bewässerungs-) Landwirtschaft. Bestehende Sekundärdaten wurden durch umfangreiche Felduntersuchungen sowohl im HVO als auch auf nationaler Ebene komplettiert und in ein
nationales Expertensektormodell integriert. Auf diesen Erkenntnissen basierend wurde ein DSS
entwickelt und fertig gestellt, welches dem Nutzer Berechnungen mit erhobenen Daten ermöglicht.
Gleichzeitig bietet das System Berechnungen auf Grundlage internationaler Standards an, wie zum
Beispiel der Mindestwasserbedarf pro Kopf und Tag, der von der WHO propagiert wird. Das Moni-
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IMPETUS
3
toring-Tool zur Niederschlagsschätzung (PrecipMon; PK Be-H.3) basierend auf METEOSAT Infrarot Bilden und Bodenmessungen wurde auf Wunsch interner und externer Projektpartner um ein
flächendeckendes Monitoring von Globalstrahlung, Temperatur, und relativer Luftfeuchte basierend
auf METEOSAT Bildern und SYNOP-Messungen erweitert. Für diese Größen wurde eine flächendeckende stündliche Zeitreihe in 5 km Auflösung für 1983-2006 erstellt. Eine vorläufige lauffähige
Version des Informations-Systems zur Niederschlagsvariabilität (PrecipInfo) wurde fertig gestellt
und soll 2008 zusammen mit den Nutzergruppen weiterentwickelt werden.
Im Themenbereich „Landnutzung“ behandeln vier repräsentative Problemkomplexe die regionalspezifischen Veränderungsprozesse zwischen Landnutzung und Landbedeckung und er sie steuernden Ursachen. Im PK Be-L.1 zeigten die Berechnung unterschiedlicher Szenarien der Landnutzungs- und Landbedeckungsveränderung entsprechend der in den IMPETUS Szenarien definierten
Rahmenbedingungen eine unterschiedlich starke Ausweitung der landwirtschaftlichen Fläche auf
Kosten von vorhandenen Wald- und Savannenflächen. Zur Nutzung der Ergebnisse und zur selbständigen Berechnung eigener Szenarien durch entsprechende Anwender wurde ein Konzept für ein
SDSS entwickelt. Dieses ist zum einen ein reines Informationswerkzeug zur Abfrage der Landnutzung und Änderungsraten, enthält aber auch eine Schnittstelle zur XULU-Modellplattform zur Parametrisierung eigener Rahmenbedingungen der Landnutzungsänderung. Zur Bereitstellung von
hochaufgelösten meteorologischen Zeitreihen (PK Be-L.3) stehen 31 Episodensimulationen für das
Jahr 2002 zur Verfügung, die die Grundlage für eine statistische Aufbereitung des Modellniederschlags sind. Mit dieser können systematische Fehler minimiert werden, wie die in FOOT3DK zu
beobachtende räumliche Verschiebung von Niederschlagsextremen. Sie dient somit der Optimierung der bisher durchgeführten 40 Episodensimulationen für das Zieljahr 2025. Auf Basis der auf
der Modellkette beruhenden Episodensimulationen wird bisher unter Berücksichtigung eines subjektiven Zuordnungsverfahrens für 2025 eine Niederschlagsverteilung erstellt. Diese zeigt das
schon früher erkannte Risiko von hoher lokaler Variabilität des Niederschlags (insbesondere die
Tendenz zu lokaler Trockenheit) im betrachteten Bereich auf. Es deutet sich an, dass diese Tendenz
sich in einem stetigen Rückgang des Ökovolumens widerspiegelt. Im PK Be-L.5 wurde die Prozessierungskette für das Monitoring Tool weiter ausgebaut und auf einen operationellen Betrieb ausgelegt. Es erfolgte eine Untersuchung in welcher zeitlichen Auflösung die MODIS Daten gezogen
werden sollen für eine stabile automatische Detektion. Weiterhin wurde ein leistungsfähiges Modell
für die Ausbreitung von Buschfeuern in JAVA programmiert. Hiermit können im Untersuchungsgebiet beliebige Startpunkte von Feuern, die Windrichtung und Windgeschwindigkeit gewählt werden. Das Modell berechnet die Ausbreitung des Feuers in Abhängigkeit der trockenen Biomasse,
wie sie durch Analyse von multiskaligen Satellitendaten bereitgestellt wird. Dies ist ein wertvolles
Tool für das kontrollierte Abbrennen und die Planung von Feuerschutzstreifen.
Im Rahmen der bilateralen Zusammenarbeit zwischen Deutschland und Benin wurden die Bereiche
Dezentralisierung, Wasserversorgung, Umwelt und Schutz ländlicher Ressourcen als Interventionsschwerpunkte definiert. Die Verbesserung des Zugang zu sauberem Trinkwasser steht auch im Vordergrund der Entschuldungs- und Armutsbekämpfungsinitiative der Weltbank für Benin. Vor diesem Hintergrund liefern die Forschungsergebnisse zum gesellschaftlichen Umgang mit Wasser
wichtige Informationen für die Umsetzung dieser Politiken. Die zentralen Zwischenergebnisse des
Themenbereichs „Gesellschaft und Gesundheit“ im Jahr 2007 sind in den PKs Be-G.1 bis Be-G.5
zusammengefasst. Der PK Be-G.1 hat in Zusammenarbeit mit den PKs Be-G.2 und Be-G.3 das
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IMPETUS
4
gemeinsame Informationssystem „Livelihood Security in Upper Ouémé Catchment“ (LISUOC)
entwickelt, das aus drei Modulen besteht. Der PK Be-G1 bedient das Modul „LISUOCDemographie“ (Demographische Projektionen für das HVO). In Abstimmung mit den anderen Modulen und auf die Nutzergruppe fokussiert das IS-Modul das Einzugsgebiet des Oberen Ouémé mit
sechs Gemeinden zuzüglich der Gemeinde Ouaké. Die Berechnungen sind weitgehend abgeschlossen und die Konzeption des Moduls ist in Zusammenarbeit mit den Entwicklern fortgeschritten. Im
Rahmen des PK Be-G.2 erfolgte im Laufe des Jahres 2007 vorrangig die Erstellung einer Datenbank zu den Trinkwasserstellen (traditionelle Brunnen, geschlossene Brunnen, Pumpen, Wassertürme) für 234 Dörfer und zudem die Analyse von Wassermanagementsystemen in den Gemeinden
des oberen Ouémé-Einzugsgebiets. Die Integration dieser Informationen in LISUOC wird durch das
Modul „Wassermanagement und institutioneller Wandel“ realisiert, dessen Struktur verfügbar ist.
Im PK Be-G.3 wurde die Programmierung und Visualisierung der Existenzsicherungsdaten für das
IS LISUOC erfolgreich abgeschlossen. Im Vorfeld waren dazu die Durchführung von Signifikanztests und die Umwandlung der SPSS-Datenbank (Survey, n=839, 2004) in Exceldateien nötig. Übertragen wurden insgesamt 240 Variablen zu sieben Themenfeldern. Auf der Basis von REMOTemperatur- und Niederschlagsdaten wurden im PK Be-G.4 LMM-Ensembleläufe für 1960-2000
durchgeführt. Die Abschätzung der zukünftigen Entwicklung der Malaria in Afrika durch zwei Malariaprojektionen (2001-2050) zeigte, dass sich die Malaria in Westafrika zurückzieht und in bevölkerungsreichen Gebieten vermehrt Epidemien auftreten. In Ostafrika wird sich die Malaria im
Hochland verbreiten. Die Überprüfung der REMO-Temperaturen für Ostafrika mit Hilfe von
ERA40 machte eine Korrektur der Daten notwendig. Mit der Validierung des LMM wurde mit Hilfe des beobachteten Auftretens der Malaria begonnen, wodurch eine endgültige Parametrisierung
des Modells ermöglicht wird. Auf der Basis der bisherigen Ergebnisse wurde die Version 0 des IS
MalaRis erstellt. Seit dem Erstellen der ursprünglichen Brunnendatenbank 2001 hat sich die Situation der Trinkwasserversorgung in vielen Dörfern verändert, so dass im PK Be-G.5 2007 eine über
mehrere Monate angelegte Aktualisierung der Datenbank initiiert wurde. Die aktualisierte Brunnendatenbank soll in das sich im Entwicklungsstadium befindliche Informationssystem SIQeau integriert werden. Die Idee und das Konzept zu SiQeau wurden bereits im Rahmen des im Oktober
2007 durchgeführten Gemeindeworkshops den für die Trinkwasserqualität im Oberen Ouémé Einzugsgebiet Verantwortlichen präsentiert und sind auf großes Interesse gestoßen.
Die Ressource Wasser wird in der Drâa-Region in Marokko hauptsächlich für die landwirtschaftliche Produktion in den Oasen genutzt. Die im Themenbereich „Existenzsicherung“ zusammengefassten Problemkomplexe Ma-E.1 bis Ma-E.3 widmen sich verbesserten Wasser-Managementsystemen unter Beibehaltung landwirtschaftlicher Produktivität und touristischer Entwicklung. Im
Jahre 2007 wurde im PK Ma-E.1 neben weiteren Verfeinerungen im Model MIVAD ein Schwerpunkt auf die Konzeption des MIVAD-SDSS gelegt. Dies beinhaltet vor allem die Berechnung von
Klima- und Interventionsszenarien, die in das SDSS eingehen und die Diskussion der Zielsetzung
und Ausarbeitung des SDSS mit den Stakeholdern in Marokko. Das MIVAD-SDSS beantwortet
Fragen zur Wasserverteilung zwischen den Oasen und Auswirkungen der Wasserverfügbarkeit auf
die Zusammensetzung der landwirtschaftlichen Anbauflächen also auch Fragen zur Eingriffsmöglichkeiten anhand ökonomischer Maßnahmen, wie Beschränkungen, Input oder Outputpreisänderungen. Im PK Ma-E.2 gelang es eine erste Version des Informationssystems AGROSIM fertig zu
stellen. Ziel dieses IS soll es sein, das lokale Wissen um Feldfrucht, Dünge- und Wassergaben im
Zusammenfassung
IMPETUS
5
Bearbeitungsschwerpunkt dem Dorf Ouled Yaoub in zukünftige Strategieberatungen mit einzubeziehen. Der Ablauf des IS sieht als ersten Entscheidungszweig die Auswahl der Feldfrucht vor. Danach werden verschiedene Bearbeitungsmethoden (Wasser u. Düngegaben) wählbar. Am Ende gelangt der Nutzer auf das Ernteergebnis, welches er nun aufgrund der gewählten Methoden evaluieren kann. Weiterhin hat er die Möglichkeit vergleichende Ergebnisse aus anderen Bearbeitungsmethoden dergleichen oder einer anderen Feldfrucht gegenüberzustellen. Der PK Ma-E.3 wurde im
Laufe des Berichtszeitraums abgeschlossen. Eine allgemeine Charakterisierung von Bevölkerungsentwicklung und Tourismus wurde durchgeführt und ist im Abschlussbericht zum PK Ma-G.1 dargestellt. Alle relevanten Daten aus diesem PK wurden in das SDSS DemProj integriert. Die beiden
übrigen PKs des Bereiches Existenzsicherung werden ggf. Daten aus und Schnittstellen zu diesem
SDSS nutzen.
Der Themenbereich „Wasserdargebot, Wasserverbrauch, Wasserqualität“ umfasst vier Problemkomplexe. Die Wasserwirtschaft semi-arider Wüstenrandgebiete ist in hohem Maße von variablen
Niederschlägen abhängig. Das im PK Ma-H.1 verwendete hydrologische Modell SWAT soll deshalb die raum-zeitliche Variabilität der Wasserflüsse erfassen und die Auswirkung des Globalen
Wandels auf die Wasserressourcen quantifizieren. Auf Basis dieses Modells wurde das SDSS
HYDRAA entwickelt. Dieses Werkzeug wird den lokalen Entscheidungsträgern zur Verfügung
gestellt und kann bei wasserwirtschaftlich relevanten Entscheidungen (Lâcher-Management, Anpassung von Bewässerungsflächen) Einsatz finden. Im Wirkungsgefüge der natürlichen Bedingungen und der Wassernutzungsstrategien werden im PK Ma-H.2 unter Beteiligung der Anthropologie, der Agrarwissenschaften, der Hydrogeologie und der Bodenkunde die Einflüsse auf das
Grundwasservorkommen und die Bodenversalzung im mittleren Drâatal untersucht. Vier disziplinäre Modelle werden dabei gekoppelt und bilden den Kern des eigens entwickelten SDSS namens
IWEGS. IWEGS bietet die Möglichkeit auf regionalem Maßstab und jährlicher Basis die Notwendigkeit abzuschätzen, nähere Untersuchungen zur Grundwasserverfügbarkeit und zur Bodenversalzung durchzuführen. Zudem kann IWEGS zur Analyse einzelner Parameter im Wirkungsgefüge
genutzt werden. Der PK Ma-H.3 behandelt die aktuelle und zukünftige Wasserverfügbarkeit im
oberen Drâatal durch den Stausee Mansour Eddahbi. Das regionale Niederschlags-Abfluss-System
wird in Teileinzugsgebieten mit dem hydrologischen Modell SRM modelliert und als Gesamtsystem
im Monitoring Tool (MT) PRO-RES erfasst. Für eine saisonale Vorhersage der Abflüsse aus Niederschlag und Schneeschmelze sowie des Stauseefüllstands werden die langfristige Klimaentwicklung in den IMPETUS-Klimaszenarien sowie die mittelfristige Witterungsvorhersage eines Wettergenerators berücksichtigt. Die Auswirkungen dieser Entwicklung auf die Wasserverfügbarkeit werden für die Nutzer im MT sichtbar und sollen ihnen ein angepasstes Wassermanagement ermöglichen.Im Jahr 2007 wurde im PK Ma-H.5 das Hauptaugenmerk auf die Erstellung von Niederschlagsklimatologien für den Hohen Atlas gelegt. Es wurde eine erste Validierung für das Jahr 2002
anhand von Niederschlagsdaten der IMPETUS-Klimastationen durchgeführt, nachdem geeignete
Repräsentanten für die einzelnen gruppierten CWT identifiziert werden konnten. Darüber hinaus
wurde mit einer Vergrößerung des Simulationsgebiets Hoher Atlas begonnen, die sich bis südlich
von Ouarzazate erstreckt. Für die REMO-Modelldaten wurde für die IPCC-Szenarien A1B und B1
ebenfalls CWT-Klassifikationen vorgenommen, welche neben den Repräsentanten als Datenbasis in
das IS einfließen werden.
Zusammenfassung
IMPETUS
6
Im Themenbereich „Landnutzung“ werden Fragen nach der Regenerationsfähigkeit der natürlichen
Vegetation, nach Anpassungsstrategien der lokalen Bevölkerung sowie den Gefahrenpotenzialen
durch extreme Wetterereignisse bearbeitet. Die Untersuchungen des PK Ma-L.1 gehen davon aus,
dass die tatsächliche Wasserverfügbarkeit sowie die Wasser- und Weidenutzung nicht nur von naturräumlichen Faktoren bestimmt werden, sondern zu einem wichtigen Teil vom sozialen und politischen Handeln der Akteure vor Ort abhängig sind die im PK sozialwissenschaftlich untersucht und
mit den Ergebnissen naturwissenschaftlicher Untersuchungen und Modellierungen korreliert werden. Darüber hinaus wird die Bandbreite aktueller Strategien der Ressourcennutzung erfasst. Die
Ergebnisse werden für lokale Nutzer in ein Informations-Systems LUD-HA überführt. Die Vegetation und ihre raum-zeitlichen Muster stehen im Zentrum des PK Ma-L.2. Gerade in Trockengebieten steuert die Pflanzendecke im erheblichen Maße die Verteilung des Niederschlagswassers. Wie
sie das tut, hängt auch von ihrem nutzungsbedingten Zustand und ihrer Erholungsfähigkeit ab. In
diesem Problemkomplex wird daher untersucht, wie gut sich die Pflanzendecke außerhalb der Oasen für eine Beweidung durch Nutztiere eignet, wie sie darauf reagiert und wie resilient, d.h. belastbar sie unter verschiedenen Klima- und Landnutzungsszenarien ist. Dieser Problemkomplex ist inhaltlich eng mit der Fragestellung einer nachhaltigen Weidenutzung (PK Ma-L.2) verknüpft. Der
PK Ma-L3 behandelt die Auswirkungen von Klimaänderungen im Hinblick auf Extremereignisse
und deren Folgen für die Bodenerosion. Dafür werden zwei unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt:
Das SDSS SEDRAA zur Berechnung der Bodenerosion in Abhängigkeit klimatologischer Jahresgänge der relevanten meteorologischen Parameter und das Informationssystem SMGHydraa, welches für mehrere SDSS Klimadaten präprozessiert und eine einfache statistische Analyse der Klimadaten für Dokumentationszwecke erlaubt. Im Jahr 2007 wurde SEDRAA in die SDSSUmgebung integriert und in SMGHydraa die Schnittstelle für die Übergabe der Klimadaten in Form
Gebietsmitteln, die für klimatisch ähnliche Zonen repräsentativ sind, erstellt.
Im Drâa-Einzugsgebiet, einer marginalen Region mit schwacher Wirtschaftskraft, niedriger Bevölkerungsdichte, unzureichender Infrastruktur und einer oft prekären Wassersituation, sind die wichtigsten „Driving forces“ für menschliche Entwicklung Migration und daraus resultierende Urbanisierung. Dieses behandelt der Themenbereich „Gesellschaft“. Nach der Analyse der aktuellen Bevölkerungsgröße und -struktur in PK-G.1 wurden mithilfe des Modells SPECTRUM/DemProj Bevölkerungsprojektionen unter Berücksichtigung der IMPETUS-Szenarien durchgeführt. Als Response-Indikatoren fließen u.a. Fertilität, Mortalität, Altersstruktur und Urbanisierung in die Berechnungen ein. Die unzureichende Datenlage zur Migration erlaubt bislang keine Implementierung ins
Modell. Wasser und Weideland sind die Grundlagen der landwirtschaftlichen Nutzung im ländlichen Raum Südmarokkos. Im Fokus des PK Ma-G.2 steht die Nutzung dieser kollektiven natürlichen Ressourcen. Trotz der formalen Zuständigkeit des Zentralstaates sind auf lokaler Ebene islamisch begründete und auf traditionellen Vorgehensweisen basierende Kontroll- und Verteilmechanismen wirksam. Der Problemkomplex untersucht die Kompetenzverteilung auf den verschiedenen
Hierarchieebenen und in den verschiedenen Institutionen und beurteilt ihre aktuelle Bedeutung und
Akzeptanz. Institutionelle Rahmenbedingungen für ein nachhaltiges Weidemanagement können so
identifiziert und Entscheidungsträgern verfügbar gemacht werden.
7
IMPETUS
II Spatial Decision Support Systems (SDSS)
Da in den Kapiteln der einzelnen Wissenschaftler noch auf die unterschiedlichen Systeme und ihren
Entwicklungsstand eingegangen wird, soll hier nur ein Überblick über die Planungen der einzelnen
Systeme gegeben werden (siehe Tab. II-1). Die meisten Systeme sind in der 0. Version lauffähig und
werden derzeit in Kooperation mit den Projektpartnern getestet.
Tab. II-1: Planung der unterschiedlichen Systeme
Nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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28
29
29
30
31
32
33
34
Bearbeiter
Laudien
Enders
Enders
Enders
Laudien
Laudien
Enders
Enders
Laudien
Laudien
Laudien
Laudien
Laudien
Enders
Laudien
Diederich
Enders
Enders
Laudien
Laudien
Enders
Laudien
Laudien
Enders
Enders
Laudien
Enders
Laudien
Enders
Enders
Enders
Enders
Enders
Enders
Enders
PK
Be E1
Be E2
Be E3
Be E4
Be E5
Be E6
Be E7
Be E7
Be G1
Be G2
Be G3
Be G4
Be G5
Be H1
Be H2
Be H3
Be H3
Be L1
Be L3
Be L4
Be L5
Ma E1
Ma E2
Ma G1
Ma H1
Ma H2
Ma H3_4
Ma H5
Ma L1
Ma G2
Ma L2
Ma L2
Ma L2
Ma L3
Ma L3
Ansprechpartner
Arnim Kuhn
Claudia Hiepe
Heiko Paeth
H.P. Thamm
Ina Gruber
Julia Röhrig
Simone Giertz
Simone Giertz
Moritz Heldmann
Valens Mulindabigwi
Kerstin Hadjer
Volker Ermert
Alexandra Uesbeck
Simone Giertz
Marion Schopp
Malte Diederich
Malte Diederich
H.P. Thamm
Andreas Krüger
Marc Janssens
H.P. Thamm
Claudia Heidecke
Andreas Roth
Holger Kirscht
Henning Busche
Stephan Klose
Oliver Schulz
Kristina Piecha
Holger Kirscht
Holger Kirscht
Anja Linstädter
Gisela Baumann
Pierre Fritzsche
Anna Klose
Kai Born
Kurztitel
BenIMPACT-Crop
PEDRO
PRESAPLUS
SYMBA
BenIMPACT-ANIMAL
AGROLAND
BenIVIS (IS)
BenIVIS
LISUOC DP
LISUOC WiW
LISUOC WaE
MalaRIS
SIQeau
Benhydro
WaNa
PrecipMon
PrecipInfo
LUMIS
ILUPO
FARM-ADA-M
iMABFIRE
MIVAD
AGROSIM
iProjDem
HYDRAA
IWEGS
PRO-RES
IDEP-DRAA
LUD-HA
ISII
PADRAA
PLANT
Veg-Sat
SEDRAA
SMGHydraa
2007
mai
xxxxxxx
xxxxxxx
xxxxxxx
xxxxxxx
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2007
jun
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2007
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2007
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2007
2007
2007
sep
okt
nov
xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxx
xxxxxxx xxxxxx xxxxxxx
xxxxxxx xxxxxx xxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxx
xxxxxx xxxxxx xxxxxxx
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
2007
dez
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2008
jan
0
Enders
C2
Andreas Enders
SDSS Framework
xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxx xxxxxxx xxxxxx xxxxxxx xxxxxx xxxxxx
xxxxxxx
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2008
feb
2008
mrz
2008
apr
2008
mai
2008
jun
IMPETUS
8
II.1 Entwicklungsstand der SDSS/IS/MT
Abb. II.1-1: Der Impetus-Client mit allen Systemen
Problemstellung
Anfang 2007 haben sich die Mitarbeiter des Teilprojektes C2 entschieden, die Systeme in einer Applikation integriert zu entwickeln. Dies soll die Mehrfachnutzung komplexer Komponenten und die
Integration der Systeme ermöglichen. Infolgedessen wurde das SDSS-Framework entwickelt, welches nun die bestehenden SDSS/IS/MT enthält und integriert. Auf dieses Produkt wird im nächsten
Kapitel eingegangen.
Mitarbeiter
R. Laudien, A. Enders
Zielsetzung
In Anlehnung an die Problemstellung steht in C2 die Entwicklung eines SDSS-Frameworks im Fokus der Arbeiten, welches die bestehenden SDSS/IS/MT enthält und integriert. Die Entwicklung des
SDSS-Frameworks ist als Kooperation und Dienstleistung für alle PKs zu sehen, da hier die technische Kompetenz erarbeitet und die Umsetzung der SDSS-Implementierung erfolgt. Auf dieses Produkt wird im nächsten Kapitel detailliert eingegangen.
IMPETUS
Nutzergruppen
Alle Partner des IMPETUS-Projektes, Wissenschaftler im In- und Ausland
9
IMPETUS
10
II.2 Entwicklungsstand des SDSS Framework – ein System zur einfachen Implementierung
einer komplexen Entscheidungsunterstützung
Problemstellung
Anfang 2007 haben sich die Mitarbeiter des Teilprojektes C2 entschieden, die Systeme in einer Applikation integriert zu entwickeln. Dies soll die Mehrfachnutzung komplexer Komponenten und die
Integration der Systeme ermöglichen.
Mitarbeiter
A. Enders, M. Schmitz, St. Krüger
Zielsetzung
In der Entwicklung der SDSS/IS/MT
für die Partnerländer müssen verschiedene teilweise widersprüchliche Anforderungen erfüllt werden. Diese sind
in der nebenstehenden Übersicht aufgeführt. Das SDSS Framework tritt an,
diese Widersprüche möglichst zu entschärfen und eine Applikation zur
Verfügung zu stellen, in der die einzelnen Systeme schnell und effizient entwickelt werden können.
11
IMPETUS
Nutzergruppen
Alle Partner des IMPETUS-Projektes, Wissenschaftler im In- und Ausland
Stand der SDSS/IS/MT-Entwicklung
Das SDSS Framework liegt derzeit in der Version 0 vor. Diese enthält die in der unten stehenden
Tabellenansicht aufgelisteten Komponenten. Die Weiterentwicklung geschieht laufend. Die endgültige Version 1 ist für Mai 2008 geplant (Tab. II.2-1).
Tab. II.2-1: Übersicht des Entwicklungsstandes und der Zeitplanung
Funktion
funktionstüchtig
seit
1. Version
Grundfunktion
02.2007
11.2007
Erste SDSS Einbindung
03.2007
11.2007
SMILEngine
05.2007
01.2008
FormEngine
05.2007
11.2007
Komponente: Progressview
05.2007
03.2008
Komponente: Excelanbindung
07.2007
09.2007
Komponente: Webstart / CD-Version
07.2007
11.2007
Komponente: DB-Anbindung
09.2007
11.2007
Komponente: Ergebnisauswertung
09.2007
11.2007
Komponente: Benutzereinstellung
11.2007
11.2007
Komponente: Atlasintegration
11.2007
02.2008
Komponente: Geotools
05.2007
02.2008
Dokumentation: Quickstart
07.2007
09.2007
Dokumentation: SDSS Framework
09.2007
02.2008
Komponente: Szenarienspeicherung
11.2007
05.2008
IMPETUS
12
II.3 Datenbanken: Metadatenbank und zentrale Sicherung des IMPETUS Datenbestandes
Mitarbeiter
R. Hoffmann
Implementierung
Für die Haltung des in IMPETUS vorhandenen Datenbestandes wurde 2007 in Zusammenarbeit mit
dem Regionalen Rechenzentrum an der Universität zu Köln (RRZK) die Beschaffung notwendiger
Server-Hardware durchgeführt und die Anbindung von Speicherkapazitäten (2 TB) im Storage Area
Network (SAN) des RRZK abgeschlossen. Durch die Ablage im SAN-Speicherbereich des RRZK
werden eine hohe Datensicherheit und die Haltung der Datenbestände über die Laufzeit von
IMPETUS hinaus gewährleistet.
Für den Zugriff wurde das AFS-Filesystem installiert. Dafür wurde durch das RRZK eine eigene
sogenannte AFS-Zelle unter der Domain „impetus.uni-koeln.de“ eingerichtet. Als FileserverApplikation kann der Zugriff auf das AFS-Filesystem weltweit über das Internet mittels AFSClienten erfolgen. Genutzt wird diese Art des Zugriffs im Moment zum Aufbau und Pflege des Datenbestandes.
Im AFS-Bereich werden die Datensätze unstrukturiert, d.h. als Dokumente abgelegt. Beschreibungen der Datensätze (Metadaten) und Ablageort sind über die IMPETUS-Metadatenbank erfasst.
Dies beinhaltete folgende Aufgaben.
-
Anlage der Ablagestruktur gemäß Zugriffsbeschränkungen (öffentlich, IMPETUS intern,
kein Zugriff), eindeutiger Metadatenkennung und technischer Vorgaben durch das AFS
-
Implementierung notwendiger Angaben zur Erfassung des Ablageordners in der Datenbank
-
Fortsetzung der Erfassung und Aktualisierung des Metadatenkatalogs (ca. 530), sowie der
Übergabe von Datensätze durch die Mitarbeiter
-
Ablage bzw. Überführung der Datensätze und zugehöriger Dokumente (Vorschau, ReadmeDateine) in den AFS-Speicherbereich (ca. 300)
Die Tätigkeiten zur Erfassung, Sammlung und Ablage der Daten werden kontinuierlich fortgesetzt.
Weiterhin wurde auf dem Datenserver ein http-Server (Apache) installiert. Dieser dient zur Bereitstellung von Daten über Such- und Downloadfunktionalitäten der IMPETUS-Webseite, sowohl für
IMPETUS-Mitarbeiter (interne Datensätze) als auch für die interessierte Öffentlichkeit (öffentliche
Datensätze). Die Anpassung und Implementierung der Downloadfunktionalitäten der Webseite ist
derzeit in Arbeit. Die Freigabe der in IMPETUS generierten Daten erfolgt sukzessive in der dritten
Phase in Abstimmung mit den Mitarbeitern der Fachdisziplinen.
13
IMPETUS
II.4 Datenübergabe an die Projektländer – Entwicklung einer Geodatenin-frastruktur für
Benin und Marokko
Client
Thick Clients
Schnittstelle
Thin Clients
OGC Schnittstellen
OGC Schnittstelle
WMS – WFS – WCS
CSW / z.B. ISO 19139
OGC Web Map Server
Server
Metadatenbankserver
DA
RTaE
stIeSrY
dS
atTeE
nM
Datenbank
AeNtK
VektoD
rdAaTteEnN|BM
adaten
PostGIS auf PostgreSQL
Abb. II.4-1: Übersicht über die IMPETUS Geodateninfrastruktur
Mitarbeiter
R. Hoffmann, A. Enders, R. Mrzyglocki
Zielsetzung
Nach Ende der Projektlaufzeit soll den Projektpartnern in den Ländern Marokko und Benin und den
Wissenschaftlern im In- und Ausland die Datenbasis von IMPETUS in einer möglichst benutzerfreundlichen Form zur Verfügung gestellt werden. So soll sichergestellt werden, dass die Daten
auch nach der Projektlaufzeit noch einwandfrei für die infrastrukturell nicht optimal ausgestatteten
Partner nutzbar sind. Diesbezüglich musste festgestellt werden, dass die Möglichkeit der Bereitstellung von Daten über das Internet nicht ausreicht bzw. nicht praktikabel ist. In der Regel sind nur
langsame oder instabile Internetverbindungen vorhanden, die für die Übertragung umfangreicher
Datensätze nicht geeignet sind.
14
IMPETUS
Es soll also für die Übergabe der während der IMPETUS- Projektlaufzeit erarbeiteten und verarbeiteten Daten und Modelle eine Geodateninfrastuktur entwickelt werden, welche die in Tab. II.4-1
genannten Anforderungen erfüllt.
Tab. II.4-1: Anforderungskatalog an die IMPETUS Geodateninfrastruktur
Priorität
1
Anforderung
Benutzerfreundlichkeit
1
Funktionalitäten
1
Verwendung von Standards
2
Community Support
2
OpenSource
Freie Software
2
Plattformunabhängig
2
Sprache
Argumentation
eingeschränkte Fachpersonalressourcen
eingeschränkte Motivation
Sicherung der Verwendbarkeit,
Zielsetzung
Sicherung der Interoperabilität
und des Datenaustauschs
Sicherung der Verwendung bei
Problemen
Kostenersparnis, Modifikation
/ Weiterentwicklung
Verwendung auf versch. Betriebssystemen
Frankophone Zielgruppe
Theoretische Lösung
Out-of-the-Box
GUI
Verwendung oder
Anpassung eines bestehenden Systems
Implementierung
Auswahl passender
Software
Auslagerung
Verwendung von OpenSource, Freeware
JAVA
Sprache im System
Französisch / Englisch
Nutzergruppen
Es wurde ein Konzept entwickelt, dass die Bereitstellung der Daten durch Installation vor Ort vorsieht. In technischer Hinsicht werden drei Kategorien unterschieden, die gemäß der Ausstattung
einer Institution mit lokaler Netzinfrastruktur (LAN) und IT-Personal, sowie der jeweiligen Bedürfnisse z.B. des Zugriffs für mehrere Nutzer, eingesetzt werden:
-
Bereitstellung und Einrichtung von Servern für den Betrieb im LAN mit Serverapplikationen zur Suche und Bereitstellung der Daten. Damit kann von den an das LAN angebundenen Arbeitsplatzrechner der Datenbestand durchsucht und die Daten aus dem lokalen Netz
bezogen werden. Die Clients der Arbeitsplatzrechner für die Ausgabe sind browserbasiert
und erfordern keine Installation spezieller Software.
-
Bereitstellung und Einrichtung von Desktoprechnern: Hier werden die gleichen Applikationen wie bei den Servern eingesetzt, da Server- und Client-Applikation auf demselben Rechner betrieben werden können.
-
Bereitstellung der Daten auf einem externen Speicherlaufwerk
Die Liste der Institutionen, welche Server bzw. Desktoprechner oder ein Speicherlaufwerk erhalten sollen, wird derzeit noch abgestimmt. Insgesamt sind in Vorbereitung:
IMPETUS
15
• Benin: 5x Desktoprechner, 8x NAS Speicherlaufwerk
• Marokko: 2x Server, 7x NAS Speicherlaufwerk
Stand der Systementwicklung
Derzeit wird auf Basis des von der FAO (Food and Agricultural Organization) entwickelten und frei
verfügbaren ‚GeoNetwork opensource’ eine eigenständige Geodateninfrastruktur entwickelt. Die
erste Version wurde vorgestellt.
Nach Vergleich und Erprobung zur Verfügung stehender Applikationen wurde das ‚GeoNetwork’
gemäß den oben genannten Anforderungen als geeignet identifiziert. Das System implementiert
einen Datenkatalog für Metadaten und für die Referenzierung der zugehörigen Datensätze sowie
eine Web-Portal-Komponente zur Eingabe der Daten, Suchfunktionen zur Widerfindung insbesondere über räumliche Suche, Ansicht von Geodaten sowie Datenupload und Download über Webformulare.
Die Geodaten, die einen wesentlichen Bestandteil des IMPETUS Datenbestandes darstellen, werden
in eine Geodatenbank eingespeist. Dafür kommt das ebenfalls frei verfügbare Datenbankmanagementsystem PostgrSQL/PostGIS zum Einsatz und wird an das GeoNetwork angebunden. Eine
Schnittstelle dafür bietet GeoServer über die ebenfalls Standard konformen OpenGIS Web Services
(WMS, WFS, WCS gemäß OGC Standards, Open Geospatial Consortium). Weiterhin werden neben den kartenbasierten Informationen auch Dokumente verschiedener Formate (pdf, doc, xls, tif,
jpg, u.a.), Klimadaten in unterschiedlichen Auflösungen und Darstellungsformen oder Daten und
Ergebnisse der Modellierungen des Impetusprojektes in den Datenkatalog überführt.
Da die Entwicklungsarbeit erst im Dezember 2007 begonnen hat, wird eine detaillierte Vorstellung
der Ergebnisse erst während der GLOWA Abschlusskonferenz erwartet.
IMPETUS
16
II.5 IMPETUS LapLab – Ein Laptop-Schulungslabor für die Capacity DevelopmentMaßnahmen in den Ländern Benin und Marokko
Abb. II.5-1: Strukturzeichnung des Laptop-Labors für Benin bzw. Marokko
Problemstellung
Die Infrastruktur der Projektländer ist in Bezug auf die Informationstechnologie noch gering entwickelt. Bei Schulungen werden hohe Investitionen an Zeit und Geld nötig, um vor Ort Rechner zur
Ausbildung der Projektpartner vor Ort zu ermöglichen. Zusätzlich sind diese Rechnerressourcen
i.d.R. nicht entsprechend ausgestattet, um die für die CAPACITY DEVELOPMENT-Maßnahmen
des IMPETUS-Projektes notwendige Software auszuführen. Eine unterschiedliche Ausstattung und
häufige Probleme mit Computerviren erschwert die Situation zusätzlich.
Mitarbeiter
A. Enders, V. Rossow
IMPETUS
17
Zielsetzung
Insbesondere sollen folgende Anforderungen mit dem Laptoplabor erfüllt werden:
• Installation einer voll ausgestatteten Schulungsinfrastruktur für 20 Schulungsteilnehmer.
• Kommunikation der Rechner untereinander soll ermöglicht werden.
• Ausdruck, Kopieren, Scannen und Sicherung (Laminierung) der Ergebnisse von jedem Arbeitsplatz soll ermöglicht werden.
• Die Systeme sollen stabil und gesichert gegen schädliche Software sein.
• Eine Umgebung mit französischem Betriebssystem, möglichst auch englisch und deutsch soll
verfügbar sein.
• Das Labor soll gegen Schwankungen der Elektrizitätsversorgung gesichert sein. Im Benin müssen auch Generatoren enthalten sein.
• Die Schulungssysteme sollen in Deutschland durch die Mitarbeiter vorbereitet und vor Ort
schnell und unkompliziert aufgesetzt und betrieben werden können.
• Das Labor soll kosteneffizient sein.
• Die Schulungssysteme sollen gesichert gegen Stöße, versehentliches Wasser auf der Tastatur und
stabil in heißen Klimaten sein. Vor allem für den Transport in die Länder und innerhalb der Länder ist eine ausreichende Sicherung der sensiblen Hardware vorzusehen.
• Die Rechner sollen aktuell hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Schnittstellen sein.
Nutzergruppen
Derzeit wird das Labor von Mitarbeiter des IMPETUS-Projektes für Capacity DevelopmentMaßnahmen und von den Koordinatoren vor Ort für Präsentationen genutzt. Eine Nutzung durch
die Projektpartner wird im Einzelfall geprüft.
Zusammenfassung zum Stand der Arbeiten
Das IMPETUS-LapLab wurde aufgesetzt und getestet. Schulungsmaßnahmen für 25 IMPETUSMitarbeiter wurden durchgeführt. Das Labor wurde schon mehrfach in den Ländern zu Capacity
Development-Maßnahmen eingesetzt und hat sich als sehr gut geeignet für die Anforderungen des
Capacity Developments gezeigt.
Ausstattung des Labors
Das Laptoplabor ist ein komplett ausgestattetes Schulungslabor für Softwareschulungen bzw. interaktive Präsentationen. Es ist für den vernetzten Inselbetrieb ausgelegt.
Im Einzelnen enthält ein jedes Laptoplabor folgende Bestandteile (*B nur Benin, *M nur Marokko)
IMPETUS
18
Inhalt des Labors
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
11 *B bzw. 10 *M Laptops Toshiba A120.
Jedes Gerät mit Schutztasche, externer franz. Tastatur, USB-Maus, Netzgerät.
2x USB Festplatte 120 GB, 2,5“, eine wird immer wieder nach Deutschland mitgebracht.
Beamer Benq MP 720 P.
Wlan-Router (fertig vorkonfiguriert).
Multifunktionsdrucker Canon MP530.
Laminator bis A3 für Kalt- und Heißlamination.
Lautsprecherboxen.
Mehrfachstecker incl. Verlängerungskabel und Netzfilterung
2x 1000 W Generator *B mit leisem Betrieb (60 dB).
Alles zusammen verpackt in 3 Zarges-Boxen zur Transportsicherheit.
Softwareausstattung
•
•
•
•
•
•
•
•
Windows XP Multilanguage (Französisch – Englisch – Deutsch).
OpenOffice (franz.) mit Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Präsentationssoftware usw.
– Microsoft Office 2003 kompatibel.
Adobe Acrobat Reader (franz.).
ESRI ArcGIS Desktop – Editor Edition.
VMWare Server zum Betrieb eigener virtueller Rechnerumgebungen mit beliebiger Konfiguration auf dem Rechner.
Standardeinstellung der Systeme ist Französisch.
Benutzer Client: ohne PW, nur Benutzerrechte.
Zusätzlich entsprechende Konfigurationssoftware von Toshiba.
IMPETUS
19
II.6 Internet: Neugestaltung der IMPETUS-Internetpräsenz
Die Neugestaltung der Internetpräsenz von IMPETUS für die dritte Projektphase, sowohl hinsichtlich der Schwerpunkte und Strukturierung der Inhalte als auch hinsichtlich Design und Navigation,
wurde abgeschlossen. Grundlegend neu ist weiterhin die Realisierung der Webseite im Content
Management System (CMS) TYPO3. Nach Abschluss der Entwicklung notwendiger HTML- Vorlagen und TYPO3 spezifischer Konfigurationstemplates, erleichtert das CMS die Pflege der Inhalte.
Diese können in gewissem Umfang damit auch durch so genannte Redakteure, die nicht über
HTML-Kenntnisse verfügen müssen, vorgenommen werden. Der neu gestaltete Webauftritt wurde
unter der bekannten Domain http://www.impetus.uni-koeln.de veröffentlicht.
Mitarbeiter
R. Hoffmann
Inhaltliche Schwerpunkte und Strukturierung
In den Inhalten werden zwei Aspekte verdeutlicht: IMPETUS arbeitet interdisziplinär an Problemlösungen, die durch die Szenarien hinterlegt und durch die PKs formuliert werden. Weiterhin ist das
Projekt Transfer orientiert und stellt in den Projektländern die Ergebnisse und identifizierten Handlungsoptionen durch Capacity Development und das Impetus SDSS bereit.
Demzufolge rücken Szenarien, PKs, Capacity Development und SDSS in den Vordergrund und
werden sowohl in ihren Grundlagen sowie konkret für die Projektgebiete Benin und Marokko vorgestellt. Weitere Bereiche der Webseite zeigen Veröffentlichungen, den Datenbestand (Metadatenbank), Termine und Mitarbeiterlisten mit Kontaktinformation. Die Inhalte wurden weitgehend gemäß den Vorgaben aus der Planung bislang in Deutsch und Französisch eingestellt bzw. werden
durch implementierte Extensions dynamisch erzeugt.
Design und Navigation
Die Unterteilung der Webseite ist jetzt durch einen abgegrenzten Banner und farbige Abtrennung
des Menübereichs klarer gestaltet. Farblich werden die Farbtöne des IMPETUS-Logos aufgegriffen.
Der Banner zeigt wechselnde Motive mit Projektbezug rund um das Thema Wasser und die Projektarbeit. Eine zeitgemäße Umsetzung der Navigation wird durch den Menübereich links mit der
bei Anwahl aufklappendenden zweiten Menüebene geschaffen. Die zweite Menüebene wird außerdem durch die Grafiken auf den Einleitungsseiten aufgenommen, die ebenfalls Links zu den Unterpunkten anbieten. Über dem Inhaltsbereich ergänzen der Menüpfad (Rootline) links und das Textmenü rechts die Navigationsmöglichkeiten (Tab. II.6-1 und Abb. II.6-1).
IMPETUS
Tab. II.6-1: Inhaltliche Strukturierung der IMPETUS Webseite www.impetus.uni-koeln.de
Bereich
Menüpunkt
Übersicht
Einzugsgebiete
Projekt
Konzepte
Projektphasen
Teilnehmer
Kontakt
Übersicht
Benin
Szenarien
Ernährungssicherung
Hydrologie
Landnutzung
Gesellschaft/Gesundh.
Mitarbeiter
Digitaler Atlas
Übersicht
Marokko
Szenarien
Existenzsicherung
Hydrologie
Landnutzung
Gesellschaft
Mitarbeiter
Inhalt
Einleitung zu IMPETUS mit Links zu Szenarien, PK,
SDSS, Capacity Development
Vorstellung der Projektregionen in Benin und Marokko
Grundlagen/Konzepten zu Szenarien, PK, SDSS und Capacity Development
Ansätze und Schwerpunkte in den Phasen I – III
Liste der teilnehmenden Institute
Impetus Geschäftsstellen, Benin, Marokko und Kontaktformular
Einleitung zu Szenarien und Themenbereichen der PKs in
Benin
allgemeine Szenarien und Klimaszenarien Benin
Einleitung in die Themenbereiche und Links zu den PKBeschreibungen mit Problemstellung, Mitarbeitern, Zielsetzungen, Modellierung und zugehörige SDSS / IS
IMPETUS Mitarbeiter mit Tätigkeiten in Marokko
Information zum Interaktiven Digitalen Atlas und StartGrafik
Einleitung zu Szenarien und Themenbereichen der PKs in
Marokko
allgemeine Szenarien und Klimaszenarien Marokko
Einleitung in die Themenbereiche und Links zu den PKBeschreibungen mit Problemstellung, Mitarbeitern, Zielsetzungen, Modellierung und zugehörige SDSS / IS
IMPETUS Mitarbeiter mit Tätigkeiten in Marokko
Information zum Interaktiven Digitalen Atlas und StartDigitaler Atlas
Grafik
Einleitung zu Capacity Development
Übersicht
Capacity Development-Ansätze / Maßnahmen in Benin
DeveCapacity Capacity
Forum als Diskussionsplattform bei Capacity DevelopDevelop- lopment Benin
ment-Massnahmen
ment
Capacity
DeveCapacity Development-Ansätze / Maßnahmen in Marokko
lopment Marokko
GUI-Framework des ISDSS
GUI
Modularer Aufbau des Systems
Toolbox
ISDSS
Datenimport, Export und GIS-Funktionaltät
Schnittstellen
Einbindung von Modellen
Modelle
begutachtete Artikel, Buchbeiträge, Doktor- und DiplomPublikationsliste
arbeiten
VeröfZwischen- und Endberichte, Statusbericht
fentProjektberichte
lichungen
Poster und Vorträge von IMPETUS und GLOWAPoster & Vorträge
Tagungen
20
Übersicht
Daten
Suche
Klimadiagramme
Termine
Roadmap
Mitarbeiter
Veranstaltungen
Mitarbeiter
Institute
Extras
verschiedenes
IMPETUS
21
Einleitung zum Datenbereich: Metadatenbank, Download,
Datenpolitik
Suchformular für öffentliche Suche
Download von Klimadiagrammen aus REMOModellläufen
Grundlegende Termine, Milestones, etc. des Projektfortschritts
Auflistung Veranstaltungen
Mitarbeiterliste mit Kontaktinformationen
Institutsliste mit Kontaktinformationen
Sitemap, Forum intern und für Capacity DevelopmentMaßnahmen, Links, Suche, Aktuelle Wetterbeobachtungen
in Afrika, Impressum, Login interner Bereich
Abb. II.6-1: Projektübersicht, PK-Präsentation, Capacity-Development Maßnahmen und Datensuche als Beispiele für die neu gestaltete Internetpräsenz von IMPETUS, www.impetus.uni-koeln.de
IMPETUS
22
IMPETUS
III
Stand der Problemkomplexe
III.1
Benin und seine Themenbereiche
23
III.1.1 Ernährungssicherung
Für die ökonomische Entwicklung Benins ist auf Grund der Rohstoffarmut des Landes besonders
die Entwicklung des landwirtschaftlichen Sektors eine Grundvoraussetzung. Die aktuell bereits geringe landwirtschaftliche Produktivität wird durch die zu erwartende Klimaentwicklung weiter beeinträchtigt. Da die Böden im Süden des Landes ohnehin schon stark verarmt sind, ist das Potenzial
für eine Steigerung der Produktion angesichts der anwachsenden Bevölkerungszahlen am ehesten
im Norden des Landes gegeben. Dort sind noch in gewissem Maße Landreserven vorhanden, die
allerdings durch zwei wesentliche Prozesse rasch verringert werden: neben den ohnehin hohen Geburtenraten steigt die Bevölkerung dieser Region auch durch Migration in erheblichem Umfang an.
Das dadurch entstandene Konfliktpotenzial wird dabei durch das Aufeinandertreffen verschiedener
Ethnien und verschiedener Landnutzungsformen (Viehhirten, teils transhumant, und Ackerbauern)
verschärft.
Bei gleichzeitig abnehmenden Reserven an verfügbaren Nutzungsflächen, abnehmender Bodenfruchtbarkeit, einer höheren Variabilität der Niederschläge mit Tendenz zu einer verlängerten Trockenzeit, der Zunahme von Starkregenereignissen und dadurch einer geringeren Wasserverfügbarkeit für die Primärproduktion ebenso wie für den menschlichen Konsum steigt das Konfliktpotenzial noch weiter an. Auf die gleichzeitige Bedeutung für den Gebietswasserhaushalt wurde bereits
früher hingewiesen.
Der Projektbereich Ernährungssicherung befasst sich daher in einzelnen Problemkomplexen mit
den verschiedenen Faktoren, die sich sowohl mit einer besseren Ressourcennutzung für die Primärproduktion wie auch die Viehwirtschaft beschäftigen. Ziel ist es dabei, die noch verfügbaren Reserven so zu erschließen, dass zum einen die Nutzung nachhaltig ist, zum anderen Konfliktpotenziale
minimiert werden. Eine Verbesserung der Produktionsbedingungen und ein Schutz der natürlichen
Ressourcen beinhaltet aber gleichzeitig die Nahrungsmittelproduktion für eine wachsende Bevölkerung sicher zu stellen.
Die im Themenbereich „Ernährungssicherung“ zusammengefassten Problemkomplexe bearbeiten
daher sowohl ökonomische als auch naturräumliche Voraussetzungen der Nahrungsmittelproduktion. Es wurden umfangreiche Datengrundlagen geschaffen, sowohl hinsichtlich der Veränderung der
klimatischen Voraussetzungen als auch des naturräumlichen Potenzials.
Da jede Entscheidung über Ressourcennutzung einer Abwägung verschiedener Belastungen, Nutzen, Vor- und Nachteile zu folgen hat, ist es wichtig, angesichts der Dimensionen und Komplexität
der vorgenannten Probleme die vorhanden Daten in Entscheidungshilfesysteme (SSDSS) zu übernehmen. Ziel ist es, Daten und SDSS in einer Form zur Verfügung zu stellen, die den Entscheidungsträgern in Benin auf allen Ebenen (von den Gemeinden bis hin zu den Ministerien) deren Be-
IMPETUS
24
rücksichtigung, eine sinnvolle Abwägung und möglichst Optimierung der Entscheidungen ermöglicht.
Die identifizierten Problemkomplexe im Bereich der Ernährungssicherung berücksichtigen dabei
sowohl ökonomische, soziale, agronomische als auch naturräumliche und meteorologische Datengrundlagen. Die hieraus entwickelten SDSS beinhalten zumeist mehr als ein einzelnes Modell zur
Abbildung der einzelnen Komplexkomponenten. Diese Modelle sind oft mehrfach in den verschiedenen SDSS vertreten und erzielen dadurch eine durchgängige Berücksichtigung der im Rahmen
von IMPETUS erhobenen Daten und entwickelten Modellansätze.
Die Produktivität der Primärproduktion, aber auch der Viehzucht ist in den traditionellen Systemen
ohne zusätzliche Inputs (Düngemittel und Pflanzenschutz, verbessertes Saatgut u.v.a.m) nur bedingt
zu steigern,. Die Nutzungspotenziale und Belastungen durch den Einsatz verbesserter Sorten, Düngung und Bewässerung werden durch das im PK Be-E 2 entwickelten SDSS PEDRO (Protection du
sol et durabilité des ressources agricoles dans le bassin versant de l'Ouémé Supérieur) quantifiziert.
Der Marginalitätsindex (PK Be-E 6) verhilft dabei für eine übergeordnete Nutzungsplanung die
Bereiche zu identifizieren, die entweder noch Nutzungspotenzial aufweisen (s.a. PK Be-E 2), oder
die für eine landwirtschaftliche Nutzung möglichst nicht mehr in Betracht kommen sollten (allenfalls für Dauerkulturen, Aufforstungen u.ä.). Anbau von Leguminosenzwischenfrüchten wie z.B:
Mucuna verbessert die ungünstige Gesamtsituation nicht wesentlich, da diese zwar Bodenschutz
und verfügbaren Stickstoff bieten, aber auch zu einer weiteren Nährstoffverarmung der Böden
(nutrient mining) führen. Daher kann zur Zeit eine Produktivitätserhöhung wegen der geringen ökonomischen Ressourcen der Landwirte am raschesten und einfachsten über die Nutzung bislang
noch wenig explorierter Feuchtgebiete, Inland-Valleys (bas fonds: PK Be-E 7) wie auch die Konstruktion von Kleinstauseen (PK Be-E 4) zur Bewässerung, als Viehtränke und ggf. Trinkwasserspeicher erfolgen. Diese Möglichkeiten sind in die Entscheidungsfindung einzubeziehen. Daher
wurden diese SDSS für die Ausweisung von geeigneten Standorten von Kleinstauseen sowie die
Nutzung von bas fonds entwickelt (s. nachstehende Kapitel).
Die klimatische Entwicklung, die in den jeweiligen SDSS berücksichtigt wird, ist schon weitgehend
in einem SDSS wie auch einem einfacheren IS für die saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage definiert (PK Be-E 3). Diese können den Nutzern in Benin im Laufe der 3 Phase übergeben
werden. Da für die klimatischen Modelle große Rechnerkapazitäten mit langen Laufzeiten verfügbar sein müssten, wurde Vorsorge getroffen, dass zum Einen Rechnerkapazitäten in Deutschland
zur Verfügung stehen, andererseits ein IS mit geringeren Ansprüchen vor Ort genutzt und betreut
werden kann.
Die Verfügbarkeit der Wasserressourcen für verschiedene landwirtschaftliche Produktionszweige
(Tier- und Pflanzenproduktion) wird hinsichtlich ihrer ökonomischen Aspekte im Agrarsektormodell BenImpact betrachtet (BenImpact Crop und BenImpact Animal; (PK Be-E 1 und PK Be-E 5).
PK Be-E 5 betrachtet dabei Land- und Wasserressourcen.
In jedem der nachstehend vorgestellten PK wird die Verknüpfung der einzelnen Bereiche und die
Zusammenhänge zwischen den PKs verdeutlicht. Trotz der durchaus schwierigen Zusammenführung sehr unterschiedlicher Modellansätze in den SDSS hat die Arbeit sehr gute Fortschritte ge-
IMPETUS
25
macht und liegt fast durchweg im Zeitplan. In einzelnen Fällen mit schlechterer Datengrundlage
sind noch kleinere Nacherhebungen nötig (Reisanbau in bas fonds).
Das Capacity Development hat ebenso gute Fortschritte gezeitigt, wobei in einzelnen Fällen die
Maßnahmen etwas verschoben werden mussten (zeitliche Probleme der Partner, Identifizierung der
geeignetsten Ansprechpartner nach größeren Änderungen in den Beninischen Ministerien). Es werden aber bis 2008 alle geplanten Maßnahmen durchgeführt sein. Auf alle Fälle wurde die Rückkopplung aus den Nutzergruppen in die SDSS eingearbeitet, sowohl hinsichtlich der Funktionalität
als auch der berücksichtigten Parameter.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass der für Benin wichtige Bereich der Ernährungssicherung
durch innovative und umfangreiche Modellkopplungen in SDSS überführt werden konnte, deren
konsequente Anwendung wesentlich dazu beitragen kann, sowohl die landwirtschaftliche Ressourcennutzung (Wasser, Boden, Fläche) zu verbessern und optimieren als auch Grundlagen für eine
nachhaltige Sicherstellung der Versorgung mit Nahrungsmitteln über den Betrachtungszeitraum der
IMPETUS - Szenarien sicherzustellen.
IMPETUS
26
PK Be E.1 Landnutzung und Versorgungssicherung bei
Ressourcenknappheit und Niederschlagsvariabilität in Benin
Problemstellung
Die agrarische Landnutzung ist ein in zunehmendem Maße wichtiger Bestandteil der Gesamtlandnutzung in Benin, und darüber hinaus die Basis für die Versorgung der Bevölkerung mit Nahrungsmitteln. Kennzeichnend für die beninische Landwirtschaft ist nach wie vor der Wanderfeldbau, in welchem sich Feldfrüchte mit Bracheperioden abwechseln. Bewässerungslandwirtschaft
wird bislang nur in sehr geringem Ausmaß betrieben. Damit bestehen zwischen Art und Umfang
der landwirtschaftlichen Nutzung und dem Wasserkreislauf in erster Linie folgende Zusammenhänge:
1. Der Klimawandel, insbesondere die Änderung von Höhe und Verteilung der Niederschläge verändert das Ertragspotenzial der wichtigsten Nutzpflanzen,
2. der Nahrungsbedarf der zunehmenden Bevölkerung bei geringem Betriebsmitteleinsatz kann
aktuell nur durch die Kultivierung bisher ungenutzter Flächen sowie Verkürzung der Bracheperioden gedeckt werden;
3. was eine zunehmende Entwaldung des Landes und Bodendegradation und
4. einer fortlaufenden Ausdehnung der agrarisch genutzten Landfläche bewirkt, und damit eine
Veränderung der vegetativen Biomasse hinsichtlich Umfang und Zusammensetzung. Dies wiederum hat u.a. Rückwirkungen auf Klima und den Gebietswasserhaushalt.
Da die menschlichen Aktivitäten letztlich ökonomisch getrieben sind, erfordert die Lösung der vorstehend genannten Probleme eine Berücksichtigung der zu Grunde liegenden ökonomischen Bedin-
IMPETUS
27
gungen. Die für eine Lösung erforderliche Optimierung von Interventionen ist schwierig und soll
durch die Integration der diesen Änderungen zugrunde liegenden ökonomischen Prozesse in ein
DSS erreicht werden.
Der geringe Entwicklungsstand des Landes hat zu Folge, dass der Landbevölkerung kaum Alternativen zur derzeitigen Subsistenzwirtschaft als Haupterwerbsquelle zur Verfügung stehen. Die hohen
Kosten für die Vermarktung von Produkten und den Kauf von Dünge- und anderen Betriebsmitteln
sowie der weitgehend fehlende Zugang zu Kleinkrediten sorgen dafür, dass Produktivitätssteigerungen und Spezialisierung in den Farmhaushalten unterbleiben. Die noch frei zugänglichen Landreserven sowie die angesichts der verbreiteten Unterbeschäftigung im Überfluss vorhandene Arbeitskraft in den Dörfern sind somit die Ressourcen, mit denen tatsächlich gearbeitet wird. Erst bei
einer Erschöpfung der Landreserven, wie sie im Süden zu beobachten ist, beginnt etwa der Einsatz
von Dünger für die Bauern wirtschaftlich interessant zu werden.
Mitarbeiter
A. Kuhn, I. Gruber, Th. Gaiser
Zielsetzung
Ziel des Problemkomplexes ist zum einen die Weiterentwicklung von ökonomisch fundierten Szenarien hinsichtlich der Landnutzung, agrarischem Wasserbedarf und Lebensmittelversorgung in
Benin für das Jahr 2025. Im Zentrum der Analyse steht die interdisziplinäre Simulation des Wanderfeldbaus im Einzugsgebiet des Ouémé, aber auch die Landnutzung in anderen repräsentativen
Gebieten Benins wie dem Baumwollgebiet und dem subtropischen Küstengebiet des Landes.
Forschungsansatz und Modellierung
In einem landwirtschaftlich geprägten Entwicklungsland wie Benin können Agrarsektormodelle als
politische Entscheidungshilfen dienen, da sich mit ihrer Hilfe sowohl die Auswirkungen von exogenen Änderungen (Klimawandel, Bevölkerungsentwicklung, technischer Fortschritt) als auch alternative Strategien der Wirtschafts- und Agrarpolitik quantifizieren und bewerten lassen können.
Die Erstellung und Anpassung derartiger Modellsysteme erfordert jedoch Ressourcen, die oftmals
in den Partnerländern nicht bereitgestellt werden können. Insofern ist ein wichtiges Ziel in PK Be
E.1, ein den besonderen Produktionsverhältnissen im Ouémé-Einzugsgebiet angepasstes Agrarsektormodell zu entwickeln und Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern in Benin verfügbar zu
machen.
Während die Vegetation sich unter natürlichen Bedingungen als Folge von Klima, Bodenverhältnissen und Biodiversität entwickelt, wird ihre Zusammensetzung bei Zunahme der landwirtschaftlich
genutzten Fläche von ökonomischen Entscheidungen der Bewohner bestimmt. Insofern ist eine bioökonomische Modellierung der agrarischen Landnutzung unabdingbar, um Aussagen zur künftigen
Landbedeckung und der Vegetation treffen zu können. Mit den naturwissenschaftlich orientierten
IMPETUS
28
Disziplinen wird vor allem im Bereich der Ertragsmodellierung wichtiger Feldfrüchte sowie möglicher Anbauverfahren kooperiert. Mit den sozial- und humanwissenschaftlichen Disziplinen findet
ein Austausch im Bereich Demographie, Migration, Urbanisierung und Lebensmittelkonsum statt.
Die besondere Herausforderung an ein agrarökonomisches Modell für IMPETUS-Benin besteht nun
darin, diejenigen wirtschaftlichen Prozesse zu identifizieren und abzubilden, welche letztlich die
beobachtete Landnutzung bestimmen. Die Landnutzung determiniert die Vegetationsbedeckung des
Landes, und spielt damit eine entscheidende Rolle im Wasserkreislauf. Landnutzung erfolgt zum
einen in der Form von Ackerbau und Dauerkulturen (Sträucher und Bäume). Aber auch der Wald
bzw. Baumsavanne werden als Quelle für Bau- und Feuerholz, als Viehweide und als Jagdrevier
genutzt. Die beobachteten Trends der letzten Jahre zeigen eine starke Zunahme der ackerbaulichen
Nutzung mit entsprechenden Rückgängen der Nutzung von Wald. Verbunden ist dies mit einem
Rückgang des Volumens der Vegetationsbedeckung. Aufgabe der Agrarsektormodellierung ist es,
die ökonomischen Ursachen als auch die Geschwindigkeit dieses Nutzungswandels zu erklären.
Hierzu ist es zum einen nötig, ein Modell zu verwenden, das die wirtschaftlichen Bedingungen von
Subsistenzlandwirtschaft unter Bevölkerungsdruck wiedergibt. Des weiteren ist eine angemessene
dynamische Formulierung und Parametrisierung des Modells erforderlich, um künftige Entwicklungen abschätzen zu können. Wesentliche treibende Faktoren sind hier in erster Linie das lokale Bevölkerungswachstum und die Entwicklung alternativer Einkommensmöglichkeiten.
Zur numerischen Analyse wird auf der Basis des oben beschriebenen methodischen Ansatzes das
im Rahmen der bisherigen Arbeit von IMPETUS entwickelte Agrarsektormodell BenIMPACT
(Benin Integrated Modelling System for Policy Analysis, Climate and Technology Change) verwendet. BenIMPACT ist ein regionales Simulationsmodell für Angebot und Nachfrage von Agrarprodukten in Benin (Partialmodell). Dieses setzt sich zusammen aus einem numerischen Simulationsalgorithmus, der in der Sprache GAMS (Generalised Algebraic Modelling System) programmiert ist, sowie einem als Szenario-Viewer ausgelegten, neu entwickelten SDSS (BenImpact-Crop),
das den paarweisen Vergleich der bislang verfügbaren Szenarioläufen über den 25-jährungen Projektionszeitraum ermöglicht.
Fortschritte der Modellierungsarbeit im Berichtszeitraum
Auch in Hinblick auf den geplanten Transfer des Modells nach Benin wurde im vergangenen Jahr
intensiv an einer Verkürzung der Rechenzeit des Datenaufbereitungsmoduls gearbeitet. Vor allem
die Kalibrierung des konsistenten Preis-Mengengerüsts ist nun nicht mehr eine Frage mehrerer
Stunden, sondern nur noch Minuten. Zwingender Anlass dieser Verbesserung war die Disaggregation der Departments im Bereich des oberen und mittleren Ouémé auf die Commune-Ebene. Dadurch
hat sich die Anzahl der simulierten Regionen im Modell von elf auf 22 erhöht. Diese Zunahme von
Regionen stellt große Anforderungen an die Rechenleistung des verwendeten Computers, da durch
die bilateralen Handelsbeziehungen zwischen den Regionen der Lösungsaufwand mit der Zahl an
Regionen exponentiell ansteigt.
Die aktuelle Struktur von BenIMPACT ist in Abb. III.1.1-1 grafisch dargestellt. Sie zeigt die modulare Struktur des Modells, wobei zwischen Dateninput (‚Data’, Basis- und Szenariodaten, weiße
29
IMPETUS
Felder), Dateien mit Programmierungscode (‚Module’, GAMS-Format, orange) und Ergebnisdateien (‚Storage’, Zwischen- und Endresultate von Datenaufbereitung, Kalibrierungsalgorithmen und
Simulationen im GDX-Format, gelb) unterschieden wird.
Die Zusammenarbeit von BenIMPACT mit anderen Modellen ist Abb. III.1.1-2 zu entnehmen.
Raw data
DATA
Data preparation I
CROPWAT
MODCOM
Simulation
Calibration II
Data preparation II
Calibration I
PARBAL
Modelling of biomass
Module
Collection of data
Storage
GDX file as storage for data
PARCOM
MODBAL
Balances supply, prices and trade costs
PARBAL2
GDX file as storage for balanced data
MODINC
Calculation of income indicators
PARSIM
GDX file as storage for data
MODCALS
MODCALD
PARSUP
PARDEM
MODSIM
RESULTS
Calibration of demand and supply
GDX file as storage for calibrated data
Scenarios
Data
Simulation module and
scenario data
Results
Quelle: nach Gruber (2006)
Abb. III.1.1-1: Modulare Struktur von BenIMPACT
30
IMPETUS
SDSS BenImpact-Crop:
Demographische Szenarien
Klimaszenarien
Agrarökonomische Mo-
Landnutzungs-
Szenarien zur Ertrags-
Abb. III.1.1-2: Modellkopplung für PK Be E.1
Andere Modelle liefern indirekt (z.B. Klimamodelle, über Ertragsmodellierung) oder direkt Ergebnisse, die in BenIMPACT weiterverwendet werden (z.B. DemProject, PK Be G.1). Andererseits
stellen die Ergebnisse von BenIMPACT hinsichtlich der Zunahme der agrarischen Fläche in die
Landnutzungsmodelle der CLUE-S Klasse (PK Be L.1) ein. Die Ergebnisse von BenIMPACT werden mittels des neu entwickelten SDSS BenImpact-Crop visualisiert, das im Folgenden beschrieben
wird.
Stand der Entwicklung des SDSS BenImpact-Crop
Das Spatial Decisison Support System (SDSS) BenImpact-Crop ist als Szenario-Viewer konzipiert,
der einen paarweisen Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicher Szenarien ermöglichen soll (Startbildschirm s. Abb. III.1.1- 3)
IMPETUS
31
Abb. III.1.1-3: Screenshot des Startbildschirms von BenImpact-Crop
Abb. III.1.1-4 zeigt das Konzept von BenImpact-Crop. Mit dem Simulationsmodell BenImpact
werden unterschiedliche Szenarien für den Zeitraum 2000-2025 simuliert. Die Ergebnisse eines
Szenariolaufes werden in einer Excel-Datei abgelegt, die den Kurznamen des Szenarios trägt. Diese
Excel-Datei kann durch die Software von BenImpact-Crop gelesen werden. Die in der Datei enthaltenen Ergebnisse eines Szenarios werden dabei in eine Szenario-Datenbank überführt, also eine
Sammlung der Ergebnisse aller bisher simulierten Szenarien. Aus dieser Szenario-Datenbank in
BenImpact-Crop kann der Nutzer des SDSS durch Abfragen Szenarien einsehen und paarweise vergleichen. Es sind Ergebnisdarstellungen in Form von vordefinierten Tabellen sowie kartographische
Darstellungen vorgesehen.
32
IMPETUS
BenIMPACT-Crop:
Choice of IMPETUS Scenarios
Link between model
and user interface
Choice of specific results
1 result file (XLS)
per scenario
Simulation results
(‚Scenario datebase‘)
Food aspects – Agriculture – Resource Use
Surveys
BenIMPACT
(GAMS)
Tables
Maps
Statistics
Abb. III.1.1-4: Einspeisung von BenImpact-Ergebnissen zur Darstellung im SDSS BenImpact-Crop
Ein BenImpact-Crop-Szenario wird stets durch eine Kombination von Trends aus unterschiedlichen
Bereichen angetrieben:
•
•
•
Klimatische Entwicklungen bzw. -szenarien
‘Impetus-Szenarien’, die sich vor allem auf demographische und ökonomische Aspekte beziehen
Optionale Interventionszenarien (Einführung neuer Technologien; Management- oder Politikoptionen)
Exogene Antriebskräfte (‚driving forces’) in BenImpact sind insbesondere:
•
•
•
•
Regionaler Klimawandel (hier vor allem der Zusammenhang Niederschläge => Pflanzenerträge): Sinkende regionale Ertragspotenziale im Pflanzenbau durch Klimawandel können sich
im verwendeten Modell unterschiedlich auswirken. Entscheidend sind die Annahmen über die
Anbindung der Landwirte an regionale Arbeitsmärkte, regionale und internationale Produktmärkte, sowie die Annahmen zum Wechselkursregime in Benin. Vor allem der letztere Punkt
ist interessant, weil er zeigt, wie eng letztendlich
Regionale Bevölkerungsentwicklung
Aussichten beim Wirtschaftswachstum
Weltmarktpreisentwicklungen bei Agrarprodukten
•
33
IMPETUS
Verfügbarkeit und Preise von landwirtschaftlicher Fläche
Climate scen. XYZ
IMPETUS
B1
No Intv.
Scen.
Intv.
Scen. 1
Intv.
Scen. 2
Intv.
Scen. 3
IMPETUS
B2
IMPETUS
B3
No Intv.
Total number of scenarios
Scen.
=
No. of climate scenarios
x no. IMPETUS-scenarios
x (no. of intervention scenarios + 1)
Intv.
Scen. 1
Intv.
Scen. 2
Intv.
Scen. 3
No Intv.
Scen.
Intv.
Scen. 1
Intv.
Scen. 2
Intv.
Scen. 3
Abb. III.1.1-5: Prinzipien und kombinatorische Aspekte des Szenariodesigns in BenImpact-Crop
Die Wahl der Szenarien soll durch den Nutzer erfolgen (Abb. III.1.1-5) und folgenden Prinzipien
folgen:
•
Paarweise Darstellung und Vergleich von Szenarien
Da die Einschätzung eines jeden Szenario eine gewisse Kenntnis über das Szenario erfordert,
scheint es sinnvoll, die dargestellten Ergebnisse auf jeweils zwei Szenarien zu begrenzen.
•
Freie Wahl dieser Szenarienpaare
Es sollte keine Einschränkung bei der Auswahl der Szenarien geben. Damit sind Vergleiche
zwischen Szenarien unterschiedlichster Lage auf den oben dargestellten Kombinationspfaden
möglich.
•
Warnung bei Wahl von schwer vergleichbaren Szenarienpaaren
Der Vergleich von Szenarienpaaren, denen die gleichen Klima- und IMPETUS-Szenarien
zugrunde liegen, ist weitgehend unproblematisch. Gleichfalls ist es unproblematisch, unterschiedliche IMPETUS-Szenarien bei gleichen Klimannahmen oder – umgekehrt – unterschiedliche Klimaszenarien bei gleichem IMPETUS-Szenario zu vergleichen. Bei der Wahl
von Nicht-Interventionsszenarien mit unterschiedlichsten Klima- oder IMPETUS-Szenarien
sollte der Nutzer jedoch deutlich darauf hingewiesen werden, dass die Ergebnisse nur begrenzt vergleichbar sind.
•
Hinlängliche Erläuterung der Szenarien
Die freie Wahl der Szenarien setzt voraus, dass sowohl die den Szenarien zugrunde liegenden
Annahmen als auch markante Ergebnisse den Nutzern erläutert werden. Dies sollte unmittelbar bei der Auswahl der Szenarien geschehen.
34
IMPETUS
Auf der nächsten und damit zweiten Entscheidungsebene wählt der Nutzer aus den drei Großthemen „Ernährung“, „Landwirtschaft“ und „Ressourcennutzung“ per Mausklick spezielle Ergebnistabellen aus (Abb. III.1.1-6). Die Inhalte dieser Tabellen kann der Nutzer per Quick-Info beim Bewegen des Mauszeigers über das Link erfahren.
Level 2: List of themes ...
... and choice of related tables
Commodity balances
Commodity prices
Food aspects
Trade patterns
Food consumption
Food security
Cropping patterns
Agriculture
Farm income generation
Livestock husbandry
Land use
Resource use
Water use
Labour issues
Abb. III.1.1-6: Auswahl von Inhalten aus den drei Themenbereichen in BenImpactCrop
Nach der Auswahl der Ergebnistabelle muss der Nutzer noch zwischen unterschiedlichen Darstellungsformaten zu den Tabellen wählen. Dies ist immer dann erforderlich, wenn Ergebnistabellen
mehr als zwei Dimensionen aufweisen. Abb. III.1.1-7 verdeutlicht diese Wahlmöglichkeit anhand
der Tabelle „Commodity Balances“. Der Nutzer kann die vier Dimensionen der Ergebnisse (Region, Produkt, Variable, Jahr) in unterschiedlichen Tabellenformaten anordnen und sich entsprechend
anzeigen lassen.
35
IMPETUS
Level 3: choice of table form at – exam ple com m odity balance
Year: 2005
C om m odity: YAM S
P roduction
PRODA
Bem b
Kala
N dal
N ikk
Para
Pere
Sine
T cha
Bass
D jou
Kopa
O uak
Bant
D ass
G laz
O ues
Sava
Save
ALI
AT A
AT L
COU
LIT
MON
OUE
PLA
ZO U
Scenario: B AS25
Scenario: FE R T 25
U se
S urplus/D efic
U se
S urplus/D efic P roduction
HCONA
N ET F A
PRODA
HCONA
N ET F A
daten
aus bas25.xls
Year:
2005
R egion: Bem bereke
R ES4ABS !
Production
PR O D A
M aiz
Yam s
C ott
...
...
Sorm
daten aus fert25.xls
R ES 4ABS !
Scenario: B AS25
Scenario: FE R T 25
U se
S urplus/Deficit Production U se
Surplus/D eficit
HCONA
N ET F A
PR O D A
HCONA
N E T FA
daten aus bas25.xls
R egion: Bem bC om m odity: YA M S
Production
PR O D A
2000
2005
2010
2015
2020
2025
Scenario: B AS25
Scenario: F ER T 25
U se
Surplus/D eficit Production U se
S urplus/D eficit
HCONA
N ET FA
PR O D A
HCONA
N ET F A
daten aus bas25.xls
Abb. III.1.1-7: Auswahl von Tabellenformaten für einzelne Inhalte: Beispiel Commodity
Balance
Forschungsarbeit im Berichtszeitraum: Ergebnisse der Landpreiserhebung
Ein wesentlicher Ergebnisaspekt der BenImpact-Simulationen von 2000 bis 2025 ist die prognostizierte Ausdehnung der landwirtschaftlich genutzten Fläche in diesem Zeitraum. Die landwirtschaftlich nutzbare Fläche ist pro Sub-Region absolut begrenzt. Der bislang verwendete Programmierungsansatz erzwang die Einhaltung dieser Begrenzung durch die Opportunitätskosten der Landnutzung, welche die marginale Verwertung des Produktionsfaktors Land und damit einen Preis für
Land darstellen. Dieser ist allerdings definitionsgemäß Null, so lange die Maximalfläche nicht erreicht wird (d.h. Land nicht knapp ist), und steigt dann rasch an.
Da das Ausmaß der nicht-agrarischen Landnutzung nicht in BenIMPACT endogen bestimmt wird,
muss eine kontinuierlich steigende Landpreisfunktion identifiziert werden, die auch beispielsweise
von der Zunahme des Bevölkerungswachstums oder der Produktionseignung einer Region abhängig
ist. Eine Erhebung des derzeitigen regionalen Landpreisniveaus hat 2007 im Rahmen der Unterstützung einer Masterarbeit in Benin stattgefunden. Auf der Basis der erhobenen Auskünfte von lokalen
Experten wurde eine Schätzfunktion der regionalen Landpreise ermittelt und in das BenImpactModell integriert. Abb. III.1.1-8 visualisiert die Höhe der regionalen Landpreise als jährliche Pachtpreise für Ackerland in ländlichen Gebieten. Es zeigt (erwartungsgemäß), dass das Preisniveau in
den dicht bevölkerten südlichen Regionen wesentlich höher ist als im dünn besiedelten Norden.
Weiße Flecken auf der Landpreiskarte stellen Regionen dar, in denen sich formale Landmärkte erst
in den Anfängen befinden und somit noch keine Vorstellungen zum Pachtpreisniveau existieren.
36
IMPETUS
Abb. III.1.1-8: Regionales Niveau der Pachtpreise für Ackerland in ländlichen Regionen
(Jahr 2007)
Zur Schätzung einer Landpreisfunktion wurden die erhobenen Landpreise mit bereits bekannten
regionalen Variablen in Beziehung gesetzt, die vermutlich das Niveau der Landpreise kausal determinieren. Die beiden Streudiagramme zeigen den Zusammenhang von Landpreisen und a) Bevölkerungsdichte sowie b) Eignung der Region zur landwirtschaftlichen Produktion, gemessen anhand
des landwirtschaftlichen Marginalitätsindex (Abb. III.1.1-9. s. PK Be E.6, Julia Röhrig).
Land tenure price (FCFA/ha and year)
Land tenure price (FCFA/ha and year)
45000
45000
40000
40000
35000
35000
y = 21.188x + 8604.4
2
R = 0.2742
30000
30000
25000
25000
20000
20000
15000
15000
10000
10000
5000
5000
0
y = -26607x + 26114
2
R = 0.2009
0
0
200
400
600
800
1,000
1,200
Population density in 1000/sqkm
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Regional marginality index
IMPETUS
37
Abb. III.1.1-9: Korrelation der Pachtpreisniveaus mit Bevölkerungsdichte sowie landwirtschaftlicher Marginalität
Beide Zusammenhänge sind gut erkennbar. Aus den Ergebnissen lässt sich schließen, dass die
Landpreise auch durch die Anbaubedingungen bestimmt werden. Je höher der Marginalitätsindex
beziffert ist, desto niedriger ist das durchschnittliche Ertragspotenzial einer Region. Mit zunehmender Bevölkerungsdichte nehmen die Landpreise hingegen zu, da Land pro Kopf der Bevölkerung
knapper wird. Dies geschieht auch unabhängig von der landwirtschaftlichen Eignung des Landes,
da bei zunehmender Bevölkerungsdichte nichtlandwirtschaftliche Formen der Landnutzung an Bedeutung gewinnen.
IMPETUS
38
PK Be-E.2 Auswirkungen von Landnutzungsänderungen, Klimaveränderungen
und Pflanzenmanagement auf Bodendegradation und Ernteertrag im oberen
Ouémé-Einzugsgebiet
Bewässerung von Zuckerrohr bei Save
Problemstellung
Aufgrund des anhaltenden Bevölkerungswachstums im Einzugsgebiet des Ouémé ist eine zunehmende Ausdehnung der landwirtschaftlich genutzten Fläche sowie ein verstärkter Nutzungsdruck
auf die bereits vorhandenen Flächen zu verzeichnen. Als Folge von verkürzten Brachezeiten, mangelndem Düngereinsatz, regelmäßigem Abbrennen der Biomasse sowie Bodenerosion durch Wasser, zeigen die Böden in einigen Teilen des Untersuchungsgebiets bereits starke Degradationserscheinungen. Mit dem Verlust an Wurzelraum durch Bodenerosion und der Abnahme der Nährstoffvorräte sowohl durch Bodenerosion als auch durch die Verkürzung der Brachezeiten ist kurz(wenige Jahre) bis mittelfristig (Jahrzehnte) mit Einbußen bei den Ernteerträgen zu rechnen. Diese
sind im Falle der Bodenerosion zum Teil irreversibel und angesichts der vorherrschenden Subsistenzwirtschaft für die Landbevölkerung von existenzieller Bedeutung. Die Entwicklung der Erträge nimmt eine zentrale Rolle hinsichtlich der zukünftigen Landnutzungsänderungen ein, da sie
maßgeblich die Flächenausdehnung der landwirtschaftlichen Nutzung bestimmt. Im Hinblick auf
die Ernährungssicherung ist es daher wichtig, die Zusammenhänge zwischen Klima, Landnutzung,
Ertrag, Bodeneigenschaften und Anbausystemen zu analysieren und zu quantifizieren, sowie mögliche Auswirkungen von Handlungsoptionen abzuschätzen.
Die zentralen Fragen sind daher:
IMPETUS
39
•
Welche Effekte üben gegenwärtige und zukünftige Veränderungen in der Landnutzung und
im Klima auf die Bodenerosion aus? Welche Gebiete im oberen Ouémé-Einzugsgebiet sind
besonders erosionsgefährdet?
•
Wie wirken sich Klimaveränderungen, Verkürzung der Brachezeiten und Bodendegradation
auf den Ernteertrag wichtiger Feldfrüchte aus?
•
Kann durch veränderte Managementstrategien, wie beispielsweise den Einsatz von Düngemitteln, der Ernteertrag gesteigert bzw. die Bodenerosion reduziert werden?
•
Welche Konsequenzen ergeben sich hinsichtlich der Ernährungssicherung für die Zukunft?
Mitarbeiter
Th. Gaiser, C. Hiepe, A. Srivastava, A. Bossa, A. Enders
Zielsetzung
Das Hauptziel der Arbeiten ist die Entwicklung des SDSS PEDRO (Protection du sol Et Durabilité
des Ressources agricoles dans le bassin versant de l'Ouémé Supérieur) zur Abschätzung des zukünftigen Bodenaustrages und der Ertragsentwicklung unter Berücksichtigung von Klima- und
Landnutzungsszenarien, wie sie aus den IMPETUS Szenarien abgeleitet werden. Die Entwicklung
beinhaltet zum einen die Parametrisierung und Kalibrierung eines Ertragsmodells (EPIC) und eines
hydrologischen Modells (SWAT), zum anderen die Einbindung potenzieller Nutzer in das Design
des SDSS, um die Modelle auf die Bedürfnisse der zukünftiger Nutzergruppen abzustimmen.
Nutzergruppen
• Direction Générale de l’Eau
- Dr. Pierre Adisso (Chef Service Hydrologie)
- Dr. Felix Azonsi (Chef Service Resources en Eau)
- Mitarbeiter : Arnaud Zannou, Aurélien Tossa
• Université d’Abomey-Calavi
- Prof. Abel-Afouda (Faculté des Sciences Techniques)
- Mitarbeiter : Eric Alamou
- Prof. E. Agbossou (Faculté des Sciences Agronomiques)
- Mitarbeiter : Dr. Luc Sintondji
• Institut National des Recherches Agronomique du Bénin
- Dr. Mouinou Attanda Igué
- Rodrigue Dagberou
IMPETUS
40
Technisch gesehen ist sind alle Komponenten des SDSS PEDRO von der nutzergesteuerten Definition der Szenarien und Managementoptionen, über die Übergabe der Parameter an die Modelle und
die Simulationsläufe bis zur Ergebnisselektion und –darstellung lauffähig. Der Nutzer hat sowohl
für die SWAT als auch für die EPIC Simulationen die volle Palette an Klima- und Landnutzungsszenarien, die er frei kombinieren kann. Zudem kommen bei den EPIC Simulationen noch Managementoptionen zur Sortenwahl, Bewässerung und Düngung. In der momentanen Version, werden
von den durch die beiden Modelle berechneten Ausgabegrößen maximal 10 Indikatoren extrahiert
und in Tabellen, Säulendiagrammen oder Karten dargestellt. Die Indikatoren geben Auskunft über
Zustandsgrößen der Agrarproduktion (Flächenproduktivität und Gesamtproduktion von 6 Kulturpflanzen), der Intensität der Erosion und des Oberflächenabflusses in unterschiedlicher zeitlicher
(monatlich, jährlich) und räumlicher Auflösung (Teileinzugsgebiet, Gesamtgebiet) für jede der vom
Nutzer definierten Szenarienkombination.
Inhaltlich gesehen ist das hydrologische Modul von PEDRO weitgehend validiert. Das Agrarmodul
bedarf noch einer weiteren Kalibrierung und Validierung der Ertragsberechnungen auf der Feld –
und Gemeindeebene für all Kulturarten und insbesondere für Yams und Reis (sieh auch PK-BeE7).
Struktur des SDSS PEDRO
Das SDSS PEDRO besteht aus dem verteilten, hydrologischen Modell SWAT (Soil Water Assessment Tool, Arnold et al. 2000) und dem Agrarökosystemmodell EPIC (Environmental Policy Integrating Climate, Williams 1995), die beide von denselben Eingabegrößen (Klima, Topographie,
Bodenverteilung, Landnutzung und Anbaumaßnahmen) angetrieben werden (Abb. III.1.1-10). Die
Modelle liefern Aussagen zu Änderungen im Abflussverhalten, der Bodenerosion und der Agrarproduktion und damit letztendlich zur Ertrags- und Ernährungssicherheit im Einzugsgebiet des Oberen Ouémé.
IMPETUS
41
Abb. III.1.1-10: Struktur des SDSS PEDRO (Protection du sol et durabilité des ressources
agricoles dans le bassin versant de l'Ouémé Supérieur)
Benutzerfreundliches Auswahlmenü zur Definition der Szenarien und Handlungsoptionen
Das SDSS PEDRO ist in erster Linie für die Nutzung durch die Behörden und Beratungsdienste der
Land- und Wasserwirtschaft konzipiert (DGEau, INRAB, CERPA), um relativ schnell einen Überblick über die regionalen Auswirkungen von Klimaveränderungen. Bewässerung, Düngung und
Sortenwahl auf die Bodendegradierung, Sedimenteintrag in die Gewässer und die Agrarproduktion
zu erhalten. Zielgrößen des Systems mit ihrer jeweiligen zeitlichen und räumlichen Auflösung sind:
1.
2.
3.
4.
Niederschlagsumme (pro TeilEZG und Monat oder Jahr)
Abfluss (pro TeilEZG und Monat oder Jahr)
Sedimentfracht im Gewässer (pro TeilEZG und Monat oder Jahr)
Flächenproduktivität des verwertbaren Pflanzenteils für acht Kulturpflanzen bzw. Sorten
(pro TeilEZG und Jahr)
5. Flächenproduktivität der oberirdischen Biomasse für acht Kulturpflanzen bzw. Sorten (pro
TeilEZG und Jahr)
6. Gesamtproduktion des verwertbaren Pflanzenteils für acht Kulturpflanzen bzw. Sorten (pro
TeilEZG und Jahr)
IMPETUS
42
7. Gesamtproduktion an oberirdischen Biomasse für acht Kulturpflanzen bzw. Sorten (pro TeilEZG und Jahr)
Die ersten drei Zielgrößen werden von SWAT berechnet, während die letzten 4 Zielgrößen von
EPIC geliefert werden. Die Zielgrößen stellen Indikatoren dar, anhand derer die Auswirkungen von
Klimaänderungen bzw. die Effizienz von bestimmten Anbauoptionen im Vergleich zu den aktuellen
Bedingungen (Referenzzeitraum 1998-2005) bewertet werden können. Zu einem späteren Zeitpunkt
sollen noch weitere Indikatoren, wie der Abflusskoeffizient, die Düngereffizienz und die Wassernutzungseffizienz hinzukommen, die aus den obigen Zielgrößen durch Verrechnung mit den Eingabegrößen berechnet werden können.
Da ein Nutzer unter Umständen nur an einem der oben genannte Indikatoren interessiert ist, beginnt
die Menüführung im SDSS PEDRO mit der Auswahl der Modelle. Danach soll eine Erläuterung der
verschiedenen Szenarien- und Handlungsoptionen, die der Nutzer nach einem vorgegebenen Ablaufschema frei definieren kann, folgen. Die Definition der Szenarien sieht folgende Schritte vor:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Auswahl des Klimaszenarios (Abb. III.1.1-11)
Auswahl des Landnutzungsszenarios (Abb. III.1.1-11)
Auswahl der zu betrachtenden Zeitscheibe (10-Jahres-Zeiträume) (Abb. III.1.1-11)
Auswahl des Anbausystems (Regenfeldbau ohne oder mit Düngung, Bewässerung)
Auswahl von verbesserten Sorten für Mais oder Reis
Bei Auswahl eines Anbausystems mit Bewässerung folgt noch die Auswahl der Bewässerungstechnik
7. Bei Auswahl eines Anbausystems mit Düngung folgt noch eine pflanzenspezifische Auswahl der Düngezeitpunkte und der Düngermengen (Abb. III.1.1-12)
Schließlich bekommt der Nutzer eine Zusammenfassung der von ihm gewählten Szenarienkombination und muss diese Kombination mit einem von ihm gewählten Namen kennzeichnen. Dann hat er
die Möglichkeit, bis zu zehn weitere Szenarienkombinationen zu definieren oder die bis dahin definierten Szenarienkombinationen durch das SDSS berechnen zu lassen.
Während der Berechnung der Szenarienkombinationen bekommt der Nutzer eine Liste der vom
System abzuarbeitenden Aufgaben und kann den Stand und den Ablauf der Berechnungsschritte am
Bildschirm verfolgen.
IMPETUS
Abb. III.1.1-11: Überblick über die Auswahl der Module bzw. die Kombination von
Klima- und Landnutungsszenarien im SDSS PEDRO als Bestandteil des IMPETUS SDSS Framework
Abb. III.1.1-12: Auswahl der Managementoptionen
43
IMPETUS
44
Darstellung der Ergebnisse
Nach Abschluss der Berechnungen erhält der Nutzer eine neue Oberfläche, die ihm die Möglichkeit
gibt, eine Auswahl der unter 4.1. genannten Indikatoren zu treffen und in welcher Form er die Ergebnisse dargestellt haben möchte (Tabelle, Säulendiagramm, Karte etc.). Außerdem muss er die
von ihm gewünschte zeitliche und räumliche Auflösung der Ergebnisse spezifizieren (Abb. III.1.113).
Abb. III.1.1-13: Auswahlmenü der Zielindikatoren im SDSS PEDRO
Beispielhaft für ein mögliches Ergebnis des SDSS ist in Abbildung III.1.1-14 der Vergleich der
IMPETUS Landnutzungsszenarien und deren Einfluss auf die Sedimentfracht in den Teileinzugsgebieten dargestellt.
IMPETUS
45
Abb. III.1.1-14: Bodenabtrag im HVO für das Jahr 2000 und die Landnutzungsszenarien
B1-B3
Capacity Development
Prinzipiell gibt es drei Nutzergruppen für das SDSS:
1. Administratoren und Entwickler: Da PEDRO sowohl ein hydrologisches als auch ein agrarischer
Modul enthält, ist geplant, dass die Administration von zwei beninischen Gruppen übernommen
wird. Das hydrologische Modul wird vom Laboratoire d’Hydraulique et de Maîtrise de l’Eau an
der Faculté des Sciences Agronomique der UAC verwaltet. Herr Luc Sintondji arbeitete während
seiner Promotion intensiv mit dem Modell SWAT, hat es in den Lehrplan an der Universität aufgenommen und besitzt daher das nötige Know-how als Administrator und Entwickler. Das Simulationsmodell EPIC soll vom Laboratoire des Sciences du Sol, des Eaux et de l’Environment
(LSSEE) am Institut National des Recherches Agronomiques du Bénin verwaltet werden. Dort
wurde das Modell EPIC im Jahre 2004 eingeführt. Im November 2007 wurde in Cotonou eine Fortbildungsmaßnahme für die Mitarbeiter des LSSEE und für andere Interessenten (v.a. Mitarbeiter
und Studenten der FSA) in Cotonou durchgeführt.
2. Fortgeschrittene Anwender: Zu diesem Nutzerkreis zählen die nationalen und überregionalen
Behörden und Forschungseinrichtungen (DGEau, MAEP, INRAB, UAC/FSA, MEPN, Direction
IMPETUS
46
departementale de la géstion du territoire ). Hier kann PEDRO zur Durchführung von Forschungsvorhaben oder als Planungsinstrument für die Land- und Wasserwirtschaft verwendet werden.
3. Anwender in der landwirtschaftlichen Beratung (CERPA, INRAB): Für diesen Nutzerkreis ist
insbesondere das Modul EPIC interessant, da es die Auswirkungen verschiedener Handlungsoptionen auf die Pflanzenerträge aufzeigt. Der Gemeindeworkshop in Parakou, an dem insbesondere
Personen aus diesem Anwenderkreis teilnahmen, hat gezeigt, dass eine Reduzierung der Komplexität der Szenarien für diesen Nutzerkreis wünschenswert wäre. Andererseits kamen aus diesem Kreis
zahlreiche Anregungen zur Ausweitung der Auswahlmöglichkeiten bezüglich der Anbauoptionen.
In der verbleibenden Projektlaufzeit soll u.a. versucht werden diese Anregungen inhaltlich und
technisch im SDSS umzusetzen.
Im Berichtszeitraum wurden zwei Module (Einführung in die Fernerkundung, Einführung in GIS)
der modularen Schulung durchgeführt, an der über 20 Teilnehmer aus verschiedenen Institutionen
teilnahmen (DGEau, MAEP, MEPN, UAC). Darauf aufbauend fand im November 2007 ein Fortbildungsveranstaltung zur Handhabung des Modells EPIC in Cotonou statt. Die 20 Teilnehmer an
der Fortbildungsveranstaltung kamen im Wesentlichen aus den ersten beiden obengenannten Nutzerkreisen (Administratoren, fortgeschrittene Anwender).
Weitere Schritte
Für den nächsten Berichtszeitraum ist sind folgende Schritte geplant:
1. Auswertung der Ergebnisse der Feldversuche mit Yam in den Jahren 2000 bis 2006 und mit
Reis (2006 und 2007)
2. Verwertung der Daten aus den Feldversuchen zur Kalibrierung des Modells EPIC.
3. Weitere Modellvalidierung von SWAT auf der Basis der Trübungsmessungen der Jahre
2006 und 2007
4. Inhaltliche und technische Umsetzung der von den Nutzern vorgeschlagenen Änderungen
im SDSS
5. Fortsetzung der Fortbildungsmaßnahmen
Die Auswertung der Feldversuche hat bereits begonnen und ergab wichtige Aufschlüsse über die
Trockenmasseverteilung in der Pflanze zu verschiedenen Entwicklungsstadien von Yam. Außerdem
konnte eine signifikante Ertragssteigerung durch den Einsatz von Mineraldünger (88N, 30 P, 33 K)
festgestellt werden (Abb. III.1.1-15). Bei Reis reicht im Moment die Datengrundlage für eine Modellkalibrierung und –validierung noch nicht aus. Es wird ein Kooperation mit dem WARDA angestrebt, um dort vorhandenes Datenmaterial aus Feldversuchen auszuwerten . Gleichzeitig soll 2008
der zentrale Reisversuch in Dogué für eine dritte Vegetationsperiode fortgeführt werden.
Total Biomass of Yam crop 2005 with Fertilizer
Total Biomass of Yam crop 2005 in control
80000
60000
40000
20000
Aboveground Biomass
Belowground Biomass
Total Biomass
100000
Biom ass DM (kg/ha)
Aboveground Biomass
Belowground Biomass
Total Biomass
100000
Biomass DM (kg/ha)
47
IMPETUS
80000
60000
40000
20000
0
0
Site 1
Site 2
Site 3
Site 1
Site 2
Site 3
Abb. III.1.1-15: Trockenmasseverteilung in Yam zum Zeitpunkt der Ernte ohne und mit
Einsatz von Mineraldüngung auf drei verschiedenen Feldern
Literatur
Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S., and Williams, J.R. (1998): Large-area hydrologic modelling and assessment: Part I. Model development. L. American Water Resour. Assoc.
34(1):73-89.
Hiepe, C. (in prep.): Soil degradation by water erosion in a sub-humid catchment – a modelling
approach considering land use and climate changes in Benin, PhD-thesis, University of Bonn
Junge, B. (2004): Die Böden im oberen Ouémé-Einzugsgebiet: Pedogenese, Klassifikation, Nutzung und Degradierung. PhD-Thesis University of Bonn Download: http://hss.ulb.unibonn.de/diss_online/ landw_fak/2004/junge_birte/index.htm
Williams, J.R. (1995): The EPIC Model, in Singh, V.P.: Computer Models of Watershed Hydrology.
Water Resources Publications, Highlands Ranch, USA. pp 909-1000.
IMPETUS
48
PK Be-E.3 Saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage in Benin und
Einsatzmöglichkeiten in der Landwirtschaft
Abb. III.1.1-16: Aus den Konsortialläufen abgeleitete Prognose der Entwicklung des Niederschlags
über Benin nach dem A1b-Szenario des IPCC (Klimamodell REMO, statistisch
nachbearbeitet, Vergleich zu REMO-Läufen von 1960-1999)
Mitarbeiter
H. Paeth , K.O. Heuer, M. Janssens, Z. Deng, C. Hiepe
Problemstellung
Die Verfügung von Süßwasser aus dem Niederschlag ist ein essentieller Faktor in der landwirtschaftlichen Produktion und der Ernährungssicherung in Benin. Bislang gibt es kaum operationelle
Systeme zur saisonalen Langfristvorhersage von Regenmengen im tropischen Westafrika. Solche
saisonalen Vorhersagen stellen aber eine essentielle Grundvoraussetzung für die kurzfristige landwirtschaftliche Planung dar. Langfristige Klimaänderungen werden sich vermutlich auch auf das
landwirtschaftliche Potenzial in Benin auswirken. Es sind also möglichst realistische Szenarien einer Klimaänderung in Westafrika zu entwickeln, um auf der regionalen Skala mittel- bis langfristige
Anpassungsstrategien der landwirtschaftlichen Produktion an veränderte klimatische Randbedingungen für die kommenden Jahrzehnte auszuarbeiten.
IMPETUS
49
Zielsetzung
Geplant ist für die dritte Phase im IMPETUS-Projekt die operationelle Niederschlagsvorhersage für
eine Regenzeit und die Kommunikation der Vorhersageergebnisse an Akteure in der landwirtschaftlichen Produktion. Das in IMPETUS entwickelte System basiert auf globalen und regionalen Klimamodellsimulationen, die an existierenden Beobachtungsdaten des Niederschlags geeicht werden,
um die Zuverlässigkeit der simulierten Daten zu verbessern. Darüber hinaus gilt es, das Vorhersagesystem technisch-operationell zu implementieren, z.B. beim beninischen Wetterdienst in Cotonou. Das hierzu in den folgenden Monaten zu implementierende SDSS nennt sich „Prévision Saisonnièere de la Pluis Sous-saheliénne“ (kurz: PRÉSAPLUS). Ferner müssen die vorhergesagten
Variablen an die Bedürfnisse der landwirtschaftlichen Akteure angepasst und entsprechende Kommunikationswege aufgebaut werden, damit die Vorhersageergebnisse die Entscheidungsträger vor
Ort rechtzeitig erreichen.
Die Verbindung zwischen Klima und Landwirtschaft wird zunächst mit einem statistischen Modell
untersucht. Darüber hinaus sollen klimabedingte Veränderungen im Pflanzenwachstum mit dem
Wachstumsmodell EPIC berechnet werden. Damit soll neben den dekadischen Vorhersagen aus der
zweiten IMPETUS-Phase nun auch auf der saisonalen Zeitskala eine Vorhersage des landwirtschaftlichen Potenzials in verschiedenen Subregionen Benins formuliert werden. Dabei sollen die
saisonalen Vorhersagen und das Kommunikationssystem für die kurzfristige Planung operationell
implementiert werden. Hierzu sind bereits einige Vorarbeiten geleistet worden.
Kooperationspartner
Insbesondere bei der saisonalen Vorhersage wird eine Kooperation mit der Direction de la Météorologique Nationale in Cotonou angestrebt. Erste Gespräche mit dem Direktor, Herr Didé, sind bereits
geführt worden. Die Verbindung zwischen Klima und landwirtschaftlicher Produktion soll gemeinsam mit Wissenschaftlern der Université Abomey-Calavi untersucht und ebenfalls in ein operationelles Vorhersagesystem aufgenommen werden. Nach erfolgreicher Implementierung des Vorhersagesystems ist aber auch eine Kooperation mit Vertretern verschiedener Verwaltungsebenen und
Akteuren in der Landwirtschaft notwendig. Hierbei werden insbesondere die in IMPETUS bereits
geknüpften Kontakte bis hin zur Dorf und Gemeindeebene genutzt.
Stand der bisherigen Arbeiten
Zielsetzung im PK Be-E.3 für das Jahr 2007 war, die klimamodelltechnischen Grundlagen für das
geplante SDSS PRÉSAPLUS zu schaffen. Für die saisonale Vorhersage des Monsunverlaufs soll
die Korrelation zwischen den Meeresoberflächentemperaturen (Sea Surface Temperature, kurz:
SST) und dem Jahresniederschlag in Westafrika ausgenutzt werden. Hierfür reichen allerdings die
in den letzten Projektphasen erstellten Modellläufe nicht aus, da sie den direkten Einfluss der SST
nicht korrekt wiedergeben konnten. Daher war es die Hauptaufgabe des letzten Jahres, ein weiteres
REMO-Ensemble zu erstellen, welches stärker an einen festen SST-Reanalyse-Datensatz gekoppelt
ist, dem AMIP-2.1-Datensatz. Dabei sind die bisherigen Konsortialläufe für die Berechnungen anderer PKe nicht nutzlos, denn die reinen Modelldaten wurden statistisch nachbereitet, wodurch die
IMPETUS
50
Läufe der Modelljahre 1960-2000 sehr gute Übereinstimmungen mit den Wetterbeobachtungen
erhielten und die Zukunftsdaten als brauchbar angenommen werden können; unter Voraussetzung
der Sicherheit der in den IPCC-Berichten gängigen Zukunftsszenarien A1b und B1. Es sei nochmal
angemerkt, dass nur die korrigierten Daten im Projekt weitergereicht worden sind.
Diese neuen REMO-Modellläufe sind nach einigen Vorbereitungen auf dem Rechnersystems des
Deutschen Klimarechenzentrums in Hamburg durchgeführt worden und dauerten bis in den Spätherbst an. Als Basis für das Einbetten des regionalen Klimamodells diente ein Ensemble von fünf
ECHAM5-Modellläufen, die mit dem oben genannten SST-Datensatz angetrieben wurde und den
Zeitraum 1960-1999 umfasst. Zusätzlich enthalten die Läufe eine erneuerte, von Tim Brücher am
Meteorologischen Institut der Universität zu Köln erstellte Vegetationskartographie.
Überprüfungen des neuen Datensatzes zu den vorherigen (nicht nachbereiteten) Datensätzen der
Konsortialläufe des gleichen Zeitraums und entsprechenden Reanalysedatensätzen zeigen eine deutliche Verbesserung der Niederschlagswiedergabe auf. Allerdings sind die noch vorhandenen Unterschiede zu dem Messwertedatensatz nicht klein genug, um auf eine erneute statistische Nachbereitung zu verzichten. Wie erwartet, nahm die Initialisierung des REMO-Laufs und die Erstellung der
neuen fünf Ensembleläufe einen Großteil des vergangenen Jahres in Anspruch, da wegen DKRZinternen Projekten, die Großrechner über lange Zeit überlastet waren.
Um eine Niederschlagsvorhersage zu erhalten, sollen nun mit den neu erstellten (und nachzubereitenden) REMO- und den SST-Daten ein Prognosemodell erstellt werden, welches mit SSTPrognosen aus den Jahren 2001 bis 2007 trainiert werden soll. Bei weiteren Bearbeitungen mit dem
neuen Rohdatensatz stellten sich allerdings bei Nachbereitungen, die Ende des letzten Jahres begonnen wurden, einige Probleme für die zukünftigen Probleme heraus. So ist der Zusammenhang
zwischen den Meeresoberflächentemperaturen im tropischen Atlantik und den Niederschlagswerten
nördlich der Guniea-Küste zwar im dritten Jahresquartal ausreichend vorhanden, als im ebenso zu
prognostizierenden zweiten Quartal. Da zudem die für das Prognoseprojekt wichtige Vorhersage
der SST (zum Beispiel durch das EZMF) für den Frühling/Frühsommer für den tropischen Atlantik
eher kritisch sind, wird in den kommenden Monaten nach weiteren Prädiktoren im Modelldatensatz
gesucht werden müssen, um die Hinweislücke auf die Niederschlagsverteilung in den Startmonaten
zu schließen.
Ein weiterer Ansatz, über statistische Eigenberechnungen eine ausreichend gute SST-Prognose zu
erstellen, erweist sich ebenso als schwierig, da eine Kreuzkorrelation für die SST-Daten, welche
einen zeitlichen Zusammenhang zwischen diesen innerhalb eines Jahresverlaufs darstellen soll, keine signifikanten Zusammenhänge der Werte über mehr als drei Monate liefert. Auch hier herrscht
also noch Klärungsbedarf, der zu Beginn des zweiten Jahres der dritten Phase erledigt werden muss.
Zusammenfassung zum Stand der SDSS/IS/MT-Entwicklung
Im Verlauf des Jahres 2007 hat sich herausgestellt, dass das vom PK Be-E.3 geplante SDSS
PRÉSAPLUS aufgrund des nötigen Datenvolumens, welches auch ständig neu berechnet werden
muss, zu komplex sein wird, um im gesamten Framework eingebunden zu werden.
IMPETUS
51
Die neue Strategie des Problemkomplexes ist daher, das SDSS auszulagern und dafür ein Informationssystem zur Erklärung der benutzten Modellkette sowie über die bisherigen Langzeitsimulationen für Benin (und Westafrika) zu geben.
Wie genauer vorgegangen werden soll, und wie die nötige Neuberechnung für PRÉSAPLUS aussehen soll, soll im folgenden Kapitel erläutert werden.
SDSS PRÉSAPLUS
Als wichtigstes Element für den PK Be-E.3 gilt in der dritten Phase das SDSS PRÉSAPLUS. Ziel
dieses SDSS ist das Erstellen einer saisonalen Vorhersage des Monsunverlaufs in Benin, welche für
den Zeitraum März bis September/Oktober berechnet werden, wobei zweimal im Monat eine neue
Berechnung erstellt werden soll. Die für PRÉSAPLUS benötigten außerordentlich großen Datenmengen der Klimamodelle ECHAM und REMO, verbunden mit den ständig erforderlichen Neuberechnungen, lassen es nicht zu, dieses Programmpaket zusammen mit den anderen IS/SDSSModulen zusammen zu verbreiten. Es wird nicht davon ausgegangen, dass die Rechneranlagen
beim Beninischen Wetterdienst ausreichend sind, um die Modellrechnungen durchzuführen bzw.
sämtliche auch zwischendurch anfallenden Daten abzuspeichern.
IMPETUS
.
Abb. III.1.1-17: Flussdiagramm des zukünftigen SDSS PRÉSAPLUS.
52
IMPETUS
53
Zum Beispiel umfassen die hierbei anfallenden Datenmengen beider Klimamodelle, wenn auch nur
jeweils für den Monsunzeitraum von acht Monaten berechnend, einen Speicherbedarf bis zu etwas
mehr als 100 Gigabyte. Auch dauert die Berechnung auf dem Hamburger Großrechner (incl. Vorlauf des ECHAM5-Modells; bei schwacher Auslastung des Gesamtsystems) nahezu einen Tag für
ein Modelljahr.
Von daher ist es nötig, die Berechnungen auf einem fremden Großrechner durchzuführen. Bevorzugt wird dabei die Rechneranlage des Deutschen Klimarechenzentrums (DKRZ) in Hamburg, da
auf diesem auch die bisherigen Klimamodellläufe erstellt und deren Rohdaten abgespeichert worden sind, eine Abstimmung der Programme auf einer neuen Rechnerstruktur wäre somit nicht nötig.
Weiterhin sind Aufbau und Bedienung vom Gesamtpaket PRÉSAPLUS für die Kunden in Benin
äußerst komplex. Es muss daher zumindest einem Teil der beninischen Anwender gestattet werden,
die erforderlichen zu wiederholenden Berechnungen neu zu starten.
Somit wird das SDSS in zwei Versionen ausgehändigt werden. Während die kleinere Version lediglich das Ausgabemodul der Klimadaten sowie eine Downloadfunktion enthält, wird die größere
Version auch die Elemente beinhalten, welche für die Berechnung der Modelldaten nötig sind. Die
für beide Versionen nötige Schulung soll Anfang April in Cotonou stattfinden. Dazu sollen als Beispieldaten ein ausgewählter Teil der bisherigen REMO-Konsortialläufe dienen und beim DKRZ in
Hamburg ein Probeaccount eingerichtet werden.
Aufgrund der noch nicht ausgearbeiteten Prognosemöglichkeiten (deren Fertigstellung im Problemkomplex absoluten Vorrang vor der finalen Ausarbeitung der graphischen Benutzeroberfläche hat),
wird PRÉSAPLUS also nur in einer Probeversion zur Schulung ausgegeben werden, welche zumindest eine funktionsfähige Vorversion der Benutzeroberfläche beinhaltet. Anhand dieser Version soll
bei der Schulung den Anwendern die Möglichkeit gegeben werden, Einfluss auf die Darstellung
und Benutzerfreundlichkeit zu nehmen, so dass eine vollständige Version der Oberfläche erst unter
Berücksichtigung dieses Feedbacks nach der Schulung entwickelt wird.
Das ebenso zum SDSS gehörige Bearbeitungsmodul wird, wie im letzten Bericht angekündigt, erst
dieses Jahr richtig erstellt werden können. Das Erarbeiten der einzelnen Komponenten wird die Zeit
bis Jahresmitte in Anspruch nehmen. Dann wird es von Deutschland aus getestet (mitsamt dem
Monsunverlauf vom 2008) und voraussichtlich im Herbst 2008, spätestens jedoch Anfang 2009 im
Rahmen eines weiteren Treffens mit den Anwendern in Benin ausgeliefert werden. Die Gestalt von
PRESAPLUS soll sich jedoch nach dem Corporate Design der anderen Module richten.
Zusätzliches IS
Als Alternative zu dem SDSS, und auch auf Wunsch seitens vieler IMPETUS-Mitglieder, ist ein IS
geplant mit dem Ziel, den Anwendern der IS/SDSS-Module in Benin einen Eindruck von dem Aufbau der verwendeten Klimamodellen bzw. deren Nutzen und Genauigkeit zu liefern, sowie die für
die Zukunftsszenarien genutzten Klimaszenarien zu erklären. Ferner wird ein großer Teil der bisherigen Berechnungen mit den REMO-Konsortialläufen mit Hilfe dieses IS den Partnern in Benin
dargestellt. Das IS wird dafür in zwei Teile gegliedert sein.
IMPETUS
54
Der erste Teil behandelt Klimamodelle einschließlich ihrer Möglichkeiten und Schwächen. Dabei
wird bewusst der Ansatz verfolgt, den Interessierten einige wichtige Begriffe so einfach wie möglich zu erklären. Weiterhin soll vor allem auf die Nichtvollkommenheit von Klimamodellen hingewiesen werden; aber auch auf die Informationen, die man trotzdem aus den Modellen ziehen kann.
Die Abschätzung der möglichen Fehler durch das im PK durchgeführten Ensemble-Prinzip und die
(ebenfalls vorhandene) statistische Nacharbeitung sollen vermittelt werden.
Einen weiteren Abschnitt wird das Thema Klimaszenarien füllen. Genauer wird es, nach einer Beschreibung über Zukunftsszenarien an sich, um die verschiedenen IPCC-Szenarien gehen, bzw. erst
hier um deren klimatologische Relevanz. Inwiefern solche Szenarien wahrscheinlich sind, und warum sich während der Arbeit die beiden Szenarien A1B und B1 als Ansatzpunkte herauskristallisiert
haben, soll auch angesprochen werden.
In einem nächsten Abschnitt wird der Aufbau der für IMPETUS benutzen Modellkette beschrieben.
Dieser Teil wird sich primär auf die im PK Be-E.3 benutzten Klimamodellprogramme beziehen,
also das globale Modell ECHAM5, das eingebaute regionale Modell REMO incl. der statistischen
Nachbearbeitung sowie die spezielle Erweiterung Wetter-Generator (kurz: WEGE). Gegebenen
Falls ist noch der Einbau der Marokko-Modellkette mitsamt dem für Marokko eingesetzten lokalen
Klimamodell FOOT3DK möglich, sofern ein Einbau der vorhandenen Ausgabedaten in das geplante IS erfolgen kann.
Im zweiten Teil wird ein ausgewählter Anteil an Daten vorgestellt und erklärt, die aus den der zweiten Projektphase erstellten REMO-Konsortialläufen erstellt wurden. Dabei werden auch die statistische Nachbereitung des Niederschlags, der Wettergenerator und indirekte, mit Hilfe der Rohdaten
erstellte Informationen integriert. Inwiefern die zugehörigen Graphiken in das IS eingebunden werden (mit interaktiver Suchleiste oder nicht, separat ladbar/druckbar oder nicht), ist derzeit noch offen. Zusätzlich wird noch der Einbau weiterer Daten überprüft bzw. angestrebt, die man über die
Modellausgaben ziehen kann. Als Beispiel sei eine Darstellung der Veränderung der Klimazonen
anhand Temperatur- und Niederschlagsdaten genannt.
Ferner soll an dieser Stelle auf die weiteren Modelle innerhalb des IMPETUS-Projektes verwiesen
werden, welche REMO-Daten verwenden und deren Daten mit Hilfe des IS/SDSS-Paketes ebenfalls
weitergegeben werden.
Insgesamt ist geplant, dieses IS bis Ende März fertig zu stellen, wobei eine Übersetzung ins Französisch sowie Englisch noch vorgenommen wird.
Literatur
Paeth, H.; Girmes, R.; Menz, G.; Hense, A. (2005): Improving seasonal forecasts in the low latitudes; Mon. Wea. Rev. 134, 1859-1879
Paeth, H.; Busche, H.; Diekkrüger (2006): A dynamical-statistical weather generator for past and
future climate; in Vorbereitung
Paeth, H.; Capo-Chichi, A.; Endlicher, W. (2007): Climate change and food security in tropical
west Africa; Erdkunde; in Begutachtung
IMPETUS
55
Paeth, H.; Born, K.; Girmes, R.; Podzun, R.; Jacob, D. (2007): Regional climate change in tropical
Africa under greenhouse forcing and land-use changes; Geophys. Res. Let., in Begutachtung
Offizielle Website des AMIP-Projekts (2006): http://www-pcmdi.llnl.gov/projects/amip/;
PCMDI, Livermore, Kalifornien, USA; letzter Zugriff am 24. 1. 2008
Intergovernmental Panel on Climate Change (2000): IPCC Special Report Emission Scenarios,
Summary for Policy Makers http://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/spm/sres-en.pdf; letzter Zugriff am 25. 1. 2008
IMPETUS
56
PK Be-E.4 Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges
Management von Kleinstauseen für die Landwirtschaft
Problemstellung
Die Verfügbarkeit von Wasser ist eine wichtige Voraussetzung für Landwirtschaft und Viehhaltung.
Während der Trockenzeiten ist der Wassermangel ein limitierender Faktor für die landwirtschaftliche Produktion in Zentral- und Nord Benin. Es ist davon auszugehen, dass dieser Wassermangel
durch die ablaufende Klimaveränderung noch verschärft wird. Vor diesem Hintergrund und angesichts einer wachsenden Bevölkerung bei gleichzeitig zurückgehender landwirtschaftlicher Produktivität und Verschlechterung des Wasserangebots kann die Versorgungssicherheit gefährdet sein.
Diese Problematik kann durch die Anlage von kleinen Stauseen zur Produktionssteigerung in der
Landwirtschaft zumindest abgemildert werden.
Deshalb ist Ausweisung von geeigneten Standorten für den Bau der Stauseen sowie die Abschätzung der dadurch möglichen potentiellen Steigerung agrarischer Produktion eine Notwendigkeit.
Die nachhaltige Nutzbarkeit der Kleinstauseen erfordert dabei eine vorausgehende umfangreiche
Planung, nicht nur hinsichtlich der technischen Voraussetzungen. Wie einige negative Beispiele in
der Vergangenheit gezeigt haben, muss bei der Anlage eines kleinen Stausees neben der technischen Machbarkeit ein tragfähiges Nutzungskonzept in enger Zusammenarbeit mit lokaler Bevölkerung und lokalen Behörden erarbeitet werden. Dies kann negative Folgen (Nutzungskonflikte, Bodendegradierung, u.a.m.) vermeiden helfen.
IMPETUS
57
Zielsetzung
Ziel des PKs ist die Schaffung eines Gesamtkonzepts für die Planung und nachhaltige Nutzung von
Kleinstauseen, das neben den naturräumlichen Aspekten wie Hydrologie, Klimatologie, Vegetation,
Boden und Geologie auch ökonomische und soziologische/ethnologische Aspekte berücksichtigt.
Auf dieser Grundlage soll ein Decision Support System (mit dem Namen SYMBA) erstellt werden,
mit dem neben einer optimierte Standortwahl für Kleinstauseen auch eine nachhaltige Nutzungsplanung unterstützt werden kann. Neben den technischen Voraussetzungen sollen durch einen strukturierten Prozess partizipative Mechanismen und Instrumente zum Interessensausgleich der unterschiedlichen Nutzergruppen und zum Konfliktmanagement der im Rahmen des Baus und Betriebs
des Stausees auftretenden Spannungen geschaffen und implementiert werden.
Da diese Kleinstauseen in ganz Westafrika im Rahmen der Nahrungssicherung eine wachsende Bedeutung erfahren, ist die Schaffung eines tragfähigen Gesamtkonzepts mit den dazugehörigen Planungswerkzeugen von überregionalem Nutzen.
Mitarbeiter
H.-P. Thamm, M. Judex, V. Orekan, G. Steup, Th. Gaiser, Bako-Arifari, C. Hiepe
Nutzergruppen
•
Direction Générale de l’Eau
- Dr. Pierre Adissou (Chef Service Hydrologie)
•
INRAB
- Dr. V. Mama
•
Université d’Abomey-Calavi
- Prof. Houndagba (Faculté des Geograpy)
- Mitarbeiter : Dr. Vincent Orekan
- Prof. N. Honkonou (CIMPA)
•
UTE
Zielsetzungen dieses PK sind die Ausweisung von geeigneten Standorten für die Errichtung von
kleinen Stauseen sowie die Erstellung nachhaltiger Managementkonzepte. Hierfür werden entsprechende Werkzeuge zur Entscheidungsunterstützung geschaffen. Das SDSS für die Nutzung von
Kleinstauseen, SYMBA, besteht aus mehreren Modulen, deren Zusammenwirken in Abb. 1 dargestellt wird.
In dem Modul „physisch-geographische Eignungsanalyse“ werden die naturräumlichen Faktoren
wie Topographie, geologischer Untergrund, Klima, Boden und Vegetation analysiert, um potentiell
IMPETUS
58
mögliche Standorte für die Errichtung von kleinen Stauseen auszuweisen. Hierfür wurden 2007
Algorithmen programmiert, die bei gegebener Topographie, im SDSS repräsentiert durch ein digitales Geländemodel, für frei positionierbare Staumauern je nach gewünschter Stauhöhe Fläche des
Stausees und dessen Stauvolumen berechnen. Nun wird mit dem Modul Klima die jeweilige Verdunstung in Abhängigkeit der Stauhöhe berechnet. Für die Berechnung der Verdunstung geht das
Sättigungsdefizit ein, das sich aus Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, und Windrichtung und Windgeschwindigkeit ergibt. Eventuelle Infiltrationsverluste werden mit dem Modul Hydrogeo abgeschätzt, entscheidender Parameter sind dabei Bodentyp und geologische Beschaffenheit des Untergrunds. Im Moment wird die Option geprüft. ob ein Grundwassermodel anzukoppeln ist, damit die
Infiltrationsraten besser berechnet werden können. Als Ergebnis von Stauhöhe und Wasserverlust
durch Verdunstung und Infiltration ergibt sich die für die Nutzung zur Verfügung stehende Wassermenge.
Abb. III.1.1-18 zeigt den Menüpunkt des SDSS SYMBA, bei dem Wasserfläche und zur Verfügung
stehende Wassermenge, sowie deren zeitliche Entwicklung bei frei wählbarer Stauhöhe berechnet
werden. In das grün unterlegte Fenster wird die Ausgangsstauhöhe eingegeben. Die Verdunstungswerte können entweder statisch in „look-up“ Tabellen vorgegeben oder durch komplexere Modelle
berechnet werden. Dies bietet den Vorteil, dass je das System je nach verfügbarer Datenlage und
Arbeitskraft optimiert werden kann.
Das Ergebnis der Berechnungen hängt stark ab von der Genauigkeit des DGMs. Für eine konkrete
Planung und die dafür notwendigen detaillierten Analysen müssen hochpräzise DGMs eingebunden
werden. SYMBA bietet die Voraussetzungen des Imports von DGMs auch nur für Teilgebiete. Dabei können Datensätze unterschiedlicher räumlicher Auflösung gleichzeitig verwendet werden, so
dass je nach Verfügbarkeit der Datenbestand laufend optimiert werden kann.
IMPETUS
59
Abb. III:1.1-18: Struktur des DSS Symba (Thamm)
In dem Zusammenhang kommt der Dokumentation aller verwendeten Datensätze eine große Bedeutung zu, so dass die mit SYMBA arbeitende Person an jedem Arbeitsschritt überprüfen kann, auf
welcher Datengrundlage die Ergebnisse zustande kommen. Dadurch kann auch eine Beurteilung der
Qualität der Ergebnisse erfolgen.
Für eine verbesserte Aussage bezüglich der Eignung des geologischen Untergrundes wurde in Zusammenarbeit mit der Hydrogeologie eine Analyse der Kluftstruktur des Untergrunds aus Satellitenbildern begonnen, da die Genauigkeit der bisher vorliegenden Geologischen Karten in diesem
Punkt nicht ausreichend ist. Hierbei werden unterschiedliche Kantenfilter angewandt (z.B. Sorbel).
Im Gegensatz zur vorliegenden Literatur, bei der dieses Verfahren z.B. in Ghana erfolgreich angewandt wurde, sind die Ergebnisse bis jetzt nicht zufrieden stellend. Dies kann auf die höhere Vegetationsbedeckung im Untersuchungsgebiet zurück geführt werden. Es soll eine Verbesserung durch
die Verwendung von räumlich hoch auflösenden RADAR Daten (ALOS, TERRA SAR-X) erreicht
werden.
IMPETUS
60
Abb. III.1.1-19: Beispiel für die Benutzermaske wobei das verfügbare Wasservolumen und die
Wasserfläche in Abhängigkeit der frei wählbaren Stauhöhe berechnet wird.
Nach der Ausweisung der potentiellen Standorte soll anhand von ökonomischen Untersuchungen
eine Kosten – Nutzen Analyse erfolgen. Hierbei können auch potentielle Veränderungen des Klimas einbezogen werden. Werkzeuge zur Abschätzung der Ertragssteigerung durch die Bewässerung
wurden erstellt. Abbildung III.1.1-19 zeigt die Eingabemaske des SDSS für diese Aufgabe. Diese
übernimmt die Parameter des gewählten Standorts der Staumauer (Koordinaten, Namen). In den
Grün unterlegten Feldern können die entsprechenden Werte entweder eingegeben, oder über ein
drop down Menü ausgewählt werden. In den unterlegten Feldern werden die von SYMBA berechneten Werte dargestellt. Im Beispiel wurde eine Stauhöhe von 1 m angegeben. Aus dem drop down
Menü wurde die gewünschte Anbaufrucht „upland rice“ ausgewählt. Die Bearbeitung sollte traditionell erfolgen, auf Düngung wurde verzichtet. Die Anbaufläche wird über verfügbare Wassermenge
und Wasserverlust durch Verdunstung und Versickerung bestimmt. Die Bodentypen für die Produktion werden von SYMBA durch die Analyse des Digitalen Geländemodels und die integrierte Bodenkarte berechnet.
Die Berechnung des Ertrags erfolgt dann mittels EPIC bzw. ORYZA (Gaiser), das in der endgültigen Version von SYMBA integriert ist. Der damit erzielbare Ertrag wird in der ersten Version
durch „look up“ Tabellen errechnet, in der endgültigen Version soll ein ökonomisches Modell im
Hintergrund laufen.
IMPETUS
61
Hierbei zeigt sich der Vorteil des modularen Aufbaus von SYMBA: je nach vorhandener Datenlage
und Modellverfügbarkeit können bessere Methoden leicht eingebunden werden, ohne dass das Gesamtkonzept verändert werden muss.
Abb. III.1.1-20: Beispiel für die Benutzermaske wobei das verfügbare Wasservolumen und die
Wasserfläche in Abhängigkeit der frei wählbaren Stauhöhe berechnet werden.
In jeder Benutzermaske von SYMBA sind auf der linken unteren Seite zwei Knöpfe integriert. Mit
dem Betätigen des Knopfs „Description“, der in der endgültigen Version mit der gewünschten
Sprache belegt wird, wird ein Fenster geöffnet, in dem detailliert die Methodik und die verwendeten
Eingabedaten beschrieben werden. Somit läuft das SDSS nicht als „blackbox“, sondern an jeder
Stelle wird transparent, welche Daten wie verarbeitet werden. Nach Erfordernis könnten auch Informationen zur Genauigkeit der Ergebnisse z.B. durch Angabe der Fehlerbalken angegeben werden. Hierdurch lassen sich auch die Verbesserungsmöglichkeiten des Ergebnisses durch Verwendung von detaillierteren Eingabedatensätzen zeigen.
Mit dem Knopf „Help“ kann eine detaillierte Hilfe für die Bedienung der jeweiligen Maske aufgerufen werden. Die Hilfefunktion soll umfangreich und überschaubar gestaltet werden, da SYMBA
auch in Behörden eingesetzt werden soll, in denen keine IT-Experten verfügbar sind.
IMPETUS
62
Ableitung von präzisen Digitalen Geländemodellen mit einer Drohne
Die Ergebnisse von SYMBA sind stark von der Qualität der verwendeten DGMs abhängig. Das für
ganz Benin vorhandene DGM von der SRTM Mission ist aufgrund der geringen räumlichen Auflösung nicht für eine präzise Detailplanung geeignet. So besteht die Notwendigkeit, für Pilotstudien
hoch präzise DGMs zu erhalten. Die traditionelle Methode der terrestrischen Vermessung ist sehr
teuer und zeitaufwändig. Deshalb wurde die Möglichkeit geprüft. relativ schnell und preisgünstig
hoch genaue DGM aus Luftbildern einer ferngesteuerten Drohne abzuleiten. Dazu wurden in einem
Testgebiet in der Nähe von Quake mit einem präzisen differentiellen GPS über 200 Punkte eingemessen, anschließend mit der Drohne Befliegungen durchgeführt und aus den Bilder mit Bildverarbeitungssoftware digitale Geländemodelle abgeleitet. Abbildung III.1.1-21 zeigt die ferngesteuerte
Gleitschirmdrohne, mit der diese Luftbilder aufgenommen wurden.
Abb. III.1.1-21: Ferngesteuerte Gleitschrimdrohne für hochaufgelöste Fernerkundung
Abbildung III.1.1-22 zeigt einen Ausschnitt des Untersuchungsgebiets. Auffällig ist der runde
Dreschplatz für Reis in der Bildmitte und rechts daneben ein Yamsfeld. Die Felder unterhalb sind
Trockenreisfelder, die durch ca. 15 cm -20 cm hohe Dämme abgegrenzt werden. Auch einige niedrige Bäume befinden sich in dem Bildausschnitt.
Das aus den Luftbildern abgeleitete Digitale Oberflächenmodell wird in Abbildung III.1.1-23 dargestellt. Faszinierend ist, dass selbst die Dämme, welche die Reisfelder begrenzen, erfasst werden.
Auch die Hügel der Yamsfelder sind deutlich zu erkennen. Die Ergebnisse waren damit sehr zufrie-
IMPETUS
63
denstellend. Insgesamt betrug die Auflösung des digitalen Oberflächemodells in z-Achse (Höhe) 7
cm. Der Vergleich mit den Ground Control Punkten brachte eine Genauigkeit von 12 cm. Das ist
angesichts der recht kostengünstigen Plattform und der verwendeten einfachen Hobbykamera als
sehr gut anzusehen. Zur Zeit wird geklärt, wie viele hochgenaue „Ground Control Points“ für welche Präzision benötigt werden und wie mit Blockbündelprogrammen effizient die Einzelphotos mosaikiert werden können.
Abb. III.1.1-22: Ausschnitt des Testgebietes in Benin in dem die Ableitung von hochgenauen
DGMs getestet wurde. Auffällig ist der runde Reisdreschplatz in Bildmitte, rechts
davon die Yamsfelder. Darunter liegen Trockenreisfelder, die von 15 cm - 20 cm
hohen Dämmen abgegrenzt sind.
IMPETUS
64
Abb. III.1.1-23: Digitales Oberflächenmodell des Testgebiets. Die Genauigkeit ist so hoch, dass
sie Dämme zwischen den Reisfeldern gut zu sehen sind. Weiterhin lassen sich die
Yamshügel sehr gut kennen.
Sozio-ökonomische Erhebungen im Zusammenhang mit Kleinstauseen
Für das Modul „Sozio-ökonomie Nutz“, das die für eine nachhaltige Nutzung der Kleinstauseen
notwendigen sozio-ökonomische Zusammenhänge nachvollzieht, wurde zusammen mit der UAC
(Universität Abomey Calavi) eine Evaluation von bestehenden Kleinstauseen im HVO durchgeführt. Mit strukturierten Fragebogen, Gesprächen und Geländeaufenthalten wurden für die für die
Anlage und nachhaltige Nutzung der Kleinstauseen wichtige Themenfelder erhoben. Im Detail
wurden u.a. Eigentumsverhältnisse vor dem Staudammbau, rechtliche Rahmenbedingungen staatlichen und traditionellen Rechts, Finanzierung des Bauwerks, Landnutzungsplanungen und reale
Nutzung evaluiert. Besonderes Augenmerk wurde auf die im Zusammenhang mit dem Bau der
Stauseen entstehenden Konflikte und entsprechende Lösungsstrategien gelegt. Die Auswertung dieser Erhebung dauert noch an. Es werden wichtige Inputs für eine möglichst konfliktarme Planungsund nachhaltige Nutzung der Kleinstauseen daraus abgeleitet werden.
Literatur
El-Najdawi, M. K. & A. C. Stylianou (1993) “Expert support systems: integrating AI Technologies,” Communications of the ACM 36(2), 55-65.
Keenan,
P.
(1997),
Using
a
GIS
as
a
DSS
Generator.
http://mis.ucd.ie/staff/pkeenan/gis_as_a_dss.html
Laudien, R., Giertz, S., Thamm, H.-P., Diekkrüger, B., & Bareth, G. (2006): Customizing ArcGIS
for spatial decision support - Case study: Locating potential small water reservoirs in Benin.Proceedings of Spie (Vol. 6421), Geoinformatics 2006: Geospatial Information Technology,
IMPETUS
65
Huayi Wu & Qing Zhu (Editors), 64210KY, ISSN 0277-786X, ISBN 0-8194-6530-5, 2829.10.2006, Wuhan, China.
Leung, Y. (1997): Intelligent Spatial Decision Support Systems, Springer - Verlag, Berlin.
Malczewski, J. (1999): GIS and multicriteria decision analysis, Wiley, New York.
Manoli, E.; Arampatzis, G.; Pissias, E., Xenos, D. & D. Assimacoloulo (2001), “Water demand and
supply analysis using a spatial decision support system,” Global NEST: The International
Journal, 3(3), 199-209.
Thamm, H.-P.; Judex,M.; Orekan, V.; Giertz, S., Diederich, M.; Sogalla, M.; Hiepe, C.; Singer, U.;
Doevenspeck, M. & G. Menz (2006): Present and Future Vegetation Dynamics in the Ouémé
Catchment and its Influence on the Hydrological Cycle, International conference on Integrated
river basin management in contrasting climate zones, 14.12.-15.12., Stutgart
Thamm, H.-P. (2006) „Ausweisung von geeigneten Standorten und nachhaltiges Management von
Kleinstauseen für die Landwirtschaft,“ P. Speth and B. Diekkrüger (2006): IMPETUS: Sechster Zwischenbericht, Zeitraum:1.1.2005 – 31.12.2005,
Singh, A.(2004): Towards decision support models for an ungauged catchment in India, the case of
Anas catchment, Dissertation an der Universität Karlsruhe, Fak. f. Bauingenieur-, Geo- und
Umweltwissenschaften, KarlsruheP. Speth, B. Diekkrüger, M. Christoph & A. Jaeger (2005:,
“IMPETUS-West Africa- An integrated approach to the efficient management of scarce water
resources in West Africa – Case studies for selected river catchments in different climate
zones,” ptDLR– Projektträger im DLR (eds.), GLOWA – German Programme on Global
Change in the Hydrological Cycle. Status Report 2005. 86-94 (2005),
http://www.impetus.uni-koeln.de
Turban, E.; Aronson, J. E. & T.P. Linag (2005): Decision support systems and intelligent systems.
Prentice Hall, New York
Yeh, A. (1999): “Urban planning and GIS,” P.A. Longley, M.F. Goodchild, D.J. Maguire, and
D.W. Rhind (eds.), Geographic information system, Vol.2, John Willey and Sons, New York
IMPETUS
66
PK Be-E.5 Land- und Wasserbedarf der Nutztierhaltung in Benin
Transhumante bei der Überquerung des Ouémé
Problemstellung
In Benin ist die extensive Weidetierhaltung ein wesentlicher Bestandteil der Landnutzung. Für die
Produktion von tierischen Lebensmitteln werden vor allem die beiden natürlich vorkommenden
Ressourcen Land und Wasser als Produktionsfaktoren eingesetzt. Jedoch konkurriert die Tierhaltung zunehmend mit Ackerbau und Plantagenwirtschaft um verfügbare Flächen. Auf den Wasserkreislauf wirkt die Weidetierhaltung im Wesentlichen auf zwei Ebenen ein. Zum Einen konkurrieren Tiere mit Menschen um das verfügbare Trinkwasser. Hierbei sind sowohl verfügbare Wassermengen als auch der Einfluss der Viehtränken auf die lokale Wasserqualität zu berücksichtigen.
Zum Anderen verändert der zunehmende Druck der Tierbestände auf die immer knapper werdenden
Weideressourcen die Vegetationszusammensetzung und beeinflusst dadurch den hydrologischen
Kreislauf. Während der Aspekt des Tränkewasserverbrauchs regional und saisonal bedeutend ist,
betreffen die Probleme von Flächenknappheit und Überweidung das ganze Land. Hintergrund ist
das Aufeinandertreffen zweier gegenläufige Trends: einerseits steigt die Nachfrage nach tierischen
Produkten durch das Bevölkerungswachstum und veränderte Konsumgewohnheiten stark an. Andererseits sorgt das Bevölkerungswachstum für einen zunehmenden Bedarf nach Ackerland und verdrängt damit die derzeit noch dominante Form der extensiven Weidehaltung. Produktionszunahmen
im Tierhaltungssektor erfolgen momentan ausschließlich über die Ausdehnung der Viehzahlen, und
nicht über Steigerungen der Produktionseffizienz. Es ist somit absehbar, dass mit steigenden Tierzahlen die Wanderungen der Vieh haltenden Ethnien bereits bestehendes Konfliktpotenzial weiter
vergrößern. Zusätzlich reduzieren regionale Klimaänderungen die Produktivität der unter zunehmendem Weidedruck stehenden natürlichen Vegetation. Angesichts der geringer werdenden heimischen Produktionsspielräume, werden entweder die Importe von Fleisch und Milchprodukten zunehmen, was eine Fortsetzung des wirtschaftlichen Aufwärtstrends voraussetzt um die Importe fi-
IMPETUS
67
nanzieren zu können, oder Preisanreize lassen durch gestiegene Nachfrage intensivere und damit
Flächen sparende Produktionsverfahren rentabel werden.
Mitarbeiter
I. Gruber, A. Kuhn, J. Röhrig, H.-P. Thamm
Zielsetzung
Ein bedeutendes Ziel dieses Problemkomplexes ist die Abschätzung der Versorgung mit tierischen
Nahrungsmitteln bis 2025 in Abhängigkeit von Einkommensentwicklungen und Verfahrensänderungen der Produktionstechnik in der Viehhaltung. Dies soll ausgehend von der Verfügbarkeit von
Produktionsressourcen, vor allem von Land, und dem Einfluss bzw. der Möglichkeit von Importen
tierischer Erzeugnisse erfolgen. Dazu werden Berechnungen des Wasserbedarfs für Nutztiere und
der Landnutzungsänderung durchgeführt. Darauf aufbauende Szenarienrechnungen mit variierenden
Klimaausprägungen, Landnutzungs- und Haltungsformen werden berechnet, um frühzeitig möglichen Handlungsbedarf aufzeigen zu können.
Das bestehende Tierhaltungsmodul in BenIMPACT wurde im Berichtszeitraum um die Szenarienberechnungen erweitert. In den Szenarienberechnungen wurden die Auswirkungen sowohl einer
intensiveren Produktionstechnik als auch verschiedene Waldschutzmaßnahmen auf die Tierhaltung
simuliert. Somit sind die IMPETUS Szenarien B1 (Innovation) und B3 (BAU) gerechnet. Zudem
wurde das Konzept für das SDSS BenIMPACT-Animal entworfen und eine erste Version entwickelt. Das SDSS BenIMPACT-Animal ist aufgrund der inhaltlichen Nähe, der gleichen Modellbasis
und zur Erhöhung der Nutzerfreundlichkeit ähnlich wie das SDSS BenIMAPCT-Crop aufgebaut.
Stand zur SDSS – Entwicklung
Das SDSS BenIMPACT-Animal soll den lokalen Behörden und Organisationen,
die sich mit Entscheidungen im Tierhaltungssektor beschäftigen, helfen, die
Auswirkungen verschiedener Maßnahmen und Entwicklungen a priori aufzuzeigen. Das SDSS ist als Szenarioviewer konzipiert, da das verwendete Modell
BenIMPACT sowohl einen hohen technischen Standard als auch umfassende
Kenntnisse in der ökonomischen Modellierung erfordert. Abbildung 1 zeigt den
Aufbau des SDSS BenIMAPCT-Animal. Daten verschiedener Quellen (Statistiken, Befragungsergebnisse und Modellergebnisse aus mehreren in IMPETUS angewandten Modellen wie REMO oder SpectrumDemproj) gehen in das Agrarsektormodell BenIMPACT ein. Die
Modellergebnisse der simulierten Szenarien aus BenIMPACT werden in eine Szenariodatenbank
eingelesen.
IMPETUS
Abb. III.1.1-24:
68
Aufbau des SDSS BenIMPACT-Animal
In einem benutzerfreundlichen Interface können die Nutzer des SDSS zuerst ein IMPETUS- Szenario auswählen, für welches sie die Ergebnisse anschauen möchten. Insgesamt stehen drei
IMPETUS-Szenarien zur Auswahl: das Innovationsszenario B1, das Stagnationsszenario B2 und
das Business as usual Szenario B3 (BAU). Anschließend kann der Benutzer unter dem jeweiligen
Szenario Ergebnisse aus den drei Bereichen Ernährung, Landwirtschaft und Ressourcennutzung
auswählen (siehe Abbildung III.1.1-24). Innerhalb dieser drei Themenbereiche können wiederum
die in Abbildung III.1.1-24 aufgeführten Inhalte ausgewählt werden.
Themenliste ...
IMPETUS
69
... Auswahl der Inhalte
Produktbilanzen
Produktpreise
Ernährung
Handelsströme
Nahrungsmittelkonsum
Nahrungsmittelsicherheit
Zusammensetzung Kulturen
Landwirtschaft
Landwirtschaftl. Einkommen
Tierhaltung
Landnutzung
Ressourcennutzung
Wassernutzung
Arbeit
Abb. III.1.1-25:
Auswahl der Ergebnisse im SDSS BenIMPACT-Animal
Jeder dieser zehn Inhalte kann grundsätzlich entweder in Tabellenform oder als GIS-Karte dargestellt werden, wobei die Umsetzung der GIS-Karten im kommenden Jahr realisiert werden wird.
Zudem kann der Benutzer sich je nach Interesse die Ergebnisse in drei verschiedenen Darstellungsformen anzeigen lassen:
-
Modellergebnisse für eine Aktivität/ein Produkt, alle Regionen und ein Jahr,
-
Modellergebnisse für alle Aktivität/alle Produkte, eine Region und ein Jahr oder
-
Modellergebnisse für eine Aktivität/ein Produkt, eine Region und alle Jahre.
Im Modell sind als Aktivitäten die Haltung von Rindern, Schafen, Ziegen, Schweinen und Hühnern
im Bereich Tierhaltung definiert. Dadurch sind als Produkte Rind-, Schaf-, Ziegen-, Schweine- und
Hühnerfleisch darstellbar. Derzeit entsprechen die modellierten Regionen den 12 administrativen
Departments in Benin (Alibori, Atakora, Borgou, Donga, Collines, Zou, Couffo, Plateau, Littoral,
Mono, Atlantique) und die Simulationen sind für die Jahre 2000 bis 2025 in Fünfjahresschritten
durchgeführt.
IMPETUS
70
Bisher wurden die beiden IMPETUS-Szenarien B1 (Innovation) und B3 (BAU) berechnet. Im Folgenden sollen beispielhaft drei Ergebnisse, die unter anderen in das SDSS einfließen, vorgestellt
werden.
Als erstes wird auf die Entwicklung der Tierzahlen im BAU Szenario eingegangen. Die Anzahl der
Nutztiere in den Regionen stellt eine wichtige Messzahl zur Beurteilung der weiteren Entwicklung
des Tierhaltungssektors dar. Alle Tiere werden über das Lebendgewicht aggregiert und zu Tropischen Vieheinheiten (TLU) zusammengefasst. Zunächst sind im Norden die höchsten Tierzahlen
anzutreffen. Jedoch schränkt die Futterverfügbarkeit die Zunahme der Tierzahlen im Norden ein,
weshalb die Tierzahlen in Zentralbenin ab dem Jahr 2015 in der Simulation die Tierbestände im
Norden übertreffen.
Abb. III.1.1-26: Entwicklung der Tierzahlen im BAU Szenario; Quelle: Gruber (forthcoming)
Im Süden liegen die Tierzahlen bei etwa 25 % der Tierzahlen der nördlichen Region und bei 30 %
im Vergleich zu Zentralbenin. Die Ursache liegt in der geringeren Bedeutung der Tierhaltung innerhalb der landwirtschaftlichen Produktion im Süden und einer anderen Zusammensetzung der
Nutztierarten. Während im Norden und im Zentrum vorwiegend Rinder und kleine Wiederkäuer
gehalten werden, sind im Süden vor allem Schweine, Hühner und kleine Wiederkäuer anzutreffen,
die ein geringes Lebendgewicht in die Aggregation einbringen. Im Süden fällt der Anstieg der Tierzahlen am geringsten aus und erfährt ab dem Jahr 2015 einen Rückgang, da ab diesem Zeitpunkt die
Flächenrestriktion bindend wird und die zusätzliche Haltung von Nutztieren nicht möglich ist.
In Abbildung III.1.1-27 sieht man den Wasserbedarf aller Nutztiere für den Norden und den Süden
für die beiden IPCC Klimaszenarien A1b und B1. Zusätzlich ist der regionale Wasserbedarf der
71
IMPETUS
Bevölkerung, der mit 20 Liter pro Person und Tag angenommen wurde, dargestellt, um eine Einordnung der tierischen Wassernachfrage vornehmen zu können. Im Norden übersteigt der jährliche
Wasserbedarf der Nutztiere die menschliche Nachfrage. Dies stimmt überein mit den Aussagen der
Bevölkerung in dieser Region, wonach Nutztiere als Konkurrenten beim Wasserverbrauch wahrgenommen werden. Vor allem in der Trockenzeit wird die Konkurrenzsituation deutlich festgestellt
(siehe auch Gruber et al., forthcoming).
Norden
Süden
60000
in 1000 m³
in 1000 m³
60000
40000
20000
40000
20000
0
0
2000 2005 2010 2015 2020 2025 Jahr
Livestock A1B
Livestock B1
Human demand
2000 2005 2010 2015 2020 2025 Jahr
Livestock A1B
Livestock B1
Human demand
Abb. III.1.1-27:
Wasserbedarf von Tieren im Norden und Süden (BAU Szenario); Quelle:
Gruber (forthcoming)
Im Süden dagegen entspricht der tierische Wasserbedarf nur etwa 9-12 Prozent des menschlichen
Wasserbedarfes. Dies lässt sich durch die höhere Bevölkerungsdichte und die niedrigere Viehdichte
als im Norden erklären. In den südlichen Regionen werden Tiere auch nicht als Konkurrenten bei
der Wassernutzung genannt.
In der extensiven Tierhaltung, die derzeit in Benin praktiziert wird, ist neben Wasser das Angebot
an natürlich vorhandenem Futter der entscheidende Produktionsfaktor für die Haltung von Wiederkäuern. Als natürlich vorkommendes Futter stehen nicht kultivierte Weiden und Futter aus Wäldern
zur Verfügung. Am Ende der Erntezeit werden diese Futterquellen durch Erntereste, die auf den
abgeernteten Feldern zur Verfügung stehen, ergänzt. Derzeit geht die Waldfläche in Benin jährlich
um etwa 2,2% pro Jahr zurück (UNEP, 2007), weshalb verschiedene Waldschutzmaßnahmen für
den Erhalt der Wälder in Benin diskutiert werden. Da das Futter aus Wäldern einen entscheidenden
Beitrag zur Futterversorgung für die Wiederkäuer in der Trockenzeit leistet, sind die Tierhalter und
ihre Nutztiere von den Waldschutzmaßnahmen bzw. der Entwaldung direkt betroffen. In Abbildung
6 sind die Auswirkungen unterschiedlicher Entwaldungsraten auf die Anzahl der gehaltenen Wiederkäuer im Norden zu sehen.
72
IMPETUS
Ruminants in 1000 TLU and
Forest area in 1000 ha
1700
1500
1300
TLU, 2.2% deforestation
Forest area, - 2.2% p.a.
1100
900
700
500
300
2000
2005
Abb. III.1.1-28:
Wiederkäuer;
2010
2015
2020
2025
Year
Auswirkungen von Entwaldungsraten auf die Anzahl der gehaltenen
Quelle: Gruber (forthcoming)
Hierbei wird ersichtlich, dass höhere Entwaldungsraten die Anzahl der Wiederkäuer stärker reduziert als niedrigere Abholzungsraten. Jedoch spiegelt sich die Entwaldung nicht 1 zu 1 in der Reduktion der Tierzahlen wider, da in der Trockenzeit auch Erntereste als Futtergrundlage ergänzend
zu Verfügung stehen.
Ausblick: SDSS – Entwicklung
Im kommenden Berichtszeitraum wird das SDSS BenIMPACT-Animal weiterentwickelt und die
simulierten Szenarioergebnissen in die Szenariodatenbank eingespeist werden. Hierzu ist es notwendig, dass das IMPETUS-Szenario B2 (Stagnation) gerechnet wird. Zusätzlich werden die Simulationen so angepasst, dass die Modellergebnisse für das IMPETUS-Catchment auf CommuneEbene im SDSS verfügbar sind. Somit wird auch die Weitergabe von Simulationsergebnissen für
andere Teilprojekte innerhalb von IMPETUS erleichtert.
Literatur
Gruber, I. et al. (forthcoming): Seasonal water demand in Benin’s agriculture. In: Journal of Environmental Management
Gruber, I. (forthcoming): The impact of socio-economic development and climate change on livestock management in Benin. Dissertation Bonn.
UNEP (2007): Forests, Grasslands and Drylands – Country Profile Benin.
<http://countryprofiles.unep.org >
IMPETUS
73
PK Be-E.6 Erhaltung der natürlichen Produktionsgrundlagen unter
Berücksichtigung des globalen Wandels
Sorghumfeld am Fuße eines Berges im Norden Benins
Problemstellung
Die Folgen von Bevölkerungswachstum und stagnierenden Erträgen sind insbesondere in stark agrarisch geprägten Räumen wie Benin bedeutsam. Knappe Landressourcen und ein damit ansteigender Druck auf die natürlichen Produktionsgrundlagen äußern sich unter anderem in einer weiteren
Intensivierung und Expansion der landwirtschaftlichen Aktivitäten. Beides stößt jedoch insbesondere auf naturräumlich bedingten marginalen Produktionsstandorten rasch an Grenzen. Diese Gebiete
lassen aufgrund ungünstiger Wachstumsbedingungen durch bestehende naturräumliche Einschränkungen nur begrenzte landwirtschaftliche Nutzungsaktivitäten bei einem hohen Degradationsrisiko
zu. Übernutzungsbedingte Landdegradierungsprozesse verschlechtern die landwirtschaftliche Produktionsgrundlage weiter und beeinflussen darüber hinaus den Wasserkreislauf in vielfältiger Weise. Die Erhaltung und nachhaltige Nutzung agrarischer Produktionsstandorte ist daher von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der aktuellen und zukünftigen Ernährungssicherheit sowie für die gesellschaftliche Stabilität Benins. In PK Be-E.6 werden folgende Fragestellungen untersucht:
•
Wo liegen agrarisch marginale Standorte in Benin und wie stark sind die naturräumlichen Beschränkungsfaktoren?
•
Wie verändert sich die agrarische Marginalität unter verschiedenen Szenarienannahmen im
Rahmen des Globalen Wandels?
•
Welche Möglichkeiten sind geeignet, die naturräumlichen Begrenzungsfaktoren der landwirtschaftlichen Produktion zu kompensieren?
IMPETUS
74
Mitarbeiter
J. Röhrig, C. Hiepe, Z. Deng, Th. Gaiser
Zielsetzung
Ein wichtiges Ziel ist die Bewertung der naturräumlichen Ressourcen Benins für eine landwirtschaftliche Nutzung in einer räumlichen Auflösung von 1 km x 1 km. Dafür werden, modifiziert
nach dem Ansatz von CASSEL-GINTZ ET AL. (1997), verschiedene naturräumliche Beschränkungsfaktoren quantifiziert und zu einem Index, dem Marginalitätsindex für die landwirtschaftliche Produktion, zusammengefasst. Damit werden Gebiete identifiziert, die aufgrund ihrer Limitationen nur
begrenzt agrarisch nutzbar sind und auf denen eine erhöhte Degradationsgefahr durch Übernutzung
besteht. Darüber hinaus kann über die Berechnung für jede Fläche der wesentliche naturräumliche
Beschränkungsfaktor bestimmt und damit notwendige Kompensationsmaßnahmen sowie an die
Bedingungen angepasste Kulturen abgeleitet werden. Tatsächlich übernutzungsgefährdete Räume
werden über die Implementierung von Informationen zur Landnutzung aus PK Be-L.1 und zum
Bevölkerungsdruck aus PK Be-G.1 ausgewiesen. Die Degradation der Vegetationsbedeckung, eine
erste Form der Landdegradation, wird flächenhaft aus Fernerkundungsdaten abgeleitet.
In einem weiteren Schritt wird untersucht, inwiefern sich die naturräumlich bedingte Marginalität
unter verschiedenen Klimaszenarienannahmen bis ins Jahr 2025 verändern wird. Über demographische Szenarien kann der zukünftige Bevölkerungsdruck bestimmt werden. Darüber hinaus sollen
über Interventionsszenarien, wie z.B. einem erhöhten Einsatz von Düngemittel, Kompensationspotenziale analysiert werden. Diese Informationen, die als digitale Karten und im SDSS AGROLAND
aufbereitet werden, sollen nationalen Entscheidungsträgern ebenso wie im Entwicklungsbereich
tätigen Organisationen zur Verfügung gestellt werden, um inhaltliche aber auch räumliche Schwerpunkte zukünftiger Aktivitäten zum Ressourcenschutz sowie zur nachhaltigen Ressourcennutzung
zu unterstützen.
Potenzielle Nutzergruppen
•
CENAP/INRAB
- Dr. A. M. Igué (Chef Division Inventaire et Evaluation des Ressources en Sols)
• Centre National de Télédetection
- C. K. Koudoro (Directeur)
- Mitarbeiter: C. P. Akpassonou
• Délégation à l’Aménagement du Territoire
Formatiert: Nummerierung und
Aufzählungszeichen
Formatiert: Nummerierung und
Aufzählungszeichen
IMPETUS
75
Erste Ergebnisse der Klimaszenarien A1b und B1 haben gezeigt, dass sich die klimatischen Bedingungen für die landwirtschaftliche Nutzung in Benin signifikant verschlechtern werden. In Kombination mit dem gegenwärtig hohen Bevölkerungswachstum wird sich der Druck auf die agrarischen
Landressourcen weiter erhöhen und die Gefahr der Landdegradation zunehmen. Eine zunehmende
Degradation kann zur Verschlechterung der Bodeneigenschaften, höherem Oberflächenabfluss und
damit auch erhöhten Erosionsraten führen. Um Vorsorge- und Kompensationsmaßnahmen rechtzeitig in die Wege zu leiten, müssen Veränderungen naturräumlicher Bedingungen für die Landwirtschaft ebenso wie demographische und sozioökonomische Einflussfaktoren analysiert und Entscheidungsträgern zur Verfügung gestellt werden.
Das SDSS AGROLAND dient vor allem der Unterstützung einer nachhaltigen Landnutzung in Benin. Eine wesentliche Grundlage dafür ist eine fundierte Kenntnis über Ressourcen und deren Bewertung. Bei der Bewertung haben Experten die Möglichkeit, ihr Wissen interaktiv einzubringen.
AGROLAND ist für nationale Entscheidungsträger konzipiert, die in den Bereichen der Landnutzung und Ressourcenschutz arbeiten. Die potenziellen Nutzer sind vor allem Regierungsorganisationen, beratende Institutionen (z.B. DAT, CENAP oder CENATEL) und Entwicklungsorganisationen. Das System hilft bei Entscheidungen auf der regionalen und nationalen Ebene. Ein Kernelement von AGROLAND ist der Marginalitätsindex. Mittels Fuzzy Logik werden dabei verschiedene
naturräumliche Beschränkungsfaktoren quantifiziert und zu einem Index zusammengefasst. Der
Vorteil des Marginalitätsindex ist, dass nur eine überschaubare Anzahl, aber für landwirtschaftliche
Nutzung wesentliche, Faktoren berücksichtigt werden. Neben der Aufbereitung von Informationen
über die aktuelle und zukünftige naturräumliche landwirtschaftliche Eignung beinhaltet
AGROLAND Informationen zum gegenwärtigen und zukünftigen Bevölkerungsdruck. Zusätzlich
zur Möglichkeit. sein Wissen interaktiv mit einzubringen, kann der Nutzer Auswirkungen bestimmter Handlungsoptionen analysieren. So lässt sich beispielsweise das räumliche Kompensationspotenzial von Düngemitteln darstellen.
Die erste lauffähige Version innerhalb des IMPETUS-Framework wurde bei einem Treffen des
Comité de Pilotage Ende November 2007 in Cotonou vorgestellt.
SDSS AGROLAND
Im Folgenden wird die Benutzerführung der aktuellen Version des SDSS AGROLAND erläutert
(siehe auch LAUDIEN ET AL. 2007). Diese Version wurde im Berichtszeitraum in die deutsche, englische und französische Sprache übersetzt.
Für das SDSS wurde ein dynamischer Ansatz gewählt, der bislang in zwei Module unterteilt werden
kann. Modul 1 bietet dem Nutzer die Möglichkeit, alle Eingangsrasterdaten aus der Geodatenbank
auszulesen. Experten können in diesem Modul überdies die Bewertung der Eingabeparameter interaktiv modifizieren. Modul 2 berechnet den Marginalitätsindex basierend auf den fuzzifizierten Rasterdaten des Moduls 1.
IMPETUS
76
Im Hauptfenster sind auf der linken Seite alle naturräumlichen Einflussfaktoren aufgelistet, die für
die Berechnung des Marginalitätsindex notwendig sind (siehe III.1.1-29). Außerdem werden die
Parameter hinsichtlich ihrer generellen Beschränkung für die landwirtschaftliche Nutzung bewertet.
Die Bewertung der Eingabeparameter in AGROLAND ebenso wie die Berechung des Marginalitätsindexes beruht auf Fuzzy Logik. Die Definition der Zugehörigkeitsfunktion basiert dabei auf der
Festlegung von zwei Schwellenwerten (‚keine Einschränkung’ und ‚für eine landwirtschaftliche
Nutzung ungeeignet’), die den linearen Abschnitt der Zugehörigkeitsfunktion bestimmen. Die vordefinierten Werte sind Ergebnisse aus Forschungsarbeiten des IMPETUS Projektes. Für Experten
gibt es die Möglichkeit, fach- und geländespezifisches Wissen einzubringen und die Schwellenwerte in einer definierten sinnvollen Bandbreite zu bearbeiten.
Wie die Abbildung zeigt, stehen in der momentanen Version noch nicht alle Faktoren zur Bearbeitung zur Verfügung. Dies ist der Fall, wenn mehr als zwei Werte definiert werden müssen, d.h.
wenn die Bewertung keiner einfach ansteigenden oder abfallenden linearer Funktion folgt. Es wird
gerade an Möglichkeiten gearbeitet, auch komplexere Bewertungsverfahren in das System einbinden zu können.
Abb. III.1.1-29: Hauptfenster des SDSS AGROLAND mit Auflistung aller naturräumlichen Einflussfaktoren und ihrer Bewertung
Über den ‚Bearbeiten’-Button öffnet sich ein weiteres Fenster, indem der gewählte Datensatz für
Benin in einer räumlichen Auflösung von 1 km dargestellt wird (Abb. III.1.1-30a). Zu einer besseren Orientierung sind größere Städte, das Straßennetz sowie die geographische Position angegeben.
Der Nutzer kann nun prüfen, wie die ihm bekannten Flächen in einer räumlichen Auflösung von 1
km dargestellt werden. Dafür stehen ihm übliche GIS-Funktionen, wie hineinzoomen oder hinauszoomen sowie die Selektion bestimmter Pixel zur Verfügung. Der Nutzer kann sich so alle Flächen
ansehen, die er kennt und dann entscheiden, ob er den Originalwert verändern möchte oder nicht.
a.)
IMPETUS
77
b.)
Abb. III.1.1-30: Interaktive Modifikation einer Bewertungsfunktion am Beispiel der Hangneigung
a.) Fenster zum Bearbeiten eines Beschränkungsfaktors, b.) Vorschau-Fenster zum
Vergleich des Ergebnis der Fuzzifizierung mittels ursprünglicher (links) und modifizierter Zugehörigkeitsfunktion (rechts) im Zoom-Modus
Im Falle, dass der Wert durch den Nutzer modifiziert wurde, wird der neue Wert im Hauptfenster
und damit für die weitere Berechnung übernommen. Über ‚Vorschau’ kann der Nutzer das Ergebnis
seiner Modifikation im Vergleich zum Ergebnis mit den vordefinierten Werten betrachten (Abb.
III.1.1-30b). Dafür werden die originalen und die modifizierten Zugehörigkeitsfunktionen auf den
Datensatz angewandt. Rote und orange Regionen bzw. Werte nahe 1 stehen für eine hohe Beschränkung, d.h. in der Abbildung für eine hohe Erosionsgefahr. Auf grünen Flächen, die Werte
nahe 1 besitzen, besteht dagegen nur eine leichte Erosionsgefahr. Neben dem visuellen Vergleich
können die Datensätze auch quantitativ miteinander verglichen werden.
Wenn der Nutzer mit den Schwellenwerten für alle Faktoren zufrieden ist, kommt er über den ‚Weiter’-Button im Hauptfenster zum Modul 2. Darin werden nun die Eingabedaten verarbeitet und der
Marginalitätsindex berechnet. Dabei werden die natürlichen Ressourcen gemäß ihrer Einschränkung
für eine landwirtschaftliche Nutzung erst bewertet bzw. fuzzifiziert und dann über einen logischen
Entscheidungsbaum miteinander verknüpft. Der Nutzer kann dabei den Stand der Prozessierung
verfolgen, die ihm links als Text und rechts im Aufbau des Entscheidungsbaumes angezeigt werden. Dabei sind die Bilder im Entscheidungsbaum fest definiert und entsprechen nicht der aktuell
gewählten Bewertung (Abb. III.1.1-31).
IMPETUS
78
Abb. III.1.1-31: Berechnung des Marginalitätsindex
Im nächsten Schritt wird dann das Ergebnis des Marginalitätsindex dargestellt (Abb.III.1.1-32).
Erneut sind zu einer besseren Orientierung Strassen und Städte angegeben. Rote und orange Flächen zeigen Gebiete mit hohen natürlichen Beschränkungen, die bei einer langfristigen Nutzung
ohne geeignete Anbaumethoden stark degradationsgefährdet sind. Das betrifft zum Beispiel weite
Flächen im Norden aufgrund zu kurzen Anbauperioden oder die Atakora-Region aufgrund zu steiler
Hänge. Im Süden sind es vor allem hydromorphe Böden, die zu hohen Marginalitätswerten führen,
da nur wenige Kulturen daran angepasst sind. Grün gefärbte Flächen sind dagegen auch auf längere
Sicht für eine landwirtschaftliche Nutzung eher unproblematisch. Konkrete Pixelwerte können über
den Info-Button abgefragt werden.
IMPETUS
79
Abb. III.1.1-32: Ergebnisframe von AGROLAND
Ausblick
Diskussionen mit potenziellen Anwendern in Benin zeigten, dass die richtige Auswahl der angewendeten Methoden getroffen wurde. Die gewählten Begrenzungsfaktoren bilden laut potentiellem
Nutzerkreis die Thematik ausreichend detailliert ab, und die berechneten Ergebnisse des Marginalitätsindex wurden in den Diskussionen bestätigt. Die potentiellen Nutzer zeigten bei der Vorstellung
von AGROLAND vor Ort ein großes Interesse an dem SDSS, insbesondere an der visuellen Aufbereitung möglicher naturräumlicher Bedingungen im Rahmen des Globalen Wandels.
Folgende Arbeiten für das Jahr 2008 bestehen aus der Integration sozioökonomischer Daten und
Szenarien in das SDSS. Darüber hinaus sollen detaillierte Informationen zu den Datensätzen und
Berechnungsalgorithmen im System bereitgestellt werden. Im Frühjahr 2008 ist ein SDSSWorkshop in Benin geplant. Im Workshop werden den potenziellen Nutzern von AGROLAND
notwendige Hintergrundinformationen vermittelt, die für einen sinnvollen und selbstständigen Einsatz des Systems erforderlich sind. Der Schwerpunkt des Workshops ist die Vorstellung der potenziellen Anwendungsmöglichkeiten, der Handhabung sowie Interpretationsmöglichkeiten von
AGROLAND. Dabei wird das SDSS in seiner aktuellen Version den Stakeholdern vorgestellt, getestet und gemeinsam diskutiert. Der Workshop baut auf den Grundlagen auf, die während der modularen Schulung vermittelt wurden.
Literatur
Cassel-Gintz, M. A., Lüdeke, M. K. B., Petschel-Held, G., Reusswig, F., Pöchl, M., Lammel, G. &
H. J. Schellnhuber (1997): Fuzzy logic based global assessment of marginality of agricultural
land use. In: Climate Research. Interactions of Climate with Organism, Ecosystems, and Human Societies. 8 (2). S. 135-150.
IMPETUS
80
Laudien, R., Röhrig, J., Bareth, G. und Menz, G. (2007): Spatial Decision Support System zur Modellierung der agrarischen Marginalität in Benin (Westafrika).- in Strobl, Blaschke und Griesebner (Hrsg.): Angewandte Geoinformatik 2007, Wichmann: Heidelberg, 430-439.
PK Be-E.7 Nutzungspotenzial von Inland-Valleys im Oberen Ouémé Einzugsgebiet
Reisanbau in einem Inland-Valley in Dogué
Problemstellung
Die Landwirtschaft in Benin erfolgt traditionell im Trockenfeldbau. Die ohnehin nur wenig fruchtbaren Böden können durch unsachgemäße Nutzung schnell erodieren und an Nährstoffen verarmen.
Hinzu kommt, dass ein ausreichendes Wasserangebot nur in der Regenzeit gegeben ist, so dass wenn nicht künstlich bewässert wird - keine ganzjährige landwirtschaftliche Produktion stattfinden
kann. Verstärkt durch eine wachsende Bevölkerung kann es durch Bodendegradation zu einer Verknappung potenzieller Anbauflächen kommen, die in Zukunft die Ernährungssicherung der Bevölkerung gefährden kann.
Eine Ausweitung der Agrarproduktion in die bisher nur wenig genutzten Inland-Valleys könnte
einen Beitrag zur zukünftigen Ernährungssicherung darstellen. Die Böden in den Inland-Valleys
sind in der Regel fruchtbarer als andere Böden im Einzugsgebiet, da Nährstoffe von den Hängen in
diesen Bereich transportiert werden. Gleichzeitig ermöglicht das Wasserangebot eine wesentlich
längere landwirtschaftliche Nutzung pro Jahr als auf anderen Flächen im Einzugsgebiet, womit
Problemen bei einer eventuellen Verkürzung der Regenzeit begegnet werden kann.
IMPETUS
81
Folgende Fragen sind von zentraler Bedeutung:
•
Wie groß ist die potenziell verfügbare Inland-Valley-Fläche im Oberen Ouémé-Einzugsgebiet?
•
Inwieweit kann der landwirtschaftliche Anbau in den Inland-Valleys ausgeweitet werden (Nutzungspotenzial)?
•
Sind die hydrologischen Verhältnisse der Inland-Valleys für den Anbau bestimmter Kulturen
geeignet?
•
Wie verhält sich der Nährstoffhaushalt der Inland-Valleys bei intensivierter Nutzung?
•
Wie wirken sich Umweltveränderungen (Klimawandel, Landnutzungsänderung) auf die Hydrologie und den Nährstoffhaushalt der Inland-Valleys aus? (Szenarien)
Mitarbeiter
S. Giertz, G. Steup, Th. Gaiser, A. K. Srivastava
Zielsetzung
Ziel des Problemkomplexes ist die Abschätzung des Nutzungspotenzials der Inland-Valleys und
damit ihres möglichen Beitrages zur zukünftigen Ernährungssicherung.
Nutzergruppen
•
Direction de Genie Rurale (Cellule Bas-Fonds)
Ansprechpartner : Felix Gbaguidi (Directeur de Cellule Bas-Fonds)
•
Inland Valley Consortium (IVC)
Ansprechpartner : Dr. Paul Kiepe (Wissenschaftlicher Koordinator des IVC)
Lokaler Koordinator Benin: Dr. Vincent Mama
•
Communes des HVO:
Tchaourou, Djougou, Bassila, N’Dali, Kopargo
Stand der SDSS/IS-Entwicklung
1. Entwicklung des Informationssystems BenIVIS
Basierend auf der Inland-Valley Datenbank, in der alle Informationen aus der InventarisierungsKampagne erfasst sind, wurde das Informationssystem BenIVIS entwickelt. Dieses IS wird der nationalen Behörde Cellule Basfonds, die für die Planung und Durchführung von ManagementMaßnahmen in Inland-Valleys zuständig ist, sowie den Communes, dem IVC, Projekten der Ent-
IMPETUS
82
wicklungszusammenarbeit (z.B. GTZ, DED) und anderen Entscheidungsträgern in Benin zur Verfügung gestellt. Die Erstellung des IS erfolgte in Absprache mit der Cellule Basfond und dem IVC,
so dass die Bedürfnisse der zukünftigen Nutzer bereits bei der Entwicklung des SDSS berücksichtigt wurden.
Das IS ist in das IMPETUS-Framework integriert und besteht aus mehreren Komponenten. Neben
einer allgemeinen Beschreibung von Inland-Valley Systemen beinhaltet es eine Auswertung der
Eigenschaften der kartierten Inland-Valleys für jede Commune im HVO. Dies ist vor allem für Entscheidungsträger auf kommunaler Ebene von Bedeutung, die im Rahmen der Dezentralisierung
zunehmend größere Entscheidungskompetenzen erhalten. Des Weiteren sind die Ergebnisse von
bodenkundlichen Detailuntersuchungen in repräsentativen Inland-Valleys integriert.
Ein Hauptbestandteil des SDSS ist eine mit GEOTOOLS realisierte GIS-Oberfläche, mit der die
Inland-Valleys aus der Datenbank räumlich dargestellt werden können. Anhand von ausgewählten
Kriterien (z.B. Größe der Inland-Valleys, Größe der Einzugsgebiete, Lage in einer bestimmten
Abb. III.1.1-33: Abfragemaske zur Auswahl der Inland-Valleys
Communes, Nutzung der Inland-Valleys etc.) können Inland-Valleys vom Nutzer selektiert werden.
Abbildung 1 zeigt die hierfür erstellte Abfragemaske, die zwölf der wichtigsten Auswahlkriterien
für die Nutzung von Inland-Valleys und die Planung von Managementmaßnahmen enthält. Die ausgewählten Inland-Valleys werden dann auf einer GIS-Oberfläche dargestellt (Abbildung III.1.1-34).
Weitere Layer können zusätzlich eingeladen und in die Karte integriert werden. Eine Filterfunktion
IMPETUS
83
ermöglicht es, Expertenabfragen durchzuführen und darzustellen. Alle Ergebnisse können als Karte
oder in tabellarischer Form exportiert werden.
Abb. III.1.1-34: Die GIS-Oberfläche des IS
Das SDSS ermöglicht es dem Nutzer, schnell und unkompliziert anhand von ausgewählten Kriterien Inland-Valleys zu selektieren und sie räumlich darzustellen. Um das SDSS auch zukünftig auf
einem aktuellen Stand halten zu können und so eine nachhaltige Nutzung zu ermöglichen ist es so
aufgebaut, dass neue Daten leicht eingepflegt werden können. Dies gilt sowohl für die InlandValley-Datenbank als auch für weitere Fallstudien oder Detailuntersuchungen von einzelnen InlandValleys.
Des Weiteren ist geplant, dass die Ergebnisse in Diagrammen und Tabellen dargestellt und exportiert werden können, so dass sie auch für weitere Auswertungen zur Verfügung stehen.
2. Weiterentwicklung des Modellierungsansatzes in BenIVIS
Das Blockdiagramm in Abbildung III.1.1-35 zeigt den Ansatz des Problemkomplexes sowie die
wichtigsten Inputdaten für die verwendeten Modelle UHP-HRU, EPIC und ORYZA. In das hydrologische Modell UHP-HRU wurde ein Inland-Valley Modul implementiert, das die Wasserdynamik
IMPETUS
84
im Inland-Valley wie z.B. Sättigung des Inland-Valleys und Wasserüberstau nachvollziehen kann.
In das Modell können alle kartierten Inland-Vallys implementiert werden. Die gewonnen Erkenntnisse über die hydrologische Dynamik der Inland-Valleys unter veränderten Klimabedingungen
werden an die Ertragsmodelle weitergegeben.
Zur Abschätzung der potenziellen Erträge werden die Modelle EPIC und ORYZA verwendet. Die
Befragungen im Rahmen der Inland-Valley Kampagne im Jahr 2006 haben ergeben, dass in der
Regenzeit Reis, Yams, Mais und Maniok die Hauptanbaukulturen darstellen. In der Trockenzeit
werden v.a. bewässertes Gemüse wie Tomaten, Chilli (Piment) und Okra (Gombo) angebaut. Die
Zusammensetzung der Anbaufrüchte hängt stark von den Ethnien ab (siehe Abschnitt 2.1.). Basierend auf den Auswertungen der pedologischen Untersuchengen (vgl. Zwischenbericht 2006 und
Schönbrodt 2007) wurden typische Böden für den zentralen Bereich des Inland-Valleys und den
Randbereich ausgewählt. Unter Berücksichtigung der typischen Zusammensetzung der Hauptanbaufrüchte und der Fruchtfolge der dominierenden ethnischen Gruppen im HVO werden mit EPIC
bzw. ORYZA bestimmte Inland-Valley-Typen mit den für die Ethnien typischen Anbaufrüchten
und Fruchtfolgen simuliert.
Abb. III.1.1-35: Schematische Darstellung des Modellierungskonzeptes von BenIVIS
Die Regionalisierung der auf Feldskala modellierten Erträge erfolgt über die erfassten InlandValleys der Inventarisierungskampagne und eine Abschätzung der nicht erfassten Flächen durch
GIS-Analysen und Fernerkundung.
85
IMPETUS
2.1 Auswertung der Ergebnisse der Inventarisierungskampagne zur Regionalisierung der
Ertragsmodellierung
Größenverteilung der Inland-Valleys
60
60
50
50
40
40
N'dali (n=148)
30
Parakou (n=51)
20
Tchaourou
(n=163)
Häufigkeit (%)
Bassila (n=129)
30
20
0
0
<0
0.
Inland-Valley-Fläche (ha)
Abb. III.1.1-36:Verteilung der Flächengrößen (ha)
chengrößen (ha)
Djougou (n=243)
<0
.5
0.
55
510
10
-2
0
20
-3
0
30
-4
0
40
-5
50 0
-1
00
>1
00
10
510
10
-2
0
20
-3
0
30
-4
0
40
-5
50 0
-1
00
>1
00
10
.5
55
Häufigkeit (%)
Während der Kampagne zur Inventarisierung der Inland-Valleys im HVO von Mai bis Juli 2006
wurde die Ausdehnung von allen aufgenommenen Inland-Valleys größer 0,5 ha mit Hilfe eines
GPS-Gerätes im Gelände kartiert, so dass mit Hilfe einer GIS-Analyse die Flächen der InlandValleys berechnet werden konnten. Insgesamt wurden 817 Inland-Valleys erfasst, von denen 16%
Flächen kleiner 0,5 ha aufweisen. Aus Schätzungen im Gelände ergeben für diese Inland-Valleys
eine Gesamtfläche von 45,71 ha. Für die Ertragsmodellierungen sind jedoch vor allem die InlandValleys größer 0,5 ha von Relevanz. Sie machen mit 84% die Mehrheit der in der Feldkampagne
erfassten Inland-Valleys aus und besitzen zusammen eine Fläche von 55 km². Wie in Abbildung 4
dargestellt, überwiegen dabei mit rund 38% Inland-Valleys mit einer Größe zwischen 0,5 und 5 ha.
Sie wurden vor allem in den Kommunen Bassila, Tchaourou, N’dali und Djougou erfasst
(Abb.III.1.1-37). Inland-Valleys mit Flächen zwischen 5 und 20 ha machen insgesamt 41% aus und
wurden in allen fünf schwerpunktmäßig betrachteten Kommunen erfasst (Abb.III.1.1-37). InlandValleys mit Flächen zwischen 20 und 100 ha stellen mit einem Anteil von nur 4% eher eine Ausnahmen dar. Nur zwei der erfassten Inland-Valleys sind größer als 100 ha. Inland-Valleys größer als
20 ha wurden hauptsächlich in den Kommunen Tchaourou und Parakou erfasst. Die mit rund 135 ha
Fläche größten kartierten Inland-Valleys liegen ausschließlich in der Kommune Parakou
(Abb.III.1.1-37).
Inland-Valley-Fläche (ha)
Abb. III.1.1-37: Verteilung der Flä-
86
IMPETUS
der erfassten Inland-Valleys
der erfassten Inland-Valleys in den Kommunen
Hauptanbaukulturen der Inland-Valleys
Um die Modelle für die Ertragsmodellierung parametrisieren zu können, wurden die
Zusammensetzung der Hauptanbaukulturen (Cropmix) in den Inland-Valleys untersucht. In die Analyse gehen nur die 473 Inland-Valleys ein, die landwirtschaftlich genutzt werden und eine Fläche
von mehr als 0,5 ha aufweisen. In 94% dieser Inland-Valleys besteht die Nutzung aus Ackerbau, in
den restlichen 6 % aus Fischzucht, Fischerei, Viehzucht oder Holzgewinnung. Als vorherrschende
Hauptanbaukulturen werden Reis, Yams, Mais, Maniok und Chilli (Piment) kultiviert; in 12% der
Inland-Valleys auch andere Anbaufrüchte (Abbildung III.1.1-39). Zu diesen zählen Sorghum, Tomaten, Bananen, Zuckerrüben, Blattgemüse, Zwiebeln, Hirse, Gombo u.a.. Abbildung 8 zeigt, dass
sich die Anbaufrüchte saisonal deutlich unterscheiden. Während der Regenzeit überwiegt der Anbau von Reis, aber auch Maniok, Mais und Yams wird kultiviert. In der Trockenzeit wird vorwiegend Gemüse angebaut, allerdings findet Gemüseanbau in vielen Inland-Valleys auch in der Regenzeit oder ganzjährig statt.
Die Ergebnisse der Inland-Valley-Kampagne zeigen, dass die Zusammensetzung der Anbaufrüchte
in einem Inland-Valley stark von der Ethnie abhängt. 54 % der genutzten Inland-Valleys werden
von autochthonen Bauern bewirtschaftet, knapp 15% von allochthonen und 32% der Inland-Valleys
werden sowohl von Autochthonen als auch von Allochthonen genutzt. Abbildung 6 zeigt die Anteile der verschiedenen Ethnien für die Gruppe der autochtonen Nutzer. Mit über 60% stellen die Yom
und die Bariba die dominierende autochthone Nutzergruppe dar. Sie leben vor allem in den Kommunen Djougou, N’dali, Parakou und Tchaourou.
13%
Bariba
4%
36%
6%
Lokpa
Dendi
5%
Reis
12%
Yom
2%
2%
Yams
4%
Mais
3%
Koura
2%
Nagot
6%
Maniok
17%
62%
Piment
Anii
26%
Andere
Andere
keine Angaben
Abb. III.1.1-38: Autochthone Inland-Valley-Nutzer
turen in den Inland-Valleys
Abb. III.1.1-39: Hauptanbaukul-
87
IMPETUS
100%
Häufigkeit
80%
60%
40%
20%
0%
Reis
Yams
Mais
Maniok
Piment
Gombo
Tomaten
Hauptanbaukulturen
Regenzeit
Trockenzeit
ganzjährig
Abb. III.1.1-40: Anbausaison der Hauptanbaukulturen in den Inland-Valleys
In 40 % der von den Yom genutzten und in 73 % der von den Bariba genutzten Inland-Valleys ist
während der Regenzeit Reis die Hauptanbaukultur. Abbildung III.1.1-41 zeigt die prozentualen
Häufigkeiten weiterer Anbaufrüchte, die im Cropmix mit Reis angebauten werden. Die Ergebnisse
zeigen, dass die Yom in knapp 46% der von ihnen genutzten Inland-Valleys Reis mehrheitlich im
Cropmix mit Mais, Yams und Maniok anbauen. Ein Anbau mit dieser Fruchtfolge wird für die Bariba in nur wenigen genutzten Inland-Valleys beobachtet. In 47% der von ihnen genutzten InlandValleys wird Reis ohne jegliche weitere Kultur angebaut. Im Cropmix mit Reis bauen die Bariba
vor allem Mais sowie Mais und Yams an.
60
40
27.6
20
14.5
10.1
4.3
2.9
4.6
3.5
5.8
15.9
11.5
3.5
Yom
Bariba
s/
M
an
io
k
Ya
m
ai
s/
Ya
m
s
M
M
ai
s/
M
an
io
k
s/
M
an
io
k
M
ai
s/
Ya
m
Ya
m
s
M
ai
s
hu
m
0
So
rg
Häufigkeit (%)
46.4
Cropmix
Abb. III.1.1-41: Typische Cropmix mit Reis als Hauptanbaukultur in Inland-Valleys
88
IMPETUS
2.2 Modellierung der landwirtschaftlichen Produktion in den Inland-Valleys
Für die Abschätzung des Nutzungspotentials von Inland-Valleys wurden 2006 und 2007 Feldversuche mit Reis in einem Inland-Valley bei Dogué angelegt. Diese Feldversuche liefern die notwendigen Daten für die Ertragsmodellierung mit ORYZA und EPIC. Darüber hinaus sollen die Feldversuche zu Aussagen über potenzielle Ertragssteigerungen durch verschiedene Managementstrategien
beitragen. Für die Feldersuche wurde im Jahr 2006 die vom WARDA zur Verfügung gestellte Reissorte Sahel 108 verwendet, die eine Wachstumsphase von 117 Tagen aufweist und bereits im Senegal in überfluteten Bereichen kultiviert wird. Im Jahr 2007 wurde uns von der Nationalen Agrarforschungsanstalt (INRAB) die Neuzüchtung NERICA26, die an die spezifischen Bedingungen von
Inalnd-Valleys angepasst sein soll, zur Verfügung gestellt. Die Versuchsfelder wurden in einem
bereits genutzten Inland-Valley mit einer Fläche von rund 1,5 ha angelegt. Dabei wurden Vergleichsflächen in zwei unterschiedlichen Positionen im Inland-Valley berücksichtigt: der Randbereich und der Zentralbereich, da sich diese beiden Bereiche hinsichtlich ihrer Nährstoff- und Wasserversorgung deutlich unterscheiden.
Zur Optimierung der Ertragsleistung wurden zwei verschiedene Anbaustrategien für beide Positionen angewandt: Wasserkontrolle und mineralische Düngung (Tabelle III.1.1-1).
Tab. III.1.1-1: Aufbau der Versuchsfelder mit je vier Wiederholungen
Randbereich
Zentralbereich
mit Deichen
ohne Deiche
mit Deichen
ohne Deiche
mit Dün- ohne
ger
Dünger
mit Dün- ohne
ger
Dünger
mit Dün- ohne
ger
Dünger
mit Dün- ohne
ger
Dünger
Unkrautkontrolle
Um Aussagen über den Einfluss von Wasserkontrollmaßnahmen zu gewinnen wurden die Parzellen
auf topographisch gleicher Höhe angelegt, wobei die Hälfte der Parzellen mit ca. 30 cm hohen Deichen eingedeicht wurden, um einen gleichmäßigen Wasserstand zu gewährleisten (Abbildung
III.1.1-42).
IMPETUS
89
Abb. III.1.1-42: Aufbau des Feldversuches im Inland-Valley Kpèndrè bei Dogué
Das Jahr 2006 war gekennzeichnet durch insgesamt geringe Niederschläge und einer langen Trockenperiode im August während der vegetativen Entwicklung der Reispflanzen. Dies führte zum
Erntezeitpunkt zu relativ geringen Reiserträgen zwischen 2.0 und 2.5 t/ha (Abbildung III.1.1-43).
Die höchsten Erträge wurden im Randbereich ohne Düngung und Eindeichung erzielt, jedoch waren
die Unterschiede zwischen den Versuchsfaktoren nicht signifikant. Ein Ausbleiben des Düngeeffektes wurde auf überwiegenden Trockenstress durch die geringen Niederschläge zurückgeführt, so
dass die zusätzlich zugeführten Nährstoffe nicht zur Wirkung kamen. Auch die Rückhaltung des
Oberflächenabflusses durch die Deiche war wegen der geringen Niederschläge irrelevant. Im Gegensatz dazu ergab die Vegetationsperiode 2007 mit deutlich höheren Niederschlägen signifikante
Effekte durch das Eindeichen. Die Parzellen mit Wasserregulierung lieferten einen Durchschnittsertrag von annähernd 4.4 t/ha während die Parzellen ohne Deiche im Mittel nur 2.7 t/ha erbrachten.
Auch in diesem Jahr bestätigte sich die Beobachtung, dass die Parzellen im Zentralbereich ein geringeres Ertragsniveau gegenüber denen im Randbereich aufweisen, obwohl dort sowohl die Wasserversorgung als auch die Nährstoffversorgung besser sein sollte. Die Analyse der Nährstoffgehalte der Pflanzen nach 30 bzw. 60 Tagen ergab bei den Makronährstoffen im gesamten Versuch ein
gewisses Ungleichgewicht zwischen Stickstoff, wo eher eine Unterversorgung festzustellen war,
und Phosphat bzw. Kalium, die eher im Überschussbereich lagen. Jedoch konnte keiner der Hauptnährstoffe die Unterschiede zwischen den Erträgen im Randbereich bzw. im Zentralbereich erklären. Erst eine Analyse der Eisengehalte in den oberirischen Pflanzenteilen zeigte deutliche Unterschiede zwischen den Reliefpositionen, welche im Zentralbereich zumindest zeitweise auf Wachstumsstörungen durch Eisentoxizität hindeuten. Zwar liegen die Eisengehalte besonders während der
Bestockung auch im Randbereich noch recht hoch, jedoch könnten hier die negativen Effekte des
reduzierten Eisens durch die ebenfalls bessere Kaliumversorgung abgemildert werden.
90
IMPETUS
Tab. III.1.1-2: Ergebnisse der statistischen Analyse der Kornerträge an Reis im Jahr 2007
im Inland-Valley Kpèndrè bei Dogué
Faktor
DF
1
Signifikanz
Behandlung
Mittel- Stanwert
dardfehler
S
Randbereich
4,2
1,2
Zentralbereich 2,9
2,1
Ohne Deiche
2,7
1,2
Mit Deichen
4,4
1,9
Ohne
gung
3,3
1,6
Mit Düngung
3,9
2,1
Position in Relief
Eindeichung
Mineraldüngung
1
HS
1
NS
Dün-
Position* Eindeichung
1
NS
*
*
*
Eindeichung *Düngung
1
NS
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Position*Düngung
Eindeichung*Düngung*Position
1
NS
NS = nicht signifikant, S= Signifikant, HS=hoch signifikant, CV = 42,21 %
Aufbauend auf die Versuchsergebnisse und die gesammelten Standortdaten wurden erste Simulationsläufe mit dem Modell ORYZA2000 durchgeführt. Im nächsten Jahr wird es das Ziel sein, das
Modell anhand der Versuchsdaten zu kalibrieren. Da abzusehen ist, dass es schwierig sein wird, den
Einfluss der stark unterschiedlichen Wasserversorgung in den Inland-Valleys und insbesondere den
Einfluss der Eisentoxizität mit ORYZA2000 abbilden zu können, wird gleichzeitig auch mit dem
Alternativmodell EPIC gearbeitet werden.
91
IMPETUS
3.50
3.00
Kornertrag (t/ha)
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
he
De
ic
he
De
ic
O
hn
e
M
;it
lb
er
ei
ch
Ze
nt
ra
Ra
nb
er
ei
ch
0.00
Abb. III.1.1-43: Gesamttrockenmasseproduktion des Reissorte Sahel 108 im Jahr
2006 in Abhängigkeit von den Versuchsfaktoren
Literatur
Camara, K. A. (2006) : Test de développement des variétés de riz tolérantes à la toxicité ferreuse.
In :Toxicité ferreuse dans les systèmes à base riz d’Afrique de l’Ouest ; Centre du riz pour
l’Afrique (ADRAO) Cotonou, Bénin, S. 68-81.
Kanninkpo, Claude (2008): Etude des potentialités en production rizicole du bas fond Kpèn’drè de
Doguè. Master thesis, Université d’Abomey-Calavi, Faculté des Sciences Agronomiques.
Schönbrodt, Sarah (2007) : Inventarisierung und bodenkundliche Charakterisierung von Bas-fonds
im Einzugsgebiet des Oberen Ouémé in Benin, Westafrika. Diplomarbeit Universitäte Göttingen.
Hydrologie
IMPETUS
91
III.1.2 Hydrologie
Im Themenbereich „Wasserdargebot, Wasserverbrauch, Wasserqualität“ sind alle Problemkomplexe zusammengefasst, bei denen das Wasser im Fokus der Untersuchungen steht. Hydrologische
Aspekte sind jedoch in einer Vielzahl weiterer Problemkomplexe integriert (z.B. PK Be-E.7, PK
Be-E.4) und stellen häufig wichtige Eingangsdaten dar.
Der Themenbereich umfasst nach Abschluss der Arbeiten im PK Be-H.2 zwei Problemkomplexe.
Im PK Be-H.2 wurden Untersuchungen zum Wasserverbrauch der Bevölkerung, für das Vieh, für
Bewässerung sowie der Industrie durchgeführt. Durch die Kombination der erhobenen Daten mit
den demographischen und sozio-ökonomischen Entwicklungen konnten auf verschiedenen Raumskalen Szenarien gerechnet werden, die für weitere PKs von hoher Bedeutung sind.
Im PK Be-H.1 werden die verfügbaren Wasserressourcen quantifiziert und deren räumliche Variabilität mittels dynamischer Simulationsmodelle beschrieben. Im Berichtszeitraum wurde die räumliche Betrachtung vom Einzugsgebiet des oberen Ouémé (ca. 15.000 km2) auf das Einzugsgebiet des
letzten Pegels (Bonou, ca. 50.000 km2) ausgedehnt. Es wurden bereits die verschiedenen auf den
REMO-Läufen basierenden Klimaszenarien berechnet und die Ergebnisse denen der Wasserverbrauchsszenarien gegenübergestellt. Das SDSS BenHydro liegt in einer vorläufigen Version vor
und ist lauffähig. Die Wasserverbrauchsszenarien werden derzeit implementiert und das System in
Kooperation mit den Projektpartnern getestet. Hierzu gibt es eine enge Zusammenarbeit mit der
Direction Générale de l’Eau dessen Mitarbeitet Aurélien Tossa am Geographischen Institut der Universität Bonn promoviert und das SDSS BenHydro für ein Integratives Einzugsgebietsmanagement einsetzt.
Im PK Be-H.3 wird ein operationelles „Niederschlags Monitoring System“ für Benin und Westafrika entwickelt. Das Monitoring-Tool zur Niederschlagsschätzung PrecipMon durch METEOSAT
Infrarotbilder und Bodenmessungen wurde durch ein flächendeckendes Monitoring von Globalstrahlung, Temperatur und relativer Luftfeuchte sowie durch METEOSAT Bilder und SYNOPMessungen erweitert. Das Informationssystem zur Niederschlagsvariabilität PrecipInfo wurde fertig
gestellt und ausführlich getestet. Mittels der hier entwickelten Systeme können die Informationen
flächenhaft auf verschiedenen Raum- und Zeitskalen aufbereitet und zur Verfügung gestellt werden,
so dass die für andere PKs und insbesondere für die lokalen Projektpartner notwendigen Daten benutzerfreundlich angeboten werden.
Hydrologie
IMPETUS
92
PK Be-H.1 Wasserverfügbarkeit und Wasserverbrauch im Ouémé-Einzugsgebiet
Frauen auf dem Weg zum Brunnen
Problemstellung
Die hydrologischen Prozesse und die Grundwasserneubildung werden stark von Umweltfaktoren
(Boden, Landnutzung, Klima) beeinflusst. Die zu beobachtenden Umweltveränderungen (Klimaänderung, Landnutzungsänderung, Bodendegradation) haben somit große Auswirkungen auf diese
Prozesse und die zukünftige Verfügbarkeit von Grund- und Oberflächenwasser in der Region. Ein
Problem ist die Zunahme des Wasserverbrauchs, die v.a. durch die Bevölkerungsentwicklung hervorgerufen wird. Folgende Fragenstellungen werden im PK Be-H.1 bearbeitet:
• Wie viel Oberflächen- und Grundwasser steht im Einzugsgebiet des Ouémé zur Verfügung? (IstZustand und Szenarien)
• Wie hoch ist der Wasserverbrauch im Einzugsgebiet des Ouémé?
• Welchen Einfluss haben Umweltveränderungen auf die Wasserverfügbarkeit?
Mitarbeiter
S. Giertz, G. Steup, A. Kocher, M. Schopp
Hydrologie
IMPETUS
93
Zielsetzung
Die Zielsetzung des Problemkomplexes ist eine Abschätzung der Verfügbarkeit von Oberflächenund Grundwasser, der Veränderung des Grundwasserspiegels durch Grundwasserentnahme und
veränderte Grundwasserneubildung sowie eine Abschätzung des Wasserverbrauchs im Ouémé Einzugsgebiet für verschiedene Szenarien vorzunehmen. Dieser Problemkomplex basiert auf den Erkenntnissen der kleinräumigen Prozessstudien und nutzt diese, um Aussagen auf der regionalen
Skale zu ermöglichen. Die lokale Skala wird in weiteren PKs behandelt (siehe PK Be-E.4 und PK
Be-E.7).
Nutzergruppen
- Dr. Pierre Adissou (Chef Service Hydrologie)
- Mitarbeiter : Arnaud Zannou, Aurélien Tossa
• Université d’Abomey-Calavi
- Prof. Abel-Afouda (Faculté des Sciences Techniques)
- Mitarbeiter : Eric Alamou
- Prof. E. Agbossou (Faculté des Sciences Agronomiques)
- Mitarbeiter : Dr. Luc Sintondji
Stand der SDSS-Entwicklung
4.1 Das SDSS BenHydro
Das SDSS BenHydro ist vor allem für Nutzer der DGE und der Einzugsgebietskommissionen konzipiert. Es kann von den Nutzern als Tool zur Abschätzung der derzeitig und zukünftig verfügbaren
Wasserressourcen (Oberflächenwasser und Grundwasser) und des Wasserverbrauchs im OuéméEinzugsgebiet eingesetzt werden. Dies ist vor allem für den GIRE 1-Prozess in Benin von großer
Bedeutung, da hier auf Einzugsgebietsebene Wassermanagement-Konzepte erarbeitet werden sollen.
Abbildung III.1.2-1 zeigt einen Überblick über den Aufbau des SDSS. Die Hauptkomponenten stellen die Modelle UHP-HRU und das Grundwassermodell MODFLOW dar. Die Wasserverbrauchsberechnung basiert auf Ergebnissen des SDSS WANA (Wasserverbrauch Haushalte, Gewerbe, Bewässerung) und BenIMPACT (Wasserverbrauch Nutztiere). Der Haushaltswasserverbrauch wird
jedoch nicht wie in WANA auf Commune-Ebene aggregiert, sondern auf Zensus-Dorf-Ebene berechnet, um eine genaue Zuordnung zu den hydrologischen Einheiten (Teileinzugsgebieten) zu ermöglichen.
1
GIRE = Gestion integrée des resources en eau (Integratives Management der Wasserressourcen)
Hydrologie
IMPETUS
94
Abb. III.1.2-1: Hauptkomponenten des SDSS BenHydro
Das SDSS ist in das IMPETUS-Framework integriert. Das Modell UHP-HRU ist für das gesamte
Ouémé-Einzugsgebiet implementiert. Das Modell wurde um eine Routing-Routine und ein Stauseemodul erweitert, so dass auch die Simulation von Interventionsszenarien mit potentiellen Stauseen möglich ist. Das Modell mit seinen neuen Komponenten ist im SDSS bereits lauffähig und
kann aus dem Framework gestartet werden.
Die Ergebnisse der Wasserverbrauchsberechnung wurden über eine SQL-Datenbank in das SDSS
integriert. Das Modell MODFLOW wird derzeit für das gesamte Einzugsgebiet des Ouémé parametrisiert und mit dem Modell UHP-HRU gekoppelt. Wenn dies abgeschlossen ist, erfolgt die Implementierung des Modells in das SDSS.
Nach dem Start des SDSS über das Icon oder den Schlagwortkatalog im Framework hat der Benutzer in einem ersten Auswahlfenster die Möglichkeit allgemeine Einstellung vorzunehmen (vgl.
Abb. III.1.2-2). Hier können die gewünschten Komponenten (Oberflächenwasser, Grundwasser und
Wassernachfrage) ausgewählt werden. Des Weiteren erfolgt die Auswahl der Klimadaten (Messdaten oder Szenarien) und der sozioökonomischen Szenarien, die sowohl einen Einfluss auf die Landnutzung als Input in UHP-HRU als auch auf die Wasserverbrauchsberechnung haben. Des Weiteren
kann die Einstellung des Simulationszeitraumes durch benutzerfreundliche Schieberegler eingestellt
werden.
Hydrologie
IMPETUS
95
Abb. III.1.2 2: Auswahlfenster ‚Allgemeine Einstellungen’ im SDSS BenHydro
Im nächsten Schritt hat der Benutzer die Möglichkeit den Bau, verschiedener Stauseen in die Modellierung zu integrierten. Es werden sieben Standorte für potentielle Stauseen vorgegeben, die vom
Benutzer ausgewählt werden können. Diese Stellen wurden in Benin durch Voruntersuchungen des
Ministeriums MMEE als geeignete Standorte für den Bau großer Stauseen bestimmt. Um die Lokalisierung für den Benutzer zu vereinfachen wurde eine Karte mit den potentiellen Standorten integriert (vgl. Abb. III.1.2-3).
Wenn der Benutzer einen Stausee ausgewählt hat, kann über die Schieberegler eingestellt werden,
wie das Wasser aus dem Stausee genutzt werden soll. Das Wasser kann für Bewässerungszwecke
entnommen werden oder für die Wasserkraftnutzung aus dem Stausee fließen.
Im nächsten Schritt erfolgt die Modellierung mit UHP-HRU. Da für die Berechnung der Klimaszenarien drei Ensemble-Läufe gerechnet werden müssen, kann die Simulationszeit je nach Länge der
gewählten Simulationsperiode bis zu einer Stunde betragen. Daher wurden die Standartszenarien
vorsimuliert und die Ergebnisse in eine Datenbank geschrieben, um lange Wartezeiten zu vermeiden. Bei der Integration der Stauseen besteht diese Möglichkeit jedoch aufgrund der variablen
Auswahl der Wassernutzung nicht.
Hydrologie
IMPETUS
96
Abb. III.1.2-3: Auswahlfenster ‚Stauseen’ des SDSS BenHydro
Im nächsten Schritt hat der Benutzer die Möglichkeit, einzelne Einzugsgebiete auszuwählen und
sich die dazugehörigen Ergebnisse als Diagramme, Tabellen und Karten anzeigen zu lassen. Es
können alle Komponenten des Wasserhaushaltes angezeigt werden (Niederschlag, Evapotranspiration, Abfluss, Grundwasserneubildung etc.). Der Benutzer hat die Möglichkeit die Ergebnisse der
Szenarien zu vergleichen, um so z.B. den Einfluss des Stauseebaus auf die Abflussganglinie zu analysieren.
Zur Analyse des Wasserverbrauchs hat der Nutzer die Möglichkeit sich die auf der IMPETUSDatenbasis berechneten Wasserverbrauchsszenarien ausgeben zu lassen. Der Benutzer kann sich
jedoch auch eigene Wasserverbrauchszenarien zusammenstellen, indem er den. Wasserverbrauch
pro Kopf, das Bevölkerungswachstum etc. manuell einstellt und die Steigerung des industriellen
und landwirtschaftlichen Wasserverbrauchs definiert
Nach Implementierung der Wasserverbrauchdaten ist vorgesehen, die Daten im Vergleich zur Wasserverfügbarkeit pro Einzugsgebiet darzustellen. Dies erlaubt eine Analyse zukünftiger regionaler
und saisonaler Verknappung der Wasserressourcen.
Hydrologie
97
IMPETUS
Alle Ergebnisse sollen als Diagramme, Karten oder Tabellen für den Benutzer exportierbar sei, so
dass eine weitere Analyse der Daten ermöglicht wird.
4.2 Ergebnisse der Klimaszenarien der SDSS Komponente UHP-HRU
Im Berichtzeitraum wurde das Modell UHP-HRU auf das gesamte Ouémé-Einzugsgebiet bis zur
letzten hydrologischen Messstelle (Pegel Bonou) ausgeweitet. Da derzeit noch keine Landnutzungsszenarien für das gesamte Ouémé-Einzugsgebiet vorliegen, wurden für das gesamte OuéméEinzugsgebiet nur Klimaszenarien simuliert. Für jedes Klimaszenario wurden drei Ensemble-Läufe
gerechnet, die dann zu einem Endergebnis gemittelt wurden.
Abbildung III.1.2-4 zeigt das Ergebnis der Klimaszenarien A1B und B1 bis 2045 im Vergleich zu
den Dekaden ab 1980 bis 2005.
Es wird deutlich, dass für beide Szenarien ein Rückgang der verfügbaren Wasserressourcen simuliert wurde. Dies ist über die Reduzierung des Niederschlags und die Erhöhung der Temperatur der
REMO-Szenarien zu erklären. Im Szenario A1B ist die Verringerung der verfügbaren Wasserressourcen stärker ausgeprägt als im Szenario B1, das eine nachhaltigere Entwicklung der Welt beschreibt und dementsprechend geringerer Treibhausgasemission voraussetzt. Die dargestellte
Spannweite macht deutlich, dass die Unterschiede der Ensemble-Läufe relativ groß und ein gesichertes Ergebnis nur durch die Simulation der drei Läufe erzielt werden kann.
250
200
[mm/y]
150
100
50
0
1985-1995
1995-2004
2005-2015
2015-2025
2025-2035
2035-2045
Abb. III.1.2-4: Erneuerbare Wasserressourcen im Einzugsgebiet Ouémé (Pegel Bonou): Vergangene Dekaden (grün) und Klimaszenarien A1B (blau) und B1 (rot)
Hydrologie
98
IMPETUS
4.3 Das Grundwassermodell MODFLOW
Da in der zweiten Phase des IMPETUS-Projektes vor allem im HVO gearbeitet wurde, mussten für
die Ausweitung auf das gesamte Ouémé Einzugsgebiet zusätzliche hydrogeologische Untersuchungen vorgenommen werden. So wurden im mittleren Ouémé-Gebiet zusätzliche Grundwassermessstellen eingerichtet, die eine Analyse des Grundwasserspiegels ermöglichen (vgl. Abb. III.1.2-5 und
III.1.2-6). An mehreren Stellen im mittleren Ouémé wurden Pumpversuche durchgeführt, um die
Durchlässigkeit der wasserleitenden Schicht zu ermitteln. Des weitern wurden die Daten der Brunnendatenbank (BDI) der DGE ausgewertet, um weitere Daten für die Modellparametrisierung zu
erhalten.
HVO 6 Tamarou
1800
1600
cm[H2O]
29.2
29.1
1400
29
28.9 °T
1200
28.8
28.7
1000
28.6
2/17/05
Abb. III.1.2-5: Standorte der
Datalogger
3/24/06
Date
4/28/07
Abb. III.1.2-6: Entwicklung des Grundwasser spiegels und der Temperatur am Standort Tamarou
Die Grundwassermodellierung für das gesamte Ouémé-Einzugsgebiet erfolgt mit dem Grundwassermodell MODFLOW, das auf der Methode der finiten Differenzen beruht und daher mit Rasterzellen arbeitet. Für das Gebiet wurde eine Rasterzellenweite von 630 m gewählt. Jeder Modellparameter muss für jede Rasterzelle definiert werden. Nachdem alle benötigten Daten über das Software PMWIN integriert wurden, kann die Kalibrierung erfolgen. Die Modellkopplung zu dem hydrologischen Modell UHP-HRU erfolgt über die Grundwasserneubildung, die in UHP-HRU berechnet wird. Da die Szenarien bereits mit UHP-HRU berechnet wurden, können diese dann direkt in
MODFLOW verwendet werden. So kann der Einfluss der Landnutzungs- und Klimaänderung auf
das Grundwasser analysiert werden. Des Weiteren kann die Grundwasserentnahme über Brunnen,
Pumpen etc. implementiert werden, um den Einfluss auf die Grundwasserressourcen abzuschätzen.
Hydrologie
99
IMPETUS
4.4 Wasserverbrauch im Ouémé Einzugsgebiet: Szenarien
Basierend auf den Bevölkerungsszenarien und dem von Schopp (2004) und Adams (2005) ermittelten pro Kopf-Wasserverbrauch wurde der Gesamtwasserverbrauch aller Haushalte im OuéméEinzugsgebiet ermittelt.
Für die Szenarien wurden basierend auf den Storylines unterschiedliche Annahmen der Wasserverbrauchsentwicklung getroffen. Die Untersuchengen von Schopp (2004) haben gezeigt, dass sich
der Pro-Kopf-Wasserverbrauch je nach genutzter Wasserquelle stark unterscheidet. Für Personen
ohne Zugang zu sicherem Trinkwasser wurde ein Wert von 14 l/d ermittelt. Personen, die Brunnen
oder Pumpen nutzen, jedoch keinen Zugang zu Leitungswasser haben, verbrauchen 19 l/d. Für Personen mit Leitungswasseranschluss wurden je nach Größe und Entwicklungsstand der Städte unterschiedliche Werte ermittelt. Um die von Adams (2005) ermittelten Werte auf die nicht untersuchten
Städte zu übertragen, wurde das Klassifikationsschema der SONEB verwendet (vgl. Tab. III.1.2-1).
Tab. III.1.2-1: Wasserverbrauch in Städten mit Leitungswasseranschluss der SONEB
Klasse
1
2
3
4
Klassifikationskriterium
WasserStädte
nutzung
pro Kopf
und Tag
[l]
> 5000 Wasseran- 80
Cotonou, Portoschlüsse oder
Novo, Abomey,
> 1 Mio. m³ GesamtBohicon, Parakou
wasserverbrauch pro
Jahr
1000-5000
74
Abomey-Calavi,
Wasseranschlüsse
Quidah, Pobe, Cooder
mé, Gran Popo,
250.000- 1 Mio. m³
Lokossa,
GesamtwasserNatintingou
verbrauch pro Jahr
300-1000 Wasseran- 68
Allada,
Kétou,
schlüsse oder
Sakété,
Azové,
50.000–250.000
m³
Dogbo,
KlouéGesamtwasserkanmé,
Dassa,
verbrauch pro Jahr
Savalou,
Kandi,
Malanville, Cové,
Djougou,
< 300 Wasseranschlüs- 57
se oder <50.000 m³
Gesamtwasserverbrauch pro Jahr
All other cities
connected
to
SONEB-systems
Hydrologie
IMPETUS
100
Welche Wasserquellen von der Bevölkerung genutzt werden wird regelmäßig im Zensus erhoben,
so dass diese Daten für den Zensus von 1992 und 2002 zur Verfügung stehen.
Um die Veränderung des Zugangs zum Leitungswassernetz für die verschiedenen Szenarien realistisch abzubilden, wurden die Planungen der SONEB zum Ausbau des Leitungswassernetzes in den
angeschlossenen Städten bis 2015 verwendet.
Für das Szenario B3 (business as usual) wurden die Steigerungsraten der SONEB-Planungen übernommen. Für Stadtviertel, die in Städten mit SONEB-Anschluss liegen, wo jedoch laut Zensus keine SONEB-Nutzer vorhanden sind, wurde ab 2015 ein Startwert, der der Steigerungsrate der
SONEB für diese Stadt entspricht, angenommen. Somit wird angekommen, dass ab 2015 alle Stadteile der Städte, die bereits ein SONEB-Leitungsnetz besitzen auch von der SONEB angeschlossen
werden. Der Pro-Kopf-Wasserverbrauch bleibt konstant für das Szenario konstant (vgl. Tab. III.1.21).
Für das Szenario B1 (positiv) wurde wie im Szenario B3 verfahren. Die Steigungsraten der SONEB
wurden jedoch jeweils um eine Klasse erhöht, um die verbesserte Lebenssituation, die in diesem
Szenario beschrieben wird, abzubilden. Der Pro-Kopf-Wasserverbrauch steigert sich bis 2015 kontinuierlich bis zur nächst höheren Klasse. Für die Gruppe 1 wurde basierend auf den Schätzungen
der ‚Vision d’Eau’ der DGE ein Wert von 100 l/d angenommen. Ab 2015 bleibt der Wasserverbrauch auf dem konstant hohen Niveau.
Im B2-Szeanrio (negativ) erfolgt kein Ausbau des SONEB-Leitungswassernetzes. Der Pro-KopfWasserverbrauch sinkt kontinuierlich bis 2015 auf den Wert der darunter liegenden Klasse. Als
Minimalwert für die Klasse 4 wurde 41 l/d angenommen, was dem niedrigsten Wert der Erhebung
von Adams (2005) in der Erhebung des städtischen Wasserverbrauch entspricht.
Nach der Ermittlung der Anteile der Leitungswassernutzer wurde der Anteil der Nutzer bestimmt,
die Zugang zu anderen Trinkwasserquellen wie Brunnen, Pumpen, Wassertürmen (AEV) etc. haben. Hier wurde für das Szenario B3 die Erreichung der Millenium Developpment Goals (MDGs)
angenommen. Nach Angaben von Experten der deutschen Entwicklungszusammenarbeit werden
jedes Jahr so viele Wasserstellen (Brunnen, Pumpen, AEVs) gebaut, dass die MDGs erreicht werden, d.h. dass 2015 78% der Bevölkerung Benins Zugang zu einer sicheren Trinkwasserquelle besitzen. Bis zum Jahr 2025 wurde angenommen, dass alle Einwohner Benins Zugang zu einer sicheren Trinkwasserquelle haben. Für das positive Szenario B1 wurde dies bereits für 2015 angenommen und eine Zunahme des Wasserverbrauchs auf 20 l/d für Brunnen, Pumpen und AEV-Nutzer
festgelegt, um die verbesserte Situation in der ländlichen Wasserversorgung darzustellen. Bei dem
B2-Szenario gibt es keine Verbesserung der Trinkwassersituation, da sich laut Storyline die Entwicklungszusammenarbeit zurückzieht.
Die Nutzer des Oberflächenwassers („Marigot“), wurden für alle Szenarien durch Subtraktion der
der anderen beiden Gruppen (Leitungswassernutzer, Brunnen/Pumpen/AEV-Nutzer) von der Gesamtanzahl der Nutzer ermittelt.
Hydrologie
101
IMPETUS
60
50
Mio. m³/a
40
B1
B2
30
B3
20
10
24
20
22
20
20
20
18
20
16
20
14
20
12
20
10
20
08
20
06
20
04
20
20
02
0
Abb. III.1.2-7: Wasserverbrauch aller Haushalte im Ouémé-Einzugsgebiet (bis Pegel Bonou) für
die Szenarien B1, B2 und B3.
In Abb. III.1.2-7 ist die Entwicklung des Gesamtwasserverbrauchs aller Haushalte im OuéméEinzugsgebiet für die drei Szenarien dargestellt. Es wurden nur die Dörfer ausgewählt, die innerhalb des Einzugsgebietes liegen.
Es wird deutlich, dass der Wasserverbrauch im Szenario B1 aufgrund der verbesserten Lebensbedingungen stärker ansteigt als bei den beiden anderen Szenarien.
Literatur
ADAMS, E. (2005): Wasserverbrauch und Wasserverfügbarkeit in ausgewählten urbanen Gebieten
der Republik Benin. Diplomarbeit, Institut für Agrarpolitik, Abteilung Welternährungswirtschaft der Universität Bonn.
SCHOPP, M. (2004): Wasserversorgung in Benin unter Berücksichtigung sozioökonomischer und
soziodemographischer Strukturen. Elektronische Dissertation der Landwirtschaftlichen Fakultät
der
Universität
Bonn,
URL:
http://hss.ulb.unibonn.de/diss_online/landw_fak/2005/schopp_marion.
Hydrologie
IMPETUS
102
PK Be-H.2 Wassernachfrage der Sektoren (Haushalt, Industrie und Landwirtschaft) unter
Berücksichtigung möglicher Wasserkonflikte
Problemstellung
Wasser spielt auf allen Ebenen der Sektoren Haushalt, Industrie und Landwirtschaft eine wesentliche Rolle. Dieser Problemkomplex geht von einer nicht kontinuierlichen Wasserverfügbarkeit aufgrund temporärer und räumlicher Divergenzen aus. Besonders in ländlichen Gebieten ist eine kontinuierliche Wasserversorgung der Bevölkerung nicht gewährleistet. Internationale Vorgaben zum
Pro-Kopf-Verbrauch, wie z.B. der WHO können vielfach nicht eingehalten werden. Verschärft wird
die Situation durch die Umstrukturierung im Wassersektor im Zuge der Dezentralisierung und der
damit einhergehenden Verunsicherung der Bevölkerung bei der Beantragung von neuen Pumpen
und Brunnen. Ein anhaltendes Bevölkerungswachstum, eine ausgeprägte Migration und nationale
Bestrebungen den landwirtschaftlichen Sektor mit Hilfe von Bewässerungsprojekten zu fördern,
kollidiert mit den verfügbaren Wassermengen und deren Aufteilung zwischen Haushalt, Industrie
und Landwirtschaft.
Mitarbeiter
M. Schopp, E. Adams, J. Kloos, R. Laudien
Hydrologie
IMPETUS
103
Zielsetzung
Die Zielsetzung des vorliegenden Problemkomplexes ist eine übergreifende Abschätzung des Wasserverbrauchs auf nationaler Ebene in Benin, aufgeschlüsselt nach den Sektoren Haushalt, Industrie
und Landwirtschaft unter Zuhilfenahme interdisziplinär erhobener Daten verschiedener Arbeitsbereiche. Ausgehend von dieser Datengrundlage werden zukünftige Entwicklungen und staatliche
Planungsvorhaben (Gesetze, Rahmenbedingungen etc.) in der Szenarienberechnung berücksichtigt,
um so einen Beitrag zur Wasserbilanz in Hinblick auf eine gesamtwirtschaftliche Wassernachfragefunktion liefern zu können. Die Erkenntnisse aus der Modellierung und der Szenarienberechnungen
werden in ein SDSS integriert.
Modellierung
Abb. III.1.2-8: Schematische Darstellung der Komponenten des DSS „Wasserverbrauch der Sektoren“
Hydrologie
IMPETUS
104
Die Bearbeitung des Problemkomplexes setzt eine fundierte Datengrundlage voraus, welche mit
Hilfe von Expertenwissen sowohl für den Wasserverbrauch der einzelnen Sektoren als auch für die
Quantifizierung der prozentualen Wassernutzung in ein nationales Expertensektormodell (NES)
integriert wird (siehe Abb. III.1.2-8). Dabei werden Gesetze, Rahmenbedingungen und dem institutionellen Wandel besondere Bedeutung beigemessen.
Der vorhandene Problemkomplex definiert den Modellbegriff als ein regelbasiertes Modell (Expertensystem) unter Zuhilfenahme von Expertenwissen, indem Erkenntnisse durch Korrelationen und
Signifikanzen ausgedrückt werden. Diese bilden die Grundlage für die Erstellung eines sDSS, welches in dem vorhandenen Problemkomplex in drei Module unterteilt wird, um die Sektoren Haushalt, Industrie und Landwirtschaft gleichermaßen zu berücksichtigen.
Da in den vorhergehenden Zwischenberichten bereits ausführlich auf die Methodik und die Ergebnisse eingegangen wurde, konzentriert sich dieser Bericht auf die letzten Arbeitsschritte, die notwendig waren, um den vorhandenen Problemkomplex thematisch abzuschließen.
Stand der Arbeiten
1. Nationales Expertensektormodell (NES-Modell)
Die Erkenntnisse der empirischen Feldforschung wurden in die drei Module der Wassernachfrage
Haushalt, Industrie und Landwirtschaft integriert. Dem zu Grunde lagen Korrelationen und Signifikanzen, die in Form von statistischen Tests ermittelt wurden, so dass im Ergebnis wenn-dann- Beziehungen unter Einbeziehung von Expertenwissen vorlagen.
Diese Einteilung der Module bildete die Grundlage für die anschließende Programmierung des
DSS. Für das Modul 1 „Haushalt“ konnten die Ergebnisse aus unterschiedlichen Ebenen zusammen
getragen werden.
Nach Expertenmeinungen sollte sich die Feldforschung an den folgenden drei Gruppen orientieren:
1. Dorf: Unter diesem Stichwort wurden die Bewohner Benins zusammengefasst, die nicht an
ein öffentliches Netz der SONEB angeschlossen waren. D. h. ihnen standen öffentliche
Brunnen, Pumpen oder Marigots zur Verfügung, um ihren persönlichen Wasserbedarf zu
decken.
2. Peripherie: Bewohner, die theoretisch die Möglichkeit hätten, ihren häuslichen Wasserbedarf über die SONEB zu decken, aber nicht über einen offiziellen Anschluss verfügten. Diese Bevölkerung zeichnete sich vielfach dadurch aus, dass sie SONEB-Wasser über Nachbarn zu bezogen.
3. Stadt bzw. „Systeme“: Unter „Stadt“ wurden die Bewohner Benins zusammengefasst, die
offiziell die SONEB registrierte. Es konnte jedoch festgestellt werden, dass vielfach der
SONEB-Anschluss nicht ausschliesslich genutzt wurde, so dass andere Quellen wie Brunnen, Pumpen oder Marigots die Wasserquellen eines Haushaltes komplettierten. Die SONEB installierte ihre Wassernetze in sogenannten „Systemen“ nach rein ökonomischen Gesichtspunkten. Somit wurden Systeme in urbanen als auch ruralen Gebieten installiert.
Hydrologie
IMPETUS
105
Da sich die empirischen Untersuchungen nicht flächendeckend über ganz Benin erstreckten, wurden
fehlende Daten mit Hilfe des letzten Zensus 2002 aus Benin komplettiert.
Im Modul 1 „Haushalt“ waren dies vor allen Dingen die zu erwartende Bevölkerungsentwicklung
der einzelnen örtlichen Einheiten sowie die Bevölkerungswachstumsrate bis zum Jahr 2025, die mit
Hilfe der ID-Nummern zugeordnet wurden.
Das Modul 2 „Industrie“ erstreckte sich auf die Untersuchung der industriellen Aktivitäten, die jedoch in Benin nur peripher vorhanden waren. Mit Hilfe des Industrieministeriums gelang es jedoch,
eine Grundgesamtheit der Aktivitäten unter Einbeziehung der Branchen zusammen zu stellen.
Dabei wurden die Produktionsstätten in drei Gruppen eingeteilt: Die 1. Gruppe umfasste Industrieproduktionen, bei denen Wasser eine zentrale Rolle in der Produktion spielte. Zu dieser Gruppe
wurden z.B. die Getränkeindustrie, Textilindustrie als auch die Hotels zusammengefasst. In der
Gruppe 2 spielte Wasser in der Produktion weniger eine Rolle, was z.B. nach Meinung der Experten
bei der Seifenherstellung oder bei der Konservierung von Früchten der Fall war. Für die letzte
Gruppe, zu denen z.B. die Bäckereien/Konditoreien als auch die Herstellung von Fetten und Ölen
gezählt wurde, spielte Wasser eher eine untergeordnete Rolle.
Das Modul 3 „Landwirtschaft“ konzentrierte sich zum einen auf die fünf großen Bewässerungsanlagen (Malanville, Savé, Pobé, Koussin-Lélé und Dévé), zum anderen auf der urbanen Gemüseanbau, der besonders in Stadtrandnähe große Bedeutung genoß. Letzeres wurde unterteilt in Bewässerung mittels Motorpumpe und Gießkannenbewässerung. Die Ergebnisse dieses Moduls wurden im
letzten Endbericht ausführlich präsentiert.
2. Szenariengrundüberlegungen und -berechnungen
Haushaltsebene
Die Szenarienberechnungen zum vorliegenden Problemkomplex wurden auf den zuvor beschriebenen Ebenen (Dorf, Peripherie und Stadt) vorgenommen. Dabei war es zunächst notwenig, den Zensusdatensatz so zu strukturieren, dass die erhobenen und ausgewerteten Daten der Feldforschung
den entsprechenden ID Nummern im Zensus zugeordnet werden konnten.
Das Ergebnis der Szenarienberechnungen bis 2025 mit Hilfe der Bevölkerungsprojektionen ließ
sich auf Ebene der Haushalte in die folgenden Unterrubriken gliedern:
a)
b)
c)
d)
e)
Dorf
Stadt „Systeme“
Arrondissement
Departement
Benin (national)
Hydrologie
IMPETUS
106
Zu a) Die Untersuchungen von mehr als 2000 Dorfbewohnern bildeten die Grundlage der Berechnungen. Diese waren im Zensus eindeutig über die ID-Nummer und den Wasserzugang zu identifizieren.
Zu b) Die einzelnen 69 Systeme der SONEB wurden den entsprechenden ID-Nummern zugeordnet.
Je nach Klasseneinteilung der Systeme lag der zugrunde liegende Wasserverbrauch zwischen 56,68l
und 73,77l.
Zu c) Auf Arrondissementebene wurde entsprechend dem jeweiligen prozentualen Anteil der Gruppen „Dorf“, Peripherie“ und „Stadt“ ein Mittelwert für den Wasserverbrauch errechnet.
Zu d) Die Arrondissements wurden den entsprechenden 12 Departements zugeordnet, so dass sich
damit ein Gesamtergebnis für Benin auf nationaler Ebene errechnen ließ.
Industrieebene
Bei der Befragung der unterschiedlichen Industriebranchen wurden die Experten um eine Einschätzung ihrer strategischen Unternehmerziele unter gleichzeitig sich verändernden Randbedingungen
gebeten. Dabei wurden Rahmenbedingungen der drei IMPETUS Szenarien ausführlich erläutert, so
dass sich der der Experte in der Lage sah, seine strategischen Entscheidungen zu dokumentieren.
Landwirtschaftsebene
In Anlehnung an die Methodik auf Industrieebene wurde ebenfalls im Modul Landwirtschaft vorgegangen. Auch hier wurden die Experten der fünf großen Bewässerungsanlagen und die Gemüsebauern um eine strategische Entscheidungsgrundlage in Hinblick auf die Szenarien gebeten.
Hydrologie
IMPETUS
107
3. Grundgedanken zum SDSS „WaNa“
Abb. III.1.2-09: Modellhafter Aufbau des SDSS (Problemkomplex Be-H2)
Haushaltsebene
Die zuvor abgebildete Graphik verdeutlicht die Kopplung der erhobenen Feldforschungs- mit den
Zensusdaten auf Haushaltsebene, die in einer Wassernachfragedatenbank integriert wurden. Um
User bei wasserrelevanten Entscheidungen zu unterstützen, lag die Grundidee des DSS „WaNA“
auf den folgenden Auswahlmöglichkeiten für neue Berechnungen, die in Form von GIS-Karten,
Tabellen, Schaubildern oder der Beschreibung der methodischen Konzeptionalisierung als Ergebnisdarstellung ausgewählt werden können:
- nach internationalem Standard (WHO and UNICEF 2000, WHO 2002, UN 2003),
- IMPETUS-Vergleichsstudien,
- Expertenmeinungen oder
- benutzerdefinierten Eingaben.
Hydrologie
IMPETUS
108
Somit ist das entwickelte SDSS sowohl ein Informationssystem als auch ein Entscheidungsunterstützungssystem. Der folgende Screenshot verdeutlicht einer der Auswahlmöglichkeiten am
Beispiel der Haushaltsebene. Hier kann der User unter den zur Verfügung stehenden Datensätze als
auch den regionalen Gültigkeiten auswählen. Auch wenn der WHO (Weltgesundheitsorganisation)
Standard wie in diesem Beispiel von den Vereinten Nationen vorgegeben ist, besitzt das DSSSystem dennoch die Flexibilität, diesen Wert selbstständig für seine Berechnungen zu verändern.
(Der Standard ist kein fixer Wert, sondern kann von Seiten der WHO im Laufe der Zeit angepasst
werden.)
Abb. III.1.2-10: Modellhafter Aufbau des DSS (Problemkomplex Be-H2)
Somit ist „WaNa“ in der Lage, die ermittelten Werte der empirischen Sozialforschung räumlich und
zeitlich darzustellen. Gleichzeitig ermöglicht es dem User, bestehende Annahmen zu verändern, die
der Berechnung zu Grunde liegen. In dem nachfolgenden dargestellten Sreenshots könnte diese
Anpassung zum Beispiel mit dem jährlichen Bevölkerungswachstum vorgenommen werden, indem
die Annahmen aus dem Zensus über das jährliche Bevölkerungswachstum mittels eines Reglers zu
neuen Berechnungen und damit auch zu neuen Ausgaben in Form von Tabellen, Gis Karten oder
Schaubildern führt.
Hydrologie
IMPETUS
109
Abb. III.1.20-11: WaNa Screenshot auf Haushaltsebene und deren veränderbare
Parameter am Beispiel „WHO auf Landesebene“
Im Bereich der Haushaltsebene sind die Ergebnisse auf unterschiedlichen Skalen generierbar. Neben der nationalen Berechnung für ganz Benin kann der Wasserverbrauch für einzelne Departements oder Städte ermittelt werden. Im Hintergrund greift „WaNa“ für die Berechnungen auf den
Anteil der Bevölkerung zurück, die prozentual auf die Gruppen „Dorf“, „Peripherie“ oder „Stadt“
entfallen.
Auf Stadtebene werden räumlich alle Gemeinden integriert, bei denen nach dem Zensus erkennbar
ist, dass dort ein Anschluss der SONEB für die Bevölkerung zur Verfügung steht. Um jedoch eine
Übersicht zu gewährleisten, wurden teils eingemeindete Stadtteile unter der Hauptgemeinde aufgeführt. So wird beispielsweise Cové bei der SONEB und in dem vorliegenden SDSS „WaNa“ als
„System“ geführt, findet sich jedoch im Zensus unter Adogbe, Gounli, Nagon und Soli.
Das folgende Beispiel verdeutlicht anhand von Abomey-Calavi im Departement Atlantique den
empirisch ermittelten Wasserverbrauchswert von 29,96 pro Kopf und Tag, dessen Wert mittels eines variablen Reglers veränderbar ist. Weitere 63 Systeme stehen dem User ebenfalls zur Auswahl
bereit.
Hydrologie
IMPETUS
110
Abb. III.1.2-12: WaNa Screenshot auf Haushaltsebene und deren veränderbare
Parameter am Beispiel „Empirische Erhebungen auf Stadtebene“
Industrieebene
Die Datenerhebung auf Industrieebene wurde insgesamt an 21 Orten durchgeführt. Dabei fand die
Einteilung der Industrie in Bezug auf ihre Wasserabhängigkeit besondere Berücksichtigung. „WaNa“ ermöglicht dem User, die einzelnen Orte und in einer weiteren Unterauswahl auch die in diesen
Orten ermittelten Branchen auszuwählen. (Siehe nachfolgende Abbildung)
In der anschließenden Ergebnismaske werden dem User pro Untersuchungsort und Branche die
ermittelten Daten in Form von Zahlen und Tabellen aufgezeigt. Gleichzeitig werden die berechneten Szenarien B1 bis B3, aufgeschlüsselt nach den Jahreszahlen von 2010 bis 2025 in 5er Schritten,
berücksichtigt.
Hydrologie
IMPETUS
111
Abb. III.1.2-13: WaNa Screenshot auf Industrieebene und deren veränderbare
Parameter am Beispiel „Auswahl des Zielgebiets“
Landwirtschaftsebene
Nachdem am Beispiel der Haushalts- und Industrieebene der grundsätzliche Aufbau von „WaNa“
dargestellt wurde, soll nun am Beispiel der Landwirtschaftsebene der Fokus auf die Ergebnismaske
gelegt werden.
In Bezug auf die fünf großen Bewässerungsanlagen kann der User anhand einer GIS-Karte sein
Zielgebiet auswählen, zu dem er weitere Informationen erhalten möchte. Eine mögliche Ausgabe
zeigt das nachfolgende Schaubild. Nachdem das Zielgebiet wie hier am Beispiel von Malanville
angezeigt wurde, werden die Datensätze in Form eines Schaubildes zur Verfügung gestellt. Danach
ist der Wasserverbrauch im Istzustand als auch nach Ansicht der Experten für die Szenarien B1 bis
B3 ersichtlich.
Optional können weitere Informationen
-
zum Standort (wie bewässerte Fläche in Abhängigkeit von Regen- oder Trockenzeit, genutze Wasserquellen, Art der Bewässerung etc. )
-
zur Methodik (die der Untersuchung zu Grunde liegt)
-
weitere GIS-Karten oder
-
Schaubilder
abgerufen werden.
Hydrologie
112
IMPETUS
Abb. III.1.2-14: Mögliche Ergebnisdarstellung auf Landwirtschaftsebene am
Beispiel von Malanville
Das Thema „Wasserverbrauch“ stößt nach wie vor auf sehr großes Interesse von Seiten der Beniner,
welches durch die zahlreichen Teilnehmer beim letzten Workshop im März 2006 deutlich wurde.
Dementsprechend gibt es in Benin zahlreiche unterschiedliche Anwendergruppen, für die dieses
SDSS interessant ist. Allen voran die staatliche Wasserbehörde (SONEB), die DGEau, die Universität (UAC/FSA), Partenariat de l’eau, CREPA, Helvetas, Danida, Weltbank, ebenso für Vertreter
der Departements oder der Gemeinden.
Literatur:
WHO and UNICEF 2000: Global Water Supply and Sanitation Assessment 2000 Report,
WHO
2003:
05.02.2008
http://www.who.int/water_sanitation_health/diseases/WSH03.02.pdf.
Zugriff
United Nations 2003: UNCTAD Handbook of Statistics. United Nations New York and Geneva
Hydrologie
PK Be-H.3
IMPETUS
113
Satellitenbasiertes Niederschlags-Monitoring System für Anwendung in der
Landwirtschaft und Abflussvorhersage
Abb. III.1.2-15: Squall Line über Benin, gesehen vom METEOSAT 8 durch infrarot und
visuelle Kanäle
Problemstellung
Die geringe Dichte, späte Verfügbarkeit, und oft niedrige Qualität der Niederschlagsmessungen in
Westafrika stellt ein erhebliches Problem für die flächendeckende Abschätzung von Niederschlag
dar. So ist eine Echtzeitdiagnose oder eine Erstellung von täglichen flächendeckenden Niederschlagskarten wegen der statistischen Eigenschaften konvektiver Niederschläge allein durch Stationsmessungen nicht möglich. Existierende satellitenbasierte Niederschlagsprodukte sind durch die
Ausrichtung auf die globale oder kontinentale Skala und Klimatologie zu grob aufgelöst, haben auf
räumlich und zeitlich kleiner Skala eine niedrige Qualität, und werden deshalb für quantitative Anwendungen von nationalen Institutionen kaum verwendet. Ursache hierfür ist die regionale und zeitliche Abhängigkeit von systematischen Fehlern, die in global adaptierten Algorithmen außer Acht
gelassen werden müssen. Es wird daher ein Monitoring-System benötigt, welches Stakeholdern in
Benin Echtzeit-Monitoring ermöglicht und die Menge sowie die Variabilität des Niederschlags für
planerische Maßnahmen und auch wissenschaftliche Zwecke brauchbar wiedergibt.
Mitarbeiter
M. Diederich
Zielsetzung
Das Ziel ist, ein Niederschlags-Überwachungskonzept zu erstellen, welches beim nationalen Wetterdienst in Benin umsetzbar ist, um verschiedene Organisationen mit zur Modellierung tauglichen
Daten zu beliefern, die sie für planerische Maßnahmen und Forschungsaktivitäten benötigen (Abb.
III.1.2-16). Dazu genutzt werden der METEOSAT 8 Empfänger, der am Flughafen in Cotonou von
Hydrologie
IMPETUS
114
der Direction Météorologique National (DMN) betreut wird, sowie die weiteren meteorologischen
Punktmessungen, welche dort gesammelt werden. Außerdem werden die von IMPETUS erstellten
Datensätze (Monatliche Niederschlagsklimatologie 1921-2005 und stündlicher MonitoringDatensatz 1983-2006) in ein Informationssystem integriert, welches die einfache Handhabung des
Klima-Archivs für nicht in GIS ausgebildete Nutzergruppen in Hydrologie und Landwirtschaft ermöglicht.
Nutzergruppen
•
Direction Météorologique National (DMN): Francis Didé
- Wilfred Adjovi, Gabriel Zannou (Flugüberwachung ASECNA), Betreuer des METEOSAT
Empfängers
- Epiphane Ahlonssou : Centre Climatologique
- Tohio Denis und Flore Rokko: Centre Agrometeorologie, Einbindung in den Bilan Agrométéorologique.
- Arnaud Zannou, Aurélien Tossa: Abflussvorhersagen und Datenbank
•
Université d’Abomey-Calavi
- Faculté des Sciences Agricoles FSA (Prof. Sinsin, Prof. Aho)
- Chaire Internationale en Physique Mathématique et Applications CIPMA (Prof. Hounkon
nou)
- Faculté des Sciences et Techniques FAST (Prof. Houngninou)
- Institut National pour la Recherche Agricole au Bénin INRAB (Dr. Attanda Iqué)
Abb. III.1.2-16: Geplanter Datenfluss des Monitoring-Tools und Informationssystems
Stand der MT/IS-Entwicklung
Monitoring-Tool PrecipInfo
Für eine Echtzeit-Niederschlagsschätzung mit weniger als 30 Minuten Verzögerung, die ausgehend
von einem METEOSAT-Second-Generation (MSG/METEOSAT 8) Empfänger generiert werden
können, wurde ein nur auf Infrarot-Bildern (10 micrometer Wellenlänge) basierender Algorithmus
Hydrologie
IMPETUS
115
entworfen und für die Region um Benin angepasst. Es hatte sich schon Ende der zweiten Phase gezeigt, dass die Verwendung mehrerer Infrarot-Kanäle zur Diskriminierung von nicht regnenden
Zirrus Wolken keine substanzielle Verbesserungen der Niederschlagsschätzung für die Wolkensysteme in Westafrika bewirkt. Daher beruht der für Benin angepasste Algorithmus auf der Erkennung
regnender Wolken durch die abgeschätzte Höhe der Wolkenoberkante, des Wolkenstadiums, und
des Auftretens von lokalen Minima in der Infrarot Temperatur.
Zur Kalibrierung des Algorithmus wurden stündliche Bodenmessungen an 6 Orten (Cotonou, Bohicon, Save, Parakou, Natitingou, Kandi) von 1983 bis 2006 verwendet, die in einer Kooperation mit
dem Institut der Recherche pour le Développement (IRD) aufgearbeitet wurden. Dabei handelt es
sich um Daten aus mechanischen Regenschreibern, die für die Jahre 1960 bis 2006 digitalisiert
wurden. Durch multiple Regression zwischen den gemessenen Niederschlagsintensitäten auf die
genannten Wolkenparameter wurde ein Niederschlagsindex abgeleitet, der ebenfalls von Tageszeit
und Jahreszeit abhängig ist, was nur aufgrund der langen Messzeitreihen möglich war. Durch
Histogramm-Abgleich wurden 6 lookup-Tabellen erstellt, die den Niederschlagsindex in Regenraten umwandeln. Die so generierten Transferfunktionen wurden dann räumlich interpoliert, um flächendeckende Schätzungen durch die METEOSAT Infrarot Bilder zu erlauben. Die resultierenden
stündlichen Niederschlagsfelder sind räumlich höher korreliert als tatsächliche Niederschläge in
Benin, was bei zeitlicher Integration zu einer Häufung von Extremwerten und übertrieben hohen
Tages- und Monatssummen führte. Darum wurde eine Zufallskomponente eingefügt, was auch eine
Erhöhung der Korrelation der Tages- und Monatssummen mit Bodenmessungen zur Folge hatte.
Da nur ein Infrarot Kanal um 10 micrometer Wellenlänge verwendet wurde, ist der Algorithmus auf
alle METEOSAT und MSG Platformen übertragbar. Der auf METEOSAT Infrarot Bildern beruhende Algorithmus zur Echtzeit-Niederschlagsschätzung wurde somit für den Zeitraum 1983 bis
Juni 2006 in stündlicher Auflösung angewendet und mit Bodenmessungen verglichen. Dabei wurde
eine verschlechterte Wiedergabe der interannuellen Variabilität gegenüber der des Multi-Sensor
Niederschlagsalgorithmus festgestellt. Obwohl die Infrarot-Daten der Satelliten METEOSAT 2 bis
7 mit allen verfügbaren Koeffizienten der Schwarzkörper-Kalibrierung von EUMETSAT sowie der
International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) justiert wurden, entstand diese zum Teil
aus offensichtlichen Kalibrationsfehlern, die beim Übergang von einem Sensor zum nächsten, sowie kurzzeitig auftraten, und dadurch künstliche Extremereignisse erzeugten. Außerdem wirkte sich
die Tatsache, dass die Infrarot-Methode zwar Niederschlagstage mit ausreichender Genauigkeit
erkennt, aber die Quantität schlecht wiedergibt, stark auf die Übereinstimmung der Jahressumme
aus. Darum ist eine Einbeziehung und Disaggregation der Bodenmessung für eine gute quantitative
Wiedergabe nötig und wird in einem kombinierten Satellit/Bodenmessung Datensatz realisiert. Es
ergab sich auch ohne eingebundene Bodenmessung eine höhere Korrelation mit den Validierungsdaten als bei anderen getesteten Standard-Infrarot-Niederschlagsalgorithmen, jedoch wurde die
Wiedergabe von Extremereignissen bei den Echtzeit-Schätzungen als noch nicht befriedigend erachtet.
Hydrologie
IMPETUS
116
Abb. III.1.2-17: Globalstrahlung (oben), Temperatur (mitte), und relative Feuchte (unten), aus den Messungen
einer Klimastation in Djougou (links) und dem Kombinierten METEOSAT/SYNOP Schema
(rechts).
Die Fehler in der Kalibration sind bei den stabileren METEOSAT 8 und 9 Sensoren nicht zu erwarten. Es wird noch geprüft, ob mit Einbeziehung von meteorologischen Variablen wie Feuchte und
Precipitable Water aus dem frei verfügbaren globalen Wettermodell Global Forecasting System
(GFS) eine Verbesserung der Echtzeit-Schätzung bezüglich Extremereignissen erreicht werden
kann.
Um die flächendeckende hydrologische und agrarische Modellierung mit zusätzlichen meteorologischen Parametern in einem homogenen Datensatz zu ermöglichen, wurden Methoden entwickelt,
um aus METEOSAT Infrarot Bildern und den 6-stündlichen synoptischen Meldungen stündliche
Werte für Globalstrahlung, Temperatur, und relativer Luftfeuchte auf dem gesamten Territorium
Benins abzuleiten. Dazu wurden stündliche Klimastationsdaten in Djougou von 2002 bis 2006 ver-
Hydrologie
IMPETUS
117
wendet, um durch multiple Regression auf von METEOSAT-7 gemessene Parameter die Anomalie
der entsprechenden Größe gegen den Tages- und Jahresgang vorherzusagen.
Die Globalstrahlung am Boden wurde durch die Extinktion der solaren Einstrahlung durch die
stündlich von METEOSAT gesehene Bewölkung simuliert und durch den in Djougou gemessenen
systematischen Jahresgang angepasst. Die 2-Meter Lufttemperatur wird aus einer durch multiple
Regression gewichteten Kombination von interpoliertem SYNOP-Meldungen und erwarteter Anomalie durch Orographie, Bewölkung, und Niederschlag geschätzt. Die relative Feuchte in 2 Meter
Höhe ist nicht durch Satellitenmessungen abschätzbar, deshalb wurde sie über die Temperatur und
erwartetem Wasserdampfdruck aus SYNOP Meldung mit Standardannahmen auf die Gesamtfläche
rückgerechnet.
Da die räumliche Variabilität und statistischen Eigenschaften dieser 3 Größen unproblematischer
sind als bei Niederschlag, ergibt sich mit dieser einfachen Methode eine sehr gute Übereinstimmung
mit den Referenzmessungen in Djougou (Abb. III.1.2-17). Diese Methode wurde ebenfalls für die
Jahre 1983 bis 2006 angewendet, um zusammen mit dem Niederschlag einen vollständigen meteorologischen Datensatz für Benin zu erstellen. Da Temperatur und relative Feuchte in Wettermodellen sehr viel verlässlicher wiedergegeben werden als Niederschlag, können hier GFS Vorhersagen
problemlos verwendet werden, um die SYNOP-Messungen in dem Retrieval-Algorithmus zu ersetzen und in das Echtzeit-Monitoring integriert werden.
Die Installation des Monitoring-Tools bei der DMN, die für November 2007 geplant war, musste in
den April 2008 verschoben werden. Dies war bedingt durch den nicht vorhergesehen Zeitaufwand
durch die Kalibrationsfehler in den METEOSAT Daten, die Untersuchungen wegen der noch nicht
befriedigenden quantitativen Übereinstimmung des METEOSAT-Infrarot NiederschlagsAlgorithmus, die Ableitung zusätzlicher meteorologischer Parameter, und die Erstellung der stündlichen Zeitreihen von 1983 bis 2006.
Das Niederschlagsmonitoring auf kontinentaler Skala durch den vorher entwickelten MultisensorAlgorithmus wurde vorerst zurück gestellt, da die DMN sehr an der frühen Installation eines Niederschlagsmonitorings auf nationaler Ebene interessiert war. Die notwendigen Daten für die Jahre
2002 bis 2006 liegen vorprozessiert bereit, so dass der fertige Algorithmus für den gesamten afrikanischen Kontinent und alle Monate validiert werden kann.
Informations-System PrecipInfo
Um die Handhabung der meteorologischen Daten bei allen Zielorganisationen zu erleichtern, wurde
ein Informationssystem mit grafischer Oberfläche erstellt, welche die Ausgabe von Zeitreihen an
beliebigen Orten und beliebiger zeitlicher Auflösung ermöglicht (Abb. III.1.2-18). Es ist in Interactive Data Language (IDL) programmiert, und kann in einer kostenfreien IDL-Virtual Machine Umgebung ausgeführt werden. Gegenwärtig beinhaltet PrecipInfo ebenfalls einfache statistische Funktionen (Berechnung von Jahresgang/Tagesgang, Anomalie, Überschreitung von Schwellwerten,
Wiederkehrwahrscheinlichkeit) und ist ohne GIS Kenntnisse bedienbar. Nach der erfolgreichen
Operationalisierung des Monitoring-Tools in Cotonou wird es die von der DMN bereitgestellten
Daten visualisieren und zugänglich machen, sowie die von IMPETUS erstellten Datensätze beinhal-
Hydrologie
IMPETUS
118
ten. Es werden anschließend Module hinzugefügt, die eine automatisierte Ausgabe in von den Nutzern gewünschten Formaten und Parameter gewährleisten.
Abb. III.1.2-18: Vorläufige Benutzeroberfläche des Informationssystems. Beispiel für die Ausgabe einer Zeitreihe von 10-Tages Summen von Niederschlag für die Kommune Bonou ausgehend von flächendeckenden Tagessummen eines kombinierten Satelliten/Bodenmessung Produkts.
Landnutzung
IMPETUS
119
III.1.3
Landnutzung
PK Be-L.1
Landnutzung und Landbedeckungsänderungen im Ouémé-Einzugsgebiet: Erfassung, Ursachen, Prognosen, Maßnahmen
Landwirtschaftliche Felder in der Nähe von Doguè
Problemstellung
Die Landnutzung/Landbedeckung bzw. deren Veränderungen beeinflussen wichtige Schlüsselparameter des hydrologischen Kreislaufes. Die Quantifizierung der Landnutzungsveränderungen ist
damit eine erste wichtige Anforderung für ein umfassendes Verständnis der Interaktion unterschiedlicher Systemkomponenten. Durch die Analyse und Auswertung von Fernerkundungsdaten können
hier detaillierte Informationen gewonnen werden. Die Abschätzung der zukünftigen Änderungen
der Landnutzung und Landbedeckung ist eine wichtige Voraussetzung für einen nachhaltigen Ressourcenschutz, der langfristige Planungen erfordert. Diese Ergebnisse sind ebenso ein wichtiger
Input für andere Modelle, die ökosystemare Konsequenzen abschätzen, wie z.B. Bodenerosion oder
Klimaänderung.
Mitarbeiter
H.-P. Thamm, M. Judex, V. Orekan, A. Kuhn, Th. Gaiser
Landnutzung
IMPETUS
120
Zielsetzung
Innerhalb des PK Be-L.1 soll für unterschiedliche Szenarien die Landnutzung räumlich explizit
modelliert werden. Dabei werden unterschiedliche räumliche Auflösungen und Fragestellungen
einbezogen. Die Ergebnisse werden als Input von anderen Problemkomplexen (PK Be-E.2; PK BeE.4; PK Be-H.1; PK Be-L.3) verwendet und sind die Grundlage für ein ISDSS zur Landnutzungsevaluation und –planung.
Nutzergruppen
•
Planungsbehörden
•
- Direction de Forêt et Ressources Naturelles (Seraphin DONOU)
- Direction de la planification et du suivi-evaluation, MTPT (Anatole KOUNZONDE)
Umsetzungsebene
•
- INRAB (Dr. Delphin KOUDANDE, Dr. Anastase HESSOU)
- PGTRN
- EZ
Betreuer / Entwickler
-
CIPMA (Prof. M. N. Hounkonnou)
Geographie UAC (Prof. Houndgaba)
Sowohl die Analyse von Landnutzungsveränderungen basierend auf Fernerkundungsdaten als auch
die Modellierung zukünftiger Veränderungen erfordert eine detaillierte Kenntnis der vorherrschenden Dynamik und einen vielfältigen Methodenpool. Dies ist in Benin auch bei ansonsten gut ausgestatteten Institutionen nicht immer der Fall. Deshalb wurde das SDSS LUMIS (Land-Use Modelling and Information System) so entworfen, dass zum einen sehr einfach Informationen der bestehenden Landnutzung und zum anderen fertig gerechnete Änderungsszenarien abgefragt werden
können. Daneben soll aber auch fortgeschrittenen Benutzern die Möglichkeiten gegeben werden,
Parameter (in vorgegebenem Rahmen) selbst zu ändern und damit eigenen Szenarien rechnen zu
können. Das SDSS basiert aus zwei Modulen, wobei das Szenarien-Modul auf dem Modellierungskonzept CLUE-S (Conversion of Land Use and ist Effects at small regional extent) und auf XULU
(eXtendable Unified Land Use modelling plattform) aufbaut. Im Folgenden wird der Stand der Arbeiten beschrieben.
Stand der Modelle und Szenarien
Zukünftige Landnutzungsänderungen im Untersuchungsraum wurden mit dem CLUE-SModellkonzept modelliert. Das Modellkonzept wurde in die XULU-Modellierungsplattform integriert, womit die Modellkalibrierung durch komfortable Daten- und Modellverwaltung erheblich
erleichtert wird. XULU wurde innerhalb IMPETUS konzipierte und programmiert, da die Bedien-
Landnutzung
IMPETUS
121
barkeit der vorhandenen CLUE-S-Software für die vielfältigen Bedürfnissen nicht ausreichte und
gleichzeitig die Möglichkeit der Modellerweiterung nicht gegeben war.
Das CLUE-S-Modellkonzept (vgl. Abb) ist ein statistisch-dynamischer Modellansatz, bei dem das
Auftreten der Landnutzung bzw. Landnutzungsänderung räumlich explizit durch logistische Regressionsverfahren vorhergesagt wird und die angenommenen Veränderungen (Quantität) iterativdynamisch simuliert werden. Zur Erklärung der räumlichen Verteilung der Landnutzung werden
entsprechende Antriebskräfte benötigt, die die Landnutzungsverteilung bestimmen. Diese müssen
alle räumlich explizit vorliegen und werden als unabhängige Variable zur Erklärung der Landnutzungsverteilung eingesetzt. Neben diesen räumlichen Berechnungen wird auch der Bedarf der
Landnutzungsflächen für jeden Modellzeitpunkt benötigt, der als „nicht-räumlicher“ Inputfaktor in
das Modell einfließt. Zur Kontrolle der lokalen Veränderungsprozesse im Model können Entscheidungsregeln und Nachbarschaftswahrscheinlichkeiten angegeben werden.
Entsprechend den innerhalb IMPETUS definierten Rahmenbedingungen wurden verschiedene
Abb. III.1.3-1:
Schema des CLUE-S-Modellkonzeptes, das zur Modellierung der Landnutzungsänderungen
verwendet wird. (Quelle: Judex in prep.)
Szenarien bis 2025 berechnet, die jedoch im Berichtszeitraum deutlich verbessert wurden. Ein Problem des CLUE-S-Modellkonzeptes besteht darin, dass die zeitliche Dynamik der Brachewechselwirtschaft im Modell nicht adäquat wiedergegeben werden konnte. Diese ist durch eine hohe Variabilität und lokale Zufälligkeit gegenzeichnet. Hier konnte mit einem Pixelausschlussverfahren die
räumliche Repräsentation verbessert werden (Judex in prep.). Ebenso wurden die Szenariendefinitionen bezüglich der lokalen Umwandlungsregeln verfeinert und die Bedarfsberechnung verbessert.
Landnutzung
IMPETUS
122
Konzept des SDSS LUMIS
Mit dem SDSS LUMIS wird ein umfassendes Framework geschaffen, mit dem der Zugang zu Informationen der aktuellen Landnutzung ermöglicht wird und zukünftige Szenarien möglicher Landnutzungsänderungen berechnet werden können.
LUMIS besteht aus zwei Modulen (Abb. III.1.3-2). Das erste Modul ist ein Informationssytem zum
Abfragen unterschiedlicher Daten der Landnutzung und der Landnutzungsänderung. Dabei wird als
Visualisierungskomponente der neu entwickelte digitale IMPETUS-Atlas verwendet und entsprechend angepasst, so dass für unterschiedliche administrative Einheiten die Landnutzungskarte als
auch die Statistiken abrufbar sind. In mehreren Gesprächen und Schulungen in Benin zeigte sich,
dass gerade solche Basisinformationen dringend benötigt werden.
Das zweite Modul beinhaltet die Möglichkeit, zukünftige Szenarien der Landnutzugsveränderung
berechnen zu können. Dabei können die Ergebnisse von bereits gerechneten Szenarien visualisiert,
aber auch eigene Szenarien definiert und berechnet werden. Hierzu wurden die Modellierungskomponenten der XULU-Plattform in das IMPETUS SDSS-Framework integriert. Aus der Vielzahl an
Eingabeparametern des Landnutzungsmodells wurden nur die für den Endbenutzer relevanten Parameter ausgewählt und als änderbare Optionen zur Verfügung gestellt. Dazu zählen:
•
Auswahl eines Szenarios, was die Bedarfsberechnung der Landnutzungsfläche basierend auf
gegebenen Rahmenbedingungen beinhaltet,
•
Festlegen des zu modellierenden Zeithorizontes,
•
Anbaubedingungen und Management und
•
Ressourcen- und Flächenschutz.
Über LUMIS können zwar nur eine beschränkte Anzahl an Bedienelementen und Parametern von
XULU angesteuert werden, was jedoch hinsichtlich der Komplexität und Sensitivität der Modelle
notwendig ist. Anwender müssen nicht den gesamten Modellansatz verstehen, um ein eigenes Szenario definieren und berechnen zu können. Als Beispiele können hier genannt werden: Veränderungen des Waldschutzes oder andere Kombination von Rahmenbedingungen als die Voreingestellten.
Die Implementierung von LUMIS ist schon soweit fortgeschritten, dass die wesentlichen Module
der Parametersteuerung funktionieren und ein benutzerdefinierte Szenarien mit einem Testdatensatz
gerechnet werden können. Abb. III.1.3- 3 zeigt die Eingabemöglichkeiten zur Konfiguration eines
Szenarios und in Abb. III.1.3-4 ist das Ergebnis eines Modelllaufes zu sehen, der on the fly aktualisiert wird.
Landnutzung
IMPETUS
123
Abb. III.1.3-2: Struktur des SDSS LUMIS
Die Ergebnisse der Szenarien werden so dargestellt, dass immer zwei unterschiedliche Szenarien
gegenüber stehen und vergleichbar sind. Zusätzlich werden die Parameter, mit denen das Szenario
gerechnet wurde, zusammengefasst. Statistische Angaben, die die Landnutzungsveränderung im
Szenarienzeitraum darstellen, runden die Ergebnisinformation ab.
Landnutzung
IMPETUS
124
Abb. III.1.3- 3: Screenshot von LUMIS Version 0.1: Konfigurationsmöglichkeiten eines Modell-Lauf
Für die Anwender in Planungsbehörden stellt die Auswirkung von Infrastrukturänderungen oder
Ressourcenschutzmaßnahmen auf die Landnutzung eine wichtige Information dar. Deshalb wurden
die Möglichkeiten der interaktiven Erstellung und Veränderung solcher Daten im SDSS evaluiert
und ein Konzept hierzu entworfen. Momentan wird hier an der Umsetzung gearbeitet, die allerdings
einige geoinformatische Schwierigkeiten beachten muss. Dabei werden auf Grundlage der freien
GeoTools-Bibliothek die notwendigen Bausteine programmiert, die sich nahtlos in die vorhandene
Architektur von XULU bzw. IMPETUS SDSS-Framework integrieren sollen. Der Endanwender
soll dann in der Lage sein, Straßen oder spezielle Schutzgebiete für ein bestimmtes Szenario direkt
im SDSS eingeben/digitalisieren zu können.
Integration von XULU in das ISDSS-Framework
Die Möglichkeit benutzerspezifische Szenarien innerhalb LUMIS zu berechnen, wird durch die
Integration der XULU-Plattform in das IMPETUS SDSS-Framework ermöglicht. Die XULUModellierungsplattform ist eine generische Modellierungsumgebung, mit der unterschiedliche Modelle implementiert werden können (Schmitz 2006). Modelle werden als Plug-Ins realisiert und
können auf eine umfangreiche Bibliothek zur Verwaltung von (Geo-)Daten zugreifen. Durch den
modularen Aufbau der Plattform können einzelne Teile ausgetauscht werden, ohne die ganze Plattform anpassen zu müssen. Dieser Umstand erleichtert eine Integration der entsprechenden Programmbibliotheken in das IMPETUS SDSS-Framework ganz erheblich. Damit stellt LUMIS eine
einfache und leicht erlernbare Benutzerschnittstelle für Teile der XULU-Plattform dar, die selber
ein hochflexibles Werkzeug zur Modellkalibrierung und Modellentwicklung ist.
Landnutzung
IMPETUS
125
Abb. III.1.3-4: Screenshot von LUMIS Version 0.1: Neues Szenario wird gerechnet und die Ergebnisse
werden direkt angezeigt
Modellkopplung mit anderen Modellen
Die Bedarfsberechnungen zukünftiger Landnutzungsänderungen sind nicht Teil des Modellkonzeptes und müssen extern berechnet werden. Benötigt werden vom Modell Flächenangaben der zukünftigen Landnutzung für den Untersuchungsraum oder homogene Regionen derselben. Die Veränderung der Flächen einzelner Landnutzungen basieren im Wesentlichen auf mikro-/makroökonomischen Bedingungen. Da sich ein weiterer Problemkomplex mit der ökonomischen Modellierung des agrarischen Sektors befasst (PK Be E.1), wurde ein Konzept entworfen, mit dem beide
Modellansätze verbunden werden können (Abb. III.1.3-5). Dabei werden die Ergebnisse des BenIMPACT Modells, das im Wesentlichen auf demographischen Projektionen und klimatischen Annahmen als externe Größen beruht, LUMIS bzw. dem Benutzer als Input zur Verfügung gestellt.
Mit LUMIS kann damit die subregionale Landnutzungsverteilung, basierend auf den auf Communebzw. Departement-Ebene aggregierten Ergebnissen von BenIMPACT, modelliert werden.
Ein weiteres wichtiges Element der zukünftigen Entwicklung der Landnutzung liegt in der Ertragsveränderung der Feldfrüchte, die durch Brachedauer und Bodenerosion bestimmt sind. Hier ist eine
Kopplung an das SDSS PEDRO angedacht, wobei PEDRO Ertragsberechnungen als Output an BenIMPACT liefert und die Landnutzungsverteilung von LUMIS als Input zur Berechnung der Bodenerosion bekommt. Diese Modellkopplungen sind bisher konzeptionell durchgedacht, müssen
aber im Laufe des Jahres 2008 konkretisiert und realisiert werden.
Landnutzung
IMPETUS
126
Abb. III.1.3-5: Konzeption der Modellkopplung LUMIS, BenIMPACT und PEDRO
Capacity development
Die Benutzung des SDSS bzw. ein Verständnis der Ergebnisse der Szenarienrechnungen ist erst mit
einem grundlegenden Know-How im Bereich Fernerkundung und Modellierung möglich. Hierzu
wurden einige Schulungen und Vorträge in Benin durchgeführt.
In Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt A2 wurde ein Konzept der „Modularen Schulung“ Entwickelt, das im Bereich der Geographischen Informationssysteme (GIS) und Fernerkundung grundlegende Kenntnisse aufbauend vermittelt. Hierbei wurden mehrere Schulungsblöcke entworfen, in
denen jeweils in einer Woche zuerst anwendungsorientierte Aspekte der Fernerkundung (dazu zählen: Verständnis und Interpretation multispektraler Bilder, Sensoren, Bildklassifikation, Mosaikieren, Analysetools) und anschließend eine Einführung in GIS gegeben wurde (dieser Teil wurde von
A2 übernommen). Als drittes Modul ist eine Einführung in die Modellierung geplant, die jedoch
aufgrund verschiedener Terminüberschneidungen auf Anfang 2008 verschoben wurde. Zwischen
den Schulungsblöcken wurden verschiedenen „Übungseinheiten“ von lokalen Fachkräften organisiert und durchgeführt. Eine zeitlich nahe und mehrfache Wiederholung der Inhalte ist wichtig, damit das erworbene Wissen in konkreten Alltagssituationen auch erfolgreich angewendet werden
kann.
Landnutzung
IMPETUS
127
Sobald eine erste Version von LUMIS mit reellen Daten lauffähig ist, werden auch hierzu Capacity
development Maßnahmen durchgeführt. Dabei wird es als sinnvoll erachtet, dass die Benutzer zuvor die Grundlagen der Modularen Schulung erlernt haben.
Literatur
Judex, M. (in prep.): Modellierung der Landnutzungsdynamik in Zentralbenin mit dem XULUFramework. Dissertation, Universität Bonn.
Schmitz, M. (2006): Entwicklung einer generischen Plattform zur Implementierung von Simulationsmodellen am Beispiel der Landnutzungsmodellierung. Diplomarbeit, Universität Bonn.
Schmitz, M.; Thamm, H.-P.; Bode, Th. & A.B. Cremers: XULU - A generic JAVA-Based platform
to simulate land use and land cover change (LUCC), submitted
Thamm, H.-P.; Bode, Th.; Schmitz, M.& A.B. Cremers (2007) : XULU - Eine Java-Basierte erweiterbare Plattform für Modellierung von Landbedeckung und Landnutzung. In: Strobl, J.,
Blaschke, T. & G. Griesebner (Hrsg): Angewandte Geoinformatik 2007. Beiträge zum 19.
AGIT Symposium, Salzburg.
Landnutzung
PK Be-L.3
IMPETUS
128
Einfluss der Landnutzungsänderung in den drei Untersuchungsregionen auf
das zukünftige Niederschlagsverhalten
Feldanbau im HVO.
Problemstellung
Der Klimawandel und die durch den Menschen veränderte Landnutzung beeinflussen die Niederschlagsvariabilität im Untersuchungsgebiet. Es ist daher für eine realistische Approximation zukünftiger Bedingungen notwendig, die im Wesentlichen bekannten Einflussfaktoren möglichst genau abzuschätzen. Im PK Be-L.3 werden die Auswirkungen der von den globalen Klimamodellen
vorgegeben Klimaänderung auf den Niederschlag in verschiedenen Regionen Benins untersucht.
Dabei ist der atmosphärische Antrieb ein wesentlicher Faktor für diesen Problemkomplex.
Der zweite maßgebliche Faktor ist die Auswirkung von Landnutzungsänderungen (z. B. andere
Nutzpflanzen, Wiederaufforstung, Siedlungsmanagement etc.). Die Vegetationsdynamik sowie die
Bodenfeuchte können für das Ergebnis der lokalen Simulationen und somit für die Niederschlagsprozesse in manchen Fällen von mindestens ähnlich großer Bedeutung sein wie der großskalige
Einfluss der SSTs (Meeresoberflächentemperaturen). Beide Faktoren und ihre Auswirkungen auf
den Niederschlag sollen in Form von einfachen Diagrammen und tabellenbasierten PC-Programmen
sichtbar und sowohl für Anwendungen in IMPETUS, als auch für den Anwender vor Ort nutzbar
gemacht werden. In diesem Kontext ist die jahrzehntelange starke Ausdehnung der landwirtschaftlichen Flächen in Benin zu nennen, die den Umfang und das Gefüge der vegetativen Biomasse verändert hat; D. h. es fand de facto eine Verminderung des Waldbestandes, eine Verkürzung der Bracheperioden und eine Verringerung des Ökovolumens statt. Die Folgen dieser Veränderungen für
Landnutzung
IMPETUS
129
den Wasserhaushalt und das lokale Klima sind bislang nur unzureichend erforscht und bilden einen
weiteren Schwerpunkt der Arbeit in diesem PK.
Mitarbeiter
A. Krüger, K. Born, T. Brücher, M. Christoph, M. Diederich, A. Fink, M. Janssens, M. Judex, V.
Mulindabigwi, H. Paeth, H.-P. Thamm
Zielsetzung
Für die Region des oberen Ouémé-Einzugsgebietes stehen Simulationen für Episoden von ein bis
drei Tagen mit einer zeitlichen Auflösung von einer Stunde zur Verfügung. Der Niederschlag der
Regenzeit eines beliebigen Jahres wird mit Hilfe von Einzelepisoden rekombiniert („RegenzeitGenerator“), die auf Grundlage der Impetus Modellkette erstellt wurden. Mit der Unterstützung von
Szenarien der Landnutzungsänderung aus Teilprojekt A3 (Thamm et al. 2005), welche als untere
Randbedingung in die Episodensimulationen eingehen, kann auf diese Weise statistisch-dynamisch
die tägliche Niederschlags- und Verdunstungsentwicklung zum Beispiel für das Jahr 2025 abgeschätzt werden. Die Szenariensimulationen der meteorologischen Modellkette werden genutzt, indem zunächst die Tage mit Niederschlägen identifiziert und typisiert werden. Am besten eignet sich
der Modelloutput des LM zur Typisierung. Anschließend erfolgt eine Rekombination der vorhandenen Einzelepisoden (trockene sowie feuchte) entsprechend der nach den Szenarienläufen ermittelten
Ereignisverteilung. Dabei ergeben sich für die verschiedenen Konsortialläufe (REMO) auch unterschiedliche Abfolgen der Einzelepisoden. Die Rekombination der Szenarienjahre wird mit einer
Raumskala von 3 km x 3 km bei einer stündlichen Auflösung durchgeführt.
In Zusammenhang mit der statistisch-dynamischen Methode sind Interventionsszenarien geplant (in
Zusammenarbeit mit A3), in welchen verschiedene Einflüsse berücksichtigt werden (z. B. Wiederaufforstung oder gezielte Siedlungspolitik). Die Rückkopplungseffekte auf den regionalen Niederschlag bzw. die Verdunstung, welche aufgrund solcher Maßnahmen eine Änderung erfahren, können für die zukünftige Wasserverfügbarkeit eine maßgebliche Rolle spielen und haben gleichfalls
einen Einfluss auf die Ergebnisse des statistisch-dynamischen Ansatzes.
Die Berechnungen sollen im weiteren Verlauf auf die Gebiete Mittel-Ouémé und Nieder-Ouémé
ausgeweitet werden. Hierzu müssen die vorangegangenen Schritte zur Gänze wiederholt werden.
Die genaue Gebietsauswahl für die beiden Bereiche Mittel-Ouémé und Nieder-Ouémé wird in Absprache mit den Teilprojekten A2, A3 und A4 vorgenommen. Die Validierung der Evapotranspiration erfolgt in Absprache mit Teilprojekt A2. Die Modelldaten von FOOT3DK können ferner dem
PK Be-G.4 als Input zur räumlich verbesserten Erfassung der Malaria Ausbreitung dienen.
Von der agrarökologischen Seite wird die kausale Verbindung zwischen Ökovolumen (PK Be-L.4)
und lokalem Klima mit Hilfe empirischer Methoden näher untersucht. Die mit Hilfe dieser Betrachtungen gefundenen Zusammenhänge sollen in Bezug zu den meteorologisch modellierten Parametern gesetzt und mit diesen abgeglichen werden. Infolge dieser Erhebungen werden die besten anbaustrategischen Maßnahmen aus der „Conservation Agriculture“ (FAO) gesucht, die zur Verbesserung des lokalen Klimas führen können. Inwiefern diese Verbesserungsmaßnahmen umgesetzt wer-
Landnutzung
IMPETUS
130
den können, soll in enger Zusammenarbeit mit den künftigen Anwendern vor Ort entschieden werden. Dieser Ansatz mündet in ein „Informations-System“.
Mögliche Nutzergruppen
•
•
•
•
Beninischer Wetterdienst (DMN)
UAC
MEAP
INRAB
Modellierung des Niederschlags auf Grundlage der Impetus Modellkette
In der zurückliegenden Phase teilen sich die meteorologischen Arbeiten in die Analyse der Simulationen mit dem Modell FOOT3DK für die Regenzeit 2002 und das Zieljahr 2025 auf. Dabei wurden
Modellniederschlag und beobachteter Niederschlag von 2002 verglichen und verschiedene Gütemaße für den Vergleich getestet. Es deutet sich an, dass eine Korrektur der Modellniederschläge
insbesondere im Osten des HVO ein schwieriges Unterfangen sein wird. Das liegt nicht zuletzt an
der ungünstigen Stationsverteilung im betrachteten Gebiet (vgl. Abb. III.1.3-6). Der hohen Stationsdichte im Nordwesten steht eine geringe im Osten gegenüber und auch im südlichen Bereich des
HVO liegen nur wenige Messstationen. Für die Regenzeit 2002 (April bis Oktober) stehen also insgesamt 20 Stationen mit kontinuierlichen Messwerten zur Verfügung (vgl. Abb. III.1.3-7).
Abb. III.1.3-6: Verteilung der Stationen (gelbe Kreise) im Jahr 2002, die für die statistische Aufbereitung der Niederschlagsdaten zur Verfügung stehen. Weiterhin sind die Südgrenze
des HVO (schwarze Linie) sowie die Höhenbereiche (Farbschattierung) angegeben.
Landnutzung
IMPETUS
131
Abb. III.1.3-7: Verfügbarkeit der Regenmessungen im Simulationsgebiet des HVO (Auflösung
3 km).
In einem späteren Schritt sollen die Ergebnisse der geplanten statistischen Korrektur des Modellniederschlags verwendet werden. Die vorläufigen Ergebnisse der Episodenrekombination für die
Regenzeit 2002 sind in Abbildung III.1.3-8 gezeigt. Es wird deutlich, dass der Wertebereich in der
Simulation mit 3 km Auflösung (Abb. III.1.3-8, links) gut erfasst wird, jedoch die Position des maximalen Niederschlags im Vergleich zu den Beobachtungen (Abb. III.1.3-8, rechts) nach Norden
verschoben ist. Des Weiteren unterschätzen die rekombinierten Niederschläge im Osten des Simulationsgebietes die beobachteten Werte stark, auch wenn man die Randreihen, an denen Störungen in
den Einzelsimulationen auftreten können, vernachlässigt. Die Ursache hierfür liegt in nicht ausreichend vorhandenen Episodensimulationen, die einen ausreichenden Beitrag an Niederschlag für den
östlichen Bereich liefern. Daher werden in Kürze auch für 2002 weitere Episoden gerechnet, die
dieses Defizit beseitigen sollen.
Landnutzung
IMPETUS
132
Abb. III.1.3-8: Niederschlagsverteilung für das Jahr 2002 auf Grundlage von Simulationen mit
einer 3 km Auflösung (links) und interpolierten Werten auf Basis von Beobachtungen (rechts). (Randreihen in den Simulationsabbildungen sollten vernachlässigt werden).
Die Simulationen für das Jahr 2025 konnten weiter vorangetrieben werden. So erfolgte die Erstellung des Katasters für das HVO auf der 3 x 3 km2 Skala entsprechend der Projektion für das Jahr
2025 nach Vorgaben der Fernerkundungsgruppe. Die Änderungen für die Vegetationsbedeckung
sind in Abbildung III.1.3-9 dargestellt. Diese sind nur wenig auffällig und umfassen in der Summe
für alle Gitterpunkte eine Reduktion von ca. 10% der Vegetation im Vergleich zum Zustand der
Landnutzung des Jahres 2002.
Die ersten Testsimulationen hierzu, die im letzten Zwischenbericht bereits vorgestellt wurden,
konnten vervollständigt werden und stehen nunmehr für den Rekombinationsansatz zur Verfügung.
Abb. III.1.3-9:
Vegetationsbedeckung für das Jahr 2002 (links) und die Projektion für 2025
(rechts) erstellt nach Vorgaben der Fernerkundungsgruppe (Teilprojekt A3).
Bislang wurde die Zuordnung der Episodenniederschläge für 2025 lediglich auf Grundlage einer
subjektiven Erkennung von Niederschlagsverteilungscharakteristiken vorgenommen. Diese führt zu
der in Abbildung III.1.3.10 (links) gezeigten Verteilung des Jahresniederschlags für 2025.
Landnutzung
Abb. III.1.3-10:
(rechts).
IMPETUS
133
Niederschlag 2025 (links) und die Differenz 2025 minus 2002
Trotz der besagten Schwächen in den FOOT3DK Simulationen bestätigt die Differenz der Niederschläge (Abb. III.1.3-10, rechts), die schon in den Sensitivitätsstudien in der ersten Phase des Projekts gefundene Gefahr, einer möglichen Zunahme (positiv wie negativ) der räumlichen Variabilität.
Zur Objektivierung der Episodenzuordnung wurde in einem letzten Schritt eine Clusteranalyse
(Steinhausen und Langer 1977) über einige Ausgabeparameter des REMO für die Szenarienläufe
A1B und B1 gerechnet (Paeth et al. 2008). Die verwendeten Ausgabeparameter liegen im Bodenniveau und wurden für einen repräsentativen Bereich des HVO gewählt. Es wurden tägliche Werte
der X- und Y-Komponente des Windes, der Maximum-, Minimum- und Tagesmitteltemperatur, des
Niederschlags und der Globalstrahlung sowie der relative Feuchte für die Clusterung verwendet.
Bei der verwendeten Clusteranalyse wird mit Hilfe einer Achsentransformation und einer anschließenden Zuordnung von Punkten im mehrdimensionalen Raum mit Hilfe der Mahalanobisentfernung
eine optimale Anzahl von „Punktwolkenzentren“ bestimmt, auf die alle Termine verteilt werden.
Anhand eines Beispiels soll das weitere Vorgehen skizziert werden. Für den ersten REMO-Lauf des
A1B-Szenarios wurden für 51 betrachtete Jahre (2001 bis 2050 und das Jahr 2025 des B2Szenarios) insgesamt 18262 Termine der Clusteranalyse unterzogen. Alle Termine wurden einer
Zahl von insgesamt 13 optimalen Clustern zugeordnet. Im Anschluss wurde differenziert, inwiefern
Termine mit und ohne Niederschlag verschiedenen Clustern zugeordnet wurden. In diesem Fall
wurden die Cluster 1, 3, 7, 9 und 13 als „nasse Cluster“ identifiziert. Die Cluster 2, 4, 6 und 8 sind
trocken. In die übrigen Cluster wurden von dem Verfahren sowohl Termine mit als auch ohne Niederschlag eingeordnet.
Landnutzung
134
IMPETUS
100
90
80
Häufigkeit [Tage]
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Clusternummer
2002
wet
dry
wet
dry
dry
2025
wet
dry
wet
wet
Abb. III.1.3-11: Clusterverteilung des ersten Laufs von Szenario A1B für die Jahre 2002 (dunkelgrau) und 2025 (hellgrau).
Ein Vergleich zwischen „trockenen“ und „nassen" Cluster der Jahre 2002 und 2025 (vgl. Abbildung
III.1.3-11) ergibt, dass die Anzahl der trockenen Termine im Jahr 2025 um 22 Tage zunehmen würde, wohingegen die Anzahl der nassen Tage um 38 geringer ausfiele. Eine mögliche Interpretation
legt nahe, dass nach Durchführung einer Rekombination die Regenzeit 2025 in diesem Szenario
trockener wäre als im Jahr 2002. Es ist jedoch zu beachten, dass in den Mischklassen stets mehr
feuchte als trockene Vertreter enthalten sind.
In diesem Zusammenhang relativiert eine Auswertung von mehreren aufeinander folgenden Jahren
des hier betrachteten REMO-Laufs die oben getroffenen Aussage (vgl. Abb III.1.3-12). Eine Analyse ergibt ein ähnliches aber nicht signifikantes Trendverhalten wie oben (trockene Tage nehmen um
3 zu, nasse Tage um eins ab). Eine präzisere Aussage erfordert die Durchführung der geplanten
Rekombination.
Landnutzung
135
IMPETUS
80,0
70,0
Häufigkeit [Tage]
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Clusternummer
2001/2010
wet
dry
wet
dry
dry
wet
2021/2030
dry
wet
wet
Abb. III.1.3-12: Gemittelte Clusterverteilung des ersten Laufs von Szenario A1B der Jahre 2001
bis 2010 (dunkelgrau) und 2021 bis 2030 (hellgrau).
Die Ergebnisse der Clusteranalyse für fünf REMO-Läufe stehen bereits zur Verfügung. An der
Auswertung sowie der grafischen Umsetzung wird derzeit gearbeitet. Im Anschluss sollen die derzeit vorbereiteten Zeitreihen in das geplante IS überführt werden (siehe unten).
Agrarökologische Entwicklung von räumlichen Szenarien in der Zeit
Die Korrelation zwischen Niederschlag und Ökovolumen für die gewählten Gebiete zur Repräsentanz typischer Landschaftstypen Benins wurde durchgeführt. Eine Interpolation dieses Zusammenhangs für den Bereich des Ouémé steht zur Verfügung. Des Weiteren wurde eine Approximation
der künftigen Entwicklung des Niederschlags auf Grundlage der Biomassenentwicklung durchgeführt.
Die Ergebnisse der Niederschlagswerte bzw. die Schwankungen auf Grundlage der Veränderung
von zukünftiger Biomasse können sowohl als eigenständiger Parameter, als auch in die von
FOOT3DK produzierten Niederschlagszeitreihen in das IS mit übernommen werden. Schritte zur
Umsetzung stehen derzeit noch aus.
Informations System (IS)
Landnutzung
IMPETUS
Abb. III.1.3-13:
136
Flussdiagramm des geplanten IS.
Das im Rahmen diese Problemkomplexes erarbeitete Informations-System (IS) trägt den Titel „Impetus - Landnutzungsänderung und Niederschlag für den Ouémé“ (IMPETUS - Variabilité des
précipitations et modification de l'utilisation des sols). Das Informations-System soll eine Bedienoberfläche zur Verfügung stellen, welche die möglichen Entwicklungen bzgl. Niederschlag und
Verdunstung unter der Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen vermitteln kann. Die einzelnen Prozesse, die in der Umsetzung berücksichtigt werden, sind in Abb. III.1.3-13 in einem
Flussdiagramm zusammengefasst.
Auf Grund des hohen Rechenbedarfs und der großen produzierten Datenmengen ist eine direkte
Implementierung des Modells FOOT3DK in das Informations-System nicht möglich. Es ist zunächst vorgesehen die Ergebnisse des PK als Tabellenergebnisse für den Nutzer zur Verfügung zu
stellen. Bisher sind die folgenden Auswahlmöglichkeiten vorgesehen: Wahl zwischen zwei SRESSzenarien A1B und B1, sowie zwischen den drei betrachteten Regionen. Zusätzlich darf der Nutzer
den Startmonat und den Zeitraum der Klimatologie bestimmen (grüne Boxen oben rechts). Weiterhin sollen verschiedene Parameter zur Auswahl bereitgestellt werden. Nachdem der Anwender eine
für sich optimierte Auswahl getroffen hat, werden IS-intern die Auftrittshäufigkeiten für den gewählten Zeitraum zusammengestellt und als Tabelle und/oder Grafik ausgegeben. Dieses ISErgebnis kann bereits als Informationsquelle genutzt, oder in weitere Simulationen integriert werden. Später soll die Möglichkeit geboten für bestimmte Zeiträume Zeitreihen zu extrahieren. Dafür
Landnutzung
IMPETUS
137
müssen die vom Modell bereitgestellten Parameter unter Umständen noch weiterverarbeitet werden.
Das Informations-System wird derzeit noch mit Testdatensätzen betrieben. Ab Frühjahr 2008 sollen
diese durch reale Datensätze ersetzt werden.
Literatur:
Paeth, H., K. Born, R. Girmes, R. Podzun and D. Jacob, 2008: Regional climate change in tropical
and northern Africa due to greenhouse forcing and land-use changes. J. Climate, submitted.
Sogalla, M., A. Krüger, and M. Kerschgens, 2006: Mesoscale modelling of interactions between
rainfall and the land surface in West Africa. Meteor. Atmos. Phys., 91, 211-221.
Steinhausen, D. und K. Langer, 1977: Clusteranalyse - Einführung in Methoden und Verfahrender
automatischen Klassifikation. Walter de Gruyter Berlin, 206 Seiten.
Thamm, H.-P., M. Judex and G. Menz, 2005: Modelling of Land-Use and Land-Cover Change
(LUCC) in Western Africa using Remote Sensing. Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformation 3, 191-199
Landnutzung
IMPETUS
138
PK Be-L.4 Ökovolumendynamik und Anpassung der Anbausysteme an die
Klimaänderung im Oueme-Einzugsgebiet
Problemstellung
In den letzten Jahrzehnten änderte sich in Benin die Landnutzung (Wälder, Ackerflächen sowie die
Wasserverfügbarkeit) durch die große Nachfrage nach Lebensmittel, Pflanzenfasern, Wasser und
Siedlungsraum für die schnell wachsende Bevölkerung. Expandierende Ackerflächen, Weiden,
Plantagen und urbane Gebiete werden von einem zunehmenden Einsatz von Energie, Wasser und
Dünger begleitet.
Die Expansion und Intensivierung der agrarischen Anbausysteme haben der Bevölkerung eine stärkere Ausnutzung der Naturressourcen ermöglicht und dadurch zu einer enormen Zunahme der Lebensmittelproduktion in den letzten 20 Jahren geführt. Gleichzeitig ist damit jedoch die Ökosystemkapazität
für
eine
nachhaltige
Nahrungsmittelproduktion
beeinträchtigt.
Die
Süβwasserversorgung, die Konservierung der Wälder, die Klimaregulierung und die Bodenqualität
sind gefährdet.
Das nachhaltige Management der „Trade-offs“ zwischen Lebensmittelproduktion und Erhalt der
Ökosystemkapazität stellt eine große Herausforderung dar. Auf ökologische Kenntnisse basierende
Anbaustrategien können die nachhaltige Agrarproduktion verstärken und gleichzeitig unerwünschten Nebeneffekte reduzieren (Matson et al. 1997; DeFries et al. 2004; Foley et al. 2005).
Trotz zahlreicher Szenarien der Auswirkungen des globalen Wandels und der Klimaänderung fällt
der erwünschte Erfolg nicht automatisch zu Gunsten des Agrarsektors aus. Die ständige Anpassung
der Anbausysteme an die Rahmenbedingungen wie z.B. Klimaänderung ermöglicht die Vorteile
einer solchen Veränderung zu nutzen und die Nachteile zu minimieren.
Das Ökovolumen wird als „surface multiplied by the weighted average height (eco-height) of given
phytocenose or agricultural system” definiert. Das Ökovolumen hat großen Einfluss auf den Wasserkreislauf und ist demzufolge ein wichtiger Indikator für die Ökosystemkapazität, innerhalb der
die Beniner ihre Anbausysteme an die Klimaänderung anpassen.
Im diesem Kontext stellen sich folgende Fragen:
•
•
•
•
Was sind die Unterschiede zwischen den nördlichen, mittleren und südlichen Anbausystemen jeweils unter der uni-modalen bzw. bi-modalen Niederschlagsverteilung im Einzugsgebiet?
Was sind die jeweiligen Nach- und Vorteile der nördlichen, mittleren und südlichen Anbausysteme bezogen auf die jeweiligen Anbaustrategien?
Wie lassen sich die Anbausysteme im Einzugsgebiet an die Klimaänderung anpassen?
Wie ändert sich die Ökovolumendynamik in den zukünftig anbaustrategischen Szenarien?
Mitarbeiter
D. Zhixin, H. Paeth, J. Röhrig, M. Judex
Zielsetzung
Landnutzung
IMPETUS
139
Aufbauend auf die Analyse des Ist-Zustandes von Anbaussystemen (Indikator: Anbauintensität =
CIC = „Cultivation Intensity Coefficient“) werden zukünftige Interventionsszenarien für Anbaustrategien anhand Expertenwissens und ökologischer Kenntnisse („Agroklimax – Konzept“) entwickelt
und bewertet. Vegetationsdynamik und ihre Beziehung zu Anbauintensität und Niederschlagsvariabilität werden entsprechend modelliert. Für diese Interventionsszenarien werden die fundamentalen
Annahmen/Voraussetzungen, die spezifisch für die Anbausysteme des Oueme-Einzugsgebiets notwendig und gültig sind, im Zusammenhang mit den optimistischen IMPETUS-Szenarien abgeleitet.
Dabei wird verbesserte institutionelle Effizienz vorausgesetzt.
Fachspezifisch werden Interventionsszenarien vor allem auf folgende Optionen fokussiert: zunehmende Verbreitung von Dauerkulturen anstelle jährlicher Kulturen, „Agroforestry“, „conservation
agriculture“ und „clean development mechanism“. Diese Optionen beinhalten einerseits ein großes
Potenzial für eine Anbausystemintensivierung und Einkommenssteigerung, andererseits wirken sie
als effektive Puffer gegen Entwaldung und Anbauflächenausdehnung.
Weiterhin werden die interaktiven, empirischen Beziehungen zwischen Vegetationsdynamik und
Niederschlagsvariabilität verfeinert und zusammen mit PK Be-L3 in weitere regionale Klimamodelle implementiert. Der Einfluss einer Änderung der Vegetation auf Nährstoffdynamiken in Böden
wird anhand empirischer Beziehungen modelliert.
Bei der Implementierung eines „Decision Support Systems (DSS)“ für landwirtschaftliche Anbausysteme und für Ökovolumen insbesondere, ist eine Erweiterung der Kooperation mit Dr. Laudien
Rainer, PK Be-L3, PK Be-E6, PK Be-L1, PK Be-E3, PK Be-H3 und PK Be-G1 zu verfolgen.
Modellierung
Das Blockdiagramm (siehe Abbildung unten) veranschaulicht die logischen Zusammenhänge zwischen der Ökovolumendynamik, den naturräumlichen und den sozio-ökonomischen Faktoren. Die
IMPETUS-Problemkomplexen werden vernetzt. Die Fokussierung liegt auf den Interventionsszenarien zur Erarbeitung der Anbaustrategien im Bezug auf „trade-offs“ zwischen Ökosystemkapazität
und nachhaltiger Agrarproduktion.
Die Ökovolumendynamik wird auf der Basis eigener Messungen jährlich bis zum Jahr 2025 für jede
Gemeinde des Ouémé - Einzugsgebietes berechnet. Dabei werden zwei IMPETUS - Szenarien implementiert; ein „business as usual“ und ein optimistisches Szenario.
Für die Berechnung der Ökovolumendynamik wird ein multivariables Verfahren stufenweise angewandt. Dieses methodische Verfahren erlaubt je nach Datenverfügbarkeit einen flexiblen Aufbau
der Berechnung der Ökovolumendynamik.
Landnutzung
140
IMPETUS
Abb. III.1.3-14:
Blockdiagramm
Methodik
Für das Untersuchungsgebiet werden die wichtigsten Anbausysteme methodisch beschrieben. Dies
beinhaltet die Aufzeichnung der Fruchtfolgen, der Kulturkalender und der Mischkulturen. Ziel ist
die Ermittlung der Vegetationsdynamik für typische Farmsysteme. Im Verlauf der 2. Untersuchungsphase wurden die landwirtschaftlichen Nutzungssysteme in Nord-Ouémé, in Süd-Ouémé und
in Mittel-Ouémé beschrieben. Fruchtfolgen, Kulturkalender, Ökovolumen und Biomasse bezogene
Parameter werden beschrieben.
Gemäß der zentralen Hypothese wird ein kausaler Zusammenhang zwischen Ökovolumen mit ÖkoNiederschlägen unterstellt (Abbildung III.1.3-15). Eine Hysteresis Funktion wird angenommen wobei u.a. die Wasserspeicherkapazität des Bodens die Folgen einer Entforstung abpuffern kann. Die
agroforstlichen Anbausysteme bewegen sich somit zwischen den zwei Limitkonzepten Ökoklimax
und degradierte Brache.
Landnutzung
141
IMPETUS
Öko - Niederschläge
Ökoklimax
Abholzung
Puffer
Aufforstung
Degradierte Brache
EV (Ökovolumen)
Abb. III.1.3-15: Enge Hysteresis-Beziehung zwischen Ökovolumen und Ökoniederschlägen bei
Abholzungs- und Aufforstungsprozessen
Diese Hypothese wird im Rahmen von drei IMPETUS-Problemkomplexen geprüft:
1. Ökovolumen wird im Rahmen von PK Be-L.4 „Okovolumendynamik und Anpassung der
Anbausystemen an die Klimaänderung im gesamten Ouémé-Einzugsgebiet“ flächendeckend
erhoben und analysiert sowie aus der Sicht der agrarischen Marginalität mit GIS-Methoden
in PK B19 weiter untersucht.
2. Im Rahmen von PK Be-E.3 „Saisonale und langfristige Niederschlagsvorhersage in Benin
und Einsatzmöglichkeiten in der Landwirtschaft“ wird der empirische Zusammenhang von
Ökovolumen und regionalen Niederschlägen untersucht.
3. Die theoretische Beziehung zwischen Ökovolumen, Vegetation und Klima wird in PK BeL.3 „Einfluss von Landnutzungsänderungen in den drei Untersuchungsregionen auf das zukünftige Niederschlagsverhalten“ überprüft und modelliert (Janssens et al. 2004a&b).
Daher wird vorgeschlagen, dass Ökovolumen als ein interdisziplinärer Indikator für Ökosystemkapazität für verschiedenste PKs wie Be-E.1, E.2, E.3, E.6; PK Be-H.1, H.3; PK Be-G.1, G.2 und PK
Be-L1, L.2, L.3 dient. So auch ergibt sich der Agroklimax-Index als ein integriertes Kriterium,
womit die zukünftigen Entwicklungspfade der Anbausysteme besser entschieden werden können.
Dies ist besonders hilfreich in Situationen, in denen Datenmangel herrscht.
Die Erstellung folgender Transferprodukte ist geplant:
–
Graphiken von Ökovolumendynamik
1. Für jede Kommune des ganzen Ouémé-Einzugsgebietes,
2. Für IMPETUS Szenarien, jährlich bis 2025
3. Für Interventionsszenarien
– Interventionsszenarien für Anbaustrategien
Landnutzung
IMPETUS
142
Stand der Arbeiten
Landnutzung in Benin hat sich seit 20 Jahren gewaltig geändert. Die Anbausysteme im OuemeEinzugsgebiet erleben gerade einen weitergehenden Intensivierungsprozeß. Das nachhaltige Management von den „Trade-offs“ zwischen der Lebensmittelproduktion und dem Erhalt der Ökosystemkapazität stellt eine große Herausforderung an interdisziplinäre Erkenntnisse dar. Um die möglichen Zusammenhänge zwischen Vegetationsdynamiken, jährlichen Niederschlägen und anderen
Umweltfaktoren empirisch zu überprüfen, wurde eine neue quantitative Evaluierungsmethode entwickelt. Damit werden die temporalen und räumlichen Vegetationsdynamiken im OuemeEinzugsgebiet in Benin, Westafrika rekonstruiert. Die neu definierten Konzepte von Öko-Volumen
und Bio-Volumen werden als alternative Indikatoren im Vergleich zu Standard-Indikatoren wie
Biomasse für die Beschreibung von Vegetation eingesetzt. Der Anteil des jährlichen Niederschlags,
der durch Vegetationsänderung innerhalb eines Einzugsgebiets induziert wird, ist als ÖkoNiederschlag definiert. Die Parameter, die während der Felduntersuchung gemessen wurden, wurden für die Validierung der Agrar-Statistiken und Satellitendaten bez. der Landnutzung in ganzem
Oueme-Einzugsgebiet angewandt. Andere Daten wie jährliche Niederschläge, Koeffizient der vegetativen Länge und Bevölkerungsdichten wurden in einer zeit-räumlichen Skala aufbereitet. Alle
Daten wurden daraufhin zusammen analysiert.
Um die möglichen zukünftigen Tendenzen herauszufinden, wurden sowohl die statisch regionalen
Szenarien des Niederschlags im Zusammenhang mit Öko-Volumen in Jahr 2004, als auch die zeitlich- räumlichen Szenarien des Bio-Volumens im Zusammenhang mit der Niederschlagszeitreihe
1987-2025 simuliert.
Anbausysteme
Anbausysteme von fünf ausgewählten Gemeinden in Nord-, Mittel- und Süd-Oueme wurden zuerst
mithilfe von Fruchtfolge und Kulturkalander qualitativ beschrieben (Tabelle III.1.3-1 und III.1.3-2
aus Süd-Oueme-Gemeinde Abomey-Calavi). Quantitativ wurden die Anbaussysteme durch den
Ruthenbergwert und den Anbauintensitätsindex (CIC) bewertet (Abbildung III.1.3-16). Qualitative
als auch quantitative Ergebnisse verdeutlichten, dass sich die Anbausysteme im OuemeEinzugsgebiet zurzeit in einem Intensivierungsprozeß befinden. Änderungen der Anbausysteme im
Oueme-Einzugsgebiet tendieren dazu, verstärkten Einfluss auf die Vegetationsdynamik zu haben.
Landnutzung
143
IMPETUS
Tabelle III.1.3-1: Kulturkalender in der Gemeinde Abomey-Calavi im Süd-Oueme: Aussaat- und
Erntetermine
Commune
Jan.
Bush fire
Feb.
March
April
May
June
July
Aug.
Rainy season
Maize
Sept.
Oct.
Nov.
Dec.
Maize
Maize
Maize
Cassava
Cassava
Abomey-Calavi
Groundnut
Groundnut
Groundnut
Sweet
potato
Groundnut
Sweet
potato
Sweet
Potato
Sweet
potato
Tomato
Tomato
Tomato
Tomato
Cowpea
Cowpea
Ananas
Ananas
Vegetables
Vegetables
(Yellow means harvesting season and green means sowing season. Manioc is harvested after 12-18
months of sowing)
Tabelle III.1.3-2: Fruchtfolge verschiedener Dörfer in der Gemeinde Abomey-Calavi im SüdOueme
Village /
Arrondissment
Soil
Year 1
Small
Big season season
Year 2
Small
Big season season
Year 3
Small
Big season season
----> ]
[Maize
Maize+
Cassava
Maize ]
[Maize +
Groundnut+ Cassava-->
Cassava
]
Year 4
Small
Big season season
Year 5
Small
Big season season
Big
season
Year 6
Small
season
Yevie
ZINVIE
Dossounou
HEVIE
Kpanroun
KPANROUN
Agongbe
GLO-DJIGBE
black
[Maize
ferralitic,
sandy
[Maize
Maize+
Cassava
Maize ]
[Maize
ferralitic,
sandy
[Maize]
[Maize]
[Maize]
[Maize]
ferralitic,
sandy
[Maize]
[Maize]
[Maize]
[Maize+
Cassava
[Maize]
----> ]
[Maize]
Cassava--> [Maize+
+ Maize ]
Cassava
Meaning of the different symbols and colours:
M a in m o d u le
E n d p h a s e m o d u le
S h o r t s e a s o n c ro p s (c u ltu re d e r o b e e )
C r y p to -fa llo w
F a llo w
D e p le te m o d u le
Fallow 2-3 years
[Maize +
Cassava
----> ]
Cassava--> [Maize+
+ Maize ]
Cassava
Fallow 5 years
Cassava-->
+ Maize ]
Fallow 5 years
Landnutzung
144
IMPETUS
Modified R values
R-time x CIC
R-short-area x CIC
R-long-area x CIC
CIC
C_veg 2004
1.98
1.65
R value
1.32
0.99
0.66
0.33
0.00
abomey-calavi
pobe
bohicon
save
n'dali
Commune
Abb. III.1.3-16: Ruthenberg-Wert (R) modifiziert durch Anbauintensitätskoeffizient (CIC) vs. CIC
and Koeffizient der Vegetationslänge (C_veg)
Räumliche Vegetationsdynamiken
Hauptcharakteristik bei der Rekonstruktion der Vegetationsdynamiken ist eine interaktive
Kombination von Fernerkundungsdaten (GLC2000) + Agrar-Statistiken + Felderhebungsdaten von allen 62 Ouémé-Gemeinden.
Welche Vegetationsindikatoren von Biovolumen, Ökovolumen und Biomasse reagieren besser auf
agrar-ökologische Umweltfaktoren, ist die zentrale Frage in dieser Sektion. Um die regionalen, statischen und empirischen Beziehungen zwischen Vegetationsdynamiken und Umweltfaktoren zu
testen, wurde das Basisjahr 2004 ausgewählt. Alle Datensets sind auf dieser Basis aufbereitet. Hierbei sind alle vier Hypothesen bezüglich räumlicher Vegetationsdynamiken akzeptiert.
1. Ökovolumen, Biovolumen und Biomasse korrelierten je nach verschiedenen räumlichen
Skalen im gesamten Ouémé-Einzugsgebiet eng und positiv miteinander,. Das bedeutet, dass
mit einem bekannten Indikator, die anderen Vegetationsindikatoren logisch abgeleitet werden können. Innerhalb der drei Indikatoren korreliert Biomasse enger mit Ökovolumen als
mit Biovolumen.
2. Vegetationsdynamiken reagieren unterschiedlich auf Umweltfaktoren, abhängig von verschiedenen räumlichen Skalen. Spezifische Datensets für die jeweiligen Ouémé-Zonen (
IMPETUS Nord-, Mittel- und Süd-Ouémé) ergaben bessere Korrelationsbeziehungen zwischen Vegetationsdynamiken und Umweltfaktoren als allgemeine Daten des gesamten Einzugsgebiets.
3. Jährliche Niederschläge, Vegetationsdauer, Bodenkohlenstoffgehalte und geographische
Breitengrade beeinflussen die drei Vegetationsindikatoren positiv und direkt. Von den
Umweltfaktoren bestimmen die Bodenparameter die Vegetationsdynamiken massgebend,
gefolgt von geographischen Koordinaten, Bevölkerungsdichte, jährlichen Niederschlägen
und vegetativer Dauer.
4. Bevölkerungsdichte und BIP per Kopf beeinflussen Vegetationsdynamiken negativ.
Landnutzung
IMPETUS
145
Zeitliche und räumliche Vegetationsdynamiken
Die Analyse in diesem Teil basierte auf folgenden vier Datensets, die aus dem Zeitraum 1987-2004
stammen und, alle 62 Ouémé-Gemeinden mit einschließen:
i.
ii.
iii.
iv.
Drei Vegetationsindikatoren: Biomasse, Biovolumen und Ökovolumen;
Jährliche Niederschläge;
Jährlicher Koeffizient der Vegetationsdauer (C_veg) und
Bevölkerungsdichte .
Nach analytischen Ergebnissen konnten folgende Hypothesen bestätigt werden:
1. Biomasse, Biovolumen und Ökovolumen korrelierten positiv und eng mit einander. Dies gilt
für den gesamten Zeitraum und alle Regionen. Innerhalb dieser Indikatoren, korrelierte
Biomasse enger mit Ökovolumen als mit Biovolumen.
2. Biovolumen-, Ökovolumen- und Biomasse-Dynamiken reagierten überregional und zeitunabhängig unterschiedlich auf Bevölkerungsdynamiken, Niederschlagsvariabilität, und Vegetationsdauer. Biovolumen reagierte besser auf Umweltänderungen als Ökovolumen und
Biomasse.
Szenarien von Vegetationsdynamiken und Ökoniederschlag
Dieser Teil beschäftigt sich mit den zeitlich-räumlichen Szenarien des Biovolumens im Zusammenhang mit der Niederschlagszeitreihe 1987-2025, als auch mit den statisch regionalen Szenarien des
Niederschlags im Zusammenhang mit Ökovolumen im Jahr 2004. Die Ergebnisse basieren weiterhin auf den oben genannten Datensets.
1. Szenarien von Biovolumen
Mit dem Regressionsmodel, das folgend dargestellt wird, können 44.6% der Biovolumenvariabilität
erklärt werden:
Vbc = 253.749 + 0.0565757*Rain - 0.0171858*POPD - 0.721665*ELE
(Model 1)
Model 1: Ausgewähltes Model für die Prognostizieren von dynamischen Biovolumenszenarien
(Vbc)
Das Model zeigt auch, dass Biovolumen positiv mit jährlichen Niederschlägen aber negativ mit
Bevölkerungsdichte korrelierte. Das gilt für alle Ouémé-Gemeinden über die gesamte Zeitreihe von
18 Jahren. Abbildung III.1.3-17 präsentiert die beobachteten und prognostizierten Biovolumina von
62 Oueme-Gemeinden in Fünfjahresintervallen im Zeitraum von1989 bis 2004. Abbildung III.1.318 präsentiert die prognostizierten dynamischen Biovolumenszenarien (Vbc_f) von 62 OuéméGemeinden in Fünfjahresintervallen in den Jahren 2005 bis 2025.
Landnutzung
146
IMPETUS
Bio-volume: observed (Vbc) vs. Predicted (Vbc_f) (1989, 1994, 1999, 2004)
Vbc
Vbc_f
600
Vbc & Vbc_f (m³/ha)
500
400
300
200
100
0
1989
1994
1999
2004
Year (commune:south-north)
Abb. III.1.3-17: Beobachtete und prognostizierte Biovolumina von 62 Ouémé-Gemeinden, dargestellt in Fünfjahresintervallen: 1989-2004
Predicted Bio-volume (Vbc_f): 2005, 2010, 2015, 2020 & 2025
Vbc_f
Linear (Vbc_f)
350
300
Vbc_f (m³/ha)
250
200
150
100
50
0
2005
2010
2015
2020
2025
-50
Year
Abb. III.1.3-18: Prognostizierte Biovolumendynamiken (Vbc_f) von 62 Oueme-Gemeinden in
Fünfjahresintervallen: 2005-2025
Landnutzung
IMPETUS
147
2. Szenarien für Ökoniederschlag
Mit dem Regressionsmodel 2 können 26.5% der regionalen jährlichen Niederschlagsvariabilität
über die gesamten 62 Oueme-Gemeinden erklärt werden. Obwohl dieser Determinierungsgrad niedrig ist, ist das Model statistisch signifikant. Außerdem sind die Determinierungsgrade von den spezifischen, subregionalen Modellen für Süd- und Mittel-Oueme wesentlich höher als der des Models
2 (siehe Abbildung III.1.3-20). Mit GLM (General Linear Model) wurden Regressionsanalysen mit
den gleichen Datensets von 18 Jahren (1987-2004) durchgeführt, wobei die Jahreszahl als kategoriale Variable festgelegt wurde. Mit den gleichen independenten Variablen wie im Model 2 konnten
Ergebnisse erzielt werden, die im Durchschnitt über die beobachteten 18 Jahre 55.0% der jährlichen
Niederschlagsvariabilität erklären, Damit ist folgende Hypothese akzeptierbar: Mikroklimatisch
sind insbesondere die Ökoniederschlägern durch Ökovolumendynamiken im Oueme-Einzugsgebiet
beeinflußt.
Rain_04 = 1543.1 + 0.0013338*Vec - 73.215*LAT + 51.708*LON + 0.52991*ELE (Model2)
Model 2 Ausgewähltes Model für die Prognostizierung regionaler, jährlicher Niederschlagsvariabilität auf Gemeindebene
Precipitations: observed (P) vs. Predicted (P_f) (2004)
P
P_f
1500
Precipitations (mm/n)
1400
1300
1200
1100
om
S e
P o-A
Ab orto va
om - N
ey ovo
H Cal
ou av
ey i
og
At be
hi
em
e
D
an
gb
o
Bo
L o pa
ko
ss
a
Do
gb Z e
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ta
La
lo
B
Ad on
ja ou
Kl -Ou
ou e
ek re
an
m
e
P
Ap obe
la
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Da
s s Dji
a- dja
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Ba
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B a te
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ko
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N
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al
i
N
i
Si kki
ne
nd
e
po
ui
d
C
-P
o
O
nd
ra
G
ah
1000
Commune (south-north)
Abb. III.1.3.-19: Beobachtete vs. prognostizierte jährliche Niederschläge (P vs. P_f) in 2004 für 62
Oueme-Gemeinden
Landnutzung
148
IMPETUS
Concrete Eco-precipitation (Pe_ac) vs. Eco-volume (Vec)
Pe_ac
South_R²=49%
P =a+b*Vec+c*LON+d*LAT+e*ELE
Vec
Middle_R²=82%
North_R²=22%
120000
140
Whole Oueme _R²=26%
120
100000
V e c (m ³ / h a )
80
60000
60
40000
P e _ a c (m m / y e a r )
100
80000
40
20000
20
0
Gr
an
dP
O uop o
id
Co ah
S o me
P
A b o rt -A v a
o m o -N
e ov
H oy -C a o
u e la v
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A t og be
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Da m e
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B o
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ss
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gb
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To
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A d B on
j
a
K l -O o u
ou ue
e k re
an
me
A p P ob
la h e
A o
Z a b om u e
ng e
na y
na
Da
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ss D jido
a -Z j a
ou
me
Sa
v
Ba e
B a nte
s
P a s ila
ra
k
O u ou
ak
N' e
Da
N li
S i ik ki
ne
nd
e
0
Abb. III.1.3-20: Prognostizierte konkrete Ökoniederschläge (Pe_ac) vs. beobachtete Ökovolumina
(Vec) im Jahre 2004 für 62 Oueme-Gemeinden
Abbildung III.1.3-19 veranschaulicht die Szenarien von Model 2, wie die beobachteten und prognostizierten Niederschläge in allen 62 Oueme-Gemeinden variieren. Abbildung III.1.3-20 zeigt,
dass die durch das Model 2 prognostizierten Ökoniederschläge mit der gleichen Tendenz wie die
beobachteten Ökovolumina, in allen 62 Oueme-Gemeinden variieren.
In Abbildung III.1.3-21 werden die geschätzten aktuellen Ökoniederschläge nochmals für
die 62 Gemeinden des Oueme Gebiets dargestellt. Es ergibt sich ein allgemeiner Bestimmungsgrad
von 51%. Die Abweichungen gegenüber den Modelldaten der Abbildung III.1.3-20 sind moderat im
Nieder-Oueme und im Hoch-Oueme aber sehr stark und deshalb unbefriedigend im Mittel-Oueme,
dem Übergangsgebiet zwischen monomodaler und bimodaler Niederschlagsverteilung. Einige Ökoniederschläge sind sogar negativ was im Grunde genommen nicht möglich ist da der untere Wert,
aus der Definition der Ökoniederschläge, null ist. Weitere Erhebungen der Ökovolumina in den
Gemeinden des Oueme Einzugsgebiets würde das empirische Modell verbessern.
Landnutzung
149
IMPETUS
Initial Eco-precipitation (Pe') vs. Eco-volume (Vec)
Pe'
South_R²=60%
Pe’=P-P_min = a*Vec
Vec
Middle_R²=6%
North_R²=58%
120000
250
Whole Oueme _R²=51%
200
100000
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Abb. III.1.3-21: Geschätzte aktuelle Ökoniederschläge (Pe’) vs. beobachtete Ökovolumina (Vec)
im Jahre 2004 für 62 Oueme-Gemeinden
Ausblick
Engere Zusammenarbeit mit anderen IMPETUS-Kollegen ist eine notwendige Voraussetzung für
weitere Entwicklung des PK Be-L4.
Die über das ganze Oueme flächendeckend rekonstruierten Vegetationsdynamiken (inklusiv Biomasse, Biovolumen und Ökovolumen) stellen eine zuverlässige Berechnung von Vegetationsdynamiken dar, vorausgesetzt dass die Fernerkundungsdaten stimmen. Neben eigenen Feldmessungen
und Felderhebungen wurden Agrarstatistiken eingesetzt, um die Fernerkundungsdaten zu validieren.
Mit den rekonstruierten Vegetationsdynamiken kann ein möglich steigender Einfluss dieser auf
Bodenparameter überprüft werden, Mangelnde regionale Bodeninformation wurden mit eigenen
erhobenen Bodendaten und den Bodendaten von IMPETUS-Kollegen ergänzt.
Eine der zentralen Ziele ist es, die empirisch interaktive Beziehung zwischen Niederschlagsvariabilität und Vegetationsdynamiken bis zu einem bestimmten Grad auszuarbeiten. So können auch subregionale Klimamodellierung mit diesen empirischen Beziehungen ergänzt werden. Dazu braucht
man, – so weit wie möglich –, eine bessere Prognostizierung der Vegetationsdynamiken. Es bedarf
noch weiterem Datenaustausch mit anderen Disziplinen. BIP pro Kopf ist sehr wahrscheinlich ein
nützlicher Ansatzpunkt. Durch eine engere Zusammenarbeit mit PK Be-L3 und PK Be-H3 könnte
ein Journal Paper entstehen. Die Modellierung von Niederschlagsvariabilität in Abhängigkeit von
Vegetationsdynamiken könnte mit Parametern wie Temperatur und Evapotranspiration verfeinert
Landnutzung
IMPETUS
150
werden. Auch Standardisierung und Re-Klassifizierung der Niederschlagsdaten könnten dabei behilflich sein (Paeth 2006, Wang etc. 2006a und 2006b). Die in diesem Artikel vorgestellte Arbeit
steht in Kürze als Veröffentlichung zur Verfügung.
Literatur
DeFries RS, Foley JA, Asner GP. 2004. Land-use choices: balancing human needs and ecosystem
function. Frontiers in Ecology and the Environment: Vol. 2, No. 5 pp. 249–257.
De Laethauwer, B. 2004. Estimation de la biomasse et de l’indice foliaire du manguier dans le bassin du Haut-Ouémé au Bénin. Diplomarbeit. Hogeschool Gent, Belgien.
Deng, Zh.X. 2007. Vegetation Dynamics in Oueme Basin, Benin, West-Africa. Dissertation of University Bonn. Germany. (forthcoming).
Deng, Zh.X., Janssens, M.J.J. 2004. Shaping the future through pruning the mango tree?--A case
study in Upper-Ouémé, North Benin. International Conference on integrated water resource
management of tropical river basins, Cotonou, Octobre 2004.
Foley JA, DeFries RS, Asner, GP, et. 2005. Global Consequences of Land Use. Science 309 (5734),
570.
Janssens, M.J.J., Deng, Zh.X., Sonwa, D., Torrico, J.C., Mulindabigwi, V. & Pohlan, J. 2004a. Relating agro-climax of orchards to eco-climax of natural vegetation. In: Proc. 7th International
Symposium on Modelling in Fruit Research and Orchard Management, 20-24 June 2004. Copenhagen, Denmark.
Janssens, M.J.J., Deng, Zh.X., & Mulindabigwi, V. 2004b. Contribution agronomique à la validation des scénarios hydrologiques du bassin de l’Ouémé. Worshop Le cycle hydrologique du
bassin versant de l’Ouémé et ses implications socioéconomiques, Cotonou, Octobre 2004.
Matson PA., Parton WJ, Power AG, and Swift MJ, 1997. Agricultural Intensification and Ecosystem Properties. Science 277 (5325), 504.
Paeth, H. 2006. The climate of tropical and northern Africa – a statistical-dynamical analysis of the
key factors in climate variability and the role of human activity in future climate change. - In:
Bonner Meteorologische Abhandlungen 61, 340 S.
Vermeersch, H. 2005. Estimation of Biomass and Leaf Area Index for Parkia biglobosa (Néré) in
Central Benin. Diplomarbeit. Hogeschool Gent, Belgien.
Wang, W., B. T. Anderson, N. Phillips, R. K. Kaufmann, C. Potter, and R. B. Myneni, 2006a.
Feedbacks of Vegetation on Summertime Climate Variability over the North American Grasslands: 1. Statistical Analysis, Earth Interactions, 10, Available online at Earth Interactions.
Wang, W., D. Entekhabi, D. Huang, R. K. Kaufmann, C. Potter, and R. B. Myneni, 2006b. Feedbacks of Vegetation on Summertime Climate Variability over the North American Grasslands: 2. A Coupled Stochastic Model, Earth Interactions, 10, Available online at Earth Interactions.
Landnutzung
PK Be-L.5
IMPETUS
151
Nachhaltiges Feuermanagement für Ressourcenschutz mit Fernerkundung
und GIS
Problemstellung
Große Gebiete Benins sind in der Trockenzeit von Buschfeuern betroffen. Wie Untersuchungen im
Rahmen des IMPETUS Projektes zeigten, werden mehr als 70 % der Fläche des Einzugsgebietes
des oberen Ouémé gebrannt. Im der traditionellen Form der Landbewirtschaftung ist das Legen von
Feuern eine Methode um Felder für den Anbau vorzubereiten. Feuer wird aber auch von Viehzüchtern gelegt, um trockene, harte Gräser zu verbrennen, und so einen erneuten Austrieb von jungen
frischen Gräsern zu ermöglichen, die vom Vieh bevorzugt werden. Auch zur Jagt werden Feuer
gelegt.
Durch die ansteigende Bevölkerungsdichte und das damit einhergehende Zusammenbrechen des
traditionellen Feuermanagements stellen die Feuer ein zunehmendes Problem dar, besonders in
Hinblick auf die Bodendegradierung, Nährstoffkreislauf, Vegetationszusammensetzung und CO2
Haushalt. Insbesondere die späten Feuer („late fires“), definiert als Feuer nach dem 16.12. jeden
Jahres, tragen besonders zur Bodendegradation bei, da die in der Asche gebundenen Nährstoffe vor
Landnutzung
IMPETUS
152
Einsetzen der Regenzeit nicht mehr in den Boden eingebunden werden können. So wird ein Großteil der wertvollen Nährstoffe vom Regenwasser weggespült.
Aus diesem Grund gibt es gesetzliche Bestimmungen und Vereinbarungen zwischen Dörfern und
Entwicklungsgesellschaften, dass nach dem 16. Dezember keine Feuer mehr gelegt werden dürfen.
Allerdings werden diese Verordnung bzw. spezielle Vereinbarungen sehr oft nicht eingehalten und
es stellt sich die Frage nach einem effektiven Kontrollsystem. Aus wissenschaftlicher Sicht ist die
Quantifizierung der vom Feuer beeinflussten Gebiete und der Nährstoffkreislauf sowie die CO2
Bilanz ein wichtiges Forschungsfeld.
Mitarbeiter
H.-P. Thamm, M. Judex, V. Orekan, N. Bako-Arifari, C. Hiepe
Zielsetzung
Ziel dieses PKs ist die Untersuchung der raumzeitlichen Feuerdynamik in Benin durch den Aufbau
eines Feuer Monitoring Systems und die Schaffung eines SDSS für nachhaltige Feuermanagement
Systems.
Dazu gehört die Erfassung der raumzeitliche Verteilung der Buschfeuer, sowie die Abschätzung der
verbrannten Biomasse, die Erfassung des Nährstoffumsatzes und die durch Feuer verursachte Bodendegradierung sowie die Abschätzung des Einflusses von Buschfeuer auf den CO2 Haushalt.
Weitere Aufgaben im Sinne eines nachhaltigen Feuermanagements, ist die Überprüfung der Einhaltung von gesetzlichen Bestimmungen und Dorfvereinbarungen bezüglich des Zeitpunktes der Feuer.
Zuwiderhandlungen sollen umgehend erkannt werden und können an die verantwortlichen Stellen
gemeldet werden. Die oben genannten Aufgaben sollen einem in dem PK erstellten Monitoring System unter Verwendung von frei zugänglichen Fernerkundungsdaten geleistet werden.
In einem weiteren Schritt erfolgt die Analyse der raumzeitlichen Muster der Feuer unter Einbeziehung von zusätzlichen Informationen wie Vegetationsdaten, Klimaparameter wie Niederschlag und
Wind, Bodendaten und sozioökonomischen Daten. Auf dieser Grundlage wird ein Prozessverständnis geschaffen, das die Grundlage für ein „Decision Support System“ (DSS) für ein nachhaltiges
und effizientes Feuer Management darstellt. Das DSS iMABFIRE (Managing Bush Fire) soll den
Verantwortlichen helfen, geeignete Stellen für ein kontrolliertes Brennen zu finden. Des Weiteren
können mit dem DSS effizient die Stellen für Feuerschutzstreifen („pas feu“) geplant werden. Dies
kann zu einem deutlich verbesserten Einsatz der knappen Mittel für den Feuerschutz führen. Weiterhin können die Auswirkungen unterschiedlicher Feuermanagementoptionen auf die Raummuster
der Feuer, den Biomassenumsatz sowie den Nährstoffkreislauf abgeschätzt werden. iMABFIRE ist
für die Verantwortlichen ein nützliches Werkzeug für die Organisation eines nachhaltigen Feuermanagements. Es kann mit entsprechenden Modifikationen für den gesamten Savannengürtel in
West-Afrika eingesetzt werden.
Neben der direkten Nutzeranwendung für Behörden und Entwicklungsgesellschaften stellt die Erfassung raumzeitlicher Dynamik der Buschfeuer aus wissenschaftlicher Sicht einen viel diskutierten
Problemkomplex dar.
Landnutzung
IMPETUS
153
Nutzergruppen
• ProPGTRN
• INRAB
• UTE
• UAC Geographie (Prof. Hondgaba)
• CIPMA (Prof. Honkonou)
Ein effizientes Feuermanagementsystem benötigt zuverlässige Informationen bezüglich der raumzeitlichen Verteilung der Feuer, auf deren Grundlage angemessene Entscheidungen getroffen und
entsprechende Maßnahmen, wie zum Beispiel kontrolliertes Abbrennen oder die Anlage von Feuerschutzbändern („pas feu“) eingeleitet werden können. Bisher zugängliche Informationen wie zum
Beispiel die aus MODIS abgeleiteten Feuerprodukte (z. B. MODIS fire products,
[http://edcdaac.usgs.gov/modis/dataproducts.asp#mod14]) sind aufgrund der schlechten räumlichen
Auflösung sowie einiger methodischen Probleme (nur zum Zeitpunkt des Überflug des Satelliten
aktive Feuer werden erkannt) unzureichend. Aus diesem Grund wurde automatisierte Prozessierungsketten aufgebaut, die selbstständig bei Verfügbarkeit die entsprechenden optischen MODISBilder von dem Server in USA übertragen, sie entsprechend abspeichern und dokumentieren, und
mit dem von uns entwickelten Algorithmus die gebrannten Stellen erkennen. Die erkannten Brandstellen werden dabei mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeitsklassen codiert um der Gefahr von
Fehlinterpretionen entgegenzuwirken. Dabei gibt es drei Wahrscheinlichkeitsstufen: mit sehr hoher
Wahrscheinlichkeit gebrannt, mit hoher Wahrscheinlichkeit gebrannt und möglicherweise gebrannt.
Durch die Angabe der Wahrscheinlichkeit wird dem Bearbeiter die Möglichkeit gegeben, entsprechende Flächen nochmals eingehend zu Untersuchen um die Aussage nachträglich validieren oder
falsifizieren. In 2007 wurde diese Prozessierungskette ausfallsicherer gestaltet und auf die satellitenbetreiberseitig geänderte Datenstruktur angepasst.
Weiterhin erfolgte eine Kalibrierung der Brandflächen mit höher auflösenden optischen Satellitendaten (IRS und ASTER). Diese Arbeit wird in der Feuerperiode 2007-2008 fortgesetzt. Die Ergebnisse dieser Kalibrierung werden auf der Konferenz in Quagadougou vorgestellt werden. Es laufen
Arbeiten die Prozessierungskette in ein JAVA Framework einzuarbeiten, um es nach zu Benin
transferieren. Ein wesentliches Kriterium für einen reibungslosen Betrieb ist eine schnelle und zuverlässige Internetleitung in Benin und eine gewisse Infrastruktur bestehend aus zuverlässig arbeitender Hardware und kompetenten Systemadministratoren. Die entsprechende Schulung ist eine
wichtige Aufgabe.
Zur Untersuchung der bei dem Feuer umgesetzten Biomasse, des CO2- und Nährstoffkreislauf,
wurden Kontakte mit dem Geographischen Institut der UAC mit Professor Houndagba, Prof. Sinsin
und dem Leiter von CIPMA Prof. Hounkou aufgenommen.
Landnutzung
IMPETUS
154
Stand der Arbeiten an dem SDSS
Für ein nachhaltiges Feuermanagement muss ein Tool geschaffen werden, mit dem ein Benutzer die
Ausbreitung eines Feuers, bei frei wählbarem Startpunkt, und gegebenen Randbedingungen bezüglich der aktuellen Landnutzung, der aktuellen Brennstoffverfügbarkeit und Brennbarkeit, sowie den
aktuellen meteorologischen Verhältnissen simulieren kann. Mit dem Feuerausbreitungsmodell
können kontrollierte Feuer geplant, die Anlage von Feuerschutzstreifen („pas feu“) getestet und die
Abschätzung von durch von Feuer versursachten Schänden Plantagen, Feldern oder gar an Siedlungen durchgeführt werden.
Schaffung eines agentenbasierten Feuerausbreitungsmodels
Hierfür wurde in dem am ZFL entstandenen Framework für räumlich explizierte Modellierung
XULU (eXtendable Unified Land Use and land cover framework) ein Feuerausbreitungsmodell
programmiert. Da bei den jährlichen Buschfeuern in Benin in der Regel nur die Grassschicht abbrennt, war die Grundlage des Algorithmus ein einfaches Agenten basiertes Modell, ein zellularer
Automat. Der Bearbeiter kann eine satellitertenbasierte Landnutzungskarte des zu untersuchenden
Gebietet in das Modell importieren und für eine besseren Verortung und Orientierung beliebige
Vektordaten (z.B. Ortschaften, Strassen, Gemeindegrenzen) überlagern. Abbildung III.1.3-22 zeigt
die Nutzeroberfläche des Models.
Das Modell arbeitet unabhängig von dem räumlichen Maßstab der Rasterkarte. In der Regel für
steht das Untersuchungsgebiete in Benin eine aus LANDSAT- und ASTER-Daten abgeleitete
Landbedeckungs-/Landnutzungskarte mit 30 m x 30 m Rasterweite zur Verfügung, bei der die
Hauptlandnutzungen ausgewiesen sind (z.B. foret dense, foret gallerie, jacher, fallow,…). Diese
Grundkarte sollte regelmäßig auf den neusten Stand gebracht werden (ca. einmal jedes Jahr). Für
Bestimmung der aktuellen Brennbarkeit (verfügbares Brennmaterial, Feuchte) wird diese Grundlandnutzungskarte mit den aktuellen aus MODIS Satellitendaten abgeleiteten NDVI Werten verschnitten.
Diese Kombination von räumlich hoch aufgelösten LANDSAT/ASTER Daten mit den zeitlich hoch
aufgelösten MODIS Daten ist eine interessante Technik zur Verbesserung der räumlichen bzw. zeitlichen Auflösung. Der Zusammenhang zwischen Brennbarkeit und NDIV erfolgt durch eine Analyse der gebrannten Flächen auf schon aufgenommenen Daten unter Einbeziehung der räumlich hoch
aufgelösten Landbedeckung-/Landnutzungsklassifzierung und Zusatzdaten wie Bodenkarten und
Topographie.
Landnutzung
IMPETUS
155
Abb. III.1.3-22: Benutzeroberfläche für des Feuerausbreitungsmodells (iMabfire) innerhalb von
XULU
Die Einbeziehung der hoch aufgelösten Landnutzungsgrundkarte ist notwendig, da z.B. trockenes
Gras unter immergrünem Baumbestand in einem anderen NDVI resultiert als trockenes Gras in einer baumlosen Savanne. Diese Analysen sind noch nicht vollständig abgeschlossen und werden für
die Feuersaison 2007-2008 fortgesetzt.
Das Ergebnis der vorgestellten kombinierte Analyse der Fernerkundungsdaten sind Rasterkarten der
Brenneignung für jede Zelle des Untersuchungsgebiets mit Werten von 0 (nicht brennbar, Bespiel:
Dichter Galleriewald oder Fels) bis 1 (extrem gut brennbar, Beispiel: trockene Grass Savanne mit
dichtem Grassbestand) für jeden Zeitpunkt.
Landnutzung
IMPETUS
156
Einbindung der meteorlogischen Parameter in das Feuerausbreitungsmodell
Die Feuerausbreitung wird neben der aktuellen Brennmaterialverfügbarkeit der Landbedeckung /
Landnutzung in starkem Maße von den meteorologischen Bedingungen beeinflusst. Zentrale Elemente sind hierbei der Niederschlag und vor allem die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung.
In der vorliegenden Version des Modells, kann die bearbeitende Person die Windrichtung und die
Windgeschwindigkeit frei wählen. Die Einstellung der Windrichtung erfolgt über einen Drehregler
(Windrose) mit einem Bereich von 0-360 Grad, die Windgeschwindigkeit wird über einen Schieberegler gewählt (Siehe Abbildung III.1.3-22).
Die Ausbreitungsmuster von Bränden werden auch von Variationen in der Windstärke und
Schwankungen der Windrichtung beeinflusst. Deshalb wurde in iMABFIRE Optionen eingebaut
diese Parameter einstellen zu können. Die gewünschten Bereiche in denen die Windrichtung variieren kann werden über einen Schieberegler eingestellt (in Grad). Die Schwankungsbreite der Windgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde kann über einen Schieberegler eingegeben werden. Mittels
eines Zufallgenerators wird nun vor jedem Interaktionsschritt des zellularen Automaten ein
Windrichtungs- und Windgeschwindigkeitswert innerhalb des gewählten Schwankungsbereich ermittelt und damit die Ausbreitung des Feuers parametrisiert. Abbildung III.1.3-23 zeigt die Auswirkungen unterschiedlicher Windgeschwindigkeiten auf die Feuerausbreitung.
Abb. III.1.3-23: Auswirkung unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten auf die Brandmuster.
Es ist auch möglich die Parameter in Laufzeit, also während der Simulation des Brandes zu ändern.
Das ermöglicht z.B. die Eingabe von veränderten Windrichtungen oder Windstärken. Diese Änderungen werden vom Modell sofort übernommen und im nächsten Iterationsschritt verwendet. Diese
Funktion wird für die Planung von Feuerschutzschneisen und die Berechnung unterschiedlicher
Szenarien für die Feuerausbreitung benötigt.
Im Moment wird an einer Schnittstelle gearbeitet um reale meteorologische Parameter an das Feuermodell zu koppeln. So können aktuelle meteorologische Parameter in Echtzeit verwendet werden.
Damit ist es aber auch mögliche Situationen in der Vergangenheit über historische oder Re-
Landnutzung
IMPETUS
157
Analysedaten einzuspielen. Auch die Verwendung von Klima-Modellergebnissen ist dadurch möglich.
Abb. III.1.3-24: Brandmuster unter Einfluß einer Windrichtungsänderung um 105 Grad.
Parallelisierung des Feuerausbreitungsmodells.
Mit iMABFIRE können im Prinzip beliebig viele Feuer gleichzeitig initiiert werden. Mit der Anzahl
der simulierten Feuer wachsen allerdings die Anforderungen an die Rechenleistung des verwendeten Computers. iMABFIRE ist aber besonders für den Einsatz in Entwicklungsländern geschaffen
worden, in denen leistungsfähige Rechner in der Regel nicht zur Verfügung stehen. Deshalb wurde
begonnen eine Version von iMABFIRE für paralleles Rechnen zu schaffen. Hierbei kann die Rechenlast auf beliebige Computer verteilt werden. Dabei können heterogene Computer in Bezug auf
Prozessorleistung, Arbeitsspeicher und anderen Ausstattungmöglichkeiten gleichzeitig verwendet
werden. Es muss nur auf jedem Computer ein kleines JAVA Programm installiert und die einzelnen
Computer auf dem Hauptcomputer angemeldet werden. Die Verteilung der Rechenleistung erfolgt
dann selbstständig von iMABFIRE-Paralel, ohne dass der Nutzer weitergehende Computerkenntnisse haben muss. Das dieser Ansatz wurde von Dominik Appl in einer Diplomarbeit für das statistisch/dynamische Landnutzungsmodel XULU erfolgreich verwirklicht. In Test mit seinem System
wurden Blade-Server in einem Hochleistungscluster parallel betrieben, es erfolgten aber auch erfolgreiche Modelläufe mit einem heterogenen Computernetz bestehend aus 8 unterschiedlichen
Tischrechnern und Laptops.
Literatur
Appl, D. (2006): XULU / V Eine Erweiterung der XULU –Plattform zur Unterstützung verteilter
Simulationen in der Landnutzungsmodellierung. Diplom-Arbeit. Institut für Informatik – Abteilung III. Bonn
Landnutzung
IMPETUS
158
Giglio, L., van der Werf, G.R., Randerson, J.T., Collatz, G.J. & P. Kasibhatla (2005): Global estimation of burned area using MODIS active fire observations. In: Atmospheric Chemistry and
Physics Discussions 5, S. 11091 – 11141.
Goldammer, J.G. & C. de Ronde (2004): Wildland fire management, Handbook for Sub-Sahara
Africa. Global Fire Monitoring Center. One World Books.
Hettig,, F. (2002): Haushaltsökonomie und soziale Organisation in Zentralbenin am Beispiel des
Dorfes Doguè, Ouémé Region. Master’s thesis, Institut für Völkerkunde der Universität zu
Köln
NASA MODIS HOMEPAGE: http://modis.gsfc.nasa.gov/
Oertel, D., Zhukov, B., Thamm, H.-P., Roehrig, J. & B. Orthmann (2004): Space-borne high resolution fire remote sensing in Benin, West Africa. In: International Journal Remote Sensing
(IJRS) 25 (11), S. 2209-2216.
Orthmann, B. (2005): Vegetation ecology of a woodland-savanna mosaic in central Benin (West
Africa): Ecosystem analysis with a focus on the impact of selective logging. Dissertation,
Mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultät der Universität Rostock.
Roy, D.P., Jin, Y., Lewis, P.E. & C.O. Justice (2005): Prototyping a global algorithm for systematic
fire-affectd area mapping using MODIS time series data. In: Remote Sensing of Environment
97, S. 137 – 162.
San-Miguel-Ayanz, J, Carlson, J.D., Alexander, M., Tolhurst, K., Morgan, G., Sneeuwjagt, R. & M.
Dudley (2003): Current Methods to Assess Fire Danger Potential. In: Chuvieco, E. (ed.):
Wildland fire danger estimation and mapping – The role of Remote Sensing data. Volume 4,
Series in Remote Sensing. World Scientific Publishing Co. Pty. Ltd., Singapore. 2, S. 21 – 61.
Speth, P., Diekkrüger, B., Christoph, M. & A. Jaeger (2005): IMPETUS West Africa, Scenario
building process and problem cluster. In: IMPETUS Publikationen (http://www.impetus.unikoeln.de/).
Thamm, H.-P., Vater, A., Recha, P. & G. Menz (2007): Monitoring and Managing Bush Fire in
West-Africa with Remote Sensing and GIS, Konferenzbeitrag AGIT 04.06 - 06.06, Salzburg
Tandjiékpon, A. (2001): Fire Situation in Bénin. In: International Forest Fire News (IFFN) 25, S. 24.
Landnutzung
IMPETUS
159
Gesellschaft und Gesundheit
IMPETUS
159
III.1.4 Gesellschaft und Gesundheit
Der Zugang zu sauberem Trinkwasser führt zur Reduzierung von Krankheiten und zu wirtschaftlichem Wachstum (UNDP, 2006). Auch wenn Benin zu den wenigen afrikanischen Ländern zählt,
die genügend Geld für das Erreichen der Millenniumsziele in Bezug auf die Wasserversorgung investieren, steht das Land immer noch im Ranking des „Human Development Index“ (HDI) auf dem
163ten Platz von 177 Ländern (UNDP, 2006) und weltweit auf einem der zehn letzten Plätze der
Skala des „Water Poverty Index“ (WPI) (Lawrence et al., 2003). Im Rahmen der bilateralen Zusammenarbeit zwischen Deutschland und Benin wurden die Bereiche Dezentralisierung, Wasserversorgung, Umwelt und Schutz ländlicher Ressourcen als Interventionsschwerpunkte definiert. Die
Verbesserung des Zugangs zu sauberem Trinkwasser steht auch im Vordergrund der Entschuldungs- und Armutsbekämpfungsinitiative der Weltbank für Benin. Vor diesem Hintergrund liefern
die Forschungsergebnisse zum gesellschaftlichen Umgang mit Wasser wichtige Informationen für
die Umsetzung dieser Politiken. Der Einfluss der globalen Erwärmung und der damit verbundenen
Niederschlagsvariabilität auf die Erweiterung von Malariagebieten in Afrika konnte ebenfalls untersucht werden. Die Hauptaktivitäten des Themenbereichs „Gesellschaft und Gesundheit“ im Jahr
2007 waren in erste Linie auf die Integration der hervorgebrachten Ergebnisse in die drei Informationssysteme LISUOC, SIQeau und MalaRis ausgerichtet.
LISUOC (Livelihood Security in the Upper Ouémé Catchment) ist ein Informationssystem zur
Existenzsicherung im oberen Ouémé-Einzugsgebiet und besteht aus den folgenden drei Modulen:
Demographische Projektion (PK Be-G.1), Wassermanagement und Institutionen (PK Be-G.2) sowie
Existenzsicherung und Ressourcen (PK Be-G.3). Die Berechnungen für das Modul „Demographische Projektion“ sind weitgehend abgeschlossen und die Konzeption des Moduls ist fortgeschritten.
Im Rahmen des Moduls „Wassermanagement und Institutionen“ erfolgte vorrangig die Erstellung
einer Datenbank zu den Trinkwasserstellen und zudem die Analyse von Wassermanagementsystemen. Die Programmierung und Visualisierung der Existenzsicherungsdaten für das Modul „Existenzsicherung und Ressourcen“ wurden erfolgreich abgeschlossen. Die vorläufige Version des Informationssystems LISUOC wurde zwei Mal in Benin vorgestellt und diskutiert.
SiQeau (Système d’information „Qualité de l’eau“) soll Entscheidungsträgern Handlungsoptionen
aufzeigen, die auf den im Rahmen des PK Be-G.5 (Trinkwasserqualität) ermittelten Ergebnissen
bezüglich der Trinkwasserqualität im Oberen Ouémé Einzugsgebiet beruhen und eine Prävention
von Wasserkontaminationen im Vorfeld ermöglichen. Seit dem Erstellen der ursprünglichen Brunnendatenbank 2001 hat sich die Situation der Trinkwasserversorgung in vielen Dörfern verändert,
so dass 2007 eine über mehrere Monate angelegte Aktualisierung der Datenbank initiiert wurde. Die
aktualisierte Brunnendatenbank soll in das, sich im Entwicklungsstadium befindliche, Informationssystem SIQeau integriert werden.
Für das Informationssystem MalaRis („The impact of climate change on Malaria Risk in Africa“)
wurden auf der Basis von REMO-Temperatur- und Niederschlagsdaten LMM-Ensembleläufe für
den Zeitraum von 1960 bis 2000 durchgeführt. Die Abschätzung der zukünftigen Entwicklung der
Malaria in Afrika durch zwei Malariaprojektionen (2001-2050) zeigt, dass sich die Malaria in
Westafrika zurückzieht und in bevölkerungsreichen Gebieten vermehrt Epidemien auftreten. In
Ostafrika wird sich die Malaria im Hochland verbreiten. Die Überprüfung der REMOTemperaturen für Afrika mit Hilfe von ERA-40 macht eine Korrektur der Daten notwendig. Mit der
IMPETUS
160
Validierung des LMM wurde mit Hilfe des beobachteten Auftretens der Malaria begonnen, wodurch eine endgültige Parametrisierung des Modells ermöglicht wird. Auf der Basis der bisherigen
Ergebnisse wurde die Version 0 des IS MalaRis erstellt.
IMPETUS
161
PK Be-G.1 Demographische Projektionen für das Ouémé-Einzugsgebiet
Kinder in Zentralbenin
Problemstellung
Die demographische Entwicklung ist eine wesentliche Antriebskraft des Wandels von Ressourcennutzungsmustern und der wirtschaftlichen Entwicklung. Die Zunahme des Bevölkerungsdrucks auf
Naturressourcen verursacht ihre Verknappung und häufig auch ihre Degradation und beeinträchtigt
in der Folge die Existenzsicherung der Bevölkerung. Die Aufgabe des vorliegenden Problemkomplexes besteht in der Untersuchung der demographischen Entwicklung im Ouémé-Einzugsgebiet
anhand der IMPETUS-Szenarien und der Erstellung demographischer Projektionen.
Mitarbeiter
M. Heldmann
Zielsetzung
Projektionen der demographischen Entwicklung in den IMPETUS-Szenarienregionen Hoch-Mittelund Nieder-Ouémé. Die Projektionen werden auf Grundlage der storylines für die Ebene der Departements gerechnet und die Ergebnisse anschließend durch dynamisches downscaling auf die Ebene
der Gemeinden und Arrondissements (z. T. bis auf Ebene der Dörfer bzw. Stadtviertel) übertragen.
Parallel dazu erfolgt eine Projektion der städtischen Bevölkerung im Ouémé-Einzugsgebiet. Alle
demographischen Rechnungen haben einerseits zum Ziel, anderen Problemkomplexen Basisgrößen
IMPETUS
162
für eine zentrale Antriebskraft zur Verfügung zu stellen. Andererseits gilt es, die demographischen
Rahmenbedingungen für Bevölkerungsentwicklungen in Benin bis 2025 zu analysieren. Um anderen Problemkomplexen eine größere Datenbasis zur Verfügung zustellen, und um interregionale
demographische Prozesse analysieren zu können, wurden die Berechnungen vom OuéméEinzugsgebiet auf den Gesamtraum Benin erweitert.
Nutzergruppen
Institution
Nutzer
Departement Borgou
Service régional de l’eau
Departement Donga
Kommune Bassila
Chef technique
Kommune Djougou
Chef technique
Kommune Copargo
Chef technique
Kommune Ouaké
Chef technique
Kommune N’Dali
Chef technique
Kommune Tchaourou
Chef technique
Kommune Parakou
Chef technique
INSAE
Mr. Gomez
Im Jahr 2007 wurden demographische Berechnungen im Hinblick auf das mit
den PKs Be-G.2 und Be-G.3 gemeinsam zu entwickelnde Informationssystem
LISUOC durchgeführt. Notwendig waren sowohl Aktualisierungen alter Datensätze als auch Neuberechnungen.
Die ursprünglich bereits 2006 berechneten demographischen Projektionen auf
den Ebenen der 77 Gemeinden, 594 Arrondissements und 3742 Dörfer wurden
verfeinert und insbesondere den Hydrologen, aber auch anderen Teilprojekten
in finaler Fassung zur Verfügung gestellt. Die Aktualisierung der Berechnungen aus dem Jahr 2006 über die dynamische Gewichtung der demographischen
Szenariendaten der Departementebene hat zu einer genaueren Wiedergabe der
Projektionsergebnisse auf den kleineren räumlichen Territorialeinheiten geführt. Dieser Aspekt hat
eine besondere Bedeutung für die Entwicklung des IS Moduls LISUOC-Demographie da Gemeindevertreter und lokal verankerte Institutionen als potentielle Hauptnutzer des Informationssystems
identifiziert werden. Des Weiteren wurden Szenarienberechnungen der Altersstruktur und deren
Entwicklung bis 2025 auf Ebene der Gemeinden und Arrondissements durchgeführt. Im Januar
2008 sind damit alle Rechengrundlagen für das IS-Modul LISUOC-Demographie abgeschlossen.
IMPETUS
163
Die Konzeption von LISUOC-Demographie wurde in Zusammenarbeit mit den Entwicklern und
den PK-Verantwortlichen der anderen beiden Module gestaltet. Das Modul soll dem Nutzer Informationen zur Bevölkerungsdynamik in Zentralbenin liefern. Einbezogen werden sowohl demographische Entwicklungen der Vergangenheit (seit 1992) als auch mögliche zukünftige Entwicklungen
bis 2025 im Rahmen der von IMPETUS entwickelten Szenarien. Im Vordergrund steht dabei das
Szenario BIII „Business as Usual“, welches von einer Entwicklung unter ähnlichen demographischen Rahmenbedingungen wie zwischen 1992-2002 ausgeht und mit internationalen und nationalen Prognosen (UNDP, INSAE) für Gesamtbenin weitgehend übereinstimmt. Informationen zu den
anderen Szenarien werden dem Nutzer über Textform übermittelt. Durch die Präferenz des Szenarios BIII wird eine höhere Nutzerorientierung und Stringenz erzielt.
LISUOC-Demographie ist räumlich auf den Bezugsraum des Oberen Ouémé-Einzugsgebietes fokussiert. Es orientiert sich jedoch an den räumlich-administrativen Einheiten der Region, um die
Relevanz in Planung und Regionalentwicklung zu gewährleisten, und erweitert den Bezugsraum
zusätzlich um die Gemeinde Ouaké, westlich des Einzugsgebiets. Es umfasst damit 7 Gemeinden
und 41 Arrondissements.
Abb. III.1.4-1: Startbildschirm LISUOC-Module
Die Struktur von LISUOC-Demographie beinhaltet zwei Fenster, die dem Nutzer den Vergleich
zwischen zwei Zieljahren und/oder Darstellungsformen demographischer Entwicklungen ermöglicht. Über ein Menü pro Fenster kann der Nutzer wählen, auf welcher administrativen Ebene, für
IMPETUS
164
welches Jahr und in welcher Darstellungsform er die demographische Entwicklung visualisieren
möchte. LISUOC-Demographie bietet drei Darstellungsebenen (Erhebungsraum Zentralbenin,
Communes, Arrondissements) und drei Darstellungsmodi (Absolute Bevölkerung als Karte, Bevölkerungsdichte als Karte und geschlechtsspezifische Alterspyramiden). Die kartographische Darstellung erfolgt in statischen Klassen, so dass eine visuelle Vergleichbarkeit über Jahre und Ebenen
möglich ist, wie folgend beispielhaft abgebildet.
Abb. III.1.4-2: LISUOC Demographie: Darstellung von Bevölkerungsdichten auf Arrondissement-Ebene
IMPETUS
165
Abb. III.1.4.-3: LISUOC Demographie: Darstellung von Altersgruppen und Gesamtbevölkerung
Ausblick
Die Fertigstellung der Version 0 von LISUOC-Demographie ist für Ende Februar 2008 vorgesehen.
In Zusammenarbeit mit den Entwicklern werden die berechneten Daten für die Einarbeitung ins
System formatiert und aufbereitet. Anschließend werden Begleittexte erstellt und ins System integriert. Ein Feedback wird im Mai über eine Capacity-Building Maßnahme in Benin erreicht werden.
Im Oktober sind weitere Capacity-Building-Maßnahmen in Benin geplant. Bereits bis zur Statuskonferenz im August 2008 soll umfangreiches Begleitmaterial in Form einer CD-ROM und Printversion erstellt werden, in das Erfahrungen der Capacity-Building-Maßnahme vom Mai 2008 einfließen.
Literatur
Hadjer, K., Klein, T. & U. Singer (2004): Unveröffentlichter Datensatz des Regionalsurveys zur
Existenzsicherung im Oberen Ouémé-Einzugsgebiet
Hadjer, K., Klein, Th. & M. Schopp (2005):Water consumption embedded in its social context,
north-western Benin. In: Physics and Chemistry of the Earth. Special Issue, Vol. 30, Issues 67, S. 357-364.
IMPETUS
166
Heldmann, M. and Dovenspeck, M.(2008): “Demographic Projections for Benin until 2025”. ”. In:.
Christoph, M., Judex, M. & Thamm, H.-P (2008) IMPETUS Atlas Benin, Second Revised
Edition. Bonn: University of Bonn. In print
Heldmann, M. and Dovenspeck, M. (2008) “Demographie: Spatial disparities and high growth
rates”. In:. Christoph, M., Judex, M. & Thamm, H.-P (2008) IMPETUS Atlas Benin, Second
Revised Edition. Bonn: University of Bonn. In print
INSAE (1992): Troisième Recensement Général de la Population et de l’Habitat de Février 2002.
Institut National de la Statistique et de l’Analyse Economique, Cotonou, Bénin.
INSAE (2003): Troisiéme Recensement Général de la Population et de l’Habitat de Février 2002.
Institut National de la Statistique et de l’Analyse Economique, Cotonou, Bénin.
PK Be-G.2
IMPETUS
167
Wassermanagement und institutioneller Wandel
Problemstellung
Die Wasserknappheit in Benin ist weitgehend eine Folge sozial und politisch bedingter Zugangsregeln und äußert sich daher weniger als ein Problem der absoluten Wasserverfügbarkeit als vielmehr
des Zugangs zu sauberem Trinkwasser. Nach der Dezentralisierung und weiteren administrativen
Reformen sind die Zuständigkeit und die Kompetenz der kommunalen Verwaltungen im Wassermanagement nicht klar definiert. Als Konsequenz verhindern die unterschiedlichen institutionellen
Hemmnisse eine effektive Umsetzung der Reformen im Bereich des Wassermanagements. Als zentrales institutionelles Hemmnis ist die geringe Abflussrate der Finanzmittel innerhalb des Wassersektors zu nennen. Beispiele sind die ausbleibende Wartung des bestehenden Versorgungsnetzes
und die verzögerte Standortwahl neuer Wasserstellen. Von besonderem Interesse ist hierbei, ob das
kommunale Wassermanagement zu einer optimaleren Versorgungssituation führen wird. Die Umsetzungsprobleme der Reformen beziehen sich nicht nur auf Trinkwasserstellen, sondern vor allem
auf die immer zahlreicheren Kleinstauseen. Da das Wassermanagement derzeit von institutioneller
Unsicherheit geprägt ist, hängt seine Ausgestaltung stark von den Partikularinteressen und strategien der beteiligten Akteure ab. Im Rahmen des Informationssystems LISUOC (Livelihood
Security in the Upper Ouémé Catchment) zur Existenzsicherung wurde ein Modul „Wassermagement und institutioneller Wandel“ entwickelt. Das Modul bietet den zahlreichen Akteuren im Wasserbereich eine Datenbank zu Trinkwasserstellen und Texte zu Wassermanagementpraktiken.
Mitarbeiter
V. Mulindabigwi, N. Bako-Arifari, K. Hadjer, M. Heldmann
Zielsetzung
Ziel des Problemkomplexes ist es, die veränderten Planungs- und Implementierungspraktiken des
Wassermanagements im Kontext der Sektorreformstrategien und der Dezentralisierung zu verstehen. Dieses Verständnis stellt zum einen eine unabdingbare Vorraussetzung dar, um IMPETUSTransferprodukte im Bereich des Wassermanagements sinnvoll zu platzieren. Zum anderen soll der
Wissenstransfer über neue Managementregime im Bereich der Wasserversorgung an zuständige
Wasserinstitutionen zu einer effizienteren Planungspraxis im Sinne eines Capacity development
beitragen. Basis für den geplanten Wissenstransfer sind die analysierten „best“ und „worst practices“, die in einem Vergleich zwischen verschiedenen Verwaltungseinheiten identifiziert werden.
Nutzergruppen
Das Informationssystem LISUOC (Livelihood Security in the Upper Ouémé Catchment) und damit
auch das Modul "Wassermanagement und Institutionen" wurde in erster Linie für die Gemeinden
(Bassila, Djougou, Ouaké, Copargo, N' Dali, Parakou, Tchaourou) und Projekte der Entwicklungszusammenarbeit im oberen Ouémé-Einzugsgebiet entwickelt. Dieses Modul dient ebenfalls als Informationstool für die SH (Services Hydrauliques) und LASDEL (Laboratoire d'Etudes et de Recherche sur les Dynamiques Sociales et le Développement Local).
IMPETUS
168
Tab. III.1.4-1: Ausgwälte Anwender des LISUOC-Moduls Wassermanagement und Institutionen
Institution
Département Borgou
Département Donga
Kommune Bassila
Kommune Djougou
Kommune Copargo
Kommune Ouaké
Kommune N’Dali
Kommune Tchaourou
Kommune Parakou
LASDEL
Nutzer
Chef technique
Chef technique
Chef technique
Chef technique
Chef technique
Chef technique
Chef technique
Dr. Nassiro Bako-Arifari
Stand der IS -Entwicklung
Im Laufe des Jahres 2007 wurden vor allem die Erstellung einer Datenbank zu
den Wasserstellen (traditionelle Brunnen, geschlossene Brunnen, Pumpen, Wassertürme) und die Analyse der Wassermanagementsysteme in den Gemeinden
des oberen Ouémé-Einzugsgebietes durchgeführt. Die Integration dieser Informationen in das IS LISUOC wird durch das Modul Wassermanagement und
institutioneller Wandel realisiert, dessen Struktur inzwischen verfügbar ist. Die
Ergebnisse dieses Moduls sind in Form von GIS-Karten und HTLM-Texten abrufbar. Die abschließende Integration des Moduls in das IS LISUOC wird bis
Ende Februar 2008 erzielt.
Datenbank zu Wasserstellen im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
Für jede Gemeinde des oberen Ouémé-Einzugsgebietes wurde eine Datenbank mit den zugehörigen
Wasserstellen erstellt. Die Wasserstellen bestehen aus traditionellen Brunnen, modernen Brunnen,
Pumpen und Wassertürmen. Die Datenbank enthält hauptsächlich die folgenden Informationen zu
den Wasserstellen: Lokalisierung (geographische Koordinaten, Dorf, Arrondissement, Kommune),
Art der Wasserstelle, Anzahl der modernen Wasserstellen pro 1000 Einwohner, Datum der Realisierung, Geldgeber, Zustand der Wasserstelle, Anzahl der Pumpen oder Wasserhähne, Art der Pumpe
und Art der Wasserentnahme. In Zusammenarbeit mit dem PK Be-G.5 wurde diese Datenbank mit
chemischen und biologischen Analyseergebnissen von 1500 Wasserstellen erweitert.
Trinkwasserzugang im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
169
IMPETUS
Die im Rahmen Pk Be.G.5 durchgeführten biologischen Wasseranalysen zeigen, dass insbesondere
Wasser, das aus Wasserlöchern, traditionellen Brunnen und geschlossenen Brunnen stammt, viele
pathogene Mikroorganismen enthält. Hingegen stellen die Pumpen und Wassertürme saubere
Trinkwasserquellen dar. Um die Verfügbarkeit von sauberem Trinkwasser im oberen Ouémé Einzugsgebiet besser abzubilden, wurde die Anzahl der modernen Wasserstellen pro 1000 Einwohner
in alle Gemeinden, Arrondissements und allen Dörfer ermittelt.
Ergebnisse dieser Berechnungen belegen, dass die Gemeinde N’Dali im oberen OuéméEinzugsgebiet über am wenigsten moderne Wasserinfrastrukturen pro 1000 Einwohner (2,1) verfügt. In der Gemeinde Ouakè hingegen, wo die Degradierung der Naturressourcen sehr fortgeschritten ist und ein Großteil der Bevölkerung zum Wasserzukauf gezwungen ist (HADJER, 2006), gibt
es mehr moderne Trinkwasserstellen pro 1000 Einwohner (3,7) als in anderen Gemeinden. Es zeigt
sich, dass sich die Ungleichheit in der Verteilung von modernen Wasserinfrastrukturen eher zwischen einzelnen Dörfern (0,2-46,4 Wasserstelle/1000 Einwohner) ausdrückt und weniger im Vergleich auf Ebene der Arrondissements (0,8-5,3 Wasserstellen/1000 Einwohner) oder Gemeinden
(2,1-3,5 Wasserstellen/1000 Einwohner). Das Informationssystem LISUOC und insbesondere das
zugehörige Modul Wassermanagement und institutioneller Wandel bietet Gemeindevertretern, EZMitarbeitern und andere Akteuren im Wasserbereich ausführliche qualitative und quantitative Ergebnisse zur räumlich ungleichen Verteilung moderner Wasserinfrastrukturen an. Ein zentraler Beweggrund für die Bereitstellung dieser Informationen ist es, diesen Akteuren gesicherte Daten zu
Wasserzugangsphänomenen bereitzustellen.
Tab. III.1.4-2: Verteilung moderner Trinkwasserstellen pro 1000 Einwohner
Communes
Bassila
Djougou
Copargo
Ouaké
N'Dali
Tchaourou
Gesamt
Moderne Brunnen + Wasserpumpe +
Wassertürme
Dörfer
Arrondissements
0,2 -7,2
1,4 - 3,2
0,3 - 46,4
1,2 - 4,5
0,4 - 5,9
1,9 - 3,6
1,0 -9,4
1,6 - 5,7
0,6 - 8,3
0,8 - 3,0
1,7 - 5,3
0,2 - 46,4
0,8 - 5,7
Wasserpumpe + Wassertürme
Communes Dörfer Arrondissements
2,6
0,0 - 3,4
0,7 - 1,6
2,8
0,0 - 6,7
0,1 - 1,7
3,1
0,0 - 3,6
0,8 - 2,4
3,7
0,0 - 6,6
0,8 - 2,7
2,1
0,0 - 4,3
0,3 - 1,6
3,5
0,0 - 8,6
1,2 - 3,3
2,1 - 3,7
00 - 8,6
0,1 - 3,3
Communes
1,1
0,8
1,0
1,8
1,0
2,0
0,8 - 2,0
Wassermanagementmodalitäten im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
Die Umsetzungsprobleme der Reformen im Wasserbereich beziehen sich nicht nur auf Trinkwasserstellen, sondern auch auf andere Wasserstellen wie Kleinstauseen, erschlossene Sumpfgebiete,
nicht erschlossene Sumpfgebiete und Wasserläufe. Da das Wassermanagement derzeit von institutioneller Unsicherheit geprägt ist, hängt seine Ausgestaltung stark von den Partikularinteressen und strategien der beteiligten Akteure ab. Das Modul „Wassermanagement und institutioneller Wandel“
stellt deshalb zudem Texte (1.) zu Konflikt- und Verhandlungsfeldern zwischen den Akteuren im
Wassermanagement und (2.) genereller zum lokalen Wassermanagement und damit verbundenen
Konfliktfeldern zur Verfügung.
1. Konflikt- und Verhandlungsfelder im Wassermanagement
IMPETUS
170
Seit der Implementierung der Dezentralisierung (2002) stellt die Gemeinde im Wasserbereich eine
zentrale Rolle in der lokalen Entwicklung dar. Gemeinden verfügen jedoch kaum personale und
finanzielle Kompetenzen für die Planung und Umsetzung der Entwicklungsprojekte
(MULINDABIGWI, SINGER, 2007). Die Wasserprojekte lassen viele Akteure wie staatliche Angestellte, Geberländer - und EZ-Mitarbeiter, Nichtregierungsorganisationen, private Baufirmen,
Nutzerkomitees und Gemeindevertreter intervenieren. Diese Akteure vertreten verschiedene Rollen
und darauf ausgerichtet, Konflikte zu identifizieren, die ein effizientes Wassermanagement verhindern. Beispielsweise konstatieren viele Geldgeber, trotz der zentralen Rolle der Gemeinde, bedingt
durch ihre umfassende rechtliche Kompetenz im Wasserbereich kein Vertrauen in die Gemeindevertretungen zu haben und überlassen den Gemeinden kaum oder keine finanzielle Verantwortung
bei der Implementierung von Wasserprojekten. Die bereits erhobenen Informationen zu den Rollen,
Konflikt- und Verhandlungsfeldern verschiedener Akteure im Wassermanagement fließen ebenfalls
bis Ende Februar 2008 in LISUOC ein.
2. Lokales Wassermanagement und Konfliktfelder
Die Zunahme des Bevölkerungsdrucks auf die Naturressourcen und besonders auf Wasser wird von
verschiedenen Konflikten begleitet. In der Praxis wird das Wassermanagement hauptsächlich durch
das traditionelle Landrecht bestimmt. Für jede Wasserstelle (Kleinstaudämme, erschlossene Sumpfgebiete, nicht erschlossene Sumpfgebiete, Wasserläufe, Trinkwasserstellen) wurden verschiedene
Managementmodalitäten und Konfliktfelder identifiziert. Diese Informationen sowie Handlungsoptionen werden in das neu entwickelte Modul „Wassermanagement und institutioneller Wandel“ in
LISUOC integriert.
- Zugangsmodalitäten zu Trinkwasser im oberen Ouémé Einzugs in Benin
Die Verfügbarkeit der modernen Wasserinfrastrukturen reicht nicht aus, um eine Benutzung vom
sauberen Trinkwasser durch die lokale Bevölkerung dauerhaft zu garantieren. Die Zugangsmodalitäten zu den modernen Wasserinfrastrukturen bestimmen nicht nur den Verbrauch des sauberen
Trinkwassers, sondern auch die nachhaltige Nutzung dieser Infrastrukturen. Im oberen OuéméEinzugsgebiet wurden zwei wichtige Zugangsmodalitäten zu Trinkwasser identifiziert.
1. Das kollektive Wassermanagementsystem, das seinerseits drei Systeme beinhaltet:
Zahlung vor der Wasserentnahme, monatlicher Pauschalbetrag und Beitrag bei Panne. Die Zahlung vor der Wasserentnahme unterteilt sich ebenfalls in täglicher Zahlung und Barzahlung (bei jeder Wasserentnahme)
2. Das delegierte Wassermanagementsystem, das durch eine Person, eine Personengruppe oder durch ein Unternehmen gewährleistet wird
Am häufigsten begegnet man dem kollektiven Wassermanagementsystem, das aber keine langfristige und nachhaltige Benutzung der Wasserinfrastrukturen garantiert. Zu weiteren Nachteilen zählen
der Mangel an Motivation der Mitglieder der Nutzerkomitees und die langsamen Reparaturen der
Wasserinfrastrukturen. Vor diesem Hintergrund wird von den genannten Akteuren des Wasserbereiches momentan das delegierte Wassermanagementsystem bevorzugt. Dieses System sichert die
Nachhaltigkeit der Wasserinfrastrukturen. Seine Implementierung führt jedoch seitens der Bevölkerung zur Beunruhigung, da es mit erhöhten Kosten für die Nutzer/innen verbunden ist und damit in
171
IMPETUS
der Folgekette einkommensschwache oder arme Nutzer/innen zur Nutzung unsauberen Trinkwassers zwingen würde.
Tab. III.1.4-3: Wichtige Wassermanagementsysteme im oberen Ouémé-Einzugsgebiet
Managementsysteme
Zahlung vor
der Wasserentnahme
Monatliche
Zahlung
Kollektives
Beitrag bei
Management
Defekten
Vorteile
- Gute Buchhaltung
- Nutzung sauberen
Wassers
- Schnelle Reparaturen (außer
bei monatlicher Zahlung)
- Eigenbeiträge vorhanden
- Hohe Motivation des
CGPE
- Sauberkeit rund um die
Wasserstelle
- Nutzung sauberen
Wassers bei vielen
Haushaltsaktivitäten
- Abnahme von wasserdingten Krankheiten
Nachteile
-
Niedrige Einnahmen
Nutzung anderer Wasserstellen
Konflikte zwischen Nutzern
-
Schwache Ressourcenmobilisierung
Misstrauen zwischen Akteuren
Wenig Nutzung der „Forages“(Pumpen)
Ständige Defekte
Langsame Reparaturen, ständige Defekte
Nutzung unsauberer Wasserstellen (bei langsame Reparaturen)
Konflikte zwischen Nutzern
Motivationsmangel, verschwenderische Wassernutzung
Erhöhungsgefahr des Wasserpreises
Wenig Partizipation der Bevölkerung
Schulungs- und Sensibilisierungskosten für Nutzer
-
- Verfügbarkeit sauberen
Person oder
private Unter- Wassers
- Sauberkeit rund um die
nehmer
Wasserstelle
- Schnelle Reparaturen (nachDelegiertes
haltige Infrastrukturen)
Autonomes WassermanageManagement
ment (gute Buchhaltung)
- Kommunale Steuererhebung
(neue Wasserinfrastrukturen)
-
IMPETUS
172
Ausblick für 2008
Für das Jahr 2008 sind folgende Arbeitsschritte vorgesehen:
(1)
(2)
(3)
Komplette Integration des Moduls „Wassermanagement und Institutionen“ in das IS
LISUOC;
Erstellung eines LISUOC-Handbuchs in Zusammenarbeit mit den PK Be-G.1 und Pk BeG.3
Im Rahmen des Capacity development werden zwei Maßnahmen in Zusammenarbeit mit
den PK Be-G.1 und Pk Be-G.3 durchgeführt:
a. Backup Workshop zu Existenzsicherung mit den Zielen: Einbettung der quantitativen
LISUOC-Daten in qualitativen Hintergrund, Aktualisierung bisheriger Ergebnisse aus
sechs Jahren Forschung (Handbuch LISUOC)
b. Einführung in die Anwendung des IS LISUOC mit dem Ziel: Teilnehmende sollen in die
Lage versetzt werden, LISUOC zu bedienen
Literatur
UNDP (2003): Human development report; USA, New York, 440 S.
Lawrence; P., Meigh, J. & sullivan, C. (2003): The Water Powerty Index: an International Comparison;
Keele
Eoconomics
Research
Papers,
http://www.keele.ac.uk/depts/ec/wpapers/kerp0219.pdf [15.01.2007]
Mulindabigwi, V. & singer; U. (2007): Geld für kommunale Haushalte in Benin und Rwanda in
E+Z, Entwicklung und Zusammenarbeit, Frankfurt, 48. Jahrgang, Februar 2007, S. 63-65
Stover, J. & kirmeyer, S. (2005): DemProj, Version 4: A Computer Program for Making Population
Projections--Spectrum
System
of
Policy
Models,
http://www.constellafutures.com/abstract.cfm/2280 [15.01.2007]
Nill, J. (2002): Wann benötigt Umwelt-(innovations)politik politische Zeitfenster? Zur Fruchtbarkeit und Anwendbarkeit von Kingdoms „policy window“ – Konzept; Diskussionspaper des
IÖW 54/02; Institut für ökologische Wirtschaftsforschung gGmbH; Berlin, 38 S.
IMPETUS
173
PK Be-G.3 Existenzsicherung und Ressourcennutzung
Wasser als produktives Gut in der Nahrungsherstellung
Problemstellung
Ein fundiertes Verständnis sozialer und ökonomischer Handlungsstrategien der Bevölkerung zählt
zu zentralen Grundbedingungen für Entscheidungsfindungen innerhalb der Lokalplanung oder für
eine nachhaltige Umsetzung von Implementierungspraktiken. Der vorliegende Problemkomplex
beantwortet die Frage danach, wie die ländliche und städtische Bevölkerung im oberen OuéméEinzugsgebiet ihre Existenz sichert. Die damit verbundene Einschätzung von Vulnerabilität erfordert im ethnologischen Sinne einen holistischen (ganzheitlichen) Analyseansatz, der zentrale Themenfelder wie Risikostrategien, Arbeit, Gesundheit und Kapitalbildung mit Fragen der Ressourcennutzung koppelt.
Vor diesem Hintergrund wurde im Jahr 2007 in enger Kooperation mit den Problemkomplexen BeG.1 (Demographische Projektionen) und Be-G.2 (Wassermanagement und Institutioneller Wandel)
das Informationssystem LISUOC (Livelihood Security in Upper Ouémé Catchment) geschaffen.
LISUOC beinhaltet dem entsprechend drei Module. Das dem vorliegenden Problemkomplex (BeG.3) zugehörige Modul „Existenzsicherung und Ressourcen“ liefert Nutzer/inne/n die Möglichkeit,
auf statistisch repräsentativer Datengrundlage komplexe Analyseschritte zur Existenzsicherung in
sieben Kommunen des HVO durchzuführen. Ergänzend entsteht eine Dokumentations-Toolbox. Für
das Gesamtsystem LISUOC erfolgt die Bereitstellung einer allgemeinen Dokumentation und die
Herausgabe eines Handbuchs zu technischen Fragen mit Sekundärinformationen zu den jeweiligen
Themen und Analysebeispielen.
IMPETUS
174
Mitarbeiter
K. Hadjer, V. Mulindabigwi, M. Heldmann
Zielsetzung
Der Problemkomplex zielt auf statistisch repräsentative Analysen von Bedingungen und Strategien
lokaler Existenzsicherungsstrategien im HVO. Im Fokus stehen dabei Bezüge zwischen sozialem
und ökonomischem Handeln und der Nutzung von beziehungsweise dem Zugang zu Ressourcen.
Ein übergeordnetes Ziel stellt die Vermittlung und Bereitstellung statistisch repräsentativer Daten(analysen) an verschiedene Nutzergruppen dar. Sie betreffen die Bereiche Arbeit, Produktion,
Kapital(bildung), Medizin, Risikostrategien, Ernährung, Wasserqualität, Ressourcennutzung und –
zugang. Als zentrales Transferprodukt dient das Informationssystem LISUOC.
Nutzergruppen
•
Gemeindevertreter/innen und ReCPA (Responsable Communal pour la Promotion Agricole) der Communes Bassila, Djougou, Copargo, Ouaké, N’Dali, Tchaourou, Parakou
•
Planungsministerium
•
UNDP (United Nations Development Programm)
•
CeRPA (Centre Regional pour la Promotion Agricole)
•
SH (Service Hydraulique) Borgou, SH (Service Hydraulique) Donga
•
GTZ (Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit)
•
UAC (Université Abomey-Calavi): FLASH (Faculté des Lettres, Arts et Sciences Humaines)
•
DED (Deutscher Entwicklungsdienst)
•
Helvetas
Stand der IS-Entwicklung
Für das Modul „Existenzsicherung und Ressourcen“ erfolgte im Jahr 2007 die
Umwandlung eines umfangreichen SPSS-Datensatzes zur Existenzsicherung in
ein IS-kompatibles Format. Das Modul ermöglicht die kreative Abfrage eines
komplexen Tools zur Existenzsicherung im Oberen Ouémé-Einzugsgebiet. Der
Datensatz korreliert Aussagen von 839 Frauen und Männern zur alltäglichen
Existenzsicherung in ländlichen und städtischen Gebieten (7 Gemeinden). Auf
konzeptueller Ebene liegt das folgende Framework zugrunde:
Transformation
Handel
175
IMPETUS
Produktion
Konsumtion
Tierhaltung
Landwirtschaft
Food Supply
Ernährung
Arbeit
Kollektive
Arbeit
Zukauf
Arbeitsausfall
Gesundheit
MENSCH &
RESSOURCENNUTZUNG
Zeremonien Netzwerke Gaben
Kapital
Einnahmen & Ausgaben
Sicherungsstrategien
Sparverhalten
Kreditstrategien
Vorratsbildung
Abb. III.1.4-4: Konzeptuelles Framework zur Existenzsicherung
Abgeleitet aus diesem Framework stellt das Modul „Existenzsicherung und Ressourcen“ im modulinternen Startfenster die folgenden Themenblöcke zur Auswahl: (1.) Arbeit, (2.) Produktion, (3.)
Weiterverarbeitung, (4.) Ernährung, (5.) Distribution und Austausch, (6.) Kapital, (7.) Medizin und
Wasser. In diesem Fenster sind weitere Optionen verfügbar, wie aus dem folgenden Screen-Shot
(Abb. III.1.4-5) ersichtlich. Eine Optimierung der Visualisierung ist vorgesehen.
IMPETUS
176
Abb. III.1.4-5: ArcGIS-Benutzer-Interface für LISUOC, Modul Existenzsicherung
An prominenter Stelle erfolgt in diesem Fenster die Auswahl, ob Ergebnisse im Geschlechtervergleich („gesamt“) angezeigt oder alternativ über die Optionen „männlich“ bzw. „weiblich“ ein Vergleich aller männlichen oder weiblichen Aussagen erstellt wird. Der Geschlechtervergleich stellt im
Aufbau des Moduls eine zentrale Analyseeinheit dar, da Frauen und Männer in Benin hochgradig
individualisiert wirtschaften. Auch unter einem Dach erfolgt die Akkumulation von Geld und Besitz
getrennt, woraus geschlechtsspezifische Strategien der Existenzsicherung resultieren (Hadjer 2006).
Hingegen wählten bisherige, statistisch repräsentative Befragungen in Benin vornehmlich den
Haushalt und damit seinen (vornehmlich männlichen) Vorstand als Referenzeinheit, was zwangsläufig zu verkürzten Ergebnissen führt.
Neben Thema und Geschlecht lassen sich folgende Parameter zur Analyse auswählen: Zu jedem
Oberthema finden sich unter „Themen“ die Einzelabfragen, beispielsweise zu „Distribution und
Austausch“, „Produktion“ oder „Medizin und Wasser“. Weitere optionale Parameter sind die Kalkulationsart (Häufigkeit, Prozent), der Bezugsraum (bspw. HVO, Commune, Stadtbezirk) und
schließlich die Darstellungsform (Säulendiagramm oder Kreisdiagramm). Bevor diese OutputOptionen anhand eines Analysebeispiels näher erläutert werden, liefert der folgende Abschnitt nähere Informationen zur Datengrundlage und dem Vorgehen bei ihrer Aufbereitung und Integration
in das IS.
IMPETUS
177
Datengrundlage, -aufbereitung und -integration
Erstmalig für Benin und Nachbarländer wurde als zentrale Datengrundlage ein statistisch repräsentativer Regionalsurvey zur Existenzsicherung realisiert, in dem Frauen und Männer gleichwertig
befragt wurden (420:419 Ps.). Daten aus Langzeitstudien zu komplexen sozialen und ökonomischen
Sachverhalten der Lokalebene des HVO dienten dafür als Basistools (Hadjer 2006). Im Jahr 2004
wurde der Survey in sieben Gemeinden (Bassila, Djougou, Copargo, Ouaké, N’dali, Parakou, Tchaourou) des oberen Ouémé-Einzugsgebiets auf einer Gesamtfläche von 22.260 km2 durchgeführt.
Hauptziel war dabei die Generierung statistisch repräsentativer sowie geschlechtsspezifisch, sozial
und regional differenzierter Daten zur Existenzsicherung. Andere IMPETUS-Teilprojekte hatten die
Möglichkeit, Fragen in den Survey zu integrieren. Lediglich solche Variablen, die sich bei der Datenanalyse als statistisch signifikant erwiesen, durchliefen die Programmierung in das LISUOCModul „Existenzsicherung und Ressourcen“. Die zugrunde liegende Fragestellung lautete: „Sind
die Variablen (Geschlecht, Einkommen, Altersklasse etc.) auf Kommunalebene signifikant, also
repräsentativ?“ Vorgegeben wurden als Signifikanzniveau ∞ = 0,10 und das Konfidenzintervall (1 ∞) = 90%. Bei der Betrachtung zweier Variablen müssen beide das gleiche Skalenniveau erfüllen.
War eine Variable x metrisch, die Vergleichsvariable y ordinal skaliert, wurde auf den Rangkorrelations-Koeffizient (Spearman) zurückgegriffen.
Da der Kontingenzkoeffizient (Pearson) zwei beliebig skalierte Variablen x und y voraussetzt,
konnte er für die Analyse angewendet werden. Der am häufigsten für Kreuztabellen durchgeführte
Test ist der Chi-Quadrat-Unabhängigkeitstest. Er wurde vorliegend als Mehrfeldertafel-Test umgesetzt, da Merkmalsausprägungen der jeweiligen Variablen unterschiedlich waren (z. B. trägt die
Variable „Kommune“ sieben Merkmale, die für die sieben Kommunen stehen; ja/nein-Antworten
tragen hingegen nur die beiden Merkmale „ja“ und „nein“).
Insgesamt wurden 318 Variablen zur Existenzsicherung durch die Tests Chi Quadrat, V Cramer und
Pearson hinsichtlich Signifikanz auf der Gemeindeebene überprüft. Letztendlich erwiesen sich 241
Variablen als signifikant und damit 76 Prozent aller Variablen. Wie bereits in Hadjer (2006) behandelt, traten dabei deutliche geschlechtsspezifische Unterschiede hervor, deren multivariate Ausprägung im LISUOC-Modul „Existenzsicherung und Ressourcen“ Berücksichtigung findet.
Ein weiterer Arbeitsschritt bestand in der Datenaufbereitung für das IS, um integrierbare Formate
der Variablen zu entwickeln. Ein solches Format stellt Excel dar. Da die ursprünglichen Daten mit
dem Computerprogramm SPSS erstellt wurden, galt es, sie zwecks weiterer Aufbereitung in Excel
in drei Schritten zu exportieren (nach Geschlecht, nach Kommune und kreuztabellarisch nach Geschlecht und Kommune). Anschließend geschah der Datenexport in Excel-Datenblätter als Bestandteile der LISUOC-Exceldatenbank. Interessiert sich ein Nutzer von LISUOC beispielsweise für die
Sicht von Frauen auf Wasser und Existenzsicherung, so kann er selbige direkt abrufen, ohne auf die
gesamte SPSS-Datenbank zugreifen zu müssen.
IMPETUS
178
Analysebeispiel zur Abfrage von Daten zur Existenzsicherung.
Zahlreiche, auf qualitativen Daten beruhende Hypothesen konnten statistisch repräsentativ belegt
werden. Beispielsweise verfügen Frauen über geringere Geldsummen, die sie in kürzeren Zeitspannen regelmäßiger erwerben als Männer. Männer erzielen im Jahresverlauf höhere Ertragsspitzen
und verfügen im Durchschnitt über mehr Geld. Über die Auswahl „Thema“ im Startfenster des Moduls lassen sich zahlreiche Einzelabfragen abrufen, beispielsweise zu „Arbeit“ die Verteilung ökonomischer Tätigkeiten“, wie folgend abgebildet (Abb. III.1.4-6).
Abb. III.1.4-6: Auswahlkriterien über „Frage“ zum Thema „Arbeit“
Es wurden die drei wichtigsten Haupteinnahmequellen abgefragt, wodurch insgesamt eine Fallzahl
von n=1138 Tätigkeiten bei 839 Befragten entsteht. Eine zusätzliche Komprimierung dieser drei
Variablen zu einer Hauptvariablen ist deshalb vorgesehen. Der folgende Screen-Shot (Abb. III.1.47) zeigt den gewählten Ausgabemodus:
IMPETUS
179
Abb. III.1.4-7: Ergebnisausgabe zum Thema „Arbeit“, Frage: Erste Haupteinnahmequelle“
Das Ergebnis bildet ab, dass Frauen (im Gegensatz zu anderen westafrikanischen Ländern) nur begrenzt in die Landwirtschaft eingebunden sind, was sich über das verbreitete Tabu erklärt, als Frau
zur Hacke zu greifen. Die Berechnung thematisch anlehnender Variablen gibt Aufschluss darüber,
dass sich die weibliche Partizipation an der Agrarproduktion in Zentralbenin nahezu ausschließlich
auf die Mithilfe bei Aussaat und Ernte reduziert. Frauen vollziehen zudem Gartenarbeit und sind –
weitaus seltener als Männer – in Baumwollproduktionsgruppen eingebunden. Über die Berechnung
anderer Fragestellungen der Themengruppe „Arbeit“ lassen sich diese Ergebnisse weiter einbetten.
So zeigt beispielsweise die Berechnung der Variable „Weiterverarbeitung von Agrarprodukten in
Nahrungsmittel“, dass diese ökonomische Tätigkeit zu hundert Prozent eine Frauendomäne darstellt. Sie harmonisiert mit dem über das Thema „Distribution und Austausch“ abrufbaren Ergebnis,
dass Frauen häufig die Risikostrategie vollziehen, regelmäßig Anteile der Eigenproduktion in den
Haushalt abzuführen und über den Gabentausch fertiger Speisen Netzwerkpflege zu betreiben. Der
in mehreren Bereichen als benachteiligt einzustufende Zugang von Frauen zu Ressourcen (z. B.
Zugang zu Krediten, Baumwollgruppen, festen Anstellungen) und die einher gehende erhöhte Vulnerabilität kompensieren sie durch zahlreiche ausgeklügelte Risikostrategien – beispielsweise erzielen sie ihre Erträge saisonal unabhängiger und mit weniger Risken als ihre Männer.
Die Detailabfrage der Daten ermöglicht Nutzer/inne/n somit detaillierte Einblicke in konkrete Domänen ökonomischen und sozialen Verhaltens. Die Programmierung des Postprocessing ist wei-
IMPETUS
180
testgehend abgeschlossen, die Visualisierung bedarf einer Optimierung. Die Fertigstellung des gesamten Tools ist für Sommer 2007 vorgesehen.
Benutzerfreundliches Informationstool zur Existenzsicherung
Zusätzlich zum Informationsportal gruppiert ein begleitendes Informationstool zentrale Basisinformationen zur Existenzsicherung und Ressourcennutzung in Benin. Mit dem holistischen Anspruch
einer ethnologischen Bestandsaufnahme geben kurze Texte, Graphiken und Fotos einen Überblick
zu Kernbereichen der Existenzsicherung (z. B. Produktion, Vulnerabilität, Konsumtion, Distribution, Marktökonomie) mit dem Ziel einer transparenten Verortung der verwendeten Fachbegriffe und
einer Einbettung der Daten in Hintergrundwissen. Darüber hinaus erzielen begleitende Informationstexte die Erleichterung einer Identifikation von Zusammenhängen zwischen einzelnen Variablen(gruppen) zu Themen wie Risikostrategien oder Ressourcennutzung. Auch hier wird ein besonderes Augenmerk auf geschlechtsspezifische Funktionsweisen sozialen und ökonomischen Handelns gelegt. Weitere, quantitativ nicht messbare Einflussgrößen wie Migration oder Einflüsse okkulter Praktiken auf Handlungsentscheidungen fließen ein. Das Tool entsteht im Frühjahr 2008.
Auf Gemeindeebene fehlt es in Benin an Gremien und Wissen darüber, wie Mittel und Kompetenzen zu einer Verbesserung der Situation im Bereich der alltäglichen Existenzsicherung erreicht
werden können. Dem Kompetenztransfer liegt vornehmlich die Vermittlung und Bereitstellung statistisch repräsentativer Daten(-analysen) zu Bedingungen und Strategien der Existenzsicherung im
oberen Ouémé-Einzugsgebiet zugrunde. Das Informationssystem LISUOC liefert Antworten auf
zentrale Fragen, die eine Basis für eine verbesserte Gemeindeplanung darstellen. Wie unter „Nutzergruppen“ aufgeführt, werden die Ergebnisse von LISUOC und insbesondere des Moduls „Existenzsicherung und Ressourcen“ zahlreichen Institutionen und Einzelpersonen vermittelt. Dies geschieht über Workshops und Einführungen in die Nutzung des Systems.
Ausblick
Die Fertigstellung der Version 0 des Gesamtsystems LISUOC und damit auch des Moduls „Existenzsicherung und Ressourcennutzung“ ist für Ende Februar 2008 vorgesehen. Gleichzeitig und
anschließend werden Begleittexte erstellt und in das System integriert. Erzielt wird darüber hinaus
die Erstellung eines umfassenden Handbuchs in Form einer CD-ROM und Printversion, über das
technisches KnowHow, qualitative Sekundärinformationen und Analysebeispiele bereitgestellt werden.
Die Einholung eines Feedbacks von Wissenschaftlern und Gemeindevertretern zur Version 0 und
zum Handbuch ist im Rahmen der Capacity-Maßnahmen für Mai 2008 geplant. Die Vorschläge
werden im Rahmen der Fertigstellung von LISUOC bis zur Statuskonferenz im August 2008 umgesetzt. Anschließend gilt es, das Informationssystem und zu transferierendes Wissen über Publikationen öffentlich zugänglich zu machen.
IMPETUS
181
Literatur
Hadjer, K., Klein, T. & U. Singer (2004): Unveröffentlichter Datensatz des Regionalsurveys zur
Existenzsicherung im Oberen Ouémé-Einzugsgebiet
Hadjer, K., Klein, Th. & M. Schopp (2005): Water consumption embedded in its social context,
north-western Benin. In: Physics and Chemistry of the Earth. Special Issue, Vol. 30, Issues 67, S. 357-364. Online Version: <http://authors.elsevier.com/sd/article/S1474706505000434>
(15.11.2005).
Hadjer, K. (2006): Geschlecht, Magie und Geld. Sozial eingebettete und okkulte Ökonomien in
Benin, Westafrika. Dissertation: Institut für Ethnologie, Universität zu Köln.
http://kups.ub.uni-koeln.de/volltexte/2006/1852/
INSAE (2003): Troisième Recensement Général de la Population et de l’Habitat de Février 2002.
La population des communes de Tchaourou, N’dali, Parakou, Bassila, Djougou, Cotonou. Institut National de la Statistique et de l’Analyse Economique, Cotonou, Bénin.
IMPETUS
182
PK Be-G.4: Risikoabschätzung des Auftretens von Malaria in Afrika unter dem Einfluss des
beobachteten und zukünftigen Klimawandels
Anopheles Moskito beim möglichen Übertragen des Malariaerregers auf den Menschen.
Problemstellung
Die Malaria ist eine der wichtigsten Infektionskrankheiten auf der ganzen Welt, die von einzelligen
Parasiten der Gattung Plasmodium hervorgerufen wird. Es wird geschätzt, dass jedes Jahr etwa 273
Millionen Malariafälle und 1,12 Millionen Malariatote auftreten (Touré und Oduola, 2004). Südlich
der Sahara kommen jedes Jahr etwa 90 % der weltweiten über 1 Millionen Malariatoten vor. Besonders betroffen sind Kleinkinder unter 5 Jahren, welche noch keine ausreichende Immunabwehr
besitzen. Die Mortalitätsrate der Malaria beträgt in Afrika in etwa 0,86 % für Kinder zwischen 0
und 4 Jahren, d.h. dass in dieserAltersgruppe jedes Jahr durschnittlich 8,6 von 1000 Kindern an
dieser Tropenkrankheit sterben (Snow et al., 1999b). Hauptverantwortlich für diese hohe Mortalität
ist der klinisch bedeutsamste und gefährlichste Erreger Plasmodium falciparum, der in Afrika weit
verbreitet ist (z. B. Snow et al., 1997).
Für die Produktion von Eiern benötigen die weiblichen Stechmücken der Gattung Anopheles Proteine. Viele der Anopheles-Arten, wie zum Beispiel Anopheles gambiae s.l. oder Anopheles funestus,
bevorzugen eine menschliche Blutmahlzeit. Trägt die Mücke oder der Mensch einen der vier für
den Menschen gefährlichen Plasmodien in sich, kann es zwischen dem Moskito und Mensch zur
Übertragung des Malariaparasiten kommen.
Auch wenn die Malaria nicht immer zum Tode führt, können die betroffenen Menschen während
der Krankheit nicht für ihren Lebensunterhalt sorgen. Der entstehende Arbeitsausfall führt zu erheblichen Einkommensverlusten, wovon besonders die arme Bevölkerung betroffen ist. Darüber hinaus
verursacht die Malaria häufig Folgeschäden, welche das Leben der Betroffenen stark beeinträchti-
IMPETUS
183
gen. Für die finanzschwachen, westafrikanischen Staaten bewirkt die Krankheit damit sowohl einen
nicht unerheblichen volkswirtschaftlischen Schaden als auch eine Schwächung des Wirtschaftswachstums (Sachs und Malaney, 2002).
Das tropische Klima Afrikas hat einen starken Einfluss auf die Verbreitung der Malaria (z. B. Patz
et al., 1998). Die Witterung hat zur Folge, dass die Temperaturen weit oberhalb des Schwellwertes
für die Parasitentwicklung (sog. sporogonische Temperaturschwelle) liegen. Zusätzlich entstehen
während der Regenzeit stehende Gewässer, welche ideale Brutstätten für die Moskitos darstellen
und die Mückenpopulation stark anwachsen lassen. Der 4. Klimastatusbericht des IPCC (Engl.:
"Intergovernmental Panel on Climate Change") schätzt, dass der Klimawandel unterschiedliche
Effekte auf die Malariaverbreitung haben wird. Es wird damit gerechnet, dass die geographische
Verbreitung in einigen Gebieten zurückgeht. In anderen Regionen ist eine Ausbreitung der Krankheit und eine Veränderung der Malariasaison wahrscheinlich (Confalonieri et al., 2007). Genau diese Sachverhalte sollen im PK Be-G.4 für einen Großteil Afrikas analysiert und modelliert werden.
Mitarbeiter
V. Ermert, A. H. Fink, A. P. Morse, A. E. Jones, H. Paeth, J. Verheyen, M. Christoph
Zielsetzung
Das Auftreten der Malaria soll zunächst in der Vergangenheit und Gegenwart analysiert werden.
Anschließend wird auf der Grundlage von Klimaszenarien eine Risikoabschätzung für die Zukunft
vorgenommen.
Mit Hilfe von zwei verschiedenen Malariamodellen wird das Auftreten der Malaria in der Bevölkerung simuliert. Dies geschieht durch das sog. „Liverpool Malaria Model” (LMM; Hoshen and
Morse, 2004)" und durch das „MARA Seasonality Model” (MSM; MARA: Engl.: „MApping Malaria Risk in Africa project“; Tanser et al., 2003). Zunächst wird die Sensitivität des LMM in Bezug
auf die Einstellung der Modellparameter als auch auf den Antrieb des Modells durch Tagesmitteltemperaturen und Niederschläge abgeschätzt. Zu diesem Zweck wird die Malariaverbreitung in der
Bevölkerung mit Hilfe von Wetterdaten synoptischer Stationen entlang eines Nord-Süd-Transekts
in etwa 2 °O für die Jahre 1973 bis 2006 als auch an weiteren afrikanischen Orten nachsimuliert. Im
Anschluss an die Analyse der Modellsensitivität werden die Simulationen des LMM durch zahlreiche entomologische und parasitologische Studien validiert.
Die am Besten geeignete Modelleinstellung wird schließlich für die zwei-dimensionale Berechnung
der Malaria für 1960-2000 und für zwei transiente Malariaprojektionen eingesetzt. Zu diesem
Zweck werden Daten des regionalen Klimamodells REMO (Engl.: „REgional climate MOdel“)
verwendet (Paeth et al., 2007), welche die IPCC-Szenarien A1B und B1 (Nakicenovic et al., 2000)
darstellen. Zusätzlich beinhalten die transienten REMO-Szenarien eine sich mit der Zeit ändernde
Landoberfläche und Landnutzung, welche einem Szenarium der FAO (Engl.: "Food and Agriculture Organization") entspricht.
IMPETUS
184
Nutzergruppen
• World Health Organization (WHO)
• Ministère de la Santé Publique, Benin, Cotonou
• Directions Départementales de la Santé Publique, Benin, Borgou/Alibori, Parakou
• Centre de Recherche Médicale et Sanitaire, Niger, Niamey
Stand der bisherigen Arbeiten:
Malariasimulation bzgl. 1960-2000
Mit Hilfe einer vorläufigen Parametrisierung des LMM (vgl. IMPETUS, 2007) wurden zeitaufwendige LMM-Simulationen durchgeführt. Zunächst entstanden drei Ensembleläufe bzgl. des Vergangenheitszeitraums (1960-2000) mit einer horizontalen Auflösung von 0,5° x 0,5° Länge und Breite.
Das LMM wurde in diesem Fall durch die Temperatur- und Niederschlagsdaten von REMO angetrieben. Für die Kontrollperiode (1960-2000) sind in REMO die Parameter der Landoberfläche (Orographie, Albedo, Rauhigkeitslänge, Bedeckung durch Vegetation) und Landnutzung konstant
gehalten. Die Daten für die Landoberfläche und Landnutzung wurden aus einem GTOPO30 und
NOAA-Datensatz entnommen und repräsentieren den Zustand der Landoberfläche und Landnutzung am Ende des 20. Jahrhunderts (Hagemann et al., 1999).
Die zwei-dimensionalen LMM-Simulationen für die Periode 1960-2000 zeigen in Übereinstimmung mit der jährlichen Niederschlagsmenge einen Rückgang der sog. Prävalenz (PR) von der
Guineaküste bis zur Sahelzone (Abb. IIII.1.4-8a). Hierbei bezeichnet PR den Anteil der Bevölkerung, der zu einem bestimmten Zeitpunkt den Malariaparasiten auf die Moskitos übertragen kann.
Aufgrund der Modellstruktur kann PR nicht größer als 65 % werden. Die größten PR-Werte werden
in den äquatorialen Tropen im Gebiet der größten Niederschlagsmengen, z. B. in Süd-Kamerun, in
Gabun, im Kongo und in Uganda simuliert. In diesem Teil Afrikas tritt die Malariaübertragung in
ländlichen Gebieten meist ganzjährig auf (z. B. Carnevale et al., 1992; Bonnet et al., 2002). Die
Hochländer Ostafrikas verursachen ein uneinheitliches Muster in der räumlichen Verteilung der
Malaria. Teile von Äthiopien, Kenia, Tansania, Ruanda und Burundi sind von Hochländern bedeckt
und weisen deshalb teilweise tiefere Temperaturen auf als die umgebenden Flachlandregionen.
Hierbei ist zu beachten, dass Temperaturen in der Nähe des sporogonischen Temperaturschwellwertes, der für den Malariaerreger Plasmodium falciparum zwischen 16 und 19 °C liegt (Lindsay und
Birley, 1996), die Malariaübertragung verhindern können. Das ist der Grund dafür, dass die PRWerte in den ostafrikanischen Hochländern teilweise sehr klein sind bzw. keine Malaria simuliert
wird. Im Gegensatz dazu verhindern geringe jährliche Niederschlagsmengen am Horn von Afrika
eine Malariaübertragung im Modell.
Das vom LMM simulierte Malariagebiet ist in den meisten Fällen deckungsgleich mit dem des
MARA-Modells (s. Craig et al., 1999 und vgl. die weiße Linie in Abb. III.1.4-8a). Der Wert der
maximalen jährlichen Prävalenz (PRmax,a) wird nahezu jedes Jahr in dem Bereich erreicht, in dem
die Malaria gemäß MARA wahrscheinlich auftritt (vgl. Abb. III.1.4-8d). Der Effekt der ostafrikanischen Hochländer ist ebenfalls sichtbar in den PRmax,a-Werten.
IMPETUS
185
Abb. III.1.4-8: (a) Mittlere jährliche Prävalenz (PRa in %), (b) gemitteltes jährliches Maximum
der Prävalenz (PRmax,a in %) und (c) Standardabweichung in Bezug auf das jährliche
Maximum der Prävalenz (σ(PRmax,a) in %) basierend auf LMMEnsemblesimulationen für 1960-2000. (d) Regionen bzgl. der Wahrscheinlichkeit
des Auftretens der Malaria gemäß MARA: wahrscheinliche Malariaübertragung in
Süd-Afrika (schwarz), stabiles Auftreten im Bereich südlich der Sahara (hellblau),
wahrscheinliche epidemische Malariagebiete (dunkelblau) und Regionen mit vernachlässigbarem Malariarisiko (grau). Unbewohnte Regionen sind weiß gekennzeichnet (Fig. 3 in Snow et al., 1999a).
Mit Hilfe der Jahr-zu-Jahr-Variabilität der Malariaübertragung kann das Risiko für das Auftreten
von Epidemien abgeschätzt werden. Epidemische Gebiete sind dadurch definiert, dass die Malaria
entweder selten (nicht jedes Jahr) auftritt oder dass es während der Malariasaison kurzzeitig zu einem sprunghaften Anstieg in der Malariaübertragung kommen kann. In beiden Fällen ist eine ungewöhnlich hohe Anzahl von Malariafällen und Todesfällen zu verzeichnen. Epidemische Malariagebiete sind deshalb durch starke Schwankungen in der Malariaprävalenz von Jahr zu Jahr gekennzeichnet. Im LMM können mögliche epidemische Gebiete entsprechend durch die Standardabweichung in Bezug auf die maximale jährliche Prävalenz (σ(PRmax,a)) identifiziert werden. Die LMMSimulationen lassen in der Sahelzone zwischen etwa 13 und 18 °N einen Streifen mit hohen
IMPETUS
186
σ(PRmax,a)-Werten erkennen (Abb. III.1.4-8c). Da in diesen Gebieten im Durchschnitt geringe
PRmax,a-Werte simuliert werden treten in den Modellsimulationen zumindest im nördlichen Teil des
Streifens Epidemien auf. Sowohl in der Küstenregion als auch in der Sudanzone Westafrikas (z.B.
in Benin) ist hingegen die Malariaübertragung von Jahr zu Jahr stabil (geringe σ(PRmax,a)-Werte).
Das Auftreten der Malaria kann somit in dieser Region als endemisch klassifiziert werden.
Der Vergleich mit Ergebnissen von MARA zeigt, dass die epidemischen Gebiete im LMM etwas
weiter südlich als in den MARA-Karten liegen. Die epidemischen Gebiete, welche von Snow et al.
(1999a) definiert werden, liegen etwas weiter im Norden als der zuvor beschriebene Streifen hoher
σ(PRmax,a)-Werte (vgl. Abb. III.1.4-8c und 8d). Allerdings zeigen Cox et al. (2007), dass es noch
immer eine große Unsicherheit bei der Abschätzung von auftretenden Epidemien gibt, wodurch die
Identifikation von Epidemiegebieten erschwert wird.
Die Werte der σ(PRmax,a) sind ebenso groß in Teilen von Ostafrika. Es ist bekannt, dass im Hochland von Ostafrika häufig Epidemien auftreten (z.B. Minakawa et al., 2002). Ungewöhnlich hohe
Temperaturen können folgenschwere Malariaepidemien in Hochländern auslösen. Die stärkste registrierte Epidemie führte 1958 in Äthiopien zu etwa 150.000 Toten in der nicht immunisierten Bevölkerung (Cox et al., 2007).
Malariaprojektionen (2001-2050)
Für die Abschätzung der Entwicklung der Malariaverbreitung in Afrika sind mit Hilfe des LMM
zwei transiente Malariaprojektionen auf einem 0,5 Gitter berechnet worden. Jeweils drei REMOEnsembleläufe für das A1B- und B1-Szenario des IPCC wurden verwendet, um die Malariamodelle
für den Zeitraum 2001 bis 2050 auf der Grundlage eines möglichen, modifizierten zukünftigen
Klimas anzutreiben. Die REMO-Zukunftsszenarien berücksichtigen hoch aufgelöste Szenarien einer stochastischen Änderung der Landoberfläche und Landnutzung, welche auf Abschätzungen der
FAO basieren. Das Szenario A1B verwendet hierbei stärkere Veränderungen der Landoberfläche
und Landnutzung als das B1-Szenario (Paeth et al., 2007).
Hauptsächlich aufgrund einer starken Reduktion der Vegetation simuliert REMO für die meisten
Gebiete des tropischen Afrikas eine deutliche Erwärmung in Bodennähe und eine signifikante Reduzierung der jährlichen Niederschlagsmengen. Die Konsequenz ist ein Rückgang der Malariaverbreitung in vielen Teilen der Sahel- und Sudanzone, welche am deutlichsten im letzten Jahrzehnt
(2041-2050) der Zukunftsperiode ausfällt (Abb. III.1.4-9b). Im Gegensatz dazu steigt insbesondere
in den Hochländern Ostafrika die Malariaübertragung aufgrund höherer Temperaturen und nahezu
unveränderten Niederschlagsmengen (vgl. Lindsay und Martens, 1998).
Die Veränderung von epidemischen Malariagebieten kann mit Hilfe der Veränderung von
σ(PRmax,a) (Δ{σ(PRmax,a)}) analysiert werden. Die Malariaprojektionen zeigen, dass die Variabilität
in der Malariaverbreitung im nördlichen Teil der Sahelzone zurückgeht (Abb. III.1.4-9c und 9d).
Das bedeutet, dass dies mit selteneren Epidemien oder sogar mit einem Verschwinden der Malaria
einhergeht. Im Gegensatz dazu steigen die Werte von σ(PRmax,a) im südlichen Teil der Sahelzone
(etwa zwischen 13 und 16 °N). Somit steigt das Risiko für Epidemien in diesen bevölkerungsreicheren Gebieten, da die reduzierte Malariaübertragung zu einer Abnahme der Teilimmunisierung gegenüber der Malaria führt. Das Niveau des Auftretens der Malaria weiter südlich bleibt den Simula-
IMPETUS
187
tionen zufolge stabil. Allerdings werden die geringeren Niederschläge eine kürzere Malariasaison
zur Folge haben.
Abb. III.1.4-9: (a) Differenz bzgl. der mittleren jährlichen Prävalenz (ΔPRa in %) zwischen dem
Jahrzehnt 2021-2030 und dem Vergangenheitszeitraum (1960-2000). (b) wie (a) allerdings für 2041-2050. (c) und (d), wie (a) und (b), allerdings für die Differenz bzgl.
der Standardabweichung in Bezug auf das jährliche Maximum der Prävalenz
(Δ{σ(PRmax,a)} in %).
In Ostafrika sind die Verhältnisse nicht so eindeutig wie in Westafrika. Im Vergleich zum Vergangenheitszeitraum 1960-2000 zeigt die Veränderung von σ(PRmax,a), dass die Malariaübertragung in
einigen Gebieten stabiler wird, in anderen Regionen wird sie jedoch instabiler (Abb. III.1.4-9c und
d). Hierbei liegen die Regionen mit mehr Stabilität und Instabilität teilweise in direkter Nachbarschaft. In den zuvor für die Malaria ungeeigneten Gebieten im ostafrikanischen Hochland steigt die
Temperatur so stark an, dass es dort gemäß der Malariaprojektion zum Ausbruch der Malaria und
Epidemien kommen kann. In anderen Regionen Ostafrikas wird die Malaria regelmäßiger auftreten,
wodurch sich die Teilimmunität der Bevölkerung verbessert und Epidemien seltener werden.
IMPETUS
188
Die Malariaprojektionen in Bezug auf die Szenarien A1B und B1 zeigen gleiche Charakteristika.
Allerdings sind die Veränderungen im Szenarium A1B im Allgemeinen stärker als im Szenarium
B1. Die Veränderung ist in beiden Szenarien am deutlichsten zum Ende der Zukunftsperiode in den
2040ern ausgeprägt.
Temperaturvergleich zwischen REMO und ERA-40
Aufgrund von Temperaturen weit oberhalb des sporogonischen Temperaturschwellwertes, ist das
Auftreten der Malaria in Westafrika hauptsächlich nur von der zeitlichen Abfolge als auch der
Menge des fallenden Niederschlags abhängig. Im Gegensatz dazu spielen insbesondere in den
Hochländern Ostafrikas auch der Temperaturverlauf und die Temperaturwerte eine wichtige Rolle.
Wenige Grade Unterschied in der Temperatur können die Simulation der Malariaübertragung stark
beeinflussen. Daher ist es für die ostafrikanische Region notwendig realitätsnahe Temperaturen für
die Malariasimulationen zu verwenden. Zu diesem Zweck wurden die von REMO simulierten
Temperaturen mit der beobachtungsnahen und recht homogenen atmosphärischen ERA-40Reanalyse (40-jährige ECMWF Reanalyse) verglichen.
Aufgrund der ungleichen Modellorographien muss der Temperaturvergleich auf einem Referenzniveau erfolgen. In diesem Fall wurden potenzielle Temperaturen auf der 850 hPa-Fläche berechnet.
Die beiden Datensätze weisen eine unterschiedliche Auflösung auf, im Fall von REMO sind es 0,5°,
die ERA-40-Daten liegen auf einem Gitter mit einem horizontalen Abstand von etwa 1,125° Breiten
bzw. Längen vor. Damit beide Datensätze verglichen werden können, wurden die entsprechenden
Werte auf ein 1° Gitter aggregiert bzw. interpoliert.
Der Vergleich der potenziellen Temperaturen auf dem 850 hPa-Niveau (θ850) zeigt, dass teilweise
starke Unterschiede zwischen REMO und ERA-40 bzgl. θ850 bestehen (Abb. III.1.4-10). In Westafrika werden im Winter der Nordhemisphäre von REMO häufig um bis zu 4°C tiefere Temperaturen
simuliert als bei ERA-40. Während des Einsetzens des westafrikanischen Monsuns modelliert
REMO weniger Niederschläge als beobachtet werden (IMPETUS, 2007). Der verspätete Monsunregen führt wahrscheinlich dazu, dass innerhalb eines in Richtung Sahara wandernden 5-10° breiten, zonalen Streifens in den REMO-Daten die Temperaturen um bis zu 4°C höher sind als bei
ERA-40. In Ostafrika liegen die REMO-Temperaturen im Winter meist weniger als 2 °C von der
Reanalyse entfernt. Im Frühling der Nordhemisphäre entspricht die Temperaturüberschreitung von
REMO im äthiopischen Hochland etwa der in Westafrika. Auch im Hochland in Ost-Kenia treten
besonders im Frühling und Sommer der Nordhemisphäre in REMO höhere θ850-Werte auf als in der
Reanalyse. Im Gegensatz dazu gibt es südlich von etwa 2 °S nur kleine Temperaturunterschiede in
den Hochländern von Ruanda, Burundi und Tansania.
Aufgrund der wesentlichen Temperaturunterschiede zwischen REMO und ERA-40 in den meisten
Gebieten Afrikas wird eine Korrektur der REMO-Temperaturen notwendig. Insbesondere in Ostafrika wird ein veränderter Temperaturantrieb wahrscheinlich einen Einfluss auf die Malariaprojektionen des LMM haben. Es ist geplant die REMO-Temperaturen auf täglicher Basis zu korrigieren.
Ein Problem stellt ein defektes Datenband im Klimarechenzentrum Hamburg dar, wodurch sich die
Korrektur der Daten auf unbestimmte Zeit verzögert. Im Anschluss an die Temperaturkorrektur
können neue LMM-Simulationen erfolgen. Diese werden mit einer neuen LMM-Parametrisierung
IMPETUS
189
erfolgen, da zurzeit mit Hilfe von zahlreichen Malariastudien und meteorologischen Stationsdaten
das Malariamodell validiert wird.
Abb. III.1.4-10: (a) Differenz bzgl. der potenziellen Temperaturen auf der 850 hPa-Fläche zwischen REMO und ERA-40 (Δθ850 = θ850(REMO) - θ850(ERA-40)) für (a) Januar und
(b) Juli in Bezug auf das Mittel des Zeitraums 1960-2000.
Stand der IS-Entwicklung
IS MalaRis: Risikoabschätzung des Auftretens der Malaria in Afrika während des Klimawandels
(Engl.: „The impact of climate change on Malaria Risk in Africa“; Franz.: „Estimation du Risque
de Malaria en Afrique sous le changement climatique“)
Das geplante IS MalaRis soll die WHO sowie nationale und regionale Gesundheitsbehörden in Afrika über das Malariarisiko in Westafrika in den nächsten Jahrzehnten informieren. Den potenziellen Nutzer von MalaRis soll Auskunft über die möglichen Folgen des Klimawandels bzgl. der Malariaverbreitung gegeben werden. Die durch HTML-Seiten leicht zugänglichen Informationen können bei der Planung von langfristigen Gegenmaßnahmen behilflich sein.
Bisher wurde die nullte Version (Version 0) des IS MalaRis entwickelt (vgl. Abb. III.1.4-11). Das
System umfasst in der Version 0 bereits 50 englischsprachige Internetseiten, auf denen
890 Grafiken, drei Textdateien und eine pdf-Datei vernetzt sind. Die Seiten sind in vier Hauptabschnitte unterteilt, welche eine Einleitung in die Thematik, ein Malaria-Archiv, eine Beschreibung
der Malaria-Modellierung sowie einen Überblick über die ausgeführten Malaria-Simulationen umfassen. Die Hauptabschnitte „Malaria-Modellierung“ sowie „Malaria-Simulation“ beinhalten weitere Teilabschnitte. Im Fall der Malaria-Modellierung bestehen diese aus einer Erläuterung der LMMund MSM-Eingabedaten. Bei den Malaria-Simulationen sind zusätzlich die Teilabschnitte Sensitivität und Validierung des LMM sowie eine Analyse der Malariasimulationen für die Zeiträume 19602000 und 2001-2050 vorhanden. Weitere technische Abschnitte sind die Literaturreferenzen, das
Abkürzungsverzeichnis und ein Glossar.
IMPETUS
190
Abb. III.1.4-11: (a) Darstellung des MalaRis-Blockdiagramms und (b) Veranschaulichung der englischsprachigen Internet-Startseite des IS MalaRis.
Das IS bietet ein Malaria-Archiv an, in dem Ergebnisse von zahlreichen öffentlich zugänglichen
Malariastudien eingesehen werden können. Das Archiv kann für viele individuelle Zwecke dienen.
Zum Beispiel kann mit den vorhandenen Informationen leicht ein Überblick über vorhandene Publikationen gewonnen werden. Darüber hinaus bietet das Archiv dem Nutzer die Möglichkeit von
sich aus die Genauigkeit der Malariasimulationen des LMM und MSM zu prüfen. Aus urheberrechtlichen Gründen können die vorhandenen Artikel (pdf-Dokumente) nur in Einzelfällen bereitgestellt werden. Jedoch kann der Nutzer im Malaria-Archiv zahlreiche publizierte Grafiken einsehen.
Die Grafiken sind in verschiedene Kategorien eingeteilt und sind mit weiteren hilfreichen Informationen bzgl. der jeweiligen durchgeführten Malariastudie versehen. Des Weiteren werden von Keiser et al. (2004) und Hay et al. (2000, 2005) gesammelte entomologische und parasitologische Daten in Form von zwei unterschiedlichen Tabellenformaten bereitgestellt.
Auf den Internetseiten bzgl. der Malaria-Modelle wird der Nutzer zunächst über die verwendeten
Eingabedaten informiert. Ferner wird der Aufbau der verwendeten Malariamodelle LMM und MSM
ausführlich skizziert. In der nächsten Version von MalaRis (Version 1) ist ebenfalls die Schilderung
der Validierung der Eingabedaten mit Beobachtungs- oder Reanalyse-Daten geplant.
Im Hauptabschnitt „Malaria-Simulation“ sollen u. a. Ergebnisse von Sensitivitätsexperimenten des
LMM präsentiert werden. MalaRis informiert in diesem Teil über die mögliche Lage von Gebieten,
in denen das Risiko für Epidemien steigt. In der Version 0 beschränkt sich die Darstellung auf
10 meteorologische Stationen entlang des Transekts in etwa 2 °O. Eine Ausweitung auf weitere
afrikanische Örtlichkeiten ist geplant. Auch die endgültige Validierung und Parametrisierung des
LMM soll in der Version 1 detaillierter beschrieben werden. Bisher fehlen Grafiken der MSMSimulationen, diese werden in die nachfolgende Version integriert. Sowohl die Simulation des Vergangenheitszeitraums als auch die Malariaprojektionen wurden bereits beschrieben. In diesem Fall
stehen zurzeit allerdings nur vorläufige Simulationsergebnisse zur Verfügung. Diese Resultate werden durch die Beschreibung von neuen Malaria-Simulationen in der Version 1 ersetzt.
IMPETUS
191
Literatur
Bonnet, S., R. E. Paul, C. Gouagna, I. Safeukui, J. Y. Meunier, R. Gounoue & C. Boudin (2002):
Level and dynamics of malaria transmission and morbidity in an equatorial area of South
Cameroon. Tropical Medicine and International Health, 7, 249-256.
Carnevale, P, G. Le Goff, J.-C. Toto & V. Robert (1992): Anopheles nili as the main vector of human malaria in villages of southern Cameroon. Medical and Veterinary Entomology, 6, 135138.
Confalonieri, U., B. Menne, R. Akhtar, K. L. Ebi, M. Hauengue, R. S. Kovats, B. Revich & A.
Woodward (2007): Human health. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, M. L. Parry, O. F. Canziani, J. P. Palutikof, P. J. van der
Linden and C. E. Hanson, Eds., Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom,
391-431.
Cox, J., S. I. Hay, T. A. Abeku, F. Checci & R. W. Snow (2007): The uncertain burden of Plasmodium falciparum epidemics in Africa. Trends in Parasitology, 23, 142-148.
Craig, M. H., R. W. Snow & D. le Sueur (1999): A Climate-based Distribution Model of Malaria
Transmission in Sub-Saharan Africa. Parasitology Today, 15, 105-111.
Hagemann, S., M. Botzet, L. Dümenil & B. Machenhauer (1999): Derivation of global GCM
boundary conditions from 1 km land use satellite data. Max Planck Institute Report, No. 289,
34 Seiten.
Hay, S. I., D. J. Rogers, J. F. Toomer & R. W. Snow (2000): Annual Plasmodium falciparum entomological inoculation rates (EIR) across Africa: literature survey, Internet access and review.
Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene, 94, 113-127.
Hay, S. I., C. A. Guerra, A. J. Tatem, P. M. Atkinson & R. W. Snow (2005): Urbanization, malaria
transmission and disease burden in Africa. Nature reviews. Microbiology, 3, 81-90.
Hoshen, M. B., & A. P. Morse (2004): A weather-driven model of malaria transmission. Malaria
Journal, 3: 32.
IMPETUS (2007): Siebter Zwischenbericht. Zeitraum: 1.1.2006-31.12.2006. Köln, Bonn, 347 Seiten.
Keiser, J., J. Utzinger, M. Caldas de Castro, T. A. Smith, M. Tanner & B. H. Singer (2004): Urbanization in sub-Saharan Africa and malaria control. The American Journal of Tropical
Medicine and Hygiene, 71 (Suppl. 2), 118-127.
Lindsay, S. W. & M. H. Birley (1996): Climate change and malaria transmission. Annals of Tropical Medicine and Parasitiology, 90, 573-588.
Lindsay, S. W. & W. J. M. Martens (1998): Malaria in the African highlands: past, present and future. Bulletin of the World Health Organization, 76, 33-45.
Minakawa, N., G. Sonye, N. Mogi, A. K. Githeko & G. Yan (2002): The Effects of Climatic Factors on the Distribution and Abundance of Malaria Vectors in Kenya. Journal of Medical Entomology, 39, 833-841.
Nakicenovic, N., J. Alcamo, G. Davis, B. de Vries, J. Fenhann, S. Gaffin, K. Gregory, A. Grübler,
T. Y. Jung, T. Kram, E. L. La Rovere, L. Michaelis, S. Mori, T. Morita, W. Pepper, H.
Pitcher, L. Price, K. Riahi, A. Roehrl, H.-H. Rogner, A. Sankovski, M. Schlesinger, P. Shukla,
S. Smith, R. Swart, S. van Rooijen, N. Victor & Z. Dadi (2000): Special Report on Emissions
Scenarios: A Special Report of Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate
Change. Cambridge, 599 Seiten.
Patz, J. A., K. Strzepec, S. Lele, M. Hedden, S. Green, B. Noden, S. I. Hay, L. Kalkstein &
J. C. Beier (1998): Predicting key malaria transmission factors, biting and entomological in-
IMPETUS
192
oculation rates, using modelled soil moisture in Kenja. Tropical Medicine and International
Health, 3, 818-827.
Paeth, H., K. Born, R. Girmes, R. Podzun, and D. Jacob (2007): Regional climate change in tropical
and northern Africa due to greenhouse forcing and land-use changes. Eingereicht im Journal
of Climate.
Sachs, J. & P. Malaney (2002): The economic & social burden of malaria. Nature, 415, 680- 685.
Snow, R. W., J. A. Omumbo, B. Lowe, C. S. Molyneux, J. O. Obiero, A. Palmer, M. W. Weber, M.
Pinder, B. Nahlen, C. Obonyo, C. Newbold, S. Gupta & K. Marsh (1997): Relation between
severe malaria morbidity in children and level of Plasmodium falciparum transmission in Africa. Lancet, 349, 1650-1654.
Snow, R. W., M. Craig, U. Deichmann & K. Marsh (1999a): Estimating mortality, morbidity and
disability due to malaria among Africa’s non-pregnant population. Bulletin World Health Organization, 77, 624-640.
Snow, R. W., M. H. Craig, U. Deichmann & D. le Sueur (1999b): A Preliminary Continental Risk
Map for Malaria Mortality among African Children. Parasitology Today, 15, 99-104.
Tanser, F. C., B. Sharp & D. le Sueur (2003): Potential effect of climate change on malaria transmission in Africa. Lancet, 362, 1792-1798.
Touré, Y. T. & A. Oduola (2004): Focus: Malaria. Nature reviews. Microbiology, 2, 276- 277.
PK Be-G.5
IMPETUS
193
Bakteriologische und virologische Belastung von Trinkwasserquellen im oberen Ouémé Einzugsgebiet
Wasserabhängige Infektionskrankheiten stellen ein erhebliches Risiko für die Bevölkerung in einem Versorgungsgebiet dar, mit ökonomischen und gesundheitlichen Folgen für die Konsumenten.
Problemstellung
Weltweit haben 1,1 Milliarden Menschen, also 18 % der Bevölkerung keinen Zugang zu Trinkwasser [WHO/UNICEF, 2005]. In Benin sind es zwei von fünf Haushalten, denen Zugang zu Trinkwasser fehlt [INSAE, 2003].
Das siebte Millennium Development Goal der Vereinten Nationen [UN, 2001] sieht vor, die Zahl
von Menschen ohne Zugang zu sauberem Trinkwasser bis ins Jahr 2015 zu halbieren. Für Benin ist
dies ein ehrgeiziges Ziel, denn im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde festgestellt, dass die
Mehrzahl (> 70 %) aller offenen Wasserquellen wie traditionelle oder moderne Brunnen, die im
oberen Ouémé-Einzugsgebiet mit 90 % den Hauptanteil an der Wasserversorgung bilden, mit E.
coli kontaminiert sind. 8 % der registrierten Wasserquellen weisen Kontaminationen durch Salmonellen auf, wohingegen Wasser aus Bohrlöchern, die mit geschlossenen Pumpen-Systemen versehen sind, bakteriologisch unbedenklich ist. Da eine staatliche Überwachung der bakteriologischen
Trinkwasserqualität nicht stattfindet, kommt es in Benin immer wieder zum Ausbruch von CholeraEpidemien [WHO, 2007]. Bislang hat es außer der von IMPETUS initiierten Feldkampagne in Benin nur sehr wenige Untersuchungen zur bakteriologischen Trinkwasserqualität gegeben, die darüber hinaus ausschließlich im Süden des Landes durchgeführt wurden [Bossou, 2001; Assani, 1995;
Baba, 1994].
IMPETUS
194
Mitarbeiter
A. Uesbeck, J. Verheyen, R. Baginski, F. Mazou, M. Dossou, L. Bourgeois, O. Budayeva, M. Timmen-Wego
Zielsetzung
Auf Grundlage der seit Beginn des Projektes gesammelten Daten und Wasseranalyse-Ergebnissen
wird ein benutzerfreundliches Informations-System entwickelt, dass es Entscheidungsträgern ermöglichen soll, einen Überblicke zur aktuellen Lage der Wasserversorgung und -qualität im Oberen
Ouémé Einzugsgebiet zu erhalten.
Durch das Aufzeigen von Risiko-Konstellationen und Handlungsoptionen können Entscheidungsträger unmittelbar Informationen über die Dringlichkeit oder den Stand einer Intervention bekommen und so einen Beitrag zur langfristigen Verbesserung der Trinkwasserqualität leisten.
Da Verfahren zur Analyse bakterieller und viraler Kontaminanten im Trinkwasser außerhalb des
Impetus- Labors in Benin nur eingeschränkt oder gar nicht zur Verfügung stehen und um einen
nachhaltigen Daten- und Wissenstransfer gewährleisten zu können, soll das Labor nebst Inventar
und etablierten Methoden nach Abschluss der 3. Förderperiode an einen zukünftigen Träger übergeben werden.
Nutzergruppen
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Gemeinden
DG-Eau
SR-Eau
DHAB
SHAB
Entscheidungsträger auf dem Gesundheitssektor
Chefs médecins d´ Arrondissement
Wassernutzer-Komitees auf Dorfebene
NGOs aus dem Bereich Brunnenbau, Wasserhygiene
Neuauflage der Brunnendatenbank
Im Zuge der Beprobungsfahrten in den Dörfern des Oberen Ouémé Einzugsgebietes konnte beobachtet werden, dass sich die Situation der Wasserversorgung im Laufe der vergangenen Jahre geändert hat. In einigen Dörfern ist beispielsweise eine Vielzahl neuer traditioneller Brunnen gebaut
worden, es sind einige neue Bohrlöcher realisiert worden und ein großer Anteil der Brunnen, die im
Jahre 2000 bei der Entstehung der Brunnendatenbank noch in Betrieb waren, ist in der Zwischenzeit
ausgetrocknet und versandet.
IMPETUS
195
Aus diesem Grund werden seit August 2007 die Daten zur Trinkwassersituation im Beprobungsgebiet - dem Dreieck zwischen den Städten Parakou, Bassila und Djougou - neu erhoben. Das bedeutet, dass alle Quellen, die einem Dorf zur Trinkwasserversorgung dienen (traditionelle und moderne
Brunnen, Pumpen, AEVs, Anschlüsse an nahe gelegenen städtische Wasserversorgung, etc.), registriert, fotografiert, georeferenziert und vermessen werden. Außerdem werden Daten über die Erbauung, das Umfeld und den Zustand der Wasserquelle in der Trockenzeit (trocknet die Quelle nach
einer regenfreien Periode aus oder nicht) erhoben. In jedem Dorf werden die zehn am häufigsten
genutzten Wasserquellen beprobt, um die bakteriologische Qualität des Wassers feststellen zu können. Wasser aus Bohrlöchern wird zusätzlich auf chemische Parameter hin untersucht.
Die Arbeit ist unter den beninischen Mitarbeitern entsprechend, so dass von zwei Teams an versetzten Wochentagen die Feld- und Laborarbeiten geleistet werden können.
Im Zuge dieser Aktualisierung der Datenbank ist die Übergabe und Erläuterung der Ergebnisse der
Wasseruntersuchungen an die Dorfbewohner ein besonderes Anliegen. Für diese Aufgabe wurde
vorübergehend die Soziologin Frau Inès Dossou engagiert, die das Laborteam bei den Gesprächen
mit Wassernutzer-Komitees unterstützt.
Die Aktualisierung der Brunnendatenbank wird voraussichtlich Ende März 2008 abgeschlossen
sein.
Virologische Wasseranalytik
Die virologischen Wasseranalysen zur ständigen Aktualisierung der Brunnendatenbank sind in dem
geplanten Umfang weiter geführt worden. Diese fortlaufende virologische Beprobung ist bedingt
durch die temporäre Natur der virologischen Kontamination elementar für die Identifizierung von
Risikokonstellationen.
In Kooperation mit der Uniklinik Parakou wurden 110 Stuhlproben von im Krankenhaus behandelten Kindern im Institut für Virologie in Köln untersucht. In den Stuhlproben konnten hauptsächlich
Rota- und Adenoviren nachgewiesen werden, genauso wie in den untersuchten Trinkwasserproben.
Anhand genetischer Analysen des Erbmaterials der detektierten Viren werden im Moment Stammbäume erstellt, die Infektionsketten aufzeigen sollen und somit Wasserkontamination in Zusammenhang mit Krankheit bringen.
Im Rahmen der Etablierung des Informationssystems wurden Risikoanalysen für das Vorkommen
von virologischen Kontaminationen durchgeführt. Die Art der Trinkwasserquelle zeigte keinen signifikanten Einfluss auf den Virusnachweis. Da virologische Kontaminationen sowohl in der Trockenzeit, als auch in der Regenzeit vorkamen, gab es ebenfalls keinen messbaren saisonalen Einfluss, auch wenn die Kontaminationswege sich gänzlich unterscheiden müssen. Während in der
Regenzeit Viren durch Wasserbewegungen in den oberen Erdschichten einfach transportiert werden
können und so die Trinkwasserquelle erreichen, ist in der Trockenzeit eine Kontamination über das
Grundwasser wahrscheinlicher. Als signifikanter Risikofaktor für mindestens einen Virusnachweis
in der untersuchten Trinkwasserquelle zeigte sich bei unserer Analyse das Vorhandensein einer Latrine in einem Radius von 50m um die Trinkwasserquelle. Anhand der erstellten Brunnen/Latrinendatenbank können nun Bereiche mit ähnlicher Risikokonstellation ermittelt werden und
196
IMPETUS
wichtige Entscheidungshilfen für die Stakeholder bei der Planung zukünftiger Trinkwasserquellen
zur Verfügung gestellt werden
Chemische Wasseranalytik
Die im Herbst 2006 etablierte Methodik zur photometrischen Bestimmung von chemischen Parametern wie Nitrat, Nitrit, Ammonium, Sulfat und Phosphat beinhaltet eine Kontrollfunktion (Zielwertkarten), an der die Mitarbeiter die Qualität der durchgeführten Analysen und mögliche Fehlerquellen direkt feststellen können.
Im Laufe des vergangenen Jahres hat sich gezeigt, dass die Analytik einwandfrei unter den gegebenen Umständen funktioniert und die Ergebnisse präzise sind.
Seither wurden von den beninischen Labormitarbeitern Farouk Mazou und Martial Dossou chemische Analysen der Pumpenwasser des Beprobungsgebietes durchgeführt, um zu überprüfen, ob von
dem bakteriologisch meist einwandfreien Trinkwasser aus Pumpen mögliche chemische Belastungen ausgehen.
Es konnte festgestellt werden, dass ca. 13 % der untersuchten Wasserproben aus Bohrlöchern Nitrat-Konzentrationen aufweisen, die über dem von der WHO festgelegten Grenzwert von 50 mg/L
liegen. Beispielsweise wies das Wasser der in dem Dorf Dogué neu installierten Pumpe Nitratkonzentrationen auf, die den Grenzwert fast um ein Siebenfaches überschritten.
Bei gezielten Beprobungsfahrten mit dem Hydrogeologen Antoine Kocher im Oktober 2007 konnte
die Nitrat-Kontamination einiger Bohrlöcher durch die große räumliche Nähe zu Latrinen erklärt
werden.
Tab. III.1.4-4: Dorfpumpen, deren Wasser Nitrat-Konzentrationen oberhalb des Grenzwertes von
50 mg/L aufweist
Dorf (Pumpe)
Nitrat Konzentration
[mg/L]
Dogué
338,15
Kalalé-II
226,28
Ouénou
194,71
Suya
162,44
Penessoulou
116,39
Wari Maro
85,65
IMPETUS
197
Im Februar 2007 haben Farouk Mazou und Martial Dossou einen von CREPA („Centre Regional
pour lÉau Potable et lÁssainisssement à Faible Cout“) organisierten und von der „Direction
Générale des Relations Internationales de la Région Wallonne de Belgique“ finanzierten Workshop
zur Fortbildung verantwortlicher Techniker des Wassersektors aus Gesamt-Benin mitgestaltet. An
zwei Tagen haben sie die Teilnehmer über Risiken der Wasserkontamination und die von Impetus
ermittelten Ergebnisse aufgeklärt, mit ihnen im Gelände Beprobungen verschiedener Brunnen
durchgeführt und sie schließlich in die im Impetus-Labor angewandte Methodik zur bakteriologischen und chemische Wasseranalytik eingewiesen. Farouk Mazou und Martial Dossou haben in
Eigenregie diese Capacity development-Maßnahme vorbereitet und durchgeführt und ernteten ein
positives Feedback aller Teilnehmer.
Im Oktober 2007 wurde gemeinsam mit Mitarbeitern anderer Problemkomplexe der Workshop
„Ressources naturelles dans les communes du bassin versant de l’Ouémé supérieur – Résultats et
outils de gestion du Projet IMPETUS“ in Parakou organisiert, zu dem Mitarbeiter und Verantwortliche der Gemeinden des Oberen Ouémé Einzugsgebietes eingeladen wurden. Da die Gemeinden
Benins im Zuge der Dezentralisierung zukünftig eine wichtige Rolle für eine nachhaltige Entwicklung des Landes spielen und bereits jetzt verantwortlich für die Qualität von Trinkwasser sind, bot
dieser Workshop eine gute Plattform, die relevanten Ergebnisse der Wasserqualitätsanalysen zu
präsentieren. Die von den beiden Labormitarbeitern Farouk Mazou und Martial Dossou gehaltene
Präsentation hat für lebhafte Diskussionen unter den Teilnehmern gesorgt und es ist großes Interesse an dem vorgestellten Informationssystem SiQeau geäußert worden.
Seit Februar 2007 führt Herr Moissou Lagnika, Student des Masterstudiengangs „Management
Environnemental et Qualité des Eaux“ an der „Facultés des Sciences et Techniques (FAST)“ der
Universität Abomey-Calavi ist, im Rahmen seiner DESS-Abschlußarbeit Trinkwasseranalysen im
IMPETUS-Labor durch.
Ziel seiner Arbeit ist es, die Gefahr der bakteriologischen Wasserkontamination auf dem Transportweg von der Pumpe, bzw. dem Brunnen zu den Haushalten zu untersuchen, sowie den Kontaminationsverlauf während der Lagerung des Wassers festzustellen. Hierfür hat er im vergangenen
Jahr in 11 ausgewählten Dörfern das wasserhygienische Verhalten von jeweils 5 Haushalten über
mehrere Monate beobachtet und mit Hilfe von Befragungen ermittelt. Er hat Wasserproben an verschiedenen Punkten entnommen: direkt an der Wasserquelle, während des Transports und im Lagerbehälter zu verschiedenen Zeitpunkten.
Seine Ergebnisse zeigen, dass bakteriologisch einwandfreies Trinkwasser aus Bohrlöchern nach
einer Lagerung von 24h ... bereits Kontaminationen durch Salmonellen aufweisen kann. Die Hausbewohner nutzen alle dasselbe Trinkgefäss - eine Kalebasse, die nach dem Trinken wieder in den
Wasserbehälter zurückgelegt wird, so dass auf diesem Weg Krankheitserreger von den Händen der
Konsumenten in das Trinkwasser gelangen können.
IMPETUS
198
Transport und Lagerung von Trinkwasser
Ausweitung der Kooperationen
Der Ausbau schon bestehender Kooperationen zur Überprüfung von der Trinkwasserqualität und
technischen Sanierungskonzepten anderer Projekte stellt einen Beitrag für die langfristige Verbesserung der wasserhygienischen Situation im ländlichen Benin dar.
Seit 2006 ist die Finanzierung des Brunnensanierungsprojektes von Helvetas abgelaufen, aber die
Kooperation mit dem IMPETUS-Labor hat weiterhin Bestand. Die Labormitarbeiter führten im Jahr
2007 weiterhin bei Installationen von Hochbehältern zur Trinkwasserversorgung von Gesundheitsstationen begleitend Wasserqualitätsanalysen durch.
Im Jahr 2007 wurden Kooperationen zu zwei weiteren EZ-Organisationen initiiert. Erste Gespräche
für eine Zusammenarbeit zum Thema Lagerung von Trinkwasser mit Verantwortlichen der belgischen NGO PROTOS und der amerikanischen NGO MCDI („Medical Care Development International“) fanden im Oktober 2007 statt.
Die Kooperationsverträge wurden noch Ende des Jahres abgeschlossen und erste gemeinsame Wasserbeprobungen fanden im Januar 2008 statt.
Zukünftiges Bestehen des Labors nach Projektende
Das Labor in Parakou soll zusammen mit den dort etablierten Methoden, dem Inventar und dem
geschulten Personal nach dem Ende der dritten Phase an einen zukünftigen Träger übergeben werden, um so einen nachhaltigen Wissenstransfer und die Weiterführung der Wasseranalytik in Zentralbenin gewährleisten zu können.
In Benin gibt es nur sehr wenige Strukturen, die bakteriologische Wasseranalysen durchführen. Die
meisten durchgeführten Untersuchungskampagnen beziehen sich auf die chemische Trinkwasserqualität [Dovonon, 2001].
Einen wichtiger Partner für den Bereich der Wasseranalytik stellt die DG-Eau dar.
IMPETUS
199
Da von den Mitarbeitern des IMPETUS-Labors neben der reinen Routine-Analytik noch weitere
Aufgaben-Bereiche wie Capacity-Building, die Entwicklung eines Informationssystems sowie die
Schulung von Entscheidungsträgern im Wassersektor in seiner Handhabung, bearbeitet werden, gilt
es einen weiteren Partner zu finden, der den Fortbestand dieser Arbeiten gewährleisten kann.
Verschiedene Konzepte, Rechtsformen und mögliche weitere Partner, die für dieses Ziel der Nachhaltigkeit der Arbeit des IMPETUS-Labors in Frage kommen könnten, wurden im Laufe des vergangenen Jahres erwogen und diskutiert.
Informationssystem SiQeau
Das Informationssystem zum Thema Trinkwasserversorgung und –qualität im ländlichen HVO trägt
den Namen SiQeau „Système dÍnformation sur la Qualité de léau“.
Es basiert auf vier Modulen:
Zunächst sollen dem User allgemeine Basis-Informationen über die Trinkwasserversorgung und qualität im Oberen Ouémé-Einzugsgebiet zugänglich sein.
Es wird ein Fallsbeispiel zum Thema Salmonellen-Kontaminationen von Trinkwasser und Durchfallerkrankungen aus dem Dorf Kaki Koka erläutert und Auswirkungen von BrunnenDesinfektionen und möglicher anderer Sanierungsmaßnahmen auf die Trinkwasserqualität werden
dargestellt. Ein link zu dem Informationssystem LISUOC (Livelihood Security in Upper Ouémé
Catchment) wird dem User die Möglichkeit geben, sich auch zum Thema Wassermanagement zu
informieren.
Über eine interaktive GIS-Karte wird die Situation der Trinkwasserversorgung und -qualität im Oberen Ouémé-Einzugsgebiet räumlich dargestellt. Als Datengrundlage dient die von LaborMitarbeitern erstellte IMPETUS-Brunnendatenbank, sowie eine Liste aller von der DG-Eau realisierten Wasserstellen im Oberen Ouémé Einzugsgebiet. GPS-Koordinaten einer im Jahr 2006 erstellten Latrinen-Datenbank werden ebenfalls in die Darstellung einfließen, um Bereiche mit Risikokonstellationen ermitteln zu können. Es wird die Möglichkeit geben, aus verschiedenen Attributen wie beispielsweise Kommune, Dorf, Art der Wasserquelle, Art der Wasserkontamination, Nähe
zu Latrinen, Brunnentiefe oder wasserführende Quellen in der Trockenzeit, auszuwählen, um sich
die gewünschte Situation in der Kartenansicht darstellen zu lassen. Bei Anklicken einer Wasserquelle öffnet sich ein Fenster mit einem Foto und einer Tabelle, die alle gesammelten Informationen
zu der jeweiligen Quelle sowie die Ergebnisse der Wasseranalysen enthält. Anhand einer farblichen
Unterlegung mit Ampelfarben soll außerdem eine Einschätzung der Wasserqualität, bzw. der Gefährdung der Wasserstelle aufgezeigt werden. Auf Dorfebene sollen die Ampelfarben die Gesamtsituation der Versorgung mit sicherem Trinkwasser und mögliche Risikokonstellationen anzeigen.
SiQeau soll Entscheidungsträgern Handlungsoptionen aufzeigen, die auf den im Rahmen von PK
Be-G.5 ermittelten Ergebnissen bezüglich der Trinkwasserqualität im Oberen Ouémé Einzugsgebiet
beruhen und eine Prävention von Wasserkontaminationen im Vorfeld ermöglichen.
Mit Hilfe eines in SiQeau implementierten „Notfallplans“ soll es Entscheidungsträgern ermöglicht
werden, Ausbrüche von Infektionserkrankungen, verursacht durch wassergebundene Krankheitserreger, wie Durchfallerkrankungen (z.B. Cholera) oder Typhusfällen in den Dörfern zu minimieren,
IMPETUS
200
bzw. sie so schnell wie möglich unter Kontrolle bringen zu können. Es handelt sich um eine Kontaktdatenbank, die Daten aller verantwortlichen Ärzte, Krankenhäuser, Hygieneservices, etc. der
jeweiligen Region beinhaltet und eine Liste von ersten Maßnahmen zur Eindämmung einer Durchfall-Epidemie.
Zielgruppen von SiQeau sind zunächst die Verantwortlichen für Trinkwasserqualität auf Gemeindeebene, da im Zuge der Dezentralisierung in Benin die Versorgung der Dörfer mit sauberem Trinkwasser in den Verantwortungsbereich der Kommunen fällt.
Ebenfalls soll das Informations-System an die DG-Eau, die verschiedenen „Services régionaux de
léau“, an Entscheidungsträger auf dem Gesundheitssektor, wie die neu gegründete Gesundheitspolizei „Police ‚Sanitaire“ und den „Service de l´Hygiène“ übergeben werden.
Nachdem das Konzept für das SiQeau im August 2007 erarbeitet wurde, ist mit einer ersten Version
im Februar 2008 zu rechnen. Die aktualisierten Daten zur Wasserversorgung des Einzugsgebietes
werden nach Fertigstellung der neuen Brunnendatenbank Ende März 2008 in das Informationssystem eingearbeitet, sowie die Kontaktdatenbank für den Notfallplan und die Basisinformationen.
Literatur:
WHO/UNICEF: Water for life, 2005
INSAE: RGPH3 (Oct. 2003) Synthèse des analyses, 42 pages
UN: Millenium Development Goals
WHO, 2007, Global Task Force on Cholera Control: Cholera Country Profile BENIN
Assani A. K. (1995) Qualité et mode de gestion de l’eau de boisson dans la sous-préfecture de
Grand-Popo, Mémoire IRSP, Cotonou, 124 pages
Bossou B. (2001) Analyse et esquisse cartographique de la contamination bactériologique de la
nappe phréatique alimentant les puits traditionnels de la ville de Cotonou et sa banlieue
DESS-MEQUE, 81 pages.
Baba Moussa A. (1994) Etude de la pollution bactériologique de la nappe phréatique à partir d’une
latrine en Afrique Subtropicale. Thèse de doctorat du 3ème cycle ès sciences Techniques, 185
pages
Dovonon, L. F (2001): Rapport définitif de l´étude physico-chimique des eaux des département
lÁlibori et du Borgou, Département des ressources en eau
Projet PADEAR-DANIDA : Cotonou, 78 pages
IMPETUS
201
Existenzsicherung
III.2
IMPETUS
201
Marokko und seine Themenbereiche
III.2.1 Existenzsicherung
Im Projektgebiet ist Wasser die primär die limitierende Ressource, welche wirtschaftliche Aktivitäten eindeutig in ihrer Weiterentwicklung begrenzt. Dabei sind die wesentlichen Einkommensquellen im Drâa Tal Oasenlandwirtschaft, extensive, teils transhumante Weidewirtschaft und Tourismus. Während die Generierung von Einkommen durch extensive Weidewirtschaft (Projektbereich
Landnutzung) hier nicht näher betrachtet werden soll, stehen im Projektbereich Existenzsicherung
die Oasenwirtschaft mit ihren Anpassungsmöglichkeiten und ökonomischen Aspekten im Vordergrund. Einkommen aus Tourismus und dessen Ansprüche an den Wasserbedarf wurden im vergangenen Berichtszeitraum abschließend untersucht, die Ergebnisse fließen in die entsprechenden
SDSS der Bereiche Gesellschaft und Landnutzung ein. Daher wird nachstehend nur ein kurzer abschließender Bericht zum Bereich Tourismus gegeben (PK Ma E.3, weitere Ausführungen s. Bereich Gesellschaft).
Die Ressource Wasser wird in der Region Drâa hauptsächlich für die landwirtschaftliche Produktion in den Oasen genutzt. In den nördlichen Oasen der Hochtäler werden neben Getreide diverse
Gemüsesorten, Rosen und Baumobst angebaut, in den südlich von Ouarzazate gelegenen Oasen
dominieren Getreide, Ackerfutterbau und Dattelpalmen. Traditionelle Anbau- und Bewässerungssysteme stehen neben einem staatlich kontrollierten Bewässerungsmanagement in Form von festen
Bewässerungskanälen und so genannten Lâchers, bei denen kontrolliert Wasser aus dem Staudamm
Mansour Eddahbi in die großen Oasen des südlichen Drâa-Tals abgegeben wird. Die hohe Verdunstung aus dem Stausee bildet einen Großteil der Wasserverluste, dem gegenüber ist der Verbrauch
für den menschlichen Konsum (v.a. Stadtbevölkerung und Tourismus) mit nur ca. 15 – 20% eher
gering. Nachlassende Niederschläge und eine somit geringere Wasserspende aus dem Hohen Atlas
haben in den letzten Jahren dazu geführt, dass der Füllstand des Mansour Eddahbi Stausees stark
abgesunken ist, Anzahl und Umfang der Lâchers zurückgehen, und damit die Bewässerung der südlichen Oasen mittels traditioneller Einstauverfahren nur noch in wesentlich geringerem Umfang
möglich wird. Dies führt zu einer deutlichen Ertragsminderung, und ggf. zur Aufgabe von Ackerflächen, besonders am Rande der Oasen, zur Versalzung auch von günstiger gelegenen Feldern und
dem Absterben von Dattelpalmen, besonders um und südlich von Zagora. Für Familien, die hauptsächlich von landwirtschaftlichen Erträgen leben müssen, bedeutet das erhebliche Einkommensverluste oder gar eine Bedrohung ihrer Existenz. Zudem wird vermehrt Grundwasser zur Bewässerung
herangezogen werden, insbesondere, wenn im südlichen Drâa-Tal die Landwirtschaft in ihrer traditionellen Form beibehalten wird.
Bei einem geschätzten jährlichen landwirtschaftlichen Wasserbedarf von zwischen 1200 und 2000
mm besteht für die Grundwasserentnahme eine Konkurrenz zwischen der traditionellen Landbewirtschaftung, dem wachsenden Wasserbedarf für die städtisch lebende Bevölkerung sowie dem
Tourismus. Für die Gesamtwasserbilanz spielt der Tourismus im Gebiet gegenüber anderen Verlustfaktoren zwar keine wesentliche Rolle, aber da dieser insbesondere im südlichen Gebiet um Zagora
Existenzsicherung
IMPETUS
202
stärker zunimmt, ist zweifelsohne die übliche Entnahme von Grundwasser über Hausbrunnen ein
Faktor, bei welchem landwirtschaftliche Nutzung und Tourismus um den Faktor Wasser konkurrieren. Hinzu kommt, dass die Wasserqualität sich durch Versalzung weiter verschlechtert, die Konkurrenz sich also lokal und regional besonders bei mittelfristig weiter sinkenden Wasserressourcen
verschärfen wird. Andererseits ist die Schaffung einer ansprechenden touristischen Infrastruktur
einschließlich der Schaffung eines ansprechenden Ambiente in den Hotels und Anlagen für eine
ökonomische Weiterentwicklung der Region eine wesentliche Voraussetzung, insbesondere wenn
die Anzahl an Übernachtungen pro Gast eher erhöht werden sollte: gegenüber den Baderegionen
sind die Aufenthalte vergleichweise kurzfristig (s. PK Ma-E.3).
Wasser muss daher künftig anders bewirtschaftet werden als dies gegenwärtig der Fall ist. Unter
welchen Bedingungen ein geändertes pflanzenbauliches Management die Fortführung landwirtschaftlicher Nutzung bei geringerem Wasserverbrauch unter Beibehaltung landwirtschaftlicher Produktivität ermöglicht, soll dabei zunächst geprüft und anschließend Handlungsoptionen erarbeitet
werden. Die Menge des eingesetzten Wassers für die landwirtschaftliche Produktion wird in Abhängigkeit von den angebauten Kulturarten, unterschiedlichen Sorten und geänderter Bewässerungstechnik berechnet. Anschließend wird untersucht, welche Optionen noch eine sinnvolle landwirtschaftliche Nutzung, unter den Prämissen geringer Wasserverbrauch und landwirtschaftliche
Produktivität, weiter ermöglichen (vgl. PK Ma-E.2).
Nutzung und Bewirtschaftung der äußerst knappen Ressource Wasser sind für die Existenzsicherung im Projektgebiet von fundamentaler Bedeutung für dessen nachhaltige mittelund langfristige
Entwicklung. Die Entwicklung eines ökonomisch basierten Planungs- und Optimierungstools für
die Wasserverteilung ist daher eine zentrale Aufgabe, die im nachstehenden Themenbereich (PK
Ma-E.1) erarbeitet wurde. Das verwendete Flusslaufmodell MIVAD ermöglicht die Simulation
zahlreicher Managementoptionen zur nachhaltigen Wassernutzung, wie zum Beispiel technische
Innovationen im Bewässerungsbereich oder die Einführung von Wasserpreisen und den Handel mit
Wassernutzungsrechten. Dabei werden sowohl der Wasserverbrauch der Oasen nördlich des Staudammes, die noch einen ungehinderten Zugang zum Wasser besitzen, als auch der für die südlich
gelegenen Gebiete berücksichtigt.
Jeder der nachstehend vorgestellten PK verknüpft einzelne Bereiche, und die Wechselwirkungen
zwischen den PKs und den jeweils verwendeten Modellen wird damit verdeutlicht. Trotz der durchaus schwierigen Zusammenführung sehr unterschiedlicher Modellansätze in den IS/SDSS hat die
Arbeit sehr gute Fortschritte gemacht und liegt fast durchweg im Zeitplan. In einzelnen Fällen sind
noch kleinere Nacherhebungen nötig, aber insgesamt steht eine sehr umfangreiche Datengrundlage
zur Verfügung, welche durch den Einsatz der Systeme zu einer deutlichen Verbesserung und Objektivierung der Entscheidungen führt. Die Anforderungen der marokkanischen Projektpartner fließen
kontinuierlich in die Systementwicklung ein. Das SDSS MIVAD ist bereits an marokkanische Partner übergeben und wird nun nur noch optimiert und ergänzt.
Das capacity development hat ebenso gute Fortschritte gezeitigt, wobei in einzelnen Fällen die
Maßnahmen etwas verschoben werden mussten. Es werden aber bis 2008 alle geplanten Maßnah-
Existenzsicherung
IMPETUS
203
men durchgeführt sein. Auf alle Fälle wurde die Rückkopplung aus den Nutzergruppen in die SDSS
eingearbeitet, sowohl hinsichtlich der Funktionalität als auch der berücksichtigten Parameter.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass der für Marokko wichtige Bereich der Existenzsicherung
durch innovative und umfangreiche Modellkopplungen in SDSS und IS überführt werden konnte,
deren konsequente Anwendung wesentlich dazu beitragen kann, die Wassernutzung zu verbessern
und zu optimieren, und damit die Grundlagen für eine nachhaltige Entwicklung der Region über
den Betrachtungszeitraum der IMPETUS - Szenarien liefert.
Existenzsicherung
IMPETUS
204
PK Ma E.1 Ökonomische Aspekte des Wassermanagements im Einzugsgebiet des Drâa
Landwirtschaftliche Felder mit Bewässerungsgräben in der Oase Mezguita
Problemstellung
Die Zukunft vieler Landwirte des Drâa Einzugsgebietes hängt von einem effizienten Wassermanagement ab. Aufgrund der langen Dürreperioden und Subventionen für Motorpumpen ist in den letzten Jahren vermehrt Grundwasser für die Bewässerung der Felder verwendet worden. Dies führte zu
einem stetigen Absinken des Grundwasserspiegels, zu vermehrten Kosten und zu langfristig steigenden externen Kosten der Ressourcenübernutzung. Daher ist die ökonomische Analyse des Wassermanagements und die Bewertung von Wasser im ökonomischen Sinne ein entscheidender Bestandteil eines effektiven Wassermanagements in der Drâa Region.
Mit der Umstrukturierung der zuständigen Institutionen wird auch zukünftig die Bedeutung von
politischen Eingriffsmöglichkeiten im Wassermanagement des Drâa Tals steigen. Ökonomische
Instrumente wie Wasserpreise, Subventionen, Mengensteuerungen gewinnen an Relevanz für ein
Gebiet, dass bisher von politischen Eingriffen weitgehend ausgenommen wurde. Mit Hilfe des Models MIVAD können unterschiedliche Politikinstrumente simuliert und in verschieden Interventionsszenarien verglichen werden.
Existenzsicherung
IMPETUS
205
Mitarbeiter
C. Heidecke, A. Kuhn, S. Klose, A. Roth
Zielsetzung
Die Zielsetzung des Problemkomplexes ist die Auswirkung von Oberflächen- und Grundwasserverfügbarkeit auf die landwirtschaftliche Produktion und somit auf das landwirtschaftliche Einkommen
abzuschätzen und politische Eingriffsmöglichkeiten zu diskutieren. Dazu wird ein hydroökonomisches Modell verwendet, das den Einfluss von Wasserverfügbarkeit und Wasserqualität
insbesondere der Salzgehalte im Bewässerungswasser abbildet und die Auswirkungen von landwirtschaftlichen Erträgen und Flächennutzung in den sechs Drâaoasen errechnet. Der Problemkomplex
bezieht Modellierungsansätze aus dem PK Ma. H2, insbesondere aus dem Bilanzierungsmodell, und
Daten aus dem PK Ma. E2 mit ein.
Forschungsansatz und Modellierung
Hauptbestandteil des PK Ma. E1 ist das Plannungsmodell MIVAD, das die sechs Oasen des mittleren Drâatals und die hydrologische Bilanz der Region in einem Knotennetzwerk abbildet. In der
Modelliersprache GAMS werden landwirtschaftliche Deckungsbeiträge unter den zwei wichtigsten
Ressourcenbeschränkungen, Land und Wasser, maximiert. Dabei stellt MIVAD eine Verknüpfung
zwischen landwirtschaftlicher Wassernutzung und Ressourcenverfügbarkeit her und ist somit Bindeglied zwischen verschiedenen Disziplinen und Schnittstelle zu unterschiedlichen PKs. Es werden
Ergebnisse für alle sechs Oasen den mittleren Drâatals sowie für die Hauptanbauprodukte Weizen,
Gerste, Luzerne, Mais, Datteln und Gemüse, errechnet. Alle Anbauaktivitäten sind durch spezifische Input- und Wasserbedürfnisse sowie Ertragsfunktionen definiert.
Fortschritte der Modellierung im Berichtszeitraum
Im Berichtszeitraum wurde die hydrologische Komponente ausgebaut, in dem die Flusswasserinfiltration in die Grundwasserspeicher nun mit berücksichtigt wird. Dies ist ein entscheidender Parameter für das Wassermanagement im Drâa Tal, da eine erhöhte Grundwasserinfiltration das Verhältnis
zwischen Oberflächen- und Grundwasserinfiltration verschiebt. Außerdem wurden in Dürreperioden die Lâchers bzw. die Abgaben aus dem Staudamm vermehrt zur Auffüllung der Grundwasserspeicher und nicht zur Bewässerung benutzt. In diesem Fall spielt die Grundwasserinfiltration auch
eine große Rolle. Abbildung III.2.1-1 zeigt den derzeitigen Stand der hydrologischen Komponente
in MIVAD.
Existenzsicherung
206
IMPETUS
Evapotranspiration
Effective
rainfall
Water withdrawal
Releases
Reservoir
River
Agriculture
Groundwater
discharge
NonAgricultural
Water Use
Groundwater
pumping
Infiltration
Distribution
losses
Losses
from
pumping
Groundwater
pumping
Infiltration
from riverbed
Groundwater
Legend:
Decision variable
Agric. production
Natural flow
Municipal, industrial use
Water supply
Abb. III.2.1-1: Hydrologische Komponente des Modell MIVAD
Im Berichtszeitraum wurden weitere Szenarien definiert und simuliert. Berechnungen zu Wasserkosten für Grund- wie Oberflächenwasser wurden durchgeführt und unterschiedliche Wasserverteilungsmöglichkeiten des Oberflächenwassers mit Hilfe des Modells diskutiert. Diese werden dann
im MIVAD SDSS verwendet.
Stand der SSDSS/IS/MT-Entwicklung
Welche Auswirkungen haben steigende Grundwasserförderungskosten
auf die Nutzung der Motorpumpen im Drâatal? Wie beeinflussen zusätzliche Wasserpreise für die Bewässerung die landwirtschaftliche Flächenausnutzung und den Anteil an Anbaukulturen? Welche Rolle spielt die
derzeitige Wasserverteilung auf das Einkommen der Landwirte und wie
könnte die Wasserverteilung verändert werden? Dies sind Kernfragen, die mit Hilfe des SDSS
MIVAD beantwortet werden sollen. Daher richtet sich das MIVAD SDSS an die administrative
Ebene in Marokko, die für die Wasserverteilung sowie für die Strukturen in der Landwirtschaft zuständig sind. Insbesondere sind die DGH und das Landwirtschaftsministerium angesprochen, die in
die Konzeption des SDSS im letzten Jahr verstärkt mit einbezogen worden sind. Das dem SDSS
M IVAD SDSS
DSS
Existenzsicherung
IMPETUS
207
zugrunde liegende Modell MIVAD ist an der Universität Hassan II verankert. Dort sind Schulungen
zur Modellprogrammierung durchgeführt worden sowie zwei Masterarbeiten entstanden, die den an
der Universität Bonn entwickelten Modellansatz auf zwei weitere Einzugsgebiete in Marokko, Tadla und Loukkos, übertragen.
Abb. III.2.1-2: Startscreen des MIVAD SDSS
Das MIVAD SDSS ist als Datenbank konzipiert, in welche die Szenarioergebnisse des Modells
MIVAD eingelesen werden. Der Nutzer kann die Ergebnisse der Szenarien auf eine strukturierte
Weise abfragen. Aus der Szenariendatenbank können spezifische Tabellen für unterschiedliche Parameter abgefragt, Karten erstellt und kleine statistische Berechnungen durchgeführt werden. Der
Aufbau des SDSS geht aus Abbildung III.2.1-3 hervor.
Existenzsicherung
208
IMPETUS
Modellergebnisse
(Szenariodatenbank)
Economic analysis
Auswahl des Klimaszenarios
(Stauseefüllmengen)
Auswahl des IMPETUS Szenarios
M1, M2, M3
Befragung 2005
IMPETUS Daten
Daten ORMVAO
Auswahl des
Interventionsszenarios
Karten
Tabellen
Statistik
Abb. III.2.1-3: Aufbau des SDSS MIVAD
Für die Berechnung der Klimaszenarien im SDSS wurden die IMPETUS-Remo-Läufe bis zum Jahr
2025 auf die Stauseeeinträge umgerechnet, die dann als exogener Parameter in das MIVAD Modell
einfließen. Die Beobachtung einer starken Korrelation zwischen Niederschlag und Stauseezuflüssen
konnte somit genutzt werden, um die Klimaszenarien A1B und B1 in MIVAD umzusetzen. Die
folgenden beiden Abbildungen zeigen erste Ergebnisse für die Klimaszenarien A1B und B1 und die
Auswirkungen auf die Nutzung von Oberflächen- und Grundwasser, für die landwirtschaftliche
Produktion und das daraus resultierende landwirtschaftliche Einkommen.
1200.00
1000.00
800.00
600.00
400.00
200.00
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00
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01
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09
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0.00
Ag river water use (mio cbm)
Ag groundwater use (mio cbm)
Ag profits total (mio DH)
Inflows (mio cbm)
Abb. III.2.1-4: Landwirtschaftliches Einkommen, Grund- und Oberflächenwassernutzung unter
Stauseezuflüssen berechnet nach Klimaszenario A1B (Quelle: Modellberechnungen
2007)
Existenzsicherung
209
IMPETUS
20
0
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1000.00
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800.00
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300.00
200.00
100.00
0.00
Ag river water use (mio cbm)
Ag groundwater use (mio cbm)
Ag profits total (mio DH)
Inflows (Mio. cbm)
Abb. III.2.1-5: Landwirtschaftliches Einkommen, Grund- und Oberflächenwassernutzung unter
Stauseezuflüssen be rechnet nach Klimaszenario B1(Quelle: Modellberechnungen
2007)
Die benutzerfreundliche Oberfläche vom SDSS MIVAD bietet die Möglichkeit, sich anhand einer
einfachen Auswahl der Szenarien gewünschte Tabellen und Karten ausgeben zu lassen. Abbildung
III.2.1-6 zeigt ein Beispiel für einige Parameter, die sich in Tabellen oder Kartenformat für einzelne
Kulturen oder Oasen übersichtlich darstellen lassen.
Angebaute Kulturen
Tabellen
Wassernutzung pro
Oase
Klimaszenarios
(Stauseefüllmengen)
IMPETUS Szenarios
M1, M2, M3
Landwirtschaftliche Erträge
Grundwasserstände
Karten
Interventionsszenarios
Statistische
Auswertungen
Landwirtschaftliche
Fläche
Mittelwerte der Ergebnisse
über die Oasen
Variation von Erträgen
Variation von Einkommen
Abb. III.2.1-6: Outputmöglichkeiten des SDSS MIVAD
Des Weiteren beinhaltet das SDSS statistische Auswertungsmöglichkeiten, die arithmetische Mittel,
Standardabweichung und/oder Summen, über einen Parameter ausgeben. So hat der Anwender die
Möglichkeit, sich umfassender über die Ergebnisse zu informieren und die Auswirkungen und
Spannbreite einzelner Parameter besser beurteilen zu können.
Existenzsicherung
210
IMPETUS
Wie Abbildung III.2.1-7 zeigt, können für die Selektion eines spezifischen Szenarios verschiedene
Parameter ausgewertet werden. Die Parameter können isoliert betrachtet oder mit anderen Szenarien
verglichen werden. Es ist außerdem vorgesehen, detaillierte Szenariobeschreibungen und Zusatzinformationen im SDSS verfügbar zu machen.
Year:
2005
Commodity: BARL
Scenario: A1B_WAT058_DIS1
Year: 2005
Crop
Yields
(t/ha)
Crop
yield
(t/ha)
Scenario: B1_WAT058_DIS1
Region:A1
Crop Share
(%)
Crop
Area
(ha)
Crop
Crop
A1B_WAT058_DIS1
Crop
Share
Yields Scenario:
Area
(%)
(t/ha)
(ha)
Crop share in
oasis (%)
Crop
area
(ha)
Crop
Crop
Crop Share
Crop Yields
Crop Share
Crop
yieldYields (t/ha)
Crop
(%) share inCroparea
Area (ha) (t/ha)
(%)
Crop Area (ha)
(t/ha)
Crop
yield (t/ha) oasis
Crop (%)
share in Crop(ha)
area (ha) Crop yield (t/ha) Crop share in Crop area (ha)
HWHE
BARL
PULS
VEGE Region: A1
HENN
Daten:
DATE
A1B_WAT058_DIS1.xls
LUZE
A1
A2
A3
A4
A5
2000
2001
2002
RES2
A6
..
Total
2020
Average
Daten: A1B_WAT058_DIS1.xls
Commodity: BARL
Daten: B1_WAT058_DIS1.xls
Daten:
Scenario: A1B_WAT058_DIS1
B1_WAT058_DIS1.xls
Crop Yields
(t/ha) Crop Share Crop Area (ha) Crop Yields
Crop Share Crop Area (ha)
Crop yield (t/ha) Crop share in Crop area (ha) Crop yield (t/ha) Crop share in Crop area (ha)
RES2
Daten: A1B_WAT058_DIS1.xls
Daten: B1_WAT058_DIS1.xls
Abb. III.2.1-7: Tabellenstruktur des MIVAD SSDSS
Für die nachhaltige Anwendung des SDSS in Marokko ist es erforderlich, marokkanische Partner in
Konzeption und Ausgestaltung frühzeitig mit einzubinden. Die direkten Ansprechpartner und Anwender des SDSS sind folgenden Personen und Institutionen:
1. Universität Hassan II. Professor Rachid Mohammed Doukkali. Professor für Agrarökonomie.
2. Direction Generale Hydraulique. M. Lahmouri. A. Benbouziane. Insbesondere steht hier der
inhaltliche Austausch in Form eines Politikdialogs im Vordergrund.
3. Agrarministerium. Abteilung der ländlichen Entwicklung. Experten für Bewässerungstechniken und Bewässerungsmanagement.
4. ORMVAO, (Prduction Agricole). Als lokaler Partner vor Ort in Ouarzazate wurden intensive Gespräche geführt, die für die Konzeption des SDSS von zentraler Bedeutung sind.
Im Rahmen des Capacity Development wurden im Jahr 2007 drei Schwerpunkte gesetzt: die Schulung und Übergabe des Models MIVAD an die Universität Hassan II, den Ausbau des Politikdialogs (mit Schwerpunkt die Konzeption und Gestaltung des SSDSS zu diskutieren), und die Diskussion der Befragungsergebnisse 2005 und 2006 mit den lokalen Landwirtschaftsbehörden (CMV:
Centre Mise en Valeur Agricole).
Existenzsicherung
IMPETUS
211
Für die Schulung und Übergabe des Models MIVAD wurde zwei Masterstunden, F. Elame und A.
Farah, mit der hydro-ökonomischen Modellierung vertraut gemacht und in die Struktur des Models
MIVAD eingearbeitet. Dies geschah verstärkt in einem einmonatigen Aufenthalt in Bonn am Institut für Lebensmittel- und Ressourcensökonomik. Das Konzept des Models wurde dann im Rahmen
von Masterarbeiten an die Einzugsgebiete Tadla und Loukkos angepasst. Die Verteidigung der Arbeiten fand im September 2007 vor einem Begutachtungskomitee bestehend aus Prof R. Doukkali,
Arnim Kuhn, Prof. M. Raki (Professor Hassan II) M. Belghiti (Weltbank), A. Oulhaj (Agrarministerium) statt. Die Modelle werden weiterhin am Lehrstuhl von Prof. Doukkali gepflegt und ausgebaut.
Für die Ausgestaltung des SDSS MIVAD wurde der Politikdialog an der DGH und am Agrarministerium vertieft. Während des Workshops in Rabat zur hydro-ökonomischen Modellierung im September 2007 bei dem alle drei Modelle vorgestellt wurden, wurden erneut Ideen zur Ausgestaltung
der Szenarien gesammelt und Interesse an den Ergebnissen geweckt. An der Ausgestaltung des
SDSS ist M. Haddouch von der Abteilung Agrarproduktion der ORMVAO beteiligt, der konkrete
Anregungen für die Anwendung des SDSS vorschlug.
Die Befragungsergebnisse der agrarökonomischen Befragung der Landwirte im Drâa und Dades Tal
im Rahmen des PKs wurden ausgewertet und anhand einer Zusammenfassung mit den lokalen
Landwirtschaftsbehörden diskutiert.
Ausblick
Im kommenden Jahr ist geplant, dass Konzept des SSDSS MIVAD zu verfeinern und auszubauen.
Dies betrifft vor allem die Ausgestaltung der Karten und die Rechnung weiterer Szenarien mit dem
Modell MIVAD. Die Maßnahmen im Rahmen des Capacity development werden fortgeführt; vor
allem die kontinuierliche Diskussion mit den Stakeholdern hilft bei der Verbesserung des Modells
und des SDSS.
Existenzsicherung
PK Ma E.2
IMPETUS
212
Landwirtschaftliche Anbaustrategien in den Drâa-Oasen bei Wasserknappheit
Problemstellung
Die zeitliche und räumliche Variabilität der Niederschläge sowie die Tendenz zu singulären Starkregenereignissen führt zu einem schwierigen Wassermanagement des Stausees "Barrage el Mansour
Eddahbi“ bei Ouarzazate, mit der immer häufigeren Folge von verminderten Lâchergaben. Lâcher
sind staatlich gesteuerte Bewässerungsgaben aus dem Stauseereservoir. Es stehen geringere Mengen Wasser für die Bewässerung zur Verfügung. Die landwirtschaftliche Produktion in den DrâaOasen wird stärker begrenzt und risikoreicher. Um einen ausreichenden Erntertrag zu erwirtschaften, müssen die meisten Landwirte zunehmend auf individuelle Brunnenbewässerung zurückgreifen, welche in Folge das Grundwasserreservoir negativ beeinflusst. Aus diesen Gründen ist die Modellierung von Szenarien der zukünftigen Entwicklung der Wasserversorgung für die landwirtschaftliche Grundversorgung essentiell.
Mitarbeiter:
A. Roth, A. Klose, S. Klose, C. Rademacher, C. Heidecke, R. Laudien
Zielsetzung:
Die Zielsetzung im Berichtszeitraum 2007 war zum einen die Implementierung landwirtschaftlicher
Feldergebnisse in die Grundbausteine des Agrar Informationssystems (AGROSIM) und somit einer
ersten Vervollständigung (Version 1.0) des Programms. Zum anderen die Weiterführung der Modellarbeiten innerhalb der Module, d.h. die Modellierung des häuslichen Wasserverbrauchs, der
Existenzsicherung
IMPETUS
213
Bodenversalzung und der Grundwasserverfügbarkeit. Diese sind als integrative Einflussfaktoren der
zukünftigen Wasserverfügbarkeit für die agrarische Produktion in den Drâa Oasen anzusehen. In
AGROSIM sollen wichtige Ausgabeparameter für die Landwirtschaftliche Produktion, Ernte, Bodengüte in Abhängigkeit ihrer Wassergaben erfasst und dem Nutzer zur Entscheidungsunterstützung präsentiert werden.
Stand der IS (SDSS) - Entwicklung
Es wurden die verwendeten Modelle validiert sowie die Version 1.0 des Fachinformationssystems
AGROSIM erstellt (mit TP C2). Alle Modelle liefen zufriedenstellend, Plausibilitätsprüfungen erfolgen aktuell. Die Konfiguration erfolgte auf spezifische Fragestellungen hin, um Auswirkungen
der Szenarien berechnen zu können. Module des zunächst als IS, später dann als SDSS gestalteten
Systems sind: „Agrar“, „Agrarökonomie“, „Bodenversalzung“, Hydrogeologie“, „Häuslicher Wasserverbrauch“. Neben dem Ausbau der Datenbasis wurden Vorschläge der „stakeholder“ („Comité
de pilotage“ und weiterer marokkanischen Experten in die Entwicklung integriert .
Methodik
Die Grundlagen für die Modellierungen stellen Datensammlungen aus Kartenmaterialien, Befragungen und eigenen Erhebungen innerhalb des Bearbeitungsschwerpunktes der Oase Yaouled Oueb
(Oase Tinzouline, Drâa) dar. Aufgrund der Datenfülle für diesen Bereich ist es die Zielvorgabe dieses PK´s diese Daten mit Hilfe eines Geografischen Informationssystems räumlich expilizit zu analysieren und in einem Fachinformationssystem zur Verfügung zu stellen. Dieses Fachinformationssystem soll in einer nächsten Version mittels einer Modellkopplung mit (Interventions-)Szenarien
der verschiedenen angewandten Modelle, die jeweils einer Disziplin zuzuordnen sind, gespeist werden. Das analytische Modell C.E.M. Drâa wurde eigens hierzu entwickelt (Rademacher), um vor
ethnologischem Hintergrund, den jährlichen häuslichen Wasserverbrauch pro Kopf zu simulieren.
Das look up table basierte CROPDEM simuliert auf der Basis von kc Werten, des von der FAO
1986 entwickelten CROPWAT Modells, den jährlichen Wasserverbrauch der Kulturen. In einem
eigens entwickelten konzeptionellen Speicher-Kaskaden Modell (Klose) wird die jährliche Grundwasserbilanz pro Oase errechnet. Die numerische Grundwasserströmungsmodellierung wird exemplarisch auf der lokalen Skala durchgeführt. Das numerische Modell SAHYSMOD (Klose) simuliert den Salzgehalt als elektrische Leitfähigkeit in den Oasenböden in jährlichen Zeitschritten.
Im Berichtszeitraum bestand der Fokus der Arbeiten innerhalb des PK Ma_E2 in der Validierung
der verwendeten Modelle sowie der Erstellung der Version 1.0 des Fachinformationssystems
AGROSIM mit dem Teilprojekt C2 (Laudien). Dabei zeigten alle Modelle zufriedenstellende Ergebnisse die im Hinblick auf ihre Plausibilität überprüft werden. Dies ist zwingend notwendig um
die Modelle auf die spezifischen Fragestellungen hin zu konfigurieren und entsprechend Szenarien
Existenzsicherung
IMPETUS
214
berechnen zu können. Um diese Anforderungen zu erreichen wurden 2007 neben dem Ausbau der
Datenbasis durch Feldbeprobungen immer wieder konstruktive Gespräche, beispielsweise im Rahmen des „Comité de pilotage“, mit marokkanischen Experten der verschiedenen Disziplinen geführt.
Dem Aufbauschema des PK Ma_E2 folgend lassen sich die Zwischenergebnisse im Folgenden
fachspezifisch darstellen:
Modul Agrar
Die Arbeit des Moduls Agrar im Berichtszeittraum bestand vornehmlich in der Datenaufbereitung
und Konzeption für das Fachinformationssytem AGROSIM. Zu diesem Zweck mussten die Datenerhebungen in enger Zusammenarbeit mit C2 (Laudien) ausgewertet und zusammengestellt werden.
Wesentlicher Bestandteil der Daten für das IS sind Surveydaten der Oase Ouled Yaoub im mittleren
Drâatal. Sie bestehen aus Angaben über Feldgröße, Anbaufrüchte, Düngung, Bewässerung und Erträgen (Gresens 2006 und Roth 2006). Darüber hinaus sind im IS IMPETUS Daten zu Evaporation,
Böden und Klma zusammengefasst und sollen so dem Nutzer als zur Entscheidungsunterstützung
zur Verfügung stehen. Die Abbildung III.2.1-8 gibt Auskunft über das inhaltliche Konzept des
Fachinformationssystems AGROSIM.
Abb. III.2.1-8: Konzeptioneller Aufbau des PK Ma_E2
1. Aufbau und Ablaufschema des Informationssystems (IS)
Der konzeptionelle Aufbau des Informationssystems ist aus Abbildung III.2.1-8 erkennbar. Grundlegende Information des IS sind die Daten aus dem landwirtschaftlichen Befragungsbogen für Ouled Yaoub (siehe Zwischenbericht 2006). Als nächster Schritt wird der Entscheidungsbaum des IS
zu Bearbeitungstechniken in Gang gesetzt, aus welchem schließlich „good practise“ und „bad prac-
Existenzsicherung
IMPETUS
215
tise“ Beispiele generiert werden. Diese sollen nun durch den Experten hinsichtlich seiner Fragestellung interpretiert werden.
Der Ablauf des IS sieht als ersten Entscheidungszweig die Auswahl der betrachteten Feldfrucht vor
(siehe Abbildung III.2.1-9). Nachfolgend werden verschiedene Bearbeitungsmethoden abgefragt.
Am Ende gelangt der Nutzer auf das Ernteergebnis, welches er nun aufgrund der gewählten Methoden evaluieren kann. Weiterhin hat er die Möglichkeit vergleichende Ergebnisse aus anderen Bearbeitungsmethoden dergleichen oder einer anderen Feldfrucht gegenüberzustellen.
Abb: III.2.1-9: Ablaufschema des Informationssystems im PK Ma_E2
Als begleitende Unterstützung liegen dem Nutzer Klimadiagramme und Bodeninformationen, sowie
Karten der Versalzungstendenz und Grundwassertiefen und –chemie.
Desweiteren steht dem Nutzer eine Feldfruchtkarte der Oase zur Verfügung.
2. Anwendung der Modelle DSSAT und EPIC
Um die Möglichkeit der Modellierung der Ernteerträge für die Version 2.0 sicher zu stellen, können
zwei Nutzpflanzenmodelle Verwendung finden. Hier handelt es sich um die Modelle EPIC und
DSSAT, für die sowohl Modellerfahrung als auch ein Datenparameterpool im Teilprojekt vorhanden sind.
Zum einen besteht der Datenpool aus Kalibrierungsparametern und validierten Datensätzen der
Diplomarbeit von Fehling, B. (2006) zur „Kalibrierung und Validierung eines Anbausystems von
Mais (Zea mays) und Gerste (Hordeum vulgare) in einer Hochoase im Hohen Atlas Gebirge in SE
Marokko mit dem Agrar-Modell DSSAT“ (siehe IMPETUS Zwischenbericht 2006). Zum anderen
besteht Expertenwissen im Umgang mit dem Modell EPIC aus vielfachen agrarischen Anwendungen. Insbesondere wurde im Berichtszeitraum Grundlagenarbeit zur Parametrisierung von Dattel-
Existenzsicherung
IMPETUS
216
palmen (Hauptfrucht in den Drâa Oasen) Phoenix dactylifera geleistet. Diese kann eingesetzt werden um adäquate Ertragsmodellierungen dieser „cash crop“ im Arbeitsgebiet vorzunehmen.
Modul Agrarökonomie
Das Model MIVAD ist im Berichtszeitraum weiter verbessert worden. Unter anderem wurde in
Zusammenarbeit mit S. Klose eine Verbesserung der Grundwasserbilanzierungen in MIVAD Simulationen übernommen und als Interventionsszenarien ausgebaut. Wichtig auch im Hinblick auf die
Arbeit dieses PK´s ist zu nennen die Konzeptergänzung der Ertragsmodellierung um Salzreduktionsfaktoren und die Oberflächenwasserinfiltration. Ein Schwerpunkt lag auf der Berechnung und
Bewertung von verschiedenen Interventionsszenarien bsp. unterschiedliche Wasserverteilungsauswirkungen und den Einfluss von Wasserpreisen auf die Grundwassernutzung und die Einbindung
von Klimaszenarien. Diese sind Grundlage für den Aufbau des SDSS MIVAD. Die Ergebnisse der
agrarökonomischen Befragung wurden ausgewertet und mit den lokalen Behörden vor Ort diskutiert.
Modul Bodenversalzung
In den Drâa-Oasen stellt die Bodenversalzung ein ernst zunehmendes Problem dar. Deshalb kommt
ihr bei der Begutachtung der Ertragsfähigkeit von Oasenböden eine enorme Bedeutung zu. Tabelle
1 zeigt eine Übersicht ausgewählter Parameter zur Bodengüte in Ouled Yaoub (A. Klose). Für diese
Region und die agrarische Landnutzungsweise sind wichtigsten Parameter der pH Wert und die
elektrische Leitfähigkeit.
Existenzsicherung
217
IMPETUS
Der elektrischen Leitfähigkeit im Sättigungsextrakt des Bodens, ab denen eine Reduktion der landwirtschaftlichen Erträge eintritt gilt hierbei besondere Beachtung (siehe Zwischenbericht 2006). Um
Tab. III.2.1-1:
: S oil properties in
Ouled
Yaoub
(SD = standard deviation)
SD
Min
M ax
0.67
0.63
0.0
2.55
16.93
0.95
14.6
18.6
K s [cm/day]
89.68
90.59
14.1
355.3
OC [%]
0.95
0.21
0.56
1.25
0.08
0.03
0.0
0.11
12.4
1.39
9.71
16.2
8.28
2.07
4.3
11.4
pH
8.2
0.21
8.04
8.57
EC [mS/cm ]
5.6
2.11
2.27
11.6
SAR
3.74
0.99
0.92
5.52
ESP
4.07
1.36
0.10
6.44
Mean
stone
[%]
AWC [vol.
nitrogen
- %]
[%]
C/N ratio
carbonate
[%]
AWC = available water capacity
Ks = saturated hydraulic conductivity
OC = organic carbon
EC = electric conductivity in saturation paste
SAR = sodium absorption ratio
ESP = exchangeable sodium percentage
die zukünftige Entwicklung der Bodenversalzung abzuschätzen, kommt das Modell SahysMod zum
Einsatz. Das Modell bisher wurde für einen Garten in der Feija de Zagora parametrisiert (Breuer S.,
Diplomarbeit 2007). Die Darstellung der Ergebnisse dieser Modellierung erfolgt im Rahmen des
PK Ma-H2. Derzeit werden letzte modellinterne Probleme in Zusammenarbeit mit dem Entwickler
bearbeitet. In 2007 wurde das Modell für die meisten Drâaoasen parametrisiert. Im Fokusgebiet
Ouled Yaoub wird SahysMod aufgrund der vergleichsweise guten Datenlage in einer höheren räumlichen Auflösung angewendet.
Existenzsicherung
IMPETUS
218
Modul Hydrogeologie
Die Auswertung der Feldstudien sowie die anschließenden geohydrochemischen Analysen wurden
in thematischen Karten umgesetzt. Daraus resultierten zwei Diplomarbeiten aus dem Untersuchungsgebiet (u.a. Haaken, K. 2007). Die Grundwasserbeprobung im Herbst 2005 lieferte Hinweise
auf die Grundwasserfließverhältnisse im Bereich von Ouled Yaoub und für weitere Anrainergebiete. Anhand der hydrochemischen Typisierung der Grundwässer nach FURTAK & LANGGUTH (1967)
und den Grundwasserstandsmessungen lassen sich Belege für einen räumlich differenzierten lateralen Zufluss aus den kambrischen Sand- und Siltsteinen im Umgebungsbereich der Oase sammeln.
Dieser laterale Zufluss ist durch geringmineralisierte, überwiegend hydrogenkarbonatische Grundwässer charakterisiert. Vergleichsweise hochmineralisierte, überwiegend sulfatische Grundwässer
werden im alluvialen Aquifer unter dem Oued Drâa lokalisiert (Abb.III.2.1-10).
Abb. III.2.1-10: Grundwassergleichenkarte im Frühjahr 2007 im Bereich südliche Oase Ouled
Yaoub (Haaken K., 2007)
Diese ersten Ergebnisse stützen und vertiefen die hydrogeologische Modellvorstellung für die Bilanzierung der Grundwasserressourcen (vgl. PK MA-H.2). Im Frühjahr 2007 wurden diese Erkenntnisse durch eine wiederholte Grundwasserbeprobung (S. Klose & K. Haaken) verifiziert. Zudem wurden im Rahmen einer hydrogeologischen Diplom-Arbeit ab Frühjahr 2007 Daten für eine
numerische Grundwasserströmungsmodellierung mit MODFLOW im Bereich Ouled Yaoub durch-
Existenzsicherung
IMPETUS
219
geführt (Haaken K. 2007). Die Visualisierung dieser Grundwassermodellierung soll in einer nächsten Version in das IS Agrosim integriert werden.
Modul häuslicher Wasserverbrauch C.E.M. Drâa
Das Modul zum häuslichen Wasserverbrauch mit dem Modell C.E.M. Drâa beinhaltet eine Abschätzung des mittleren jährlichen Wasserverbrauchs der Haushalte unter Berücksichtigung der
Szenarien zur Bevölkerungsentwicklung. Aufbauend auf den im Rahmen des Projekts erhobenen
Wasserverbrauchsdaten des Dorfes Ouled Yaoub wurden mit C.E.M. Drâa Simulationen des häuslichen Wasserverbrauchs für den ländlichen Raum der Provinz Zagora im Zeitraum von 2000-2020
bereits erfolgreich durchgeführt.
Im Jahr 2007 erfolgte die Regionalisierung von C.E.M. Drâa, um Daten für alle sechs Oasen zur
Verfügung stellen zu können, allerdings mussten hierzu einige Parameter verändert werden. Datengrundlage sind neben den eigenen lokal erhobenen Wasserverbrauchsdaten (Ouled Yaoub und Feija) auch nationale Zensuserhebungen von 1994 und 2004 sowie Sekundärliteratur des Service Eau
aus der Provinz Zagora (kleine Verbrauchsstudien zum Wasserverbrauch aus dem Jahr 2006). Die
in der lokalen Untersuchung gefundenen kritischen Schwellwerte bei den Größen Viehbesitz und
Haushaltsgröße konnten für die differenzierte Berechnung des Wasserverbrauchs in der Regionalisierung nicht angewendet werden, da die entsprechenden räumlichen Daten bislang fehlen. Stattdessen wurde dem Modul der städtische Wasserverbrauch hinzugefügt, der mit 50 l pro Kopf und Tag
deutlich höher als der gemittelte rurale Wasserverbrauch von 30 l pro Kopf und Tag liegt.
Das Modell C.E.M. Drâa berechnet folglich auf regionaler Ebene die Entwicklung des ländlichen
und städtischen häuslichen Wasserverbrauchs bis zum Jahr 2020 für alle sechs Oasen. Dabei können die Parameter der ruralen bzw. urbanen Wachstumsraten verändert und so gemäß der in
IMPETUS verwendeten Szenarien eine positive bzw. negative Entwicklung der Bevölkerung und
ihren Einfluss auf den häuslichen Wasserverbrauch simuliert werden.
Existenzsicherung
220
IMPETUS
Simulierter jährlicher Wasserverbrauch in den Drâa-Oasen
2
Wa
ss
1,5
erv
er
br
au
ch
(in 1
Mi
o.
m³
)
0,5
0
20
00
20
05
20
10
20
15
20
20
20
25
Jahr
Rural
Urban
Abb. III.2.1-11: Jährlicher häuslicher Wasserverbrauch in den Drâa-Oasen (Simulation mit C.E.M.
Drâa für die Jahre 2000-2020)
Die städtischen Zentren des Drâa-Tals, die Provinzhauptstadt Zagora und die Kleinstadt Agdz verzeichnen aufgrund ihres starken Bevölkerungsanstiegs von 3% jährlich den größten häuslichen
Wasserverbrauch, der sich im Simulationszeitraum von 2000 bis 2020 immer mehr dem ländlichen
Wasserverbrauch annähert. Die Urbanisierungsrate der Region Souss-Massa-Drâa beträgt gegenwärtig 25% (vgl. Haut Commissariat au Plan 2005), d.h. es kann auch im Drâa-Tal von einem weiterhin verstärkten städtischen Wachstum im Vergleich zu der Entwicklung im ländlichen Raum
ausgegangen werden. Dies wiederum bedeutet einen starken Anstieg des urbanen häuslichen Wasserverbrauchs.
Existenzsicherung
IMPETUS
221
Stand des Fachinformationssystems AGROSIM
Die Entwicklung des Fachinformationssystems AGROSIM begann mit der theoretischen Konzeptentwicklung mit Hilfe des IMPETUS Teilprojektes C2 (R. Laudien, siehe Zwischenbericht 2006).
Im Berichtszeitraum 2007 gelang es eine erste Version des IS AGROSIM fertig zustellen. Ziel dieses Informationssystems soll es sein das lokale Wissen um Feldfrucht, Dünge- und Wassergaben im
Bearbeitungsschwerpunkt dem Dorf Ouled Yaoub in zukünftige Strategieberatungen mit einzubeziehen. Mit Hilfe von eigenen Felddaten, Erhebungen und der Unterstützung unserer marokkanischen Partner werden Daten Fruchtbezogen dargestellt. Über enge inhaltliche Zusammenarbeit mit
Ma_H2 werden gemeinsam genutzte Daten und Modelle beispielsweise zum Wasserbedarf der
Feldfrüchte iterativ analysiert und verbessert. Die zwei folgenden Abbildungen skizzieren kurz den
aktuellen Bearbeitungsstatus des Fachinformationssystems.
Abb. III.2.1-12: Auswahl der Module: Befragung, Klimadaten. Evaporationsdaten und
Bodendaten
Existenzsicherung
IMPETUS
222
Abb. III.2.1-13: Abfrage der survey Daten über Bearbeitungsmethoden im IMPETUS
Framework
Milestones
Erste arbeitsfähige IS Version 0.1 ist im Winter 2007 fertiggestellt worden.
Im Frühjahr 2008 wird diese Version weiter verfeinert, um im Sommer 2008 mittels der Agrarmodelle EPIC oder DSSAT weiterentwickelt zu werden.
Im Rahmen der geplanten Konferenzaufenthalte im Oktober 2008 zum Abschluss und der Übergabe
des Systems werden potentielle Adressaten wie Monsieur Ait Bassou (BRA), Monsieur Hadouch
(ORMVAO-PA) und andere Interessenten in die Systeme eingeführt.
Literatur:
Breuer, S. (2007): Einfluss der Grundwasserbeschaffenheit auf die Bodenversalzung durch Bewässerung in S-Marokko - Modellierung mit SAHYSMOD, Diplomarbeit Universität Bonn.
Bonn
Existenzsicherung
IMPETUS
223
Bouidida, A. (1990): Salinité des eaux de la Vallée du Drâa: Situation actuelle et evolution. Mémoire présenté pour l'obtention du Dilpôme d'Ingenieur d'Etat en Agronomie. Istitut Agronomique et Veterinaire Hassan II, Rabat.
Christoph, M. et al. (Hrsg.) (2008): IMPETUS ATLAS – Morocco-Research results, Agricultural
structure of a small oasis in the central Drâa region, in Vorbereitung
Gresens, F. (2006): Untersuchungen zum Wasserhaushalt ausgewählter Pflanzenarten im Drâa-Tal,
Südost Marokko, Dissertation, Bonner Agrikulturchemische Reihe Bd. 26, Bonn 2006
Fehling, B. (2006): Kalibrierung und Validierung eines Anbausystems von Mais (Zea mays) und
Gerste (Hordeum vulgare) in einer Hochoase im Hohen Atlas Gebirge in SE Marokko mit
dem Agrar-Modell DSSAT v. 4.0 (ICASA 2004). Diplomarbeit. Universität Bonn und Universität Tübingen. Tübingen
Furtak, H., Languth, H.R. (1967): Zur hydrochemischen Kennzeichnung von Grundwässern und
Grundwassertypen mittels Kennzahlen. – Mem. IAH Congress, 1965; VII: 86-96, 5 Fig.;
Hannover.
Haaken, K. (2007): Hydrogeologische Modellierung im südlichen Bereich der Oase Tinzouline
(Süd-Marokko), Diplomarbeit Geologisches Institut, Universität Bonn
HAUT COMMISSARIAT AU PLAN (2005): Recensement Général de la Population et de l'Habitat
2004. Rabat.
Roth, A.; Coughenour, M.B.; Goldbach, H. (2006): Future scenarios of biomass dynamics under
pastoral conditions and regional water balance aspects for the Draa cachtment in SE Morocco; Proceedings of the 14th Conference of International Soil Conservation Organization
on Water Management and Soil Conservation in semi-arid Environments. May 14. - 19.,
2006, Marrakech, Morocco. URL: http://www.tucson.ars.ag.gov/isco/page3.html
Tsuji G.Y., Hoogenboom G., Thornton P. K. (eds.): Understanding Options for Agricultural Production. Kluwer Academic Publishers 1998
Existenzsicherung
IMPETUS
224
Hydrologie
III.2.2
IMPETUS
225
Hydrologie
Im Themenbereich „Wasserdargebot, Wasserverbrauch, Wasserqualität“ sind alle Problemkomplexe zusammengefasst, bei denen das Wasser im Mittelpunkt des Interesses steht. Darüber hinaus ist
das Thema Wasser jedoch für eine Vielzahl weiterer Problemkomplexe wichtig.
Der Themenbereich umfasst vier Problemkomplexe. Der PK Ma-H.1 fokussiert sich auf die regionale Skala, im Wesentlichen auf das Einzugsgebiet des Staudamms (ca. 15.000 km2), da dieses Gebiet für die Bewässerungslandwirtschaft eine hohe Bedeutung hat. Durch die Integration der Staudammdaten konnten die Simulationen validiert werden, was aufgrund der mäßigen Qualität der
sonstigen operationell vorhandenen Abflussdaten nur angenähert möglich war. Durch den Abgleich
der hydrologischen, der schneehydrologischen und der hydrogeologischen Ergebnisse liegt ein konsistentes Bild der Prozesse im Einzugsgebiet vor, das jedoch kleinräumig extrem variabel ist. Die in
diesem PK gewonnenen Aussagen sind daher nur für die regionale Skala aussagekräftig. Das SDSS
HYDRAA liegt in einer Prototypversion vor. Die für die Szenarienrechnungen benötigten Daten
werden derzeit implementiert.
Während der PK Ma-H.1 sich auf die regionale Skala konzentriert, werden im PK Ma-H.2 die
Prozesse auf der Skala der Oasen untersucht. Untersuchungen und Simulationen zur Grundwasserbilanz, zum häuslichen Wasserverbrauch und Bewässerungsbedarf werden mit Bodenqualität (Versalzung) verknüpft, um Aussagen über die zukünftige Entwicklung der Wasserressourcen und der
Erträge machen zu können. Das hier entwickelte SDSS IWEGS ist lauffähig und wird derzeit mit
den lokalen Projektpartnern diskutiert und die Anwendbarkeit getestet.
Im PK Ma-H.3 wird eine saisonale Prognose der im Schnee gespeicherten und potentiell dem
Staudamm zur Verfügung stehenden Wassermenge durchgeführt. Hierzu wird eine Kombination
von Monitoring über Satellitenbilder und Simulationen eingesetzt. Da keine Prognose der Witterung
über Monate hinweg möglich ist, werden typische Witterungsverläufe über Wettergeneratoren simuliert und in das System eingespeist. Das Monitoring-Tool PRO-RES ist in einer ersten Version
lauffähig und wurde bereits in das SDSS Framework integriert. Kontinuierlich können nun die regelmäßig eingehenden Satellitenbilder in das System eingespeist und weitgehend automatisch ausgewertet werden. Die ersten Schulungen zu diesem und weiteren Systemen werden im Frühjahr
2008 durchgeführt, so dass durch die Rückmeldung der Teilnehmer das hier entwickelte Werkzeug
verfeinert werden kann.
Der PK Ma-H.5 untersucht die Auswirkung des Klimawandels und der veränderten Wassernutzung
auf den Niederschlag und die Verdunstung. Während in früheren Arbeiten auf das südliche Einzugsgebiet fokussiert wurde, werden die Arbeiten jetzt auf das nördliche Simulationsgebiet (Hoher
Atlas) ausgerichtet. Auf der Basis statistisch-dynamischen Downscalings wurde eine Rekombination von gewählten Repräsentanten vorgenommen, um die klimatologische Entwicklung zu quantifizieren. Dazu mussten zunächst Circulation Weather Types für das gegenwärtige und zukünftige
Klima klassifiziert werden. Die Ergebnisse werden in dem Informationssystem IDEP integriert, das
in einer vorläufigen Version vorliegt und derzeit verfeinert wird.
Hydrologie
IMPETUS
226
PK Ma-H.1 Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Dynamik von
Wasserressourcen im Drâa-Einzugsgebiet
Problemstellung
Der Wasserkreislauf semi-arider Wüstenrandgebiete ist in hohem Maße von variablen Niederschlägen abhängig. Neben den klimatischen Rahmenbedingungen ist die Entwicklung der Wasserressourcen auch von der Wirtschaftsweise des Menschen und seinem Bedarf an Wasser gesteuert. Die
natürliche Ungunstlage des Drâa-Tals und die hohe wirtschaftliche Abhängigkeit vom Wasser, sowohl in der Landwirtschaft als auch im Tourismussektor, erfordern einen nachhaltigen Umgang mit
der knappen Ressource. Ein nachhaltiges Managementkonzept muss jedoch nicht nur den aktuellen
Zustand des Systems kennen, sondern auch künftige Entwicklungen, natürlich wie anthropogen, in
ihren Auswirkungen abschätzen können. Daher ist es wichtig, die raum-zeitliche Variabilität der
Wasserflüsse zu erfassen und Simulationsmodelle zu entwickeln, die die Auswirkung des Globalen
Wandels auf die Wasserressourcen quantifizieren können.
Mitarbeiter
H. Busche, K. Born, P. Fritzsche, A. Klose, S. Klose, A. Roth, O. Schulz
Hydrologie
IMPETUS
227
Zielsetzung
Das Ziel dieses Problemkomplexes ist eine quantitative Bewertung der verfügbaren Wasserressourcen für das gesamte Drâa-Einzugsgebiet. Ausgehend von einer Erfassung und Modellierung des IstZustandes, werden die verschiedenen IMPETUS-Szenarien sowie Interventionsszenarien gerechnet.
Auf der vorliegenden Datenbasis (DRH, ORMVAO, eigene Arbeiten) werden mit einem konzeptionellen Modellansatz quantitative Änderungen in den einzelnen Subsystemen (Schneespeicher,
Bewässerung, Grundwasser, Stausee) abgeschätzt. Das niederschlagsgesteuerte, relativ naturnahe
hydrologische System des oberen Drâatals endet am Stausee Mansour Eddahbi, der für das Wassermanagement der Oasen des mittleren Drâatals von großer Bedeutung ist. Das anthropogen überprägte hydrologische System südlich des Stausees ist vorrangig vom Lâcher-Management und der
Bewässerung in den Oasen geprägt. Die hydrologische Szenarienmodellierung, das Kernstück der
Arbeit im PK Ma-H.1, berücksichtigt daher geänderte naturräumliche Bedingungen, um das künftige Wasserdargebot zu bestimmen, aber auch sozioökonomische Szenarien, um die Wassernachfrage und Bewässerungspraxis zu berücksichtigen. Das Produkt dieses PKs stellt das SDSS
HYDRAA (Model hydrologique sur la durabilité des ressources en eau aujourd’hui et dans
l’avenir) dar, das die Auswirkungen der IMPETUS-Szenarien, der Interventionsszenarien und benutzerbestimmter Einflüsse auf die Ressource Wasser quantifizieren kann.
Modellierung
Wie in Abb. III.2.2-1 dargstellt, steht die Anpassung und Anwendung der hydrologischen Modelle
im Mittelpunkt der PK-Arbeit. Das zentrale Modellsystem SWAT (Soil Water Assessment Tool) ist
räumlich differenziert und kann die im Untersuchungsgebiet relevanten hydrologischen Prozesse
auf täglicher Basis darstellen. Die Verwendung eines einzelnen Modells vereinfacht Handhabung
und Wartung des resultierenden SDSS HYDRAA. Disziplinäre Teilmodelle werden lediglich verwendet, um die Parametrisierung des Modells effektiver vorzunehmen und die Modellgüte über
Modell-Modell-Vergleiche zu bestimmen. Der Schneespeicher des Hohen Atlas stellt die bedeutendste Quelle für die Zuflüsse zum Mansour Eddahbi dar. Daher werden die schneehydrologischen Parameter in SWAT in enger Anlehnung an das SRM (Snowfall Runoff Model)
bestimmt, mit dem die Dynamik des Schneespeichers bereits zufrieden stellend wiedergegeben
werden kann. Ferner werden grundwasserhydrologische und geologieabhängige Parameter unter
Zuhilfenahme des Grundwassermodells MODFLOW und hydrogeologischer Karten bestimmt. Die
Parametrisierung der Bewässerungspolitik und Bewässerungspraxis hingegen fußt auf dem Dialog
mit den marokkanischen Kooperationspartnern auf lokaler, regionaler und staatlicher Ebene.
Hydrologie
Abb. III.2.2-1:
IMPETUS
228
Modellierungsansatz zur Analyse der Dynamik der Wasserressourcen
SDSS HYDRAA
Das im PK Ma-H.1 entwickelte SDSS HYDRAA (Model hydrologique sur la durabilité des ressources en eau aujourd’hui et dans l’avenir) soll die natürlichen und anthropogenen Einflüsse auf
das Wasserdargebot im Drâa-Einzugsgebiet quantifizieren. Das Schema des SDSS (Abb. III.2.2-2)
verdeutlicht den dabei verwendeten zweigleisigen Ansatz. Ein mit dem Modell SWAT vertrauter
Nutzer kann die Gestaltung von Szenarien direkt in den Modelldateien vornehmen und die Modellierung mit den veränderten Inputdaten durchführen. Die Wahl der Szenarien kann jedoch auch über
eine grafische Benutzeroberfläche erfolgen. Hier besteht die Möglichkeit auf vorgefertigte Szenarien zurückzugreifen oder für die Anpassung freigeschaltete Parameter über Schieberegler zu verändern. Im letztgenannten Fall ist ein tief greifendes, technisches Modellverständnis nicht erforderlich. Ein grundsätzliches Modellverständnis hingegen ist bei beiden Nutzungsvarianten unabdingbar, allein um die Aussagekraft der Ergebnisse abschätzen zu können. Daher sind die im PK MaH.1 vorgesehenen Capacity-Building-Maßnahmen auf eben dieses grundlegende Verständnis ausgerichtet (siehe Capacity development).
Zu den in HYDRAA vorgesehenen Szenarien zählen die IMPETUS-Klimaszenarien X, Y und Z,
die frei kombinierbar mit den sozioökonomischen Szenarien verwendet werden können. Für eine
bedarfsgerechte Implementierung von Interventionsszenarien ist der Dialog mit den örtlichen Planungsbehörden intensiviert worden. Diese Planungsbehörden sind auch die vorgesehenen Adressaten des SDSS:
Direction Générale Hydraulique (Rabat), Agence de Basin Sous Massa (Agadir), Organisation Régional de Mise en Valeur Agricole (Ouarzazate), Service Eau (Ouarzazate)
Hydrologie
IMPETUS
Abb. III.2.2-2:
229
Struktur des SDSS HYDRAA
Die vom PK Ma-H.1 durchgeführten Capacity-Building-Maßnahmen sollen die Übergabe des
SDSS HYDRAA an die marokkanischen Kooperationspartner vorbereiten. Entsprechend der SDSSStruktur werden dabei zwei Ausbildungspfade verfolgt. Zum einen werden die Kooperationspartner
in Hinblick auf Pflege und Anwendung von HYDRAA geschult. Die Teilnehmer sollen die grundlegende Modellstruktur verstehen, die Aussagekraft der Ergebnisse bewerten können sowie die
zugrunde liegenden Datensätze aktualisieren und in das Modell einpflegen können. Zu diesem
Zweck ist im März 2007 ein Workshop zu den benötigten, grundlegenden Computerfähigkeiten im
Bereich der Tabellenkalkulation und der Geographischen Informationssysteme durchgeführt worden.
Darauf aufbauend wird im März 2008 ein Workshop stattfinden, in dessen Rahmen die Handhabung
des SDSS HYDRAA vermittelt wird. Ferner soll bei den Teilnehmern ein Grundverständnis für das
Kernmodell SWAT und dessen Konzepte aufgebaut werden und die Fähigkeit vermittelt werden,
Ausgaben des SDSS im Rahmen der gegebenen Unsicherheiten beurteilen zu können. Eine weitergehende Schulung ist für den Herbst 2008 vorgesehen. In diesem Rahmen wird eine vertiefte und
Hydrologie
230
IMPETUS
kritische Auseinandersetzung mit den Modellkonzepten von SWAT stattfinden und die Befähigung
zur Beschaffung, Aufbereitung und Einarbeitung von Klima- und Landnutzungsdaten vermittelt.
Zudem soll aufgezeigt werden, wie die Nutzer ein verändertes SWAT-Modell in das SDSS einbinden können. So könnte die SDSS-Struktur auf andere Einzugsgebiete übertragen werden.
Hydrologische Modellierung mit SWAT
In einer ersten Modellierungsphase wurden die hydrologischen Prozesse innerhalb der Einzugsgebiete des Assif Ait-Achmed und des Oued M’Goun oberhalb des Pegels Ifre nachvollzogen. Hier
verfügt das IMPETUS-Messnetz über mehrere Klimastationen und Pegel, zudem haben Vorarbeiten
zur Hydrogeologie (Cappy 2006) und Schneehydrologie (Schulz 2006) stattgefunden. Das unkalibrierte Modell SWAT ist in der Lage, die Wasserbilanz des Untersuchungsgebietes (Cappy 2005)
wiederzugeben (Tab. III.2.2-1). Ein Vergleich mit Abflussdaten des Pegels Ifre hat sich auf Grund
der hohen Ungenauigkeit der Messungen als unbrauchbar erwiesen.
Tab. III.2.2-1:
Wasserbilanz (Sep. 2002 - Aug. 2003) des Oued M’Goun am Pegel Ifre
(1240km²)
simuliert
(mm/a)
gemessen/abgeleitet
Anteil am
Niederschlag
(mm/a)
Anteil am
Niederschlag
Niederschlag
387
Evapotranspiration
258
67%
318
76%
Abfluss
61
16%
54
13%
Qsurf
32
Qlat
2
Qbase
35
9%
41
10%
55
14%
48
11%
Tiefenversickerung
420
Das auf dieser Skala erlangte Prozessverständnis wird derzeit auf das gesamte Drâa-Einzugsgebiet
oberhalb des Stausees übertragen. Modell und Ergebnisse dieses zweiten Schrittes bilden die
Grundlage für das SDSS HYDRAA, das vorrangig die Wasserverfügbarkeit im Stausee prognostizieren soll.
Die Erfassung der Abflüsse der Tributäre des Stausees (u.a. am Pegel Ifre) ist zahlreichen Unwägbarkeiten unterworfen, die vorrangig auf das extreme Abflussgeschehen zurückgeführt werden können. Das Flussbett ist hochvariabel, Pegel-Abflussbeziehungen sind daher nur für kurze Zeiträume
gültig und Niedrigwasser wird häufig nicht vom Pegel erfasst. Zudem sind Extremereignisse, die
Hydrologie
231
IMPETUS
einen wesentlichen Anteil am Abfluss haben, nur ungenügend in den Pegel-Abflussbeziehungen
berücksichtigt. Durch hohe Abfluss- und Sedimentkonzentrationen versanden die Pegel im Einzugsgebiet häufig oder werden beschädigt.
Die Zuflüsse zum Stausee können jedoch auch über die Wasserbilanz des Stausees bestimmt werden:
Zufluss = Speicheränderung + Abfluss + Evaporation – Sedimenteintrag
Die Unsicherheiten der einzelnen Komponenten können besser abgeschätzt werden, als dies bei
Pegelmessungen an den Zuflüssen der Fall ist (Tab. III.2.2-2). Insbesondere werden extreme Zuflüsse über dieses Verfahren gut erfasst, die für den Gesamtzufluss von großer Bedeutung sind (seit
1982 flossen im Mittel 50% des Jahresabflusses an nur 17 Tagen).
Tab. III.2.2-2: Unsicherheiten der Zuflussmessungen am Mansour-Eddahbi
Fehlerquelle
Methode
Mittlerer täglicher Fehler
(1982-2007)
Evaporation
Literaturwerte
(Sadek et al. 1997)
+/- 0,30 m³/sek
Versandung
Messfehler
Sedimenteintrag:
+/- 0,6 ‰ Vol
Pegel:
+/- 1 cm
Abhängigkeit Bemerkung
Jahreszeit
Füllstand
+/- 0,06 m³/sek
Zufluss
+/- 3,04 m³/sek
Füllstand
Potentiell kumulativ
Nur bei täglicher
Betrachtung relevant
Hydrologie
232
IMPETUS
Füllstand des Stausees Mansour-Eddahbi
700
Kontinuierlicher Sedimenteintrag
Originaldaten
600
500
Mm³
400
300
200
100
2007
2005
2003
2001
1999
1997
1995
1993
1991
1989
1987
1985
1983
0
Abb. III.2.2-4: Füllstand des Stausees Mansour-Eddahbi. Die Sedimentation wurde ab 1998 extrapoliert auf Basis gemessener Sedimentationsraten (+/- 1 Standardabweichung)
Da die letzte Bathymetrie 1998 erfolgte kann das aktuelle Volumen des Stausees nur abgeschätzt
werden. Auf Basis der Sedimentationsraten der vorherigen 26 Jahre wurde die Versandung in Abhängigkeit vom Zufluss extrapoliert (Abb. III.2.2-3). Dabei wurden die historischen Schwankungen
des Sedimenteintrags als Unsicherheitsmarge angenommen.
600
Monatlicher Zufluss des Mansour Eddahbi (1983-1990)
500
Gemessen
Simuliert
Q (Mm³/Monat)
400
300
200
100
0
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
Abb. III.2.2-3: Gemessene und simulierte Zuflüsse des Mansour-Eddahbi (15.000 km²)
Hydrologie
IMPETUS
233
Das Modell SWAT wird an den Zuflüssen des zum Stausee kalibriert und validiert. Ein erstes, unkalibriertes Modell konnte die monatliche Abflussdynamik im oberen Drâa-Tal auf monatlicher
Basis gut abbilden (Abb. III.2.2-3). Da in Monaten hohen Füllstandes und geringer Zuflüsse die
Messdaten die höchste Unsicherheit aufweisen, werden derzeit Möglichkeiten geprüft, diese Perioden in der Kalibrierung geringer zu gewichten oder angepasste Gütemaße zu verwenden (vgl. Harmel & Smith 2007).
Meteorologie
Langfristige Simulationen sind mit den in IMPETUS erhobenen Klimadaten nicht möglich, da die
vorliegende Zeitreihe der Klimamessungen zu kurz ist und die Daten der marokkanischen Stationen
nicht ausreichen, um einen flächendeckenden Niederschlag zu generieren. Daher wurden die langfristigen REMO-Klimasimulationen als Klimadatensätze für das Ifre-Einzugsgebiet aufbereitet.
Bislang wurde dafür ein Interpolationswerkzeug (Statistical Interpolation of Climate Data in the
Drâa Region, SIClim-DRAA) verwendet, das unter Berücksichtigung der vertikalen Temperaturschichtung, der Elevation und Hangneigung aus grob auflösenden Daten von Temperatur, Feuchte
und Niederschlag feiner aufgelöste Felder berechnete. Ein Wettergenerator (Statistical Model for
the Generation of Climate Data for Hydrological Applications in the Drâa Region, SMGHydraa)
ermöglicht nun ein Downscaling, das auch Wetterlagen und statistische Charakteristika der Messungen an den Stationsdaten berücksichtigt. Insbesondere werden die Anzahl der Niederschlagtage
im Monat und die gemessene Häufigkeitsverteilung der Niederschläge adäquat wiedergegeben.
Hydrogeologie
Als Grundlage für die Ableitung des Rezensionsfaktors für den Grundabfluss dient eine digitalisierte Geologische Karte von Marokko, Blatt Ouarzazate, 1:500.000. Die stratigraphischen Einheiten
wurden gemäß der lithologischen Beschreibungen dieser Karte und Ansprachen des Gesteins im
Gelände nach Poren-, Kluft- und Karstdurchlässigkeit unterschieden.. Gemäß heterogener Eigenschaften der Gesteine können beliebige Mischtypen dieser Durchlässigkeitstypen vorkommen (Fetter, 2001, Dörhöfer et al., 2001). Gesteinsspezifische Verweildauern des Grundwassers sind der
Literatur entnommen (Schwarze 1999). Die so ermittelten Rezessionskoeffizienten im Einzugsgebiet des oberen Drâa liegen im Mittel um 35 Prozent über denen des karstreichen IfreEinzugsgebietes.
Eine erhebliche Bedeutung für die Grundwasserneubildung und für die direkte Bewässerung in den
Oasen hat die Versickerung von Wasser in den Oueds. Im Becken von Ouarzazate wurde zwischen
den Pegeln Ait-Mouted, Ifre und Tinouar aus Abfluss-, Bewässerungs- und Evaporationsdaten eine
mittlere jährliche Versickerung von 56 Mio. m³ (1973-1994) ermittelt, dies entspricht einer mittleren Versickerungsrate von 3mm/h. Eine Modellierung mit MODFLOW ergab eine mittlere Versickerung von 48 Mio. m³ (Cappy 2005).
Hydrologie
IMPETUS
234
Pedologie
Aufgabe der Bodenkunde in PK Ma-H.1 ist die Bereitstellung von flächigen Bodeninformationen.
Während der Feldkampagnen der IMPETUS-Phasen I und II sind bodenphysikalische und bodenchemische Parameter an 211 Bodenprofilen erfasst worden. Im Rahmen der Arbeit des PK Ma-L.3
ist aus den erhobenen Messdaten eine detaillierte Karte der Bodenparameter generiert worden. Die
Böden wurden nach nutzbarer Feldkapazität und gesättigter Leitfähigkeit des Oberbodens in Quartile und nach gesättigter Leitfähigkeit des Unterbodens in Quintile klassifiziert. Insgesamt wurden so
80 Böden ausgewiesen. Zusätzlich wurden noch 4 Oasenböden bestimmt, die sonst auf Grund ihres
geringen Flächenanteils (<2%) unberücksichtigt geblieben wären. Diese Böden sind jedoch im Hinblick auf die dort stattfindende Bewässerung dringend zu berücksichtigen. Zusätzlich zu den benötigten Bodeneigenschaften wurde eine Statistik über deren Streuung bereitgestellt, die eine exakte,
räumlich differenzierte Abschätzung der aus den Bodeneigenschaften resultierenden Unsicherheiten
im Modellergebnis ermöglicht.
Literatur
Cappy, S. (2006): Hydrogeological characterization of the Upper Drâa catchment: Morocco. Dissertation, Math.-Nat. Fakultät der Universität Bonn. 190 p. Abrufbar unter: http://hss.ulb.unibonn.de/diss_online/math_nat_fak/2007/cappy_sebastien/cappy.htm
Dörhöfer, G., Hannappel, S., Voigt, H.J. (2001): Die Hydrogeologische Übersichtskarte von
Deutschland (HÜK200). Z. angew. Geol., 47,2.
Fetter, C.W. (2001): Applied Hydrogeolgoy. 4. Edition. 598 pp. Prentice Hall, New Jersey.
Harmel, R. & Smith, P. (2007): Consideration of Measurement Uncertainty in the Evaluation of
Goodness-of-Fit in Hydrologic and Water Quality Modeling. Journal of Hydrology 337:326336
Hertig, E. und J. Jacobeit (2006): Seasonal Prediction of Mediterranean temperature and precipitation anomalies by statistical ensembles. Geophysical Research Abstracts, Vol. 8.
Klose, A. (in Vorbereitung): Soil degradation in the Draa-Catchment (Morocco). Dissertation,
Math.-Nat. Fakultät der Universität Bonn.
Sadek, M.; Shahin, M. & Stigter C. (1997) Evaporation from the reservoir of the High Aswan Dam,
Egypt: A new comparison of relevant methods with limited data. Theoretical and Applied
Climatology 56. p. 57-66
Schulz, O. (2006): Analyse schneehydrologischer Prozesse und Schneekartierung im Einzugsgebiet
des Oued M’Goun, Zentraler hoher Atlas (Marokko). Dissertation, Math.-Nat. Fakultät der
Universität Bonn. 149 p.
Schwarze, R. (1999): Skalenwechsel über Parameter: Grundwasser. In: Kleeberg, H. et al.
(Hrsg.)(1999): Hydrologie und Regionalisierung. DFG Research Report. Wiley-VCH, Weinheim. 477 p. p78-98
Weber, B. (2004). Untersuchungen zum Bodenwasserhaushalt und Modellierung der Bodenwasserflüsse entlang eines Höhen- und Ariditätsgradienten (SE Marokko). PhD Thesis. Math. Nat.
Fak. Universität Bonn.
Hydrologie
IMPETUS
235
Hydrologie
IMPETUS
236
PK Ma-H.2 Wechselwirkungen zwischen Wassernutzugsstrategien und den
Grundwasser- und Bodenverhältnissen im mittleren Drâa-Tal
Pumpe für die Bewässerung (Feija de Zagora); Traditioneller Ziehbrunnen (Ouled
Yaoub)
Problemstellung
Im mittleren Drâa-Tal basiert die Wasserversorgung sowohl auf Grundwasser- wie auf Oberflächenwasservorkommen. Für Trinkwasserzwecke wird Grundwasser, für Bewässerungszwecke
Grund- und Oberflächenwasser genutzt. Das Vorkommen von Oberflächenwasser ist hauptsächlich
abhängig von behördlich geregelten Lâchers (Auslässen) aus dem Stausee Mansour Eddhabi nahe
der Stadt Ouarzazate. Die herrschende klimatische und nutzungsbedingte Wasserknappheit resultiert in der vermehrten privaten Entnahme von Grundwasser vor allem zu Bewässerungszwecken.
Diese Entnahme hat eine Absenkung des Grundwasserspiegels sowie eine Beeinflussung der Wasserqualität und eine Versalzung der Böden zur Folge. Zudem ist die traditionelle Grundwassergewinnung an Ziehbrunnnen für häusliche Zwecke von den Auswirkungen der modernen Grundwassernutzung betroffen. Diese lokal variierenden Nutzungsstrategien bergen ein erhebliches Konfliktpotential. Die Bewirtschaftung des Grundwassers stellt somit eine sensible Größe in der Bilanzierung des Gebietswasserhaushalts und dem weiteren sozio-ökonomischen Wirkungsgefüge dar.
In diesem Wirkungsgefüge werden die natürlichen und anthropogenen Einflüsse wie Zu- und Abfluss von Grundwasser, Grundwasserneubildung, Grundwasserentnahmen und die Bodenversalzung
untersucht. Schwerpunkte dieser Untersuchungen liegen auf lokaler Ebene um den Ort Ouled Yaoub (Oase Tinzouline) sowie auf regionaler Ebene um die Oase Fezouata untersucht. In der Zusammenschau aller Erkenntnisse wird die Problemstellung für das mittlere Drâatal bearbeitet.
Mitarbeiter
S. Klose, Ch. Rademacher, A. Klose, A. Roth
Hydrologie
IMPETUS
237
Zielsetzung
Die Weiterentwicklung des SDSS IWEGS sowie die Optimierung und Validierung der Modellierungen (häuslicher Wasserverbrauch, Wasserbedarf der Kulturen, Grundwasservorkommen und
Bodenversalzung) standen im Vordergrund der Arbeiten im Jahr 2007. Aufbauend auf eine Grundlagenschulung zur Datenverarbeitung mit MS® EXCEL und dem GIS ArcView (vgl. PK Ma H.1,
Ma H.3 und Ma L.3) sollte in einem Workshop zu Thema „Grundwasser-Monitoring“ die Nutzung
des SDSS IWEGS vorbereitet werden.
Zusammenfassung zum Stand der SDSS/IS/MT-Entwicklung
Das SDSS IWEGS behandelt die Frage unter welchen Umständen in den Drâaoasen nähere Untersuchungen zum nutzbaren Grundwasservorkommen und zur Gefährdung durch Bodenversalzung
nötig werden. Über die dynamische Kopplung von vier Modellen (C.E.M. Drâa, CropDem, BIL,
SahysMod) verlief die Entwicklung hin zum Entwurf der Ausgabe der Ergebnisse. Derzeit ist das
System in erster Version lauffähig und befindet sich im Teststadium (Abb. III.2.2-5).
Abb. III.2.2-5: Arbeitsoberfläche in der Berechnungsperiode vom Model C.E.M. Drâa, (in Zusammenarbeit mit Rainer Laudien (TP C2)).
SDSS IWEGS
Das SDSS IWEGS bietet die Möglichkeit im regionalen Maßstab und auf jährlicher Basis die Notwendigkeit abzuschätzen sowie nähere Untersuchungen zur Grundwasserverfügbarkeit und Bodenversalzung durchzuführen. Zudem kann die Sensitivität einzelner Parameter im Systemzusammenhang geprüft werden.
Die Modellreihe im SDSS IWEGS startet mit der Berechnung des mittleren jährlichen häuslichen
Wasserverbrauchs pro Oase durch das Model C.E.M. Drâa und der Abschätzung des mittleren jährlichen Wasserbedarfs der Kulturen pro Oase mit der look-up table CropDem. BIL bilanziert das
Hydrologie
IMPETUS
238
mittlere jährliche Grundwasservorkommen pro Oase, indem die Ergebnisse aus C.E.M. Drâa und
CropDem als negative Bilanzposten an BIL übergeben werden (Abb. III.2.2-5). Der Wasserbedarf
der Kulturen wird damit als Volumen der Grundwasserentnahmen zu Bewässerungszwecken, wobei
zukünftig eine Korrektur dieses Wertes um das Bewässerungsvolumen aus der Lâcher implementiert wird. Das Ergebnis von CropDem wird ebenfalls weitergegeben an das Model SahysMod, welches den mittleren jährlichen Bodensalzgehalt (als elektrische Leitfähigkeit) pro Oase berechnet
(Abb. III.2.2-6). Die Kopplung der Modelle ist bereits implementiert und lauffähig.
Abb. III.2.2-6:
Prinzip der Modellkopplung im SDSS IWEGS.
Die Ausgabe der Ergebnisse des SDSS IWEGS stellt einen Schwerpunkt der aktuellen Entwicklung
dar und soll in regionalen Schema-Karten des mittleren Drâatals zum Untersuchungsbedarf in bestimmten Jahren (wählbar) visualisiert werden. Dabei wird der Status des Untersuchungsbedarfs in
dreigliederiger Farbabstufung wiedergegeben. Ferner werden Tabellen ausgegeben, in denen die
errechneten mittleren jährlichen Grundwasservolumina und mittleren jährlichen elektrischen Leitfähigkeiten im Boden für jede Oase enthalten sind. Diese Tabellen werden ergänzt durch der Darstellung von Zeitreihen in Histogrammen. In Textblättern soll auf mögliche Untersuchungskonzepte
und –kosten mit Verweisen auf Fallbeispiele verwiesen werden.
Optimierung und Validierung der Modellierungen
Einhergehend zur technischen Umsetzung der SDSS-Entwicklung durch das IMPETUS Teilprojekt
C2 wurden die Modelle inhaltlich geprüft, optimiert und gemäß der Datenlage validiert.
Der Schwerpunkt der Arbeiten an dem Modell C.E.M. Drâa lag auf der Übertragung der Abschätzung des mittleren jährlichen Wasserverbrauchs der Haushalte von der Provinz Zagora auf das gesamte mittlere Drâatal. Unter Berücksichtigung der Bevölkerungsentwicklung könne so regionale
Szenarien zum mittleren jährlichen häuslichen Wasserbrauch bis zum Jahr 2020 projiziert werden.
Die Datengrundlage für die Regionalisierung bilden neben den eigenen lokal erhobenen Wasserverbrauchsdaten (Ouled Yaoub und Feija) nationale Zensuserhebungen von 1994 und 2004 sowie
Sekundärliteratur des Service Eau über die Provinz Zagora (kleine Verbrauchsstudien zum Wasserverbrauch aus dem Jahr 2006). Da die Zensusdaten keine Informationen über Haushaltsgrößen enthalten und bislang auch keine Studien mit genauen Angaben über den Viehbesitz im Drâatal vorlie-
Hydrologie
IMPETUS
239
gen, konnten die in der lokalen Untersuchung gefundenen kritischen Schwellenwerte bei den Größen Viehbesitz und Haushaltsgröße für die differenzierte Berechnung des Wasserverbrauchs nicht
angewendet werden. Folglich wurden diese Größen durch die Parameter städtischer und ruraler
Wasserverbrauch ersetzt (Abb. III.2.2-7). Der mittlere städtische Wasserverbrauch liegt mit 50 l pro
Kopf und Tag deutlich höher als der mittlere rurale Wasserverbrauch von 30 l pro Kopf und Tag.
Die Implementierung der Art des Wasserzugangs (ONEP-Anschluss, kollektiver Wasserturm, Ziehbrunnen, gemischte Nutzung) als Differenzierung für Interventionsszenarien konnte aufgrund fehlender Datenbestände nicht vorgenommen werden. Recherchen und die Zusammenarbeit mit dem
Service Eau ergaben, dass betreffs differenzierter Wasserverbrauchsdaten weiterhin Forschungsbedarf und -interesse besteht. Aufgrund der administrativen Einteilung des Drâatals werden nur Agdz
und Zagora als städtische Zentren erfasst, während in den Oasen die Hauptorte mit teilweise kleinstädtischem Charakter und ONEP-Wasseranschluss (z.B. Tinzouline) zu den ruralen Gemeinden
(communes) gezählt werden und keine Angaben über die aktuelle Bevölkerungsgröße dieser Zentren vorliegen. Es liegen Zensusdaten über gemeindespezifische bzw. städtische Wachstumsraten
vor, die eine disparate Entwicklung aufzeigen. Während das städtische Bevölkerungswachstum
zwischen 1994 und 2004 mit durchschnittlich 3% jährlich stieg, verzeichneten die ruralen Gemeinden der Oasen Tinzouline, Ternata und Fezouata durchschnittlich 1% Wachstum, die südlichen
Gemeinden des Drâa-Tals jedoch kaum (Ktaoua: 0,3%) bzw. ein negatives Wachstum (M’Hamid: 0,9%).
Abb. III.2.2-7: Jährlicher Wasserverbrauch in den Drâa-Oasen (Simulation mit C.E.M. Drâa für die
Jahre 2000-2020).
Betrug der gesamte jährliche häusliche Wasserverbrauch im Jahr 2000 2,26 Millionen m³, so sind
aufgrund des räumlich disparaten, insgesamt aber leicht steigenden Bevölkerungswachstums im
Endjahr der Simulation 3,34 Millionen m³ Wasserverbrauch zu verzeichnen. Den größten Zuwachs
Hydrologie
240
IMPETUS
bilden die beide städtischen Zentren Agdz und Zagora. Die Urbanisierungsrate der Region SoussMassa-Drâa beträgt gegenwärtig 25% (vgl. Haut Commissariat au Plan 2005), d.h. es kann im DrâaTal von einem weiterhin verstärkten städtischen Wachstum ausgegangen werden. Dies wiederum
bedeutet einen starken Anstieg des urbanen häuslichen Wasserverbrauchs. Eine weitere Differenzierung des urbanen Wasserverbrauchs kann dann vorgenommen werden, wenn aktuelle Bevölkerungsdaten für die stadtähnlichen Agglomerationen wie beispielsweise Tamegroute oder Tagounite
vorliegen. In diesen Agglomerationen ist laut Bounar (1993) im Gegensatz zu Agdz und Zagora
kein starkes Wachstum innerhalb der letzten Jahrzehnte zu verzeichnen.
Das Modul CropDem wurde innerhalb von IWEGS konzipiert, um den Wasserbedarf der Pflanzen
abzuschätzen. Diese Abschätzung wird direkt zur Parametrisierung der Feldfrüchte im Bodenversalzungsmodell SahysMod genutzt, daher werden die beiden Module im Folgenden gemeinsam
dargestellt. Die Arbeiten im letzten Jahr konzentrierten sich stark auf den Bereich des landwirtschaftlichen Wasserverbrauchs. Szenarien dieses Verbrauchs ergeben sich im Besonderen aus den
angebauten Pflanzen. IMPETUS betreibt im mittleren Drâatal fünf Klimastationen, zählt man den
Antiatlas hinzu sind es sechs (Lac Iriki, Jbel Hssain, El Miyit, Argioun, Bou Skour und Asrir). Dabei liegt allein die Station Asrir innerhalb der Oasen. Die Klimastation des Service Eau in Zagora
liegt im Innenhof des Gebäudes des Service und wird aufgrund dieser nicht repräsentativen Lage
nicht in die Analysen einbezogen. Die für die Transpiration bewässerter Pflanzen entscheidenden
Klimaparameter sind die minimale und die maximale Temperatur, die relative Luftfeuchte, die Sonnenscheindauer und die Windgeschwindigkeit. Diese Parameter gehen in das Modell CropWat
(FAO, IQ1) ein. CropWat berechnet auf Basis der Penman – Monteith Gleichung die Transpiration
eines Referenzbewuchses. Anhand pflanzenspezifischer Korrekturfaktoren (Kc-Werte) wird die
Transpiration des Referenzbewuchses auf andere Pflanzen übertragen. Hierbei werden die vom Ministère des Travaux Publics (1998) für das Drâatal publizierten Kc-Werte genutzt.
Die Sonnenscheindauer wird an den IMPETUS – Stationen nicht gemessen. Daher werden die mittleren Werte der Station Ouarzazate (IQ2) genutzt. Eine deutlich andere Entwicklung der Sonnenscheindauer ist aufgrund der durchweg geringen Bewölkung im Untersuchungsgebiet nicht zu erwarten.
5
Windgeschwindigkeit [m/s]
Relative Luftfeuchte [%]
60
50
40
30
20
10
Asrir (750 m)
4
Bou Skour (1420 m)
3
Argiuon (1020 m)
El Miyit (792 m)
2
Jbel Hssain (725 m)
1
0
0
50
35
Lac Iriki (445 m)
min. Temperatur [°C]
max. Temperatur [°C]
J
40
30
20
M
M i
J l
S
Mai
Jun
N
30
25
20
15
10
5
0
10
Jan
Feb
Mar
Apr
Mai
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
Jan
Feb
Mar
Apr
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
Hydrologie
241
IMPETUS
Abb. III.2.2-8: Ausgewählte Klimaparameter an den meteorologischen Stationen im mittleren
Drâatal (Angaben in Klammern = Stationshöhe in m über NN, Mittelwerte der Jahre
2001 - 2006).
45
35
40
30
Min. Temperatur [°C]
Max. Temperatur [°C]
Die Stationsdaten werden nun miteinander verglichen (Abb. III.2.2-8), wobei ein systematischer
Unterschied zwischen den Stationen außerhalb der Oasen und der Station Asrir auffällt. Die relative
Luftfeuchte ist an der Station Asrir höher als an allen Stationen im Drâatal. Nur die Werte der Station Bou Skour im Antiatlas sind höher. Besonders deutlich ist der Unterschied in den Monaten November bis Februar. Der Grund hierfür ist, dass die beiden bedeutendsten Feldfrüchte im Drâatal,
Weizen und Gerste, zwischen Oktober und April angebaut werden. Die Windgeschwindigkeit liegt
innerhalb der Oase deutlich unter der außerhalb und der Jahresverlauf ist geglättet. Dies ist durch
die erhöhte Rauhigkeit durch den Bewuchs zu erklären. Die maximalen monatlichen Temperaturen
verhalten sich innerhalb und außerhalb der Oasen ähnlich. Die Werte für Asrir entsprechen ungefähr denen der auf der gleichen Höhenstufe gelegenen Station El Miyit. Bei den minimalen monatlichen Temperaturen dagegen liegen die Werte der Station Asrir eher auf dem Niveau der ca. 700 m
höher gelegenen Station Bou Skour. Diese Diskrepanz lässt sich ebenfalls auf das höhere Wasserdargebot durch künstliche Bewässerung innerhalb der Oasen zurückführen. Es entsteht eine größere
Verdunstungskälte, die geringere Temperaturen ermöglicht. Aufgrund dieser systematischen Unterschiede wird die Station Asrir als repräsentativ für die Oasen eingestuft und nicht zur Ermittlung
eines Höhengradienten genutzt.
35
30
Asrir measured
25
Asrir predicted
20
25
20
15
Asrir measured
10
Asrir predicted
5
15
0
Jan
Feb
Mar
Apr
Mai
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
Jan
Feb
Mar
Apr
Mai
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
Relative Luftfeuchte [%]
60
50
Asrir measured
40
Asrir predicted
30
20
10
0
Jan
Feb
Mar
Apr
Mai
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
Abb. III.2.2-9: Gemessene und aus dem Höhengradienten abgeleitete Klimaparameter für die Station Asrir.
Die Werte der Stationen außerhalb der Oasen werden nun auf ihre Abhängigkeit von der Höhenlage
der jeweiligen Station analysiert. Dabei bildet die südlichste Station Lac Iriki stets eine Ausnahme,
da sie mehr von ihrer exponierten Lage in ehemaligen Endsee beeinflusst scheint als von der Geländehöhe. Konsequenterweise wird die Lac Iriki Station aus der Analyse ausgeschlossen. Die mittleren Monatswerte der verbleibenden Stationen werden nun auf ihren Zusammenhang mit der Geländehöhe analysiert. Dabei werden zwischen 89 und 99 % der Varianz der maximalen Temperatur
durch die Geländehöhe erklärt (0.89 < r² < 0.99), bei der minimalen Temperatur sind es 96 – 99 %
(0.96 < r² < 0.99) und bei der relativen Luftfeuchte 77 – 98 % (0.77 < r² < 0.98). Die Windgeschwindigkeit zeigt keinen Zusammenhang zur Geländehöhe. Sie scheint eher durch die topogra-
Hydrologie
242
IMPETUS
phische Lage der Stationen beeinflusst zu sein als durch die Geländehöhe und schwankt in einem
engen Wertebereich (2.1 – 4.7 m/s über das Jahr und alle Stationen außerhalb der Oasen). Die
Windgeschwindigkeiten der Station Asrir liegen durchweg bei weniger als 1 m/s, was auf eine deutlich höhere Beeinflussung der Windgeschwindigkeit durch die Lage der Station in ihrem Umfeld als
durch ihre Höhenlage hinweist. Der jahreszeitliche Verlauf ist für alle Stationen vergleichbar.
mm / Tag
Die sich ergebenden Regressionsgleichungen für die Parameter Temperatur (min, max) und relative
Luftfeuchte werden nun genutzt, um die Werte für die Station Asrir zu berechnen. Der oben genannte systematische Unterschied zwischen für
7
die Geländehöhe 750 m ü. NN (entspricht der
Mezguita
Station Asrir) berechneten Daten und den an
6
Tinzouline
Ternata
der Station gemessenen Daten entsteht durch
Fezouata
5
Ktaoua
das spezielle Mikroklima der Oasen (Abb.
Mhamid
4
III.2.2-8). Da der Anbau der Feldfrüchte aber
3
innerhalb der Oasen stattfindet, werden die
2
über den Höhengradienten berechneten Werte
nachträglich korrigiert. Die Korrekturfaktoren
1
ergeben sich aus dem Vergleich der berechne0
Jan
Feb
Mar
Apr
Mai
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
ten und gemessenen Werte an der Station Asrir. Generell wird für die Früchte Weizen,
Abb. III.2.2-10: Referenz - Evapotranspiration pro Oase
Gerste, Mais, Luzerne, Gemüse, Bohnen und
im Jahresverlauf.
Henna die Windgeschwindigkeit der Station
Asrir (innerhalb der Oase) angenommen, für
die Transpiration der Palmen wird aber die mittlere Windgeschwindigkeit der Station außerhalb
genutzt. Daraus ergeben sich die in Abb. III.2.2-10 gezeigten Referenz-Evapotranspirationswerte
für die verschiedenen Oasen. Der Gradient der zunehmenden Aridität von Nord nach Süd zeigt sich
deutlich. Die Transpiration der einzelnen Feldfrüchte ist in Abb. III.2.2-11a dargestellt. Aus den
relativ hohen Transpirationswerten für Luzerne, Mais und Henna ergibt sich die Reduktion der Flächenanteile dieser Früchte von Nord nach Süd (Abb. III.2.2-11b).
8
100%
7
80%
6
mm / Tag
5
Henna
60%
Luzerne
Gemüse
4
Leguminosen
40%
3
Mais
Gerste
2
Weizen
20%
1
0%
0
Jan
Fev
Mar
Avr
Mai
Jun
Jul
Aou
Sep
Oct
Nov
Dec
Mezguita
Tinzouline
Ternata
Fezouata
Ktaoua
M'Hamid
Abb. III.2.2-11: Evapotranspiration pro Oase (a) und prozentualer Anteil der Feldfrüchte (b).
Hydrologie
IMPETUS
243
Wasserbedarf [mio m³]
Berechnet man unter Berücksichtigung der Flächengröße der Oasen und der prozentualen Bedeckung mit den verschie50
denen Früchten den geaktuelle Landnutzung
45
Szenario "-Luzerne"
samten Wasserverbrauch
Szenario "+Luzerne"
40
der Kulturen, so erhält
35
man einen gesamten Was30
serbedarf der Kulturen von
25
ca. 150 Mio m³ für alle
20
Oasen (Abb. III.2.2-12).
15
Hierbei ist der Verbrauch
10
der Dattelpalmen noch
nicht berücksichtigt. Lu5
zerne und Henna weisen
0
Mezguita
Tinzouline
Ternata
Fezouata
Ktaoua
M'Hamid
den höchsten Wasserbedarf pro m² auf, Luzerne
Abb. III.2.2-12: Gesamter Wasserbedarf der Feldfrüchte pro Oase unter
aktueller Landnutzung und Szenarien der Ausweitung bzw. wird
auch großflächig
Reduktion der Anbaufläche von Luzerne.
angebaut. Nimmt man also
als Szenario der Wassereffizienz der Pflanzen an, die Anbaufläche von Luzerne auf maximal 100 ha pro Oase zu reduzieren und statt dessen Gerste als Pflanze mit relativ geringem Wasserverbrauch an zubauen, so
reduziert sich der Wasserbedarf der Pflanzen um ca. 30 Mio m³ (Summe über alle Oasen, Abb.
III.2.2-12). Nimmt man stattdessen eine höhere Viehdichte und dadurch einen höheren Bedarf an
Luzerne an, in diesem Fall eine Ausweitung der Luzerne–Anbaufläche um 500 ha pro Oase zu Ungunsten von Weizen, so erhöht sich der Wasserbedarf um ca. 28 Mio m³ (Abb. III.2.2-12). An diesen einfachen ersten Szenarien ist bereits ersichtlich, wie stark die Zusammensetzung der Anbaufrüchte den Wasserhaushalt der Oasen beeinflusst. Daher ist die Entwicklung der Landnutzung als
Management – Option im SDSS IWEGS implementiert.
Mit dem Grundwasserbilanzierungsmodel BIL wurden kombinierte Szenarien zur möglichen klimatischen Entwicklung und veränderten Nutzung der Wasserressourcen projiziert, um die Sensitivität
einzelner Parameter (z.B. Grundwasserneubildungkoeffizienten) und die Stabilität des Models dabei
zu prüfen.
Die Ergebnisse zeigen, dass nur eine koordinierte Kombination verschiedener Nutzungsänderungen
zu nachhaltigem Wassermanagement führen kann. Demnach kann eine Erhöhung des mittleren jährlichen Abflusses um ca. 15 % auf 200 Mio m³ (vgl. DRH, 2001) durch eine Regeneration des natürlichen Fließsystems des Oued Drâa bereits zur Erholung der Grundwasserreserven im mittleren
Drâatal führen. Einhergehend müssten die bisherigen Verteilungsmuster des Oberflächenwassers
auf die Oasen angepasst werden, da einzelne Oasen sonst weiterhin an Wassermangel leiden. Einer
verfeinerten hydrogeologischen Modellvorstellung (Abb. III.2.2-13) folgend ergaben die Szenarienberechnungen erwartungsgemäß, dass das Model auf den Parameter der Grundwasserneubildung aus der Versickerung im Flussbett während einer Lâcher sensitiver reagiert als auf den Parameter für die Grundwasserneubildung aus Niederschlag. Die zukünftige Optimierung des Models
BIL wird sich vornehmlich auf die Unsicherheiten (± 25 bis 30 %) für die Grundwasserneubildungskoeffizienten beziehen.
Hydrologie
IMPETUS
244
Abb. III.2.2-13: Hydrogeologischen Modellvorstellung für Zeiten zwischen den Lâcher
(oberes Blockdiagramm) und während der Lâchers (unteres Blockdiagramm)
(Klose et al., 2008).
Die Vermittlung und der Austausch von technischem Wissen zum Thema Grundwasser-Monitoring
stellten die Ziele des 2,5-tägigen Workshops (18. - 19. & 29.03.2007; Ouarazazte) dar, der in Zusammenarbeit mit dem Service Eau Ouarzazate organisiert wurde.
Der Workshop richtete sich primär an die lokalen marokkanischen Partner, Service Eau Ouarzazate
und ORMVAO, die als potentielle Nutzer und Unterstützer des SDSS IWEGS identifiziert worden
waren. Die Teilnehmerzahl belief sich auf 13 Personen, wobei sich darunter auch ein Mitarbeiter
der übergeordneten Wasserbehörde Direction de al Recherche et la Planification de l’Eau aus Rabat befand.
In vier aufeinander aufbauenden Themenblöcken wurden theoretischen Grundlagen zu Grundwassermessnetzen und der regionalen Hydrogeologie, Anwendung und Wartung verschiedener Messgeräte, Beprobung von Grundwasser sowie ausgewählte Möglichkeiten der Datenhaltung und der
räumlichen Analyse von grundwasserbezogenen Messdaten behandelt. Dabei bildeten Übungen zur
Anwendung und Wartung von Messgeräten sowie die Beprobung von Grundwasser aus Brunnen
den praktischen Schwerpunkt dieser Maßnahme (Abb. III.2.2-14).
Im Sinne der Zielsetzung kann diese Maßnahme insgesamt als positiv bewertet werden. In der zukünftigen Zusammenarbeit mit dem Service Eau Ouarzazate und der ORMVAO soll die Aufberei-
Hydrologie
IMPETUS
245
tung von Daten aus Grundwassermessnetzen für die Parametrisierung, Optimierung und Validierung des SDSS IWEGS intensiviert werden.
Abb. III.2.2-14: Gemeinsame hydrochemische Probennahme im Becken von Tikkirt westlich der
Stadt Ouarzazate.
Literatur
DRH (Direction de la Région Hydraulique d’Agadir de Souss Massa et Drâa) (2001) Étude
d’approvisionnement en eau potable des populations rurales de la province de Zagora, Mission 1 : Analyse de la situation actuelle du service de l’eau et collecte des données de base,
Volume 2 - Etude des ressources en eau. Direction de la Recherche et de la Planification, Direction Générale de l’Hydraulique, Ministère de l’Equipement, Royaume du Maroc. Rabat
Direction de la Recherche et de la Planification de l’Eau (1994): Etude du Plan Directeur de
L’Amenagement des Euax des Bassins du Guir, Ziz, Rheris et Drâa ; Mission 3 : Etude des
Schemas d’amenagement ; Volume II : Unites Haut et Moyen Drâa, Bas Drâa, Guelmin et
Tiznit-Ifni. 86. Rabat.
Klose, S., Reichert, B., Lahmouri, A. (in print): Management options for a sustainable groundwater
use in the Middle Drâa Oases under the pressure of climatic changes. In: Zereini, F. Climatic
changes and water resources in the Middle East and North Africa. Contributions to the 3rd Environmental Symposium of the German-Arab Society for Environmental Studies, Frankfurt,
September 18.-19., 2006. Springer. Heidelberg.
Ministère des Travaux Publics (1998): Etude du plan directeur de l'aménagement des eaux des bassins sud-atlasiques, Mission 3: Etude des schemas d'aménagement. – Volume 4: Unités du
Drâa, Nr. 7032.
BOUNAR, A. (1993) : L’urbanisation dans un milieu d’oasis présahariennes (La Vallée du Drâa et
le pays de Ouarzazate). Poitiers.
2004. Rabat.
Hydrologie
IMPETUS
246
MINISTERE DE L’EQUIPEMENT, DGH, DIRECTION DE LA RECHERCHE ET DE LA
PLANIFICATION DE L’EAU (2004): Etude d’approvisionnement en eau potable des populations rurales de la Province de Zagora. Rabat. (In Teilen vorhanden)
SECRÉTARIAT D’ETAT AUPRÈS DU MINISTÈRE DE L’AMÉNAGEMENT DU
TERRITOIRE, DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT CHARGÉ DE L’EAU (2006):
PAGER-Daten (Anschlüsse und technische Daten über die angeschlossenen Dörfer in den
Provinzen Zagora und Ouarzazate, Zeitraum 1979-2006) (Digitale Version von M. Sabbar).
IQ1: http://www.fao.org/nr/water/infores_databases_cropwat.html
IQ2: http://www.wetteronline.de/Marokko/Ouarzazate.htm
Hydrologie
IMPETUS
247
PK Ma-H.3 Saisonale Abflussprognosen aus der Schneeschmelze für das
Management des Mansour Eddahbi Stausees
Oued Dadès im Becken von Ouarzazate vor schneebedecktem Hohem Atlas
Problemstellung
Der Stausee Mansour Eddahbi bei Ouarzazate vereint die Zuflüsse aus dem südlichen Hohen Atlas.
Ein Teil der Niederschläge fällt hier im Winter überwiegend als Schnee. Für die Wasserversorgung
des Drâatals (Qualität des Trinkwassers, Quantität des Bewässerungswassers, Anzahl der Lâchers)
sind sowohl die kurz- bis mittelfristige als auch die langfristige Entwicklung dieser Niederschläge
und ihres Schneeanteils von Bedeutung.
Die beiden Leitfragen, an der sich die Arbeit im PK Ma-H.3 orientiert, lauten:
1. Wie wirkt sich der Klimawandel auf den Schneespeicher und die Zuflüsse zum Stausee Mansour
Eddahbi bei Ouarzazate aus?
2. Wie viel Wasser werden die Hochgebirgsflüsse voraussichtlich in den nächsten Monaten für den
Stausee liefern?
Frage 1 hat die langfristige Entwicklung der Wasserverfügbarkeit der Region im Focus. Die zukünftig zu erwartenden Schneemengen sowie die Gesamtniederschläge im Hohen Atlas und im Becken
von Ouarzazate werden in Klimaszenarien abgeschätzt, die auf Ergebnissen der meteorologischen
Modellkette beruhen. Die Auswirkungen der Klimaszenarien auf den hydrologischen Kreislauf und
letztlich auf die Zuflüsse zum Stausee werden im Schneeschmelz-Abflussmodell SRM (Snowmelt
Runoff Model) modelliert. Die Gesamtmenge der Zuflüsse sowie der Füllstand des Stausees werden
auf der Basis von Wasserverlusten aus dem Flussbett über die jeweilige Flusslänge im Monitoring
Hydrologie
IMPETUS
248
Tool PRO-RES (PROnostic de la fonte de neige pour un barrage REServoir; PROgnosis of snowmelt runoff for a water REServoir) berechnet.
Eine Antwort auf Frage 2 setzt die Kenntnis der zu einem Stichtag vorhandenen Schneemenge sowie eine Abschätzung der Witterungsentwicklung in den darauf folgenden Monaten voraus. Dieser
interdisziplinäre Ansatz wird mit der Entwicklung des Monitoring Tools PRO-RES beschritten. Hier
werden aktuelle Beobachtungsdaten und statistische Witterungsprognosen mit dem SchneeschmelzAbflussmodell gekoppelt und die berechneten Abflüsse in den Stausee geleitet.
Mitarbeiter
O. Schulz, K. Born, H. Busche, K. Piecha
Zielsetzung
Ziel des PKs für 2007 waren die Programmierung des PRO-RES sowie die Regionalisierung des
Kernmodells SRM für weitere Teileinzugsgebiete des Stausees. Damit wird eine saisonale Abflussvorhersage für das Gesamteinzugsgebiet des oberen Drâa bis zum Stausee Mansour Eddahbi bei
Ouarzazate angestrebt. Dazu war die Beschaffung und Aufbereitung weiterer und aktueller Klima-,
Abfluss- und Schneebedeckungsdaten notwendig. Für die Pläne des PK konnten der Betreiber des
Stausees sowie die übergeordnete nationale Behörde für Wasserressourcen gewonnen werden. Die
Behörden sicherten ihre Unterstützung zu und halfen bei der Datenbeschaffung. In einer Grundlagenschulung für die Mitarbeiter der Behörden sollte eine gemeinsame Basis für den Umgang mit
Klima- und Geodaten gelegt werden, auf der eine speziellere Schulung im Monitoring Tool PRORES aufbauen kann.
Ein weiteres Ziel war die Programmierung einer Schnittstelle zum Wettergenerator SMGHydraa
(Statistical Model for the Generation of Climate Data for Hydrological Applications in the Draa
Region), der die Grundlagen für eine statistische Vorhersage der Witterung vom späten Winter bis
zum Sommer liefert. Trotz der relativ hohen Unsicherheit statistischer Vorhersagen sind sie für eine
Abschätzung des Schmelzverlaufs einer winterlichen Schneedecke sowie der neuen Niederschläge
und somit für die verfügbaren Wassermengen, die über die Gebirgsflüsse bis in den Stausee transportiert werden, notwendig. Dazu wurden die Klimamodelldaten auf die in PRO-RES verwendeten
Zonen abgebildet.
Stand zur SDSS/IS/MT-Entwicklung
Die Arbeit am Monitoringtool PRO-RES bestand aus der Programmierung des Moduls MODISsnowmap sowie der Einbindung des SRM in das SDSS-Framework. Schnittstellen zwischen dem
SRM und der SDSS-Datenbank wurden festgelegt und programmiert (Abb. III.2.2-15). In dieser
Datenbank sind Zeitreihen der Eingangsvariablen (Klima-, Abfluss- und Schneebedeckungsdaten)
sowie die Modellparameter abgelegt. Weiterhin wurden eine Benutzeroberfläche sowie eine graphische Ausgabe der Modellergebnisse programmiert.
Hydrologie
IMPETUS
249
Abb. III.2.2-15: Blockbild des Monitoring Tools PRO-RES
Die räumliche Diskretisierung des oberen Drâa-Einzugsgebiets orientierte sich an den Abflusspegeln des Service Eau (Ouarzazate), so dass neun Teileinzugsgebiete definiert wurden. Die Höhendifferenzen vom Stausee bei Ouarzazate (1050 m) bis zum Gipfelgrat des Jebel M’Goun (4071 m)
betragen 3000 m. Um jeweils annähernd homogene Niederschlags- bzw. Temperatur- werte für die
Modellierung zu gewährleisten, die über Niederschlagsart bzw. der Schneeschmelze zur Verfügung
stehende Energie entscheiden, wurde eine Höhenzonierung in 250 m-Schritten vorgenommen (Abb.
III.2.2-16).
Hydrologie
IMPETUS
250
Abb. III.2.2-16: Räumliche Diskretisierung des oberen Drâa-Einzugsgebiets für das Monitoringtool PRO-RES in neun Teileinzugsgebiete (links) mit Höhenzonen von jeweils 250
m (rechts).
MODISsnowmap
Die tägliche Schneebedeckung in den einzelnen Höhenzonen der neun Teileinzugsgebiete des Stausees ist eine Eingangsvariable des SRM. Zur Extraktion der erforderlichen Werte aus täglichen
MODIS-Daten (Satellitenbildprodukt MOD09 des United States Geological Survey, USGS) dient
das Modul MODISsnowmap. Dafür wurde unter Einbindung des frei verfügbaren Modis Reprojection Tools MRT (USGS) eine Routine definiert und im SDSS-Framework programmiert.
In der Routine werden aus dem MOD09 zwei von sieben Spektralkanälen angesteuert und in die
Kartenprojektion Lambert-IMPETUS-Marokko gebracht. Nachfolgend wird der Normalized Difference Snow Index NDSI (Hall and Riggs 1995, 1998) berechnet und das Ergebnis anhand eines
regional angepassten Schwellwerts in die beiden Klassen „schneebedeckt“ bzw. „schneefrei“ eingeteilt (Schulz 2006; Schulz and de Jong 2004). Diese Schneemaske wird mit der Zoneneinteilung des
Untersuchungsgebietes (oberes Drâa-Einzugsgebiet, Abb. III.2.2-16) verschnitten. Ergebnis ist eine
Tabelle mit prozentualer Schneebedeckung in den einzelnen Höhenzonen aller neun Teileinzugsgebiete für jeden Aufnahmezeitpunkt des Satelliten. Im SRM werden die Werte an nicht durch Satellitenbilder abgedeckten Tagen durch Interpolation mit einem internen Algorithmus ergänzt (Kleindienst et al. 1999). Die Datenbank umfasst zurzeit ca. 300 Satellitenbilder aus dem Zeitraum 2001
bis 2007 und wird weiterhin aktualisiert.
Die Datenbank diente als Grundlage für die Berechnung der mittleren jährlichen Schneebedeckungsdauer in den Höhenzonen des oberen Drâa-Einzugsgebiets für den Zeitraum 2001/02 bis
2005/06 (Abb. III.2.2-17).
Hydrologie
IMPETUS
251
Abb. III.2.2-17: Karte der mittleren jährlichen Schneebedeckungsdauer im oberen DrâaEinzugsgebiet mit Statistik der Höhenzonen (unten rechts) über den Zeitraum von
2001/02 bis 2005/06 (Datengrundlage: MODISsnowmap und SRM Zoneneinteilung
in neun Teileinzugsgebiete mit 250 m-Höhenzonen; weitere Berechnungen in Excel
und ArcGIS).
Im Mittel der Jahre 2001/02 bis 2005/06 lag die Schneebedeckung zwischen weniger als einem Tag
(Tieflagen, Becken von Ouarzazate) und 170 Tagen (Gipfelzone des Jebel M’Goun oberhalb von
3500 m). Die unteren Höhenzonen der westlichen Teileinzugsgebiete weisen eine längere Schneebedeckung auf als in den östlichen Teileinzugsgebieten, was auf den Einfluss erhöhter winterlicher
Niederschläge aus nordwestlicher Richtung hinweist, die über den Atlas-Hauptkamm noch einige
Kilometer nach Süden reichen. Abb. III.2.2-17 zeigt im kleinen Kasten unten rechts die Andauer
der Schneebedeckung im Mittel der jeweiligen Höhenzone aller Teileinzugsgebiete sowie die Stan-
Hydrologie
IMPETUS
252
dardabweichung im Zeitraum 2001/02 bis 2005/06. Für die Kartendarstellung wurde die Anzahl der
Tage mit Schneebedeckung in ein, zwei bzw. vier Wochen-Klassen eingeteilt.
Snowmelt Runoff Model SRM
Das konzeptionelle SRM (Snowmelt Runoff Model, Martinec 1975, Martinec et al. 1998) berechnet
mit nur wenigen Eingangsdaten und Parametern für einzelne Höhenzonen den Abfluss aus Schneeschmelze und weiteren Flüssigniederschlägen. Die Integration der Java-Version des SRM (Kleindienst et al., 1999) in das Monitoring Tool PRO-RES wurde abgeschlossen. Es ist nunmehr möglich, die Dateneingabe direkt über die SDSS-Framework-Datenbank oder über konfektionierte
SRM-Dateien zu betreiben, welche auf der Basis der Datenbank erstellt werden. Somit ist auch der
schnelle Export von Datensätzen zur Modellierung und Visualisierung für Präsentationszwecke des
SRM ohne Datenbankanbindung möglich.
Die Klimadaten der Datenbank umfassen sowohl Messdaten aus Stationsmeldungen von IMPETUS
und Service Eau als auch Zeitreihen, die mit dem meteorologischen Modell REMO für die
IMPETUS-Szenarien (2000-2050) berechnet wurden. Die zur Validierung der saisonalen Vorhersage dienenden Abflüsse und Stauseefüllstände sind jeweils in Kooperation mit einem der zukünftigen Betreiber des Monitoring Tools (Service Eau de Ouarzazate) zu aktualisierende Messwerte.
In Arbeit befindet sich das Modul Channel Routing, in dem die einzelnen Zuflüsse zum Stausee
rechnerisch gebündelt werden, um zu einem Gesamtzufluss in den Stausee zu gelangen. Füllstandsänderungen des Stausees haben sich als zuverlässigere Größe als die Daten der einzelnen Abflusspegel herausgestellt. Bei der Verwendung nicht tagesgenauer meteorologischer Modelldaten der
Klimaszenarien und Witterungsprognosen ist der im Zeitraum z.B. eines Monats kumulierte Gesamtzufluss geeigneter zur Validierung des Monitoring Tools (vgl. Busche im PK Ma-H.1; Schulz
et al., im Druck). Die graphische Ausgabe durch das SDSS-Framework funktioniert bereits für die
SRM-Ergebnisse der Teileinzugsgebiete (Abb. III.2.2-18).
Abb. III.2.2-18: Graphische Ergebnisausgabe der SRM-Simulation durch das SDSS-Framework
(Beispiel modellierter und gemessener Abflüsse in m³/s für zwei Teileinzugsgebiete)
Hydrologie
IMPETUS
253
Meteorologische Daten
Der Einsatz eines Wettergenerators wird mit dem Bedarf an räumlich hochaufgelösten Verteilungen
meteorologischer Parameter auf der saisonalen bis dekadischen Zeitskala begründet. Ein Downscaling mittels der meteorologischen Modellkette ist sehr aufwendig und produziert zu große Datenmengen für den Einsatz in einem Decision Support System oder Monitoring Tool. Daher wurde als
Werkzeug zur Berechnung meteorologischer Antriebsdaten, die zur Verwendung in den unterschiedlichen Problemkomplexen angepasst sind, das Informationssystem SMGHydraa (Statistical
Model for the Generation of Climate Data for Hydrological Applications in the Draa Region) entwickelt. Er erlaubt das Erzeugen meteorologisch-klimatologischer Antriebsdaten sowohl durch Interpolation aus Klimamodell-Simulationen als auch mit einem statistischen Modell („Wettergenerator“). Bei letzterem werden aus den statistischen Kenngrößen von beobachteten bzw. im Rahmen
der Modellkette simulierten meteorologischen Daten mit Hilfe einer Monte-Carlo-Simulation Zeitreihen erzeugt. Für PRO-RES werden die Daten auf Teilgebiete interpoliert, die als in Untereinzugsgebieten zusammengefasste Höhenzonen definiert wurden. Die in SMGHydraa Verwendung
findenden Methoden sind in der Beschreibung des PK Ma-L.3 ausführlicher dargestellt.
Stand weiterer Arbeiten im PK
Automatische Klimastationen und Abflusspegel
Der Betrieb des Messnetzes der automatischen Klimastationen im Projektgebiet wurde fortgeführt.
Die Stationen befinden sich in einem guten Zustand, es mussten nur wenige kleine Reparaturen
durchgeführt werden. Der weiterhin erfolgreiche Betrieb der Stationen und die Datenqualität sind
wichtig für die Übertragbarkeit und Extrapolation der Messergebnisse auf die nun im Fokus stehenden größeren Landschaftseinheiten und auf das gesamte Drâa-Einzugsgebiet.
Die Stationsdaten stellen eine stabile Basis für Monitoring und Modellierung in verschiedenen
Fachdisziplinen und übergreifenden Problemfeldern dar, welche in Kooperationsarbeit mit marokkanischen Partnern angegangen werden (z.B. Niederschlags-, Schnee- und Abflussmonitoring). Der
Datensatz stellt auch für die Erforschung der Staubmobilisierung durch das mit IMPETUS bzgl.
Daten kooperierende SAMUM-Projekt (Saharan Mineral Dust Experiment, Knippertz et al. 2007)
eine wichtige Datengrundlage dar.
Die geplante Installation von automatischen Kameras an einzelnen Abflusspegeln des Service Eau
wurde aus Sicherheitsgründen zugunsten eines manuellen Einsatzes durch Mitarbeiter der Behörde
ersetzt. Die Wahl fiel auf die Standorte Ifre, Ait Mouted und Tinuar, da hier der meiste Abfluss
gemessen wird und die Sicherheit der Kameras gewährleistet ist. Erste Zeitreihen liefern inzwischen
ein Bild von Veränderungen des Flussbetts im Jahresverlauf, deren Einschätzung für die Interpretation der Abflussdaten von Bedeutung ist.
Weitere Feldarbeiten werden im Kapitel Capacity development und Zusammenarbeit mit anderen
Institutionen dargelegt.
Hydrologie
IMPETUS
254
Capacity development und Zusammenarbeit mit anderen Institutionen
Im Vorlauf zu den für 2008 geplanten speziellen Schulungen zum Einsatz der verschiedenen SDSS
durch marokkanische Partner fand im März 2007 eine viertägige interaktive Grundlagenschulung in
Ouarzazate/Marokko statt. Teilnehmer waren Mitarbeiter der hydrologischen Behörden in Rabat
(DRE) und Ouarzazate (Service Eau), der Landwirtschaftsbehörde in Ouarzazate (ORMVAO) sowie der hydrogeologischen Abteilung der Universität Cadi Ayyad in Marrakech. Ziel der Grundlagenschulung war ein geläufigerer Umgang mit den Programmen Mozilla-FTP, MS-Excel und ESRI
ArcView. Dazu wurden in Theorie und Praxis Hintergründe vermittelt und mit IMPETUS-Daten
projektrelevante Beispiele gerechnet: Aufbereitung, einfache Analysen und Darstellung von Klimadaten, Tabellenimport in ArcView, GIS-Analysen auf der Basis von Vektor- und Rasterdaten sowie
die kartographische Ergebnisdarstellung. Das Wissensniveau der Teilnehmer war zu Beginn sehr
unterschiedlich und konnte auf eine Basis angehoben werden, die den Einstieg in die geplanten speziellen Schulungen zu den SDSS – auch in PK Ma-H.3 – erleichtert. Teilnehmer und Anbieter waren mit dem Verlauf der Veranstaltung sehr zufrieden und werden für die weiteren Capacity Development-Massnahmen den Kontakt halten.
Ebenfalls im März fand eine eintägige Schulung zum Betrieb der automatischen Wetterstationen im
Drâa-Einzugsgebiet statt. Teilnehmer waren Mitarbeiter der in Ouarzazate angesiedelten regionalen
Behörden Service Eau und ORMVAO. Beide Behörden sind potentielle Kandidaten für den
Weiterbetrieb der Stationen nach Projektende. Die interaktive Schulung hatte zum Ziel, den Mitarbeitern einen ersten Zugang zur Technik der Stationen sowie zur Datenauslesung, einfachen Datenauswertung und –darstellung zu ermöglichen. Dazu fand zunächst ein Stationsbesuch statt, gefolgt
von der Arbeit mit den Daten in einem Büro des Service Eau. Das Ziel der Veranstaltung wurde
erreicht und eine weiterführende Schulung zur Wartung und Programmierung der Stationen für
2008 verabredet.
Ein Hydrologe der mit IMPETUS kooperierenden Direction de la Recherche et de la Planification
de l’Eau (DRPE, Rabat) begleitete uns im Gelände und wurde in die Arbeit mit den projekteigenen
automatischen Wetterstationen und Abflusspegeln eingewiesen. Darüber hinaus fand ein reger Meinungs- und Kenntnisaustausch zur Hydrologie und Hydrogeologie des oberen Drâatals sowie zur
Situation des Stausees statt. Anwendungsmöglichkeiten des Monitoring Tools PRO-RES sowie des
SDSS HYDRAA (PK Ma-H.1) durch marokkanische Behörden in Rabat und Ouarzazate wurden
diskutiert. Für die weitere MT- und SDSS-Entwicklung waren diese Einschätzungen und Stellungnahmen von großem Nutzen.
Literatur
Hall, D. K. and G. A. Riggs (1995): Development of Methods for Mapping Global Snow Cover
Using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Data. Remote Sensing of Environment
54, 127-140.
Hall, D. K. and G. A. Riggs (1998): Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) for the
MODIS Snow and Sea Ice-Mapping Algorithms. http://modis-snow-ice.gsfc.nasa.gov/atbd.html
Kleindienst, H., Pfister, M. and M.F. Baumgartner (1999): Pre-operational snowmelt forecasting
based on an integration of ground measurements, meteorological forecasts and satellite data. In:
Hydrologie
IMPETUS
255
Tranter, M. et al.: Interactions between the Cryosphere, Climate and Greenhouse Gases. IAHS
Publication 256, 81-89.
Knippertz, P., Deutscher, C., Kandler, K., Müller, T., Schulz, O. and L. Schütz (2007): Dust mobilization due to density currents in the Atlas region: Observations from the Saharan Mineral Dust
Experiment 2006 field campaign. Journal of Geophysical Research, Vol. 112, D21109, 2007,
14p.
Martinec, J. (1975): Snowmelt-Runoff Model for stream flow forecasts. Nordic Hydrology 6(3), p.
145-154.
Martinec, J., Rango, A. and R. Roberts (1998): Snowmelt Runoff Model (SRM) User’s Manual.
Geogr. Bernensia, Series P, Vol. 35, Bern.
Schulz, O. and C. de Jong (2004): Snowmelt and sublimation: field experiments and modelling in
the High Atlas Mountains of Morocco. Hydrology and Earth System Sciences, 8(6), p. 10761089.
Schulz, O. (2006): Analyse schneehydrologischer Prozesse und Schneekartierung im Einzugsgebiet
des Oued M’Goun, Zentraler Hoher Atlas (Marokko). Dissertation an der MathematischNaturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Bonn 2006. Dissertationen Online der Universität
Bonn,
abrufbar
unter:
http://hss.ulb.unibonn.de/diss_online/math_nat_fak/2007/schulz_oliver/index.htm
Schulz, O., Busche, H. and A. Benbouziane (im Druck): Decadal precipitation variances and Reservoir Inflow in the Semi-Arid Upper Drâa basin (South-Eastern Morocco). In: Zereini, F. (Ed.):
Climatic Changes and Water Resources in the Middle East and in North Africa. Contributions to
the 3rd Environmental Symposium of the German-Arab Society for Environmental Studies,
Frankfurt, September 18-19, 2006.
Hydrologie
PK Ma-H.5
IMPETUS
256
Auswirkung von Klimawandel und veränderter Wassernutzung auf den Niederschlag und die Verdunstung
Überschussbewässerung in der Flussoase, auch gerne als „Ozean der Palmen“ bezeichnet, in der
Nähe von Agdz. Die bewässerte Fläche ist deutlich an der dunklen Färbung zu erkennen.
Problemstellung
Für klimatologische Zeiträume (≥30 Jahre) mit gleichzeitig hoher räumlicher Auflösung (≤3km)
sind Niederschlag und Verdunstung weder aus Messungen noch aus Simulationen für die Region
verfügbar. Auf diesen Skalen sind jedoch präzise Informationen zum Verständnis des aktuellen
Klimas und zur Abschätzung möglicher zukünftiger Entwicklungen unerlässlich. Interdisziplinäre
Untersuchungen über die Zusammenhänge zwischen z. B. Bevölkerungswachstum, Landnutzung,
Hydrologie und Klima sind notwendig, um Änderungen realistisch einschätzen zu können. Besonders für Fragen der Erosion und der Niederschlagseinträge in verschiedene hydrologische Einzugsgebiete ist eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung der meteorologischen Daten bedeutsam.
Mitarbeiter
K. Piecha, K. Born, T. Brücher, P. Fritzsche, A. Klose, O. Schulz
Zielsetzung
Im PK Ma-H.5 war die Zielsetzung des Jahres 2007 auf eine erste Erstellung einer Niederschlagsklimatologie für das nördliche Simulationsgebiet (Hoher Atlas) ausgerichtet. Auf der Basis statistisch-dynamischen Downscalings wurde eine Rekombinationen von gewählten Repräsentanten vorgenommen. Dazu mussten zunächst Circulation Weather Types (CWT) für das gegenwärtige und
zukünftige Klima klassifiziert werden (siehe auch Jones et al., 1993). Weiterhin wurden Kriterien
Hydrologie
IMPETUS
257
für die Auswahl der Repräsentanten in einem Zeitraum von November 2001 bis Dezember 2002 für
das Gebiet des Hohen Atlas formuliert und die Repräsentanten mit FOOT3DK nachsimuliert (vgl.
Huebener et al., 2007). Eine Vergrößerung des Simulationsgebiets einschließlich Teile des Beckens
von Ouarzazate wurde vorgenommen. Darüber hinaus wurde damit begonnen das Grundkonzept für
das bereitzustellende Informationssystem (IS) zu verfeinern, das eine Rekombination für einen vom
Nutzer wählbaren Zeitraum auf Basis der mit FOOT3DK nachsimulierten Repräsentanten und der
klassifizierten CWT durchführen soll.
Mögliche Nutzergruppen
•
Information Centre on Sustainable Energy & Environment
•
Université Hassan II
In den ersten beiden Projektphasen wurde zunächst die Modellkette etabliert und anhand von Sensitivitätsstudien die Anwendbarkeit von FOOT3DK im südlichen Untersuchungsgebiet geprüft. Verschiedene Anpassungen (z. B. Einführung einer Methode die Bewässerung in den Oasen darzustellen, sowie die Implementierung eines tief liegenden Grundwasserspeichers) wurden umgesetzt, um
die realen Bedingungen im Untersuchungsgebiet angemessen abzubilden. Das Modell FOOT3DK
(s. a. Shao et al., 2001 und Huebener et al., 2007) wurde für das südliche Gebiet eingesetzt. Es wurden mit einem statistisch-dynamischen Downscaling (vgl. Fuentes und Heimann, 2000; Heimann,
2001) Niederschlags- und Verdunstungsklimatologien rekombiniert (Huebener und Kerschgens,
2007 und 2007b).
Für das nördliche Einzugsgebiet (Hoher Atlas) wurden für FOOT3DK Sensitivitätsstudien für den
orographisch differenzierten Hohen Atlas durchgeführt. Weiterhin wurde das Modell vom Betriebssystem Unix auf das Betriebssystem Linux umgestellt, was eine Verbesserung der Laufzeit nach
sich zog. Nun sind Simulationen für größere Gebiete als bisher möglich.
CWT-Berechnung für 2002
Die zehn klassifizierten CWT (zwei direktionale und acht Richtungstypen) wurden auf Grund ähnlicher Charakteristiken im Bezug auf Niederschlag zu sechs Gruppen zusammengefasst. Die CWT
wurden um 30° N und 5° W zentriert berechnet. Die tägliche Verteilung der CWT in Tagen wird
auf Basis von Druckdaten aus NCEP-Reanalysen berechnet (Abb. III.2.2-19). Den größten Anteil
im Jahr 2002 nehmen die zusammengefassten Lagen Nord und Nordost ein, die insgesamt an über
210 Tagen im Jahr auftreten. Der CWT Nordost ist während des Sommers vorherrschend (Huebener, 2005). Die anderen gruppierten CWT treten wesentlich seltener auf. Sie haben insgesamt weniger Anteil am Niederschlag im Jahr 2002 (Abb. Ma III.2.2-19, Balken links). Der Anteil der CWT
mit Niederschlag bei allen Klassen ist sehr gering, im Vergleich zum Auftreten der einzelnen Typen
ohne Niederschlag.
Hydrologie
IMPETUS
258
Abb. III.2.2-19: CWT-Verteilung des Jahres 2002 auf Basis von NCEP-Reanalysedaten
Auswahl der Repräsentanten
Die verwendeten Repräsentanten für den Hohen Atlas wurden mit FOOT3DK mit Antriebsdaten
des LM (Lokal Modell) nachsimuliert. Sie wurden anhand der berechneten CWT-Verteilung (Abb.
III.2.2-19) und den im Simulationsgebiet befindlichen IMPETUS-Klimastationen ausgewählt, nachsimuliert und auf ihre Verwendbarkeit geprüft. Es wurden Episoden von 24 h mit einer Auflösung
von ca. 9 km² pro Gitterbox auf einem Gebiet von etwa 111 km x 111 km Gesamtgröße modelliert.
Das Gebiet befindet sich im nord-östlichen Bereich des Drâa-Flusseinzugsgebiets. Kriterien bei der
Auswahl der Repräsentanten waren, dass die drei Maschen, in denen sich die IMPETUS-Stationen
Tichki, Imeskar und Taoujgalt befinden, das gleiche Verhalten simulieren, wie der gemessenen
Niederschlag an der jeweiligen Station zeigt (das Kriterium muss mindestens bei zwei von drei
Stationen zutreffen). Für die Termine 'ohne Niederschlag' wurden simulierte Werte ≤ 0,05 mm akzeptiert.
Hydrologie
259
IMPETUS
[mm]
Abb. III.2.2-20: Rekombinierter akkumulierter Niederschlag des Jahres 2002 in mm
mit CWT aus NCEP-Reanalysen (grau: Einzugsgebietsgrenze des Drâa, schwarz: Orographie aus FOOT3DK, Punkte: gemessener Stationsniederschlag)
Der rekombinierte akkumulierte Niederschlag des Jahres 2002 (Abb. III.2.2-20) zeigt im Vergleich
zur Beobachtung eine sinnvolle Verteilung. Auf der Nordseite des Hohen Atlas fällt sichtbar mehrNiederschlag als auf der Südseite. Bei einem Vergleich zwischen dem gemessenen Niederschlag an
den IMPETUS-Klimastationen (Abb. III.2.2-20, eingefärbte Stationspunkte) und dem simulierten
und rekombinierten Niederschlag in der entsprechenden Gitterbox wird deutlich, dass FOOT3DK
im Jahr 2002 den Niederschlag an einigen Stationen unterschätzt. Für die Stationen Taoujgalt und
Tizi-n-Tounza entsprechen sich Modell und gemessener Niederschlag aber gut. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass der Niederschlag, der in einer Gitterbox simuliert wird, nur bedingt mit
einem punktuell gemessenen Niederschlag vergleichbar ist.
Anwendung auf die SRES-Szenarien A1B und B1
In Abb. III.2.2-21 ist die relative Häufigkeit der CWT-Verteilung für den 15-jährigen Zeitraum von
2036 bis 2050 für die verwendeten Szenarien A1B und B1 dargestellt. Weiterhin sind die Differenzen zur Kontrollperiode von 1986 bis 2000 dargestellt. Die Verteilungen, die mit REMOModelldaten berechnet wurden, differieren zwischen den unterschiedlichen Szenarien nicht sehr
stark. Das liegt daran, dass unter anderem B1 und A1B im Forcingzeitraum von 2036 bis 2050 ein
ähnlicher Verlauf des Strahlungsforcings vorliegt (stärker im A1B), der die Strömungsmuster der
CWT ähnlich beeinflusst (Houghton et al.: IPCC, 2001). Vergleicht man die Kontrollperiode mit
den NCEP-Reanalysen, zeigt sich eine gute Übereinstimmung (hier nicht dargestellt). Im Vergleich
zur betrachteten Kontrollperiode weichen die beiden Szenarien-Verteilungen bis zu 5 % von der
Kontrollperiode ab. Das A1B-Szenario zeigt die deutlicheren Signale. Hier kommt es im Vergleich
mit der Kontrollperiode zu einer Abnahme der antizyklonalen CWT und einer Zunahme der nord-
Hydrologie
IMPETUS
260
östlichen und nördlichen Lagen von etwa 5 %, während im B1-Szenario die Abnahme der antizyklonalen CWT und Zunahme der Lage Nord und Nordost geringer ausfällt.
Abb. III.2.2-21: Relative Häufigkeit der CWT für den 15-jährigen Zeitraum von 2036 bis 2050, basierend auf REMOModelldaten der Szenarien A1B und B1 (oben), und deren Differenzen zur REMO-Kontrollperiode von
1986 bis 2000 (unten).
Unter der Annahme, dass das Verhältnis der Tage mit Niederschlag und der Tage ohne Niederschlag innerhalb der einzelnen CWT gleich bleibt, wurden Rekombinationen für die Forcingperiode
von 2036 bis 2050 für die beiden unterschiedlichen Antriebe durchgeführt. Diese unterscheiden sich
nur gering von der Rekombination aus dem Jahr 2002, daher werden für die Szenarien A1B und B1
die Differenzen von Forcing- und Kontrollperiode eines mittleren Niederschlags dargestellt (Abb.
III.2.2-22). Das Signal, das sich in den Differenzen der beiden Szenarien zeigt, ist vom Muster her
gleich und unterscheidet sich lediglich in der Intensität, was sich schon auf Grund der CWTVerteilung andeutete. Nördlich des Atlas nimmt der Niederschlag ab, während er im südlichen Atlasbereich zunimmt. Im Bereich der IMPETUS-Klimastationen kommt es zu einer leichten Niederschlagszunahme, die Signifikanz dieser Erkenntnis ist allerdings noch zu prüfen.
Hydrologie
261
IMPETUS
[mm]
Abb. III.2.2-22: Differenzen des mittleren Jahresniederschlags für den 15-jährigen
Zeitraum von 2036 bis 2050 minus Kontrollperiode von 1986 bis
2000 der REMO Szenarien A1B (linke Seite) und B1 (rechte Seite).
Informations-System (IS)
Das hier vorgestellte Informationssystem (IS) (schematisch in Abb. III.2.2-23) trägt den Titel „Niederschlag und Verdunstung - mögliche zukünftige Entwicklungen“ (IMPETUS -Développements
futurs possibles de l'Évaporation et des Précipitations dans le bassin versant du Drâa (IDEP-Drâa)).
Es soll Informationen liefern, welche möglichen Entwicklungen bzgl. Niederschlag und Verdunstung unter der Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen künftig zu erwarten sind.
Auf Grund des hohen Rechenzeitbedarfs der großen produzierten Datenmengen ist es nicht beabsichtigt das Modell FOOT3DK in das IS zu integrieren. Dem Nutzer werden die unter dem Kapitel
Stand der Forschung beschriebenen Ergebnisse als IS-Basis zur Verfügung gestellt (Abb. III.2.2-23,
grauer und roter Bereich). Es stehen die folgenden Auswahlmöglichkeiten zur Verfügung: Der Anwender kann zwischen den beiden SRES-Szenarien A1B und B1 wählen, ebenso wie zwischen den
Regionen Hoher Atlas/Becken von Ouarzazate und der Oasenregion. Zusätzlich kann der Nutzer
den Startmonat und den Zeitraum der Klimatologie bestimmen (grüne Boxen oben rechts). Es ist
geplant weitere Parameter zur Auswahl bereit zu stellen. Nachdem der Nutzer eine für sich optimierte Auswahl getroffen hat, werden IS-intern die Auftrittshäufigkeiten für den gewählten Zeitraum zusammengestellt und als Tabelle und/oder Grafik ausgegeben. Dieses IS-Ergebnis kann bereits als Informationsquelle genutzt, oder in weitere Simulationen integriert werden. Später soll
noch die Möglichkeit geboten werden für bestimmte Zeiträume Zeitreihen zu extrahieren, dafür
muss der Modelloutput unter Umständen weiter aufbereitet werden. Das IS wird z. Z. noch mit
Testdatensätzen betrieben, ab Frühjahr 2008 werden diese durch reale Datensätze ersetzt.
Hydrologie
IMPETUS
262
Abb. III.2.2-23: Flowchart des IS IDEP-DRÂA
Literatur
Fuentes, U.; Heimann, D., 2000: An improved statistical-dynamical downscaling scheme and is
application to the Alpine precipitation climatology. Theor. Appl. Climatol., 65, 119-135
Heimann, D., 2001: A model-based wind climatology for the eastern Adriatic coast. Meteorologische Zeitschrift, 10, 5-16
Houghton, J. T., Y. Ding, D. J. Griggs, M. Noguer, P. J. van der Linden, X. Dai, K. Maskell and C.
A. Johnson: IPCC 2001: Climate Change 2001: The Scientific Basis: Contribution of the
Working Group I to the Third Assessment Report of an Intergovernmental Panel on Climate
Change. University Press, Camebridge
Huebener, H.; Schmidt, M.; Sogalla, M.; Kerschgens, M., 2005: Simulating Evapotranspiration in a
Semi-Arid Environment. Theor. Appl. Climatol., 80, 153-167
Huebener, H.; Kerschgens, M., 2007: Downscaling of current and future rainfall climatologies for
southern Morocco. Part I: Downscaling method and current climatology. Int. J. Climatol. ,
Published Online, DOI: 10.1002/joc.1491
Huebener, H.; Kerschgens, M., 2007b: Downscaling of current and future rainfall climatologies for
southern Morocco. Part II: Climate change signals. Int. J. Climatol. , 27, 1065 - 1073, DOI:
10.1002/joc.1457
Huebener, H.; Born, K.; Kerschgens, M., 2007c: Downscaling heavy rainfall in the subtropics - a
simple approach for dynamical nesting. Advances in Geophysics, 10, 9-16
Shao, Y.; Sogalla, M.; Kerschgens, M.; and Brücher, W., 2001: Effects of land surface heterogeneity upon surface fluxes and turbulent conditions. Meteorol. Atmos. Phys., 78, 15
Hydrologie
IMPETUS
263
Jones, P. D., M. Hulme und K. R. Briffa, 1993: A Comparison of Lamb Circulation Types with an
objective Classification Scheme. Int. J. Climatol. , 13: 655-663.
Landnutzung
IMPETUS
261
III.2.3 Landnutzung
PK Ma-L.1 Strategien der Landnutzung unter limitierten Wasserressourcen im Zentralen
Hohen Atlas
Pflügen eines Feldes im Hohen Atlas
Problemstellung
Strategien der Landnutzung im Zentralen Hohen Atlas betreffen die beiden Bereiche Anbau und
Viehzucht. Während in den vergangenen Phasen vor allen Fragen der Wassernutzung in der Oasenlandwirtschaft nachgegangen wurde, konnte im Berichtzeitraum die Integration der weidewirtschaftlicher Fragestellungen vertieft werden. Dabei wurden die durch sozialwissenschaftliche Befragungen gewonnenen Erkenntnisse zum in der Region dominanten transhumanten Weidewirtschaft, durch die Modellergebnisse zur Berechnung der Weidekapazität komplementiert.
Anbau und Viehzucht werden in der gesamten Region von Spezialisten betrieben und stellen sich
ergänzende Wirtschaftsweisen dar, die unterschiedliche Nischen im Ökosystem nutzen. Die transhumante Weidewirtschaft hat allerdings in den letzten Jahrzehnten eine spürbare Veränderung der
Nutzungsmuster erfahren. Die idealtypischen Transhumanzzyklen werden seltener ausgenutzt und
dorfnahe Weideflächen dafür stärker beansprucht. Diese Veränderung wirkt sich auch auf den Umgang mit Kollektivland aus, wo Viehzüchter in Konkurrenz mit Bauern treten (vgl.: El Alaoui 2002:
8ff.). Während an der feuchteren Nordflanke des Atlas Gebirges auf Kollektivland auch Regenfeldbau betrieben wird (vgl.: Kraus 1991: 55-56 und 73-76) ist im Arbeitsgebiet des PK am Südabhang
des Gebirges Kollektivland fast ausschließlich Weideland.
Landnutzung
IMPETUS
262
In der gesamten Region kommt es, wie in anderen Teilen des Drâa-Einzugsgebietes auch, immer
wieder zu Engpässen bei der Versorgung mit Wasser für die Landwirtschaft und Futterpflanzen für
die Tiere. Neben den natürlichen saisonalen Schwankungen wirken sich vor allem die starken interanuellen Veränderungen der Wasserverfügbarkeit negativ auf Anbau und Tierhaltung aus. Die Untersuchungen im PK Ma-L.1 gehen davon aus, dass die tatsächliche Wasserverfügbarkeit sowie die
Wasser- und Weidenutzung nicht nur von naturräumlichen Faktoren bestimmt werden, sondern zu
einem wichtigen Teil vom sozialen und politischen Handeln der Akteure vor Ort abhängig sind. Die
tatsächlich in einem Anbaugebiet verfügbaren Ressourcen hängen also sowohl von der naturräumlich bedingten lokalen Wasserverfügbarkeit als auch von historisch gewachsenen und sozial kontrollierten Verfahren der Wasserverteilung ab. Letztere wurden im PK sozialwissenschaftlich untersucht und mit den Ergebnissen naturwissenschaftlicher Untersuchungen und Modellierungen korreliert.
Mitarbeiter
H. Kirscht, A. Roth, A. Linstädter, G. Baumann, S. Platt, B. Kemmerling
Zielsetzung
Interdisziplinäre Arbeiten im Teileinzugsgebiet Ifre
Fokus der Untersuchungen ist das hydrologische Teileinzugsgebiet Ifre (Abb. III.2.3-3) sowie die
von den dort ansässigen Viehzüchtern genutzten Weidegebiete zwischen Hohem Atlas und Jebel
Saghro (Abb. III.2.3-1+2). Hier werden die gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen natürlicher
Wasserverfügbarkeit und anthropogen gestalteter Wasser- und Weidenutzung untersucht. Darüber
hinaus wird die Bandbreite aktueller Strategien erfasst und die Wasserverfügbarkeit, der Wasserverbrauch und der Zustand der Weideflächen im Jahresgang quantifiziert. Auch der Einfluss der
Beweidung auf die Vegetationsdynamik wurde dargestellt und wird für die Nutzer des Informations-Systems LUD-HA aufbereitet. Hier zeigen sich deutliche Schnittstellen und Synergieeffekte
mit den Arbeiten in anderen PKs. Die PKs Ma-L.2, „Auswirkungen von Landnutzungs-und Klimawandel auf die Resilienz und Regenerationsfähigkeit der Vegetation in Südmarokko“ sowie MaG.2 „Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld zwischen traditionellen Entscheidungsprozessen und staatlichen Institutionen“, liefern wichtige inhaltliche oder methodische Beiträge zur vorliegenden Arbeit.
Die Analyse der Techniken und Managementsysteme die, von der lokalen Bevölkerung entwickelt
wurden, fließen zum einen direkt in die Auswertungen des PK ein, zum Anderen stehen sie stärker
formalisierten Systemen der Ermittlung des Ressourcenpotentials (BUFFER, SAVANNA) als Eingangsparameter für die Modellberechnungen zur Verfügung. Die Frage, wie die lokale Bevölkerung
mit den knappen Ressourcen umgeht und welche Strategien sie dabei implizit oder explizit verfolgt,
bildet, neben der Untersuchung der naturwissenschaftlichen Disziplinen, die Ausgangsbasis für die
durchgeführten Analysen. Neben einer klimatisch bedingten Veränderung des verfügbaren Wassers
und der Weidequalität, hat vor allem die Veränderung der Bevölkerungsstruktur Einfluss auf mögliche Strategien.
Landnutzung
IMPETUS
263
Die Kombination der naturwissenschaftlichen und sozialwissenschaftlichen Systemanalysen wird
einem in Entwicklung befindlichen Informationssystem (IS) dargestellt. In einem dialogischen Prozess mit institutionellen Vertretern wurden erste Versionen dieses Informationssystems vorgestellt.
Nach erfolgter Anpassung sollen diese Daten in einem weiteren Schritt dann den lokalen Entscheidungsträgern zugänglich gemacht werden. Diese können daraus Handlungsstrategien zur Optimierung der Ressourcennutzung entwickeln. Darüber hinaus werden Verfahren erstellt, das hierfür
notwendige Wissen zu transferieren.
Der PK Ma-L.1 kombiniert für lokale Fallbeispiele „Driving Forces“ aus den Bereichen „Anthroposphäre“ und „Umwelt“, um unter Anwendung der Szenarien und möglichen Strategien der Bevölkerung Aussagen über Responseindikatoren aus den Bereichen Landnutzung und außerlandwirtschaftliche Einkommensgenerierung zu treffen.
Methodik
Zur Erstellung des Informationssystems LUD-HA werden die Ergebnisse verschiedener disziplinärer Modelle zusammengefasst und mit den qualitativen Ergebnissen der ethnologischen Untersuchungen gewichtet. Dazu wird ein Expertenmodell verwendet, das landwirtschaftliche Konzepte
und lokale Entscheidungsfindung in Relation zu naturräumlichen, sozialen und demographischen
Entwicklungen setzt. Mit Hilfe des Moduls DemProj der freien und Excel-kompatiblen Software
SPECTRUM (Betreiber: Platt), die in den 1990er Jahren von einer US-regierungsnahen Entwicklungshilfeinstitution entwickelt wurde (vgl. Policy Project 1997), können die demographischen Variablen in unterschiedlichen Bevölkerungsprojektionen verarbeitet werden. Die räumliche Auflösung reicht bis auf die kommunale Ebene. Die zeitliche Auflösung bewegt sich in Ein-JahresSchritten zwischen 2004, in dem der derzeit aktuelle Zensus erhoben wurde, und 2020, dem Projektionsziel der IMPETUS-Szenarien. In die Bevölkerungsprojektionen fließen insgesamt bis zu acht
unterschiedliche Ausgangsvariablen ein, die, je nach Fragestellung, als Basis- oder Interventionsvariablen fungieren können. Grundlage der Berechnungen ist die Population im Ausgangsjahr in
quinquennalen Altersgruppen, differenziert nach Geschlecht.
Auf Grundlage der gesammelten sozialwissenschaftlichen Daten werden Strategien der lokalen Bevölkerung in gewichteten Entscheidungsbäumen zusammengestellt.
Landnutzung
IMPETUS
264
Das Pastorale Ökosystemmodell SAVANNA (Betreiber: Roth) ist ein flächenhaft explizites, prozessorientiertes Modell zur Ökosystemanalyse, das die Produktivität der Weideflächen und die
Auswirkungen von Weidewirtschaft und Klimaverlauf auf die Vegetation der natürlichen Ökosysteme im Drâa-Einzugsgebiet berechnet. SAVANNA wurde bisher für flächenrelevante Teilökosysteme parametrisiert und kalibriert. Dieses Modell dient der Modellierung der Dynamik von Pflanzenpopulationen basierend auf spezifischen Pflanzenverteilungsmustern (Habitatmustern), sowie
der Modellierung ihrer Biomasseproduktion unter dem Einfluss von Beweidung und ihrer Funktion
auf den Wasserhaushalt.
Mit dem regelbasierten ökologisch-ökonomischen Modell BUFFER (Betreiber: Linstädter) wird
das Management der natürlichen Ressourcen in Wechselwirkung mit ihrer räumlichen und zeitlichen Verfügbarkeit modelliert. Die Arbeit an Buffer ruhte seit März 2007 mit dem Ausscheiden
von Oliver Jakoby aus IMPETUS und wird seit Anfang 2008 durch Romina Drees fortgeführt. Da
das Modellkonzept von BUFFER, das nachhaltige Konzepte der Wassernutzung direkt in ihrer
Auswirkung auf die natürlichen Ressourcen abprüft, im März 2007 bereits fertig gestellt war, konnte im Berichtszeitraum sowohl die konzentrierte Nacherhebung von fehlenden Daten erfolgen als
auch die Arbeit an dem auf BUFFER basierenden SDSS Padrâa vorangetrieben werden. Bei den
Erhebungen standen die Dynamiken und die „Puffer-Qualität“ der natürlichen Ressourcen Weide
und Wasser im Vordergrund. Für eine detaillierte Beschreibung des Modells siehe die Berichte der
PKs Ma-L.2 und MA-G2.
Die Modelle werden in Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt C2 in das Informationssystem LUDHA überführt.
Landnutzung
IMPETUS
265
Ethnologische Untersuchungen der Landwirtschaft und Viehhaltung
Die in den zurückliegenden Projektphasen in den zur Commune Ighil Mgoun gehörenden Dörfern
und im Bereich des Dades-Tals sowie der westlichen Zuflüsse zum Mansur-Eddhabi-Staudamm
durchgeführte Vergleichsstudie wurde abgeschlossen. Ergänzend zu den zusammen mit C. Heidecke durchgeführten Befragungen mit dem bereits in Ifre eingesetzten standardisierten landwirtschaftlichen Fragebogen wurden die Erhebungen zu den Strategien des Weidemanagements intensiviert.
N
Awjgal
Asselda
Timassinine
Imlil
Saghro
Ouarzazate
Abb. III.2.3-1: Weidegebiete der Ait Toumert auf
Geländemodell. Umsetzung: Pierre Fritzsche
Abb. III.2.3-2 : Zeichnung der Hirten der Ait Toumert der während eines Jahres genutzten Weidegebiete
Neben den bestehenden (oder nicht bestehenden) Allianzen zwischen den verschiedenen, am gleichen Abflusssystem gelegenen Dörfern, wurden auch Wechselbeziehungen zu transhumant lebenden Teilen der Gesellschaft in die Analyse einbezogen. Die bisherigen Befragungen haben gezeigt,
dass in ausreichend feuchten Jahren Allianzen weniger Bedeutung haben als in trockenen, da die
verfügbaren Ressourcen auch mit geringer Regulierung ausreichen. Das gilt sowohl für Allianzen
zwischen Dörfern, als auch für Absprachen mit mobilen Teilen der Gesellschaft. In Krisenjahren,
mit geringen Niederschlägen, wenig verfügbaren Wasser und schlechten Weideressourcen, können
fehlende Absprachen zu Konflikten und einer geringeren Produktivität des Wirtschaftssystems führen (vgl.: Ait Hamza 2002: 47ff).
Für die Arbeit in Ifre Einzugsgebiet gilt weiterhin, dass trotz der beobachteten relativen Homogeni-
Landnutzung
IMPETUS
266
tät in vielen Bereichen wichtige Unterschiede bei den beobachteten Landnutzungsstrategien berücksichtigt werden müssen. Vor allem die Untersuchung von Weidenutzungsstrategien in Zusammenarbeit mit B3 wurde im Berichtszeitraum forciert, da die Tierhaltung als wichtige den landwirtschaftlichen Anbau ergänzende, Einkommen generierende Strategie angesehen werden muss. Neben der Kenntnis des Weidepotentials, das durch die Modellierung mit SAVANNA berechnet wird,
sind es bewusste Strategien der Hirten, die die Beweidung, den Viehbestand und damit das wirtschaftliche Potential sowie die ökologischen Auswirkungen der Nutzung bestimmen. Zur Verbesserung der Datengrundlage wurden im letzten Berichtzeitraum zusammen mit einer Diplomandin (B.
Kemmerling) zusätzliche Untersuchungen über transhumante Viehzüchter durchgeführt. Die im
Zuge der Forschungsreise nach Marokko im September und Oktober 2007 erhobenen ethnologische
Daten sind bereits teilweise ausgewertet und werden momentan in die relevanten Modelle
(BUFFER) und Informationssysteme (LUD-HA, PADRÂA) integriert. Das Forschungsinteresse
fokussierte sich dabei auf eine zu den Ait Toumert gehörende Gruppe von Pastoralnomaden, deren
sesshafte Verwandte in einigen Dörfern des Ifre-Einzugsgebietes (bzw. der Commune Ighil Mgoun)
leben.
Während der Sommermonate befinden die transhumant lebenen Familien in Awjda, im Ighil
Mgoun-Massiv. Im Herbst ziehen sie sich auf die Hochebene von Asselda zurück. Das Untersuchungsgebiet erstreckte sich demnach auf beide Weidegebiete.
Ein Schwerpunkt der Untersuchungen bildete der Bereich der Ethnobotanik, der vor allem für die
Modellierungen der weideökologischen Arbeitsgruppe (Linstädter) sowie als Ausgangsbasis für die
Befragungen zum Indigenen Wissen der mobilen Bevölkerung wichtig ist. Mittels der Cultural Domain Analysis wurde lokales Wissen über die Qualität und Quantität von Futterpflanzen erfragt. Zu
diesem Zwecke wurden Freelists erstellt, die eine statistische Auswertung der als wichtig wahrgenommenen Pflanzen ermöglichen. Strukturiertes Pile Sorting ergab zusätzliche Informationen über
das Auftreten der Pflanzen auf bestimmten Weidegebieten sowie über die Fressbarkeit für Schafe
und Ziegen. Dadurch werden die Resultate der Freelists sinnvoll ergänzt. Es wird angenommen,
dass das lokale Wissen über Futterpflanzen ein Indikator für Entscheidungen zur zeitlichen und
räumlichen Mobilität der Pastoralnomaden ist. (Siehe auch Berichte der PKs Ma-G2 und Ma-L2).
Generell liefert lokales Wissen über Futterpflanzen aber keine Informationen über die Abweichungen vom Mobilitätsmuster, wie sie bei teil-standardisierten Interviews bei verschiedenen Familien
der Ait Toumert zutage traten. Deshalb wurde eine lokale Bewertung der Niederschlagssituation
und der dadurch beeinflussten Weidequalität der letzten Jahre vorgenommen und mit den gemessenen klimatischen Parametern (Niederschlag) korreliert. (Siehe Tabelle III.2.3- 1) Weitere Befragungen über Strategien zur Risikominimierung lieferten gezielte Informationen über die Handlungsspielräume der Pastoralnomaden. Die Befragungen zu den Transhumanzzyklen in den verschiedenen Jahren ergeben signifikante Abweichungen vom Mobilitätsmuster, vor allen während der Wintermonate Oktober bis März. Die Variationen hängen eng zusammen mit den Weidezuständen in
den einzelnen Jahren. Ein Überblick über die diversen Bewertungen der 16 Informanten zeigt zudem eine reduzierte Korrelation in der Vergangenheit mit den von IMPETUS erhobenen meteorologischen Daten. Eine Erklärung dafür ist die verzerrte Erinnerung an vergangene Jahre.
Landnutzung
267
IMPETUS
Tab. III.2.3-1: Individuelle Wahrnehmungen der Weidequalität in den letzten Jahren (Anzahl der
Informanten, welche die Jahre in verschiedene Kategorien einordneten, n = 16, und
Übereinstimmung mit der wissenschaftlichen Klassifikation der Jahre (orange hinterlegte Felder), basierend auf Jahresniederschlagswerte von Ouarzazate. Für die wissenschaftliche Klassifikation bedeuted „sehr gut“ Niederschlagswerte von mehr als 50%
über dem Durschnitt, „gut“ 25-50% über dem Durchschnitt, ein mittleres Jahr ist äquivalent mit weniger als 25 % Abweichung vom Durchschnitt, „schlecht“ bedeuted 2550 % unter dem Durchschnittswert, und „sehr schlecht“ steht schließlich für mehr als
50 % unter dem Niederschlagsdurchschnitt. Niederschlagswerte wurde von Kai Born
erhoben (Universität zu Köln, Meteorologische Fakultät). Quelle: eigene Darstellung
Jahr
sehr gut
gut
2006/2007
mittel
8
2005/2006
sehr
schlecht
schlecht
8
Summe
16
9
6
15
2004/2005
1
3
5
9
2003/2004
1
3
2
6
2002/2003
1
4
16
3
48
1
13
2001/2002
1
2000/2001
1
1999/2000
44
1998/1999
1
1990ies
1
1988/1989
4
1983/1984
1
12
4
1
1980-1982
1975-1978
1
2
1
1
1
1
Mobilitätsentscheidungen werden aber nicht nur durch ökologische Parameter bestimmt, sondern
vor allem auch durch den ökonomischen Rahmen beeinflusst. Aus diesem Grund sind die sozialen
Netzwerke und institutionellen Strukturen der Ait Toumert wichtig für die weitere Analyse.
Die Interviews mit Pastoralnomaden der Ait Toumert über ihre Familienstrukturen haben ergeben,
dass die Mehrzahl der Familien zusätzliche Einkommensquellen neben der Weidewirtschaft nutzt.
Die Unterstützung verläuft meist vertikal, d.h. Söhne leisten finanzielle Hilfe für die Väter oder
umgekehrt. Horizontale Unterstützung ist nicht üblich, so dass Geschwister nicht dazu tendieren,
Landnutzung
IMPETUS
268
sich gegenseitig zu helfen, es sei denn, sie sind wirtschaftlich miteinander verbunden, beispielsweise über eine gemeinsame Herde. Vertiefende Befragungen machten deutlich, dass zusätzliche Einkommensquellen essentiell für Risiko minimierende Strategien sind und den Handlungsspielraum
im hohen Maße bestimmen.
Die von ethnologischer Seite regional ausgeweiteten Befragungen zur Situation der Landwirtschaft
und Viehzucht sowie zu den Strategien der Krisenbewältigung bestätigten, dass die im Assif Ait
Ahmed und im Ifre-Einzugsgebiet gesammelten Informationen zur Oasenlandwirtschaft prinzipiell
auch auf die anderen Dörfer im Hohen Atlas angewendet werden können. Das betrifft sowohl die
gesellschaftliche und politische Struktur der Gemeinden, als auch die verwendeten lokalen Techniken in Landwirtschaft und Viehzucht. Lediglich die Bedeutung der einzelnen Problemfelder variiert zwischen den einzelnen Gemeinden und Nutzergruppen. In den relativ wasserreichen Gemeinden entlang des Dades ist es vor allem die Ober-Unterlieger Problematik, die thematisiert wurde.
Auch sind Probleme und Konflikte im Zusammenhang mit dem Management der Bewässerungskanäle in den stärker Besiedelten Regionen häufiger. Auch die innerhalb des Arbeitsgebietes verlaufenden „tribalen“ Grenzen können auch heute noch ein Kristallisationspunkt für Konflikte um
Land-, Wasser- oder Weiderechte sein, obwohl der formal geführte Diskurs, vor allem über Weidenutzungsrechte in den Tälern, auch Fremden relativ weit reichende Rechte zur Nutzung der Weideressourcen einräumt. Vor allem für das Weidegebiet Imlil konnten die Beobachtungen diese Angaben bestätigen. Hier wurden auch Nomadenfamilien weiter entfernt beheimateter Gruppen angetroffen die auf Befragen die Offenheit der Weiden auch für Ortsfremde prinzipiell bestätigten.
Die zu erwartete demographische Entwicklung kann auf die Entstehung eines Konfliktpotentials,
auf mittlere und längere Sicht, verstärkend wirken. Die mit dem Modell SPECTRUM/DemProj
vorgenommenen Bevölkerungsprojektionen, die quantitative Daten z.B. bezüglich Migration, Fertilität, Mortalität, Altersstruktur und Urbanisierung berücksichtigen, gehen von einem Anstieg der
Bevölkerung aus. Obwohl es im Untersuchungsgebiet zwischen 1994 und 2004 lediglich ein geringes Bevölkerungswachstum gab,
welches in ländlichen Gebieten sogar
teilweise negativ ausfiel (vgl. Abb.
III.2.3-3) errechnen die durchgeführten Projektionen ein Bevölkerungswachstum. Dieses war in der zurückliegenden Dekade in urbanen Gegenden (durchschnittlich 3,1%) deutlich
höher als in ruralen Gebieten (durchschnittlich 0,8%), wobei die Bevölkerungszunahme der Kommune Ifre
mit 0,8% genau im Durchschnitt der
Untersuchungsregion lag. Als Ursachen für diese uneinheitliche Entwicklung gelten neben einer sinkenden Fertilitätsrate von 5,45 Kindern
1994 auf 4,26 Kinder 2004, längere
Geburtsintervalle, späteres ErstheiAbb. III.2.3-3 Durchschnittliches jährliches Bevölkerungswachstum
auf Kommunalebene der der Provinzen Ouarzazate und Zagora in der
Dekade 1994-2004
Landnutzung
IMPETUS
269
ratsalter und eine immer noch hohe Kinder- und Müttersterblichkeit (nur 17% der Geburten werden
medizinisch begleitet) vor allem die Migration (vgl. Direction de la Statistique 1995, Haut Commisariat au Plan 2005). Auffallend ist darüber hinaus, dass alle Kommunen, die städtische Siedlungen
umschließen, ein hohes Bevölkerungswachstum aufweisen. Neben den Kommunen um Ouarzazate,
Agdz und Zagora zeigt auch die dem Arbeitsgebiet benachbarte Kommune um Kalaat M'Gouna
diese Entwicklung (siehe Abb. III.2.3-3).
Zusammenfassend zeigen sich als demographische Kennzeichen in den Provinzen Ouarzazate und
Zagora eine niedrige ländliche und eine hohe urbane Wachstumsrate bei einer insgesamt jungen
Bevölkerung. Neben einer großen Urbanisierungs- und Migrationstendenz lässt sich eine nur langsam fallende Fertiliät und eine immer noch hohe Mortalität und Morbidität feststellen. Bei den auf
Kommuneebene durchgeführten Projektionen für das Jahr 2020 ergeben selbst Interventionen mit
extremen Annahmen (z.B. eine überproportional steigende oder fallende Fertilitätsrate) signifikante
Veränderungen in der Bevölkerungsentwicklung. Lediglich eine Veränderung der angenommenen
Migration kann deutlich sichtbare Modifikationen in der Bevölkerungsentwicklung verursachen.
Allgemein sind signifikante demographische Veränderungen erst bei längerfristigen Projektionen zu
erwarten, da demographische Prozesse generell nur langsam auf Veränderungen der Ausgangsparameter reagieren. Es wurde deshalb mit der Entwicklung eines im IMPETUS Framework integrierten Tools begonnen, mit dem lokale Entscheider selbständig längerfristige Bevölkerungsprojektionen durchführen können. Dabei erhalten sie die Möglichkeit relevante Parameter anzupassen und die Auswirkungen der Modifikation der Parameter auf die demographische Entwicklung
abzuschätzen. Vor allem die Auswirkungen der Migration, die als die wichtigste Strategie der Bevölkerung Wasserknappheit und Ressourcenmangel zu umgehen angesehen werden kann, können
so abgeschätzt werden. Migration ist ein signifikanter Faktor innerhalb der demographischen Dynamik, auch wenn sie durch ihre große Fluktuation quantitativ schwer zu erfassen ist, da selbst in
den nationalen Zensuserhebungen die unterschiedlichen Kategorien von Migration wie Arbeits-,
Heirats- oder Bildungsmigration nicht unterschieden und erfasst werden.
Für die anwenderorientierte Umsetzung der Ergebnisse der PK über landwirtschaftliche Konzepte
und lokale Entscheidungsfindung wird ein GIS-basiertes Informationssystem entwickelt. Dazu wurden auf Grundlage der gesammelten sozialwissenschaftlichen Daten Entscheidungsmöglichkeiten
der lokalen Bevölkerung in gewichteten „look up-sheets“ zusammengestellt.
Landnutzung
IMPETUS
270
SAVANNA - Modellierung der Biomassedynamik unter Einfluss der Weidewirtschaft
Das Teilprojekt B3 untersucht mit Hilfe des pastoralen Ökosystem-Modells SAVANNA die Produktivität der Weideflächen und die Auswirkungen von Weidewirtschaft und Klimaverlauf auf die
Vegetation der natürlichen Ökosysteme im Drâa Einzugsgebiet. SAVANNA wurde bisher für flächenrelevante Teilökosysteme parametrisiert und kalibriert. Im Berichtszeitraum konnte erstmals
das gesamte Artenspektrum im Arbeitsgebiet
adäquat simuliert werden. Das Ziel der Arbeiten liegt in der Bestimmung des Einflusses der
Weidewirtschaft auf die
Vegetationsbedeckung.
Es soll bestimmt werden,
wie und in welchem
Umfang die unterschiedlichen Vegetationseinheiten unter bestimmten
Szenarien auf den Gebietswasserhaushalt
rückwirken. Für ausgewählte Klimaszenarien
Abb. III.2.3-4: Tendenz der grünen Blatt Biomasse an Sträuchern der Jahre
wurden für den Zeithori1975, 2000, 2024
zont 2025 Modellläufe
durchgeführt, um die
zukünftige Biomassedynamik unter Szenarienbedingungen abzuschätzen.
Abbildung III.2.3-4 stellt die räumliche Verteilung der grünen Blattfläche in kg ha –1 in den Jahren
1975, 2000 und 2024 dar. Die allgemeine Tendenz geht auf einen Rückschritt, bei gleichbleibend
moderater Beweidung (hier 1000 Schafe/Ziegen pro km²) der fressbaren grünen Blattfläche bei den
begehrtesten Straucharten - hier Arthemisia heba-alba - (im gesamten höheren ab ~1400m ü.N.N
Bereich des Untersuchungsgebietes Ifre), sowie Hamada scoparia (vorwiegend in der Ebene
<1400m ü.N.N.) und Convolvulus trabutianus. In diesem Zusammenhang nur im Gebiet des AntiAtlas in Verbindung mit Arthemisia mesatlantica als Bestandsbildend zu bezeichnen.
Der Dezember wurde willkürlich als Monat ausgewählt. Dennoch liegt die Bildungsphase von
Jungpflanzen im Herbst (November), so dass bei dieser Darstellung auch diese eine Rolle spielen
sollten. Obwohl das Jahr 2000 durch seine ungewöhnliche Trockenheit kein repräsentatives Jahr ist,
weist es auf den Trend hin, der spätestens 2024 zu besichtigen ist: Die gesamte grüne fressbare
Blatt-Biomasse an Sträuchern geht stark zurück, auch und gerade in den Gebirgregionen des Ifre
(Markierung in Abb. 4). Liegen für das Jahr 1975 die Blatt-Biomasse-Abschätzungen im Bereich
des Arbeitsgebietes Ifre größtenteils zwischen 70,0 kg ha-1 und 140,0 kg ha-1, teilweise in den Höhenlagen des Anti Atlas und Hohen Atlas flächig sogar darüber. So sind sie im sehr trockenen Jahr
Landnutzung
271
IMPETUS
2000 auf 70 kg ha-1 und weit darunter gefallen. Dieser Trend kann allerdings im Jahre 2024 nicht
mehr gesehen werden, da hier die Simulationen Werte um 100 kg ha-1 ausgeben.
Zum Vergleich liegen die Blatt-Biomasse-Abschätzungen in kg ha-1 aus Feldversuchen an Arthemisia-herba-alba bei 297kg ha-1 im Frühjahr und 432,5kg ha-1 im Herbst 2003 (Roth 2007). Wobei
hier natürlich der relative Fehler und die Fehlerfortpflanzung bei Biomasseabschätzungen mit heran
gezogen werden muss. Die meisten Biomasseabschätzungen der Literatur beziehen sich auf kg ha-1
Angaben, wohingegen viele Modelle u.a. auch das hier verwendete mit Deckungsgraden arbeiten.
Dazu ist die enge Beziehung zwischen Niederschlagsereignissen und dem Net Primary Production
(NPP) also der Netto Biomasseproduktion (kg ha-1) zu beachten (Boulain et al. 2006).
Abb. III.2.3-5 stellt die Dynamik der akkumulierten Biomasse des gleichen Zeitraumes vor
dem Hintergrund einer gestiegenen (realistischeren) Beweidung in diesem Gebiet bei
10000 Ziegen/ Schafen pro km2
dar.
Deutlich ist hier die Nutzung
einerseits durch Tiere, andererseits durch den Menschen in
Form von Brennstoffsammlungen der holzartigen Gewächse
zu erkennen, die zum einen das
Abb. III.2.3-5: Akkumulierte Dynamik der Strauch, Kraut und holzigen
Holz selbst (vor allem (QuerceGewächse 1975-2024
teae ilicis) aber auch die holzführende
Strauchschicht
(Arthemisia h.-a. und Hamada sc.) betreffen. Die Krautschicht, durch Abfraß der Tiere noch in ihrer
Dynamik bestärkt (siehe Zwischenbericht 2006), weist eine, auch in trockenen Jahren (1980-1985
und 1999-2005), konsequente Akkumulation auf. Schließlich kann die Dynamik der Krautschicht
sogar dahingehend interpretiert werden, dass sie zunehmend als trockenadaptiertes Nischengewächs
ihre Strategien erfolgreich einsetzt. Holz wird dramatisch in seinem Bestand eingeschränkt. Die
Strauchschicht ist der Hauptbiomasselieferant.
Möglichkeiten der Landnutzung unter den gegebenen Szenarienbedingungen
Die Simulationen zeigen, dass es Änderungen in der Vegetationszusammensetzung geben wird,
wenn die Bevölkerung weiterhin an einer hohen Viehzahl sowie der Sammlung von holzartigen
Sträuchern als Brennstoff festhält. Viele Straucharten werden sich, trotz Beweidung, expansiv auf
Gebiete ausbreiten, die bisher von Nischenbepflanzungen, der vor allem zur oro-mediterranen Vegetationsgruppe gehörenden Spezialisten, besetzt sind. Darüber hinaus wird sich das gleichmäßige
Muster vieler Steppengebiete auf andere Bereiche, vor allem in topographisch höheren Lagen aus-
Landnutzung
IMPETUS
272
weiten. Daraus resultiert eine sinkende Nahrungsvielfalt für die Tiere. Diese müssen auf andere
Gebiete ausweichen, um die benötigte Energie zu erhalten.
Zusammenarbeit mit anderen Institutionen
Im Berichtszeitraum wurden im März und im Oktober zwei Workshops zur regionalen Ressourcenplanung durchgeführt. Am ersten Workshop im März 2007, der gemeinsam von IMPETUS, dem
Biodiversitätsprojekt CBTHA und BIOTA-Maroc organisiert wurde und der Fragen des Ressourcenmanagements im Zielgebiet gewidmet war, nahmen neben Mitarbeitern der veranstaltenden Organisationen auch Vertreter von ECO-Maroc, der Université Iben Zoher Agadir und der ORMVAO
in Ouarzazate, teil. Der Workshop diente in erster Linie der Vorstellung der in IMPETUS verwendeten Modelle und der Darstellungen der Arbeiten zum Ressourcenmanagement im gemeinsamen
Untersuchungsgebiet, zwischen Hohem Atlas und Saghro. Bei mehreren Treffen mit dem Leiter des
„Projet pour la Conservation de la Biodiversité par la Transhumance dans le Versant Sud du Haut
Atlas“ wurde der Entwurf für eine „Axes de partenariat“ zwischen IMPETUS, BIOTA Maroc und
der CBTHA entwickelt, in dem die weitergehende Zusammenarbeit im Bereich der Weidewirtschaftsuntersuchungen dargestellt wird.
Während des Workshops im September/Oktober wurde erstmalig das IMPETUS Framework und
das IMPETUS Laptoplabor zusammen mit A. Enders präsentiert. Die Teilnehmer der als Arbeitsgruppenworkshop konzipierten Veranstaltung, die, wie bereits der Frühjahrsworkshop, gemeinsam
von IMPETUS, der CBTHA und BIOTA Maroc veranstaltet wurde, hatten die Möglichkeit erste
Versionen der bereits in das Framework integrierten Informationssysteme LUD-HA und PADRÂA
kennen zu lernen. Für März 2008 ein weiterer Workshop geplant, mit dem Ziel, die Teilnehmer
dabei zu unterstützen, grundlegende Strukturen der in IMPETUS verwendeten Frameworks zu verstehen und die Aussagekraft der Ergebnisse bewerten können.
Ergebnisse des Problemkomplexes
Die in den zurückliegenden Jahren exemplarisch durchgeführten Detailuntersuchungen zu Wasserverfügbarkeit, Ernteerträgen und Wasserverbrauch von Kulturpflanzen in Ameskar und Tichki, im
Assif N'Ait Ahmed, sind auf die räumliche Ebene des hydrologischen Teileinzugsgebiet Ifre ausgeweitet und durch detaillierte Untersuchungen zum Weidesystem ergänzt worden. Da im Arbeitsgebiet naturräumlichen Einheiten weitgehend mit politischen Einheiten (der Kommune Ighil
Mgoun) deckungsgleich sind, können Daten zur demographischen Entwicklung der Commune, die
für die Modellierung der Bevölkerung mittels DemProj verwendet werden. Besonders die in den
Szenarien postulierte Veränderung bei der Bevölkerungsentwicklung, den Weidemanagementsystemen und dem Ausbau der Infrastruktur gehen in die Modellierung für den PK ein. Mit dem auf
dem IMPETUS Framework basierenden Informationssystem LUD-HA, in das bisher bereits quantifizierbare Daten zum Anbauzyklus in der Landwirtschaft sowie qualitative Informationen über
Dorfstrukturen, Problemfelder und landwirtschaftliche Strategien integriert sind, können lokale Institutionen Hintergrundinformationen zur Ressourcennutzung abrufen. Sukzessive werden weitere
Daten in das offen konzipierte Informationssystem eingepflegt. Ziel ist es eine Datenbasis für Institutionen zu schaffen die regulierende Eingriffe in die Entwicklung von angepassten Weidemanage-
Landnutzung
IMPETUS
273
mentsystemen vornehmen und den nachhaltigen Ausbau der Infrastruktur sowie eine Verbesserung
der Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Produktion fördern.
Literatur
Ait Hamza, Mohammed (2002): Etude sur les Institutions Locales dans le Versant Sud du Haut
Atlas. Projet CBTHA, Ouarzazate
Boulain N., Cappelaere B., Séguis L., Gignoux J., Peugeot C. (2006) : Hydrologic and land use impacts on vegetation growth and NPP at the watershed scale in an semi-arid environment. Reg.
Environment Change (2006) 6, pp 147-156.
El Alaoui, Mohammed (2003): Etude sur le Statut Jurisdique des Terres Collectives au Maroc et les
Institutions Coutumières et Locales dans les Versant Sud du Haut Atlas. Projet CBTHA,
Ouarzazate
Gabrielle, B., Roche, R., Angas, P., Cantero-Martinez, C., Cosentino, L., et al. 2005: « A priori
parameterisation of the CERES soil-crop models and tests against several European data
sets », Agronomie (22) 119-132
Gresens, Frank (2006): Untersuchungen zum Wasserhaushalt ausgewählter Pflanzenarten im DrâaTal – Südost Marokko. Bonner Agrikulturchemische Reihe, Band 26. Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz, Bonn.
Haut Commisariat au Plan (2005): Recensement Général de la Population et de l'Habitat 2004. Rabat.
Jensen, M. E., Burman, R. D., and Allen, R. G. (ed). (1990): Evapotranspiration and Irrigation Water Requirements.- ASCE Manuals and Reports on Engineering Practices No. 70., 360 p, Am.
Soc. Civil Engrs.; New York, NY.
Jossen, J.-A. and Filali, J. (1988) : Le bassin de Ouarzazate, synthèse stratigraphique et structurale.Contribution à l’étude des aquifères profonds, 38 p., Admn. Hydraul. Direct. Rech. Planif. de
l’Eau; Rabat.
Kraus, Wolfgang (1991) Die Ayt Hdiddu. Wirtschaft und Gesellschaft im Zentralen Hohen Atlas.
Veröffentlichungen der Ethnologischen Kommission, Band 7; Verlag der Österreichischen
Akademie der Wissenschaften, Wien.
Policy Project and the Future Group International (1997): SPECTRUM. Policy Modelling System.
Washington.
Popp, H., Lessmeister, R. (2004): Profitiert die Regionsbevölkerung vom ländlichen Tourismus?
Das Beispiel des Trekking- und Wüstentourismus in Südmarokko. In: Meyer, G. (Hrsg.): Die
Arabische Welt im Spiegel der Kulturgeographie. Veröffentlichungen des Zentrums für Forschung zur arabischen Welt (ZEFAW), Band 1. Mainz: 400-411.
Roth, A. (2005): Modèlisation pastorale de la dynamique de la biomasse dans la vallée du Drâa
avec SAVANNA. Vortrag IMPETUS & ORMVAO Workshop. Ouarazazate. Marokko. 2005
Roth, A. (2006a): Future scenarios of biomass dynamics under pastoral conditions and regional
water balance aspects for the Drâa catchment in south-eastern Morocco. Water Management
and soil conservation in Semi-Arid Environments. The 14th Conference of the International
Soil Conservation Organisation (ISCO). Marrakech pp. 110-111. Edition INRA, ISBN 99540-66653-5
Landnutzung
IMPETUS
274
Roth, A. (2006b): Evaluation of future scenarios of biomass dynamics under pastoral conditions and
regional water balance aspects for the Drâa catchment in SE Morocco. The 1 st International
Symposium for Drylands Ecology and Human Security (ISDEHS) Dubai. p. 67
Roth A. (2007) : Modelling vegetation dynamics under pastoral conditions in a water limited ecosystem in south-eastern Morocco. Continental Biosphere Conference Paris. August 2007.p 45
PK Ma-L.2 Auswirkungen von Landnutzungs- und Klimawandel auf die Resilienz und Regenerationsfähigkeit der Vegetation in Südmarokko
Experiment zur Bestimmung der realen Nettoprimärproduktion und der pflanzlichen „Rain Use
Efficiency“ (RUE) auf den Weidegebieten des Hohen Atlas.
Problemstellung
Die Vegetation und ihre raum-zeitlichen Muster stehen im Zentrum dieses Problemkomplexes. Gerade in Trockengebieten steuert die Pflanzendecke im erheblichen Maße die Verteilung des Niederschlagswassers. In Abhängigkeit von der Dichte und Struktur der Pflanzen versickert entweder ein
großer Teil des Wassers im Boden, oder es fließt oberflächlich ab. Ist die Pflanzendecke sehr schütter, können oberflächlich abfließende Regenfälle zur Bodenerosion führen. Weiterhin steuern die
Pflanzen die Wasserverteilung ganz direkt über ihren Wasserverbrauch, der von der Menge der
transpirierenden Biomasse abhängt.
Andererseits stellt die Vegetation selbst in den semiariden und ariden Gebieten Marokkos – neben
den Ressourcen „Wasser“ und „Boden“ – eine zentrale natürliche Ressource dar: Sie ist Weide für
Nutztiere wie Ziegen, Schafe und Dromedare. Ihr Zustand und ihre raumzeitlichen Muster werden
nicht allein durch die hochvariable Umwelt und langfristige Prozesse wie den Klimawandel beein-
Landnutzung
IMPETUS
275
flusst. Vielmehr spiegelt ihr aktueller Zustand auch die Nutzungsgeschichte eines Gebietes sowie
den aktuellen Nutzungsdruck in Abhängigkeit von individuellen oder kollektiven Entscheidungen
der Hirten wider. Nur ein grundlegendes Verständnis dieser vielfältigen Wechselwirkungen bietet
die Möglichkeit zu verstehen, was unter solchen Bedingungen ein nachhaltiges Weidemanagement
ausmacht. Weil die Dynamiken der natürlichen Ressourcen eng aneinander gekoppelt sind, leistet
ein nachhaltiges Management der Ressource „Weide“ auch einen wichtigen Beitrag zum Bodenund Wasserschutz.
Mitarbeiter
A. Linstädter, P. Fritzsche, A. Roth, G. Baumann, R. Drees, K. Born
Zielsetzung
Ein grundlegendes Verständnis der in der Problemstellung genannten Wechselwirkungen zu gewinnen ist wesentliches Ziel der Weideökologie und damit des hier vorgestellten Problemkomplexes.
Die Weideökologie muss mit Hilfe geeigneter Instrumentarien die Folgen der menschlichen Nutzung analysieren und fundierte Beurteilungen ableiten. Diese können in Handlungsempfehlungen
und in ein Entscheidungsfindungssystem zu ökologisch verträglichen Nutzungsstrategien umgesetzt
werden.
Methodik
Da Niederschlagsschwankungen und menschliche Nutzung ähnliche Vegetationsdynamiken bewirken können, ist die methodische Trennung dieser beiden Einflussgrößen in einem ariden Weidegebiet essentiell. Sie geschieht über den Vergleich der kurz- bis mittelfristigen Dynamiken auf Flächen mit bzw. ohne Beweidung. Hier kann inzwischen auf einen siebenjährigen experimentellen
Beweidungsausschluss zurückgegriffen werden, der Schlüsselinformationen zur Resilienz der Vegetation auf Individuen, Populations- und Artniveau liefert. Dabei lassen sich Indikatoren für Degradations- und Regenerationsprozesse auf verschiedenen hierarchischen Ebenen (Pflanzenindividuum, Population, Art) und in Bezug auf einen nutzungsspezifischen Referenzzustand identifizieren.
Die Resilienz (im Sinne von Elastizität) und Erholungsfähigkeit der Vegetation im DrâaEinzugsgebiet wird mit verschiedenen weideökologischen Methoden beurteilt. Schwerpunkte liegen
auf der obersten Hierarchie-Ebene der Arten sowie auf der Ebene der spezifischen Schädigung von
Pflanzenindividuen durch Beweidung. Eine weitere Datenlücke stellt die – v.a. nutzungsabhängige
– Umsetzung der Niederschläge in pflanzliche Biomasse dar. Für alle drei Modelle, die für die Beantwortung der Kernfragen des Problemkomplexes Ma-L.2 entwickelt werden (SAVANNA,
MOVEG-DRÂA und BUFFER), sind verlässliche Daten mit Bezug zum analysierten Weidesystem
von großer Relevanz. Daher werden Daten zur Beziehung zwischen Niederschlag und Nettoprimärproduktion erhoben (s. Foto oben).
Landnutzung
276
IMPETUS
Stand der Arbeiten
Im vergangenen Jahr sind die weideökologischen Erhebungen dem Arbeits- und Zeitplan entsprechend durch drei Bearbeiter vorgenommen worden. Die Experimente und Datenerhebungen konzentrierten sich auf die Fallstudie „Weidegebiete der Ait Tourmert“, die sich von der M’GounRegion über die Hochebene von Asselda bis in das Becken von Ouarzazate erstreckt und durch vier
der IMPETUS-Testsites (Trab Labied, Taoujgalt, Ameskar und Tizi n’Tounza) repräsentiert wird.
Wo möglich, wird neben den Beweidungsausschlussflächen die Vegetation in besonderen Schutzgebieten wie auf alten Friedhöfen als Referenzzustand für die weideökologischen Erhebungen herangezogen.
Pflanzenfunktionstypen als Indikatoren für Weidequalität und Resilienz
Im Rahmen des PK Ma-L.2 werden weideökologischen Indikatoren für den Landnutzungsdruck vor
allem mit Hilfe von Pflanzenfunktionstypen (PFTs) identifiziert. Zur Klassifikation dieser Funktionstypen bedarf es eines weidespezifischen Merkmalskataloges, mit dem die Reaktion von Pflanzenarten auf Beweidung erfasst wird. Ein entsprechender Katalog ist bereits im letzten Berichtsjahr
erstellt worden. Er ist sowohl auf die Vegetation des Untersuchungsgebietes als auch auf das Arteninventar anderer arider und semiarider Weidegebiete anwendbar und besteht aus einem Kern von 17
Merkmalen. Als Weiterentwicklung gegenüber bisher publizierten Merkmalskatalogen kann jedem
Merkmal eine entsprechende Bedeutung für die Pflanzenantwort auf Beweidung (im Sinne einer
Abwehr, Vermeidung oder Kompensation von Beweidung) zugeordnet werden.
Beispiel:
Merkmalskombination bei
Zilla spinosa (L.) Prantl
Berber: ELHARCHA
Zilla spinosa
Merkmal
Ausprägung
Code (ordinal)
Lebensdauer:
> 10 Jahre ausdauernd
2
Blütezeit:
März – Mai
2
Wiederaustrieb:
möglich
1
Ausbreitungsart:
Selbstausbreitung
0
Fortpflanzung:
rein sexuell
0
Chem. Schutz:
vorhanden
0
Mech. Schutz:
vorhanden
0
Blattkonsistenz:
malakophyll
2
Blattphänologie:
saisonal laubwerfend
1
Erneuerungsknospen:
< 2 m Höhe
3
Achsenorientierung:
aufrecht
2
Verholzung:
verholzt
0
Höhe der Blüten:
< 2 m Höhe, geschützt
2
Landnutzung
277
IMPETUS
Abb. III.2.3-6: Merkmalskatalog für die Beispielart Zilla spinosa. Quelle: Daten & Entwurf G. Baumann.
Während der Feldarbeit von Anfang März bis Anfang Juni 2007 erfolgte die Aufnahme von weiderelevanten Pflanzenmerkmalen an 68 ausgewählten Pflanzenarten, die sich auf vier Höhenstufen der
Fallstudie verteilen. Die Auswahl der Arten erfolgte anhand der Kriterien „Abundanz“ und „Nennung als Futterpflanze durch Hirtennomaden“. Abbildung III.2.3-6 gibt beispielhaft einen Merkmalskatalog für die Art Zilla spinosa, wobei jedoch nur artspezifische Merkmale aufgeführt sind.
Für jede Art sind darüber hinaus an zehn zufällig ausgewählten Pflanzen individuenspezifische
Merkmale aufgenommen worden, wie die spezifische Blattfläche (SLA), das Trockengewicht der
fressbaren und nichtfressbaren oberirdischen Biomasse, sowie Höhe und Deckung pro Individuum.
Mit Hilfe multivariater Statistik wurden die Arten auf der Grundlage ihrer Merkmalskombinationen
in Pflanzenfunktionstypen („Response Groups“) klassifiziert. Dabei zeigte sich, dass bei einer
gleichzeitigen Analyse aller Arten des Untersuchungsgebietes eher großräumige Tendenzen zur
Verteilung von Lebensformen entlang des Höhen- und Niederschlagsgradienten im Hohen Atlas
wiedergegeben werden. Wenn ausschließlich die Arten eines Weidegebietes berücksichtigt werden,
lassen sich dagegen spezifische Pflanzenfunktionstypen (PFTs) im Sinne von „Response Groups“
generieren (Abb. III.2.3-7).
1. Ebene
aufrechte und horstige Gewächse
2. Ebene
vegetative
Fortpflanzung nur sexuelle Fortpflanzung
möglich
3. Ebene
kurz
lang
perennierend;
perennierend;
nur basal
verholzt
verholzt
PFT Nr.
1
2
3
rosettige Gewächse
Frühblüher;
selbstausbreitend
Sommerblüher;
wind-ausbreitend
4
5
Abb. III.2.3-7: Beispielarten für PFTs im Weidegebiet Tizi n’Tounza (v.l.n.r.): Astragalus tribuloides (PFT Nr.1); Euphorbia spec. (PFT Nr. 2); Cytisus balansae (PFT Nr.3); Rafinaldia primuloides (PFT Nr. 4); Centaurea josiae (PFT Nr. 5). Quelle: Daten &
Entwurf G. Baumann.
Landnutzung
278
IMPETUS
log Deckung in %
Zum Überprüfen dieser Response Groups wurden während der Feldarbeit im Herbst 2007 in jedem
Weidegebiet entlang von Weidenutzungsgradienten einige Vegetationsaufnahmen durchgeführt.
Abbildung III.2.3-8 gibt vorläufige Ergebnisse aus dem Weidegebiet „Tizi n’Tounza“. Es zeigt sich,
dass einige Pflanzengruppen wie z.B. die Gruppe der rosettig wachsenden Pflanzen (PFT 4 und 5)
bei ansteigender Nutzung an Bedeutung zunehmen. Dies sind somit „Increaser Species“, also Arten
die von einer starken Beweidung profitieren.
100
PFT Nr. 1
10
PFT Nr. 2 & 3
PFT Nr. 4
1
0
1
2
3
4
5
PFT Nr. 5
0,1
zunehmend intensive Nutzung
Abb. III.2.3-8: Abundanzen (als logarithmisch aufgetragene Deckungswerte) von fünf funktionellen Pflanzengruppen entlang eines Weidenutzungsgradienten im Weidegebiet „Tizi n’Tounza“. Quelle: Daten G. Baumann, A. Linstädter, Entwurf G.
Baumann.
Da die untersuchten Gradienten auch Stufen sehr intensiver Beweidung umschließen, lassen sich
mit ihrer Hilfe deutlich besser Zeigerarten oder -merkmale für nutzungsbedingte Vegetationsveränderungen aufzeigen als allein durch die IMPETUS-Weideausschlussflächen, die i.d.R. in
moderat beweideter Vegetation angelegt wurden. So entsprechen die Vergleichsflächen der Stufe 2
der Nutzungsgradienten (0 = seit Jahrzehnten ungenutzt, 4 = sehr intensive Nutzung). Eine große
Bedeutung kommt den Weideausschlussflächen jedoch zu, weil sie in den Weidegebieten vergleichbare Daten zur Vegetationserholung nach siebenjähriger Schonung liefern und als Stufe 1 der
Weidenutzungsgradienten in die Auswertungen einfließen.
Während der Feldforschung im Frühjahr 2008 sollen in jedem der vier Weidegebiete bei jeder Nutzungsstufe jeweils 8-10 Vegetationsaufnahmen durchgeführt werden, die als statistische gesicherte
Basis zur Abundanzbestimmung der verschiedenen PFTs dienen. Außerdem werden Vegetationsaufnahmen in den Hauptweidegebieten Imlil und auf der Hochebene von Asselda erfolgen, um die
dortige Vegetation hinsichtlich ihrer Nutzung vergleichend zu den Daten aus der Nähe der
IMPETUS Teststationen einordnen zu können. Auf allen Vegetationsaufnahmen sollen Oberbodenproben genommen werden, um die Bedeutung abiotischer Standortfaktoren von Nutzungseinflüssen
auch statistisch bestimmen zu können.
Beziehung zwischen Niederschlag und pflanzlicher Biomasse
Zur Bestimmung der realen Nettoprimärproduktion und der Rain Use Efficiency (RUE) wurden im
Berichtsjahr Käfigexperimente unter Beteiligung des Diplomanden Julian Brenner (Botanisches
Landnutzung
IMPETUS
279
Institut, Universität Köln) durchgeführt. Die Forschungsfragen sind dabei (i) wie groß ist die tatsächliche Nettoprimärproduktion der Vegetation innerhalb einer Vegetationsperiode auf den betrachteten vier Höhenstufen (TRL, TAO, AMS, TZT)?, und (ii) gibt es Hinweise auf einen Erholungseffekt im Sinne einer gesteigerten Produktivität, oder ist die höhere Biomasse innerhalb der
Ausschlussflächen auf eine Akkumulation von Reservebiomasse zurückzuführen? Das Versuchsdesign zeigt Abbildung III.2.3-9. Pro Weidegebiet werden zwanzig Quadratmeter zunächst nichtdestruktiv erfasst und am Ende der Vegetationsperiode (je nach Höhenstufe im Frühjahr oder
Herbst 2008) zusätzlich abgeerntet. Von diesen sind zehn mit Maschendrahtkäfigen eingezäunt,
zehn bleiben der Beweidung durch Schafe, Ziegen und Dromedare zugänglich. Ergänzende Daten
stammen jeweils zehn von Quadratmetern, die zufällig innerhalb der IMPETUS-Ausschlussflächen
verteilt sind.
dellen: MOVEG Drâa
Abb. III.2.3-9: Versuchsdesign der Käfigexperimente. Links ist die zufällige Verteilung der gezäunten und ungezäunten Flächen gezeigt,Stand
rechtsder
der Arbeit
Bau eines
an Käfigs.
den MoQuelle: Entwurf G. Baumann.
Stand der Arbeit an den Modellen
MOVEG Drâa
Die Erstellung und Weiterentwicklung des Modells MOVEG Drâa für die Erfassung und Modellierung der natürlichen Vegetationsdynamik sowie deren Implementierung in vorhandene und zukünftige Module verschiedener SDSS werden seit November 2006 für das vegetationsökologische Teilprojekt B3 von Pierre Fritzsche übernommen. Im Berichtjahr stand die Erstellung der Datengrundlage für die Modellierung an. Diese umfasst die Akquise von Satellitendaten, Modelldaten und phänologischen Daten aus verschieden Datenquellen, insbesondere in Übernahme von ausgeschiedenen
Projektteilnehmern. Im Zuge der Arbeitsaufenthalte von P. Fritzsche in Marokko wurden umfangreiche Validierungsdaten für die Modellierung von MOVEG Drâa gesammelt. Dafür werden ab
dem Frühjahr 2007 mittels qualitativer Vegetationsaufnahme über 100 Aufnahmepunkte erfasst und
in einer Datenbank gespeichert. Die Vegetationskarte von M. Finckh und P. Poete dient als weitere
Landnutzung
IMPETUS
280
Grundlage für die Identifizierung und Validierung von Vegetationseinheiten. Diese Karte liefert
erstmals flächenhafte Information über die Vegetation im Untersuchungsgebiet.
MOVEG Drâa wurde 2007 konzeptionell aufgestellt (Abb. III.2.3-10) und weiterentwickelt. Es ist
als statistisches Regressionsmodell auf der Basis von zeitlich und räumlich hochaufgelösten Satellitendaten definiert. Dieses Modell wird die Analyse, Interpretation und Vorhersage der (natürlichen)
Vegetation im Einzugsgebiet des Drâa ermöglichen. Der dreiteilige Aufbau von MOVEG Drâa ermöglicht die Erfassung, Analyse und Berechnung biophysikalischer Parameter auf Basis der Sensoren MODIS unter ergänzender Verwendung von LANDSAT TM und SPOT VEGETATION.
Abb. III.2.3-10: Flussdiagramm des Modells MOVEG Drâa. Quelle: Entwurf P. Fritzsche.
Die flächenhafte, kontinuierliche und zeitlich sehr hoch aufgelöste Erfassung phänologischer Abläufe im hochkomplexen, semiariden Drâa-Einzugsgebiet mit seiner Größe von ca. 34.600 km² ermöglicht eine sehr exakte Abbildung und Analyse der saisonalen und interannuellen Vegetationsentwicklung. Durch eine automatisierte Erfassung des phänologischen Zyklus aus den Zeitreihen
kann räumlich abgegrenzt werden, wo bestimmte Phänologiezyklen vorherrschen. Die Abbildung
III.2.3-11 zeigt die Verteilung der Vegetation im Untersuchungsgebiet auf drei verschiedene Phänologietypen. Über den Farbton wird die Dominanz unimodaler (grün), bimodaler (blau) oder konstanter (rot) Vegetationsperioden visualisiert. Gleichzeitig wird dabei die relative Aktivität der Vegetation im Untersuchungsgebiet über die Farbhelligkeit dargestellt (hell bedeutet große, dunkel
dagegen geringe Aktivität).
Landnutzung
IMPETUS
281
Durch statistische Analysen der fernerkundlichen Zeitreihen kann bestimmt
werden, inwieweit die Klimaparameter
Niederschlag und Temperatur für die
Phänologie der Vegetation eine Auslösefunktion haben. Die Analyse langjähriger Zeitreihen der tatsächlich beobachteten, regionalen und lokalen Vegetationsdynamik findet Verwendung
in der Modellierung der Vegetationsdynamik mit Szenarien aus den unterschiedlichen Klimamodellen.
Abb. III.2.3-11: Abgrenzung von Phänologietypen der Vegetation im DrâaEinzugsgebiet mittels Fourieranalyse.
Rote Farbgebung kennzeichnet im Jahresverlauf konstante Vegetation, grüne
Farbe kennzeichnet Vegetation mit unimodaler Vegetationsperiode, blaue Farbe kennzeichnet Vegetation, die durch eine bimodale Verteilung des Jahreszyklus dominiert wird. Zum optischen Abgleich sind die Grenzen der Vegetationseinheiten (weiß) eingetragen. Quelle: Entwurf P. Fritzsche,
Ingo Ebertshagen; Vegetationseinheiten nach einer unpublizierten Karte von M. Finckh.
MOVEG Drâa bietet insbesondere die notwendige Grundlage und Ergänzung für die Kalibrierung
und Validierung der SAVANNA- und BUFFER-Modellergebnisse, sowie allgemeiner Vegetationsmodule verschiedener Modelle. Mit Hilfe der in den zweiten Projektphasen entstandenen gebietsweiten Landnutzungs- und Vegetationskarten des Einzugsgebietes unterscheidet MOVEG-
Landnutzung
282
IMPETUS
Drâa verschiedene Vegetationseinheiten (inter- und intraannuelle Phänologie, Nutzung, physiologisches Verhalten auf Umwelteinflüsse) und ermöglicht damit vor allem die Trennung zwischen natürlicher, vorrangig niederschlagsbedingter Vegetationsdynamik, und den Landoberflächen, die
durch Bewässerungslandwirtschaft oder Regenfeldbau einem veränderten Regelzyklus unterworfen
sind. Weiterhin werden die Ergebnisse für die weitere Verfeinerung der bestehenden Vegetationskarten eingesetzt, da erstmals flächenhaft phänologische Reaktionsmuster zu einer verbesserten
Differenzierung einzelner Pflanzengesellschaften zur Verfügung stehen. Das Hauptaugenmerk wird
hierbei auf die Umsetzung einer räumlichen Vorhersage der pflanzenphysiologischen Parameter
gesetzt.
Abb. III.2.3-12: Korrelationsmatrix zwischen den NDVIWerten auf 16-TagesBasis (y-Achse) und
den zeitlich dagegen
verschobenen, aus
dem REMO abgeleiteten Niederschlägen
der entsprechenden
Rasterzellen (xAchse; Quelle: Entwurf P. Fritzsche.
SAVANNA
Das Teilprojekt B3 untersucht mit Hilfe des Ökosystem-Modells SAVANNA die Produktivität der
Weideflächen und die Auswirkungen von Weidewirtschaft und Klimaverlauf auf die Vegetation der
natürlichen Ökosysteme im Drâa-Einzugsgebiet. SAVANNA wurde bisher für flächenrelevante
Teilökosysteme parametrisiert und kalibriert. Im Berichtszeitraum konnte erstmals das gesamte
Artenspektrum im Arbeitsgebiet adäquat simuliert werden. Das Ziel der Arbeiten liegt in der Quantifizierung des Einflusses der Weidewirtschaft auf die Vegetationsbedeckung. Es soll bestimmt
werden, wie und in welchem Umfang die unterschiedlichen Vegetationseinheiten auf den Gebietswasserhaushalt rückwirken. Für ausgewählte Klimaszenarien wurden für den Zeithorizont 2025
Modellläufe durchgeführt, um die zukünftige Biomassedynamik abzuschätzen.
Landnutzung
IMPETUS
283
Abbildung III.2.3-13 stellt die räumliche Verteilung der grünen Blattfläche in kg ha –1 in den Jahren
1975, 2000 und 2024 während des Monats Dezember dar. Die allgemeine Tendenz bei gleichbleibend moderater Beweidung (hier 1000 Schafe/Ziegen pro km2) ist ein Rückgang (i) der Produktivität, und (ii) der fressbaren grünen Blattfläche der simulierten Straucharten (Artemisia herba-alba
(im Untersuchungsgebiet Ifre ab ~1400m über N.N), sowie Hamada scoparia (vorwiegend in der
Ebene <1400m über N.N.) und Convolvulus trabutianus).
Abb. III.2.3-13:
SAVANNA-Simulation der grünen Biomasse an Sträuchern im DrâaEinzugsgebiet für die Jahre 1975, 2000 und 2024. Quelle: Daten & Entwurf A.
Roth.
Obwohl das Jahr 2000 durch seine Trockenheit kein repräsentatives Jahr ist, zeichnet sich hier bereits ein Trend ab, der in der Simulation des Jahres 2024 noch deutlicher wird: Die grüne Biomasse
an Sträuchern geht in den Gebirgsregionen des Ifre stark zurück. Liegen für das Jahr 1975 die Simulationen für das Arbeitsgebiet Ifre größtenteils zwischen 70,0 kg ha-1 und 140,0 kg ha-1, so sind
sie im sehr trockenen Jahr 2000 auf Werte unterhalb 70 kg ha-1 gefallen. Dieser Trend zieht sich
jedoch nicht in das Jahr 2024 fort, da hier die Simulationen Werte um 100 kg ha-1 ausgeben. Die
durch Ernteversuche bestimmten Biomassewerte für Artemisia-herba-alba liegen dagegen bei
297 kg ha-1 im Frühjahr und bei 432,5 kg ha-1 für den Herbst des durchschnittlichen Regenjahres
2003 (Roth 2007).
Abbildung III.2.3-14 stellt die Dynamik der akkumulierten Biomasse des gleichen Zeitraumes vor
dem Hintergrund einer gestiegenen (realistischeren) Beweidung dar, wobei für dieses Gebiet 10.000
Ziegen oder Schafe pro km2 zugrunde gelegt werden. Deutlich spiegelt sich hier der Nutzungsdruck
durch den Menschen in Form von Brennstoffsammlungen wider, der zum Rückgang der Holzbiomasse und der holzführenden Strauchschicht (Artemisia herba-alba und Hamada scoparia) führt.
Nur die Krautschicht, durch Abfraß der Tiere noch in ihrer Dynamik bestärkt (siehe Zwischenbe-
Landnutzung
IMPETUS
284
richt 2006) weist auch in trockenen Jahren (1980-1985 und 1999-2005) eine Akkumulation auf. Die
Zunahme der krautigen Biomasse ab dem Jahre 2000 kann dahingehend interpretiert werden, dass
krautige Arten von einem nutzungs- und klimabedingten Rückgang anderer Lebensformen profitieren, d.h. dass in der Krautschicht besonders viele „Increaser Species“ zu finden sind
Abb. III.2.3-14: Akkumulierte Dynamik der strauchigen, holzigen und krautigen Biomasse zwischen den Jahren 1975 und 2024. Quelle: Daten & Entwurf A. Roth.
Die Simulationen zeigen, dass gerichtete Veränderungen in der Vegetation unausweichlich sind,
sofern die Bevölkerung die aktuellen hohen Besatzdichten und das Sammeln von Brennholz beibehält. So wird sich die von Artemisia-Arten dominierte Steppenvegetation auf topographisch höher
liegende Gebiete ausweiten. Damit wird Vielfalt und Qualität der Futterpflanzen in diesen Gebieten
deutlich sinken. Es ist zu vermuten, dass als Konsequenz daraus die heutigen hohen Besatzdichten
nicht mehr aufrecht zu erhalten sind.
BUFFER
Die Modelliererstelle für das Modell BUFFER war im Berichtsjahr für neun Monate vakant und
konnte erst Anfang 2008 mit Romina Drees neu besetzt werden. Aus diesem Grund entspricht der
Arbeitsstand am Modell BUFFER nicht den ursprünglichen Planungen. Frau Drees wird in den
nächsten Monaten auf der Basis der konzeptionellen Vorarbeiten eine erste, räumlich implizite Version des Modells erstellen und kann dabei auf die nacherhobenen Daten zur Produktivität, zum
Weidezustand und zu Populationsdynamiken von wichtigen Futterpflanzen zurückgreifen. Parallel
wurde im letzten Jahr die Arbeit am SDSS Padrâa in den modellunabhängigen Aspekten weiterge-
Landnutzung
IMPETUS
285
führt. Dazu gehörte ein intensiver Dialog mit den marokkanischen Ansprechpartnern während
zweier einwöchiger Workshops in Ouarzazate, auf denen die Fragestellungen von Padrâa sowie
Möglichkeiten der Dateneinbindung aus marokkanischen Quellen diskutiert wurden. Weiterhin
wurden auch technische Fragen wie die Form des Output, der Eingriffsmöglichkeiten in das Entscheidungshilfesystem und der interaktiven Einbindung von Expertenwissen evaluiert.
Stand der Arbeit an den SDSS und IS
IS PLANT
Das IS PLANT ist ein Informationssystem, das grundlegendes botanisches und ethnobotanisches
Wissen zu Futterpflanzen des südlichen Hohen Atlas bereitstellt. Es hat eine andere Fragestellung
und Zielgruppe als das (voraussichtlich erst Ende 2008 fertig zu stellende) SDSS Padrâa. PLANT
bietet einen Zugriff auf Karteikarten mit Fotos und detaillierten Informationen zu 68 Pflanzenarten,
die in der Region des südlichen Hohen Atlas auf Weidegebieten in verschiedenen Höhenstufen zu
finden sind. Mit Hilfe verschiedener Suchfunktionen kann z.B. die Häufigkeit bestimmter Merkmalskombinationen entlang von Weidegradienten in Form von Diagrammen abgefragt werden. Das
System ist offen konzipiert, d.h. mit weiteren Pflanzenarten ergänzbar. Die Organisation der
CBTHA hat Informationen über einige der in PLANT integrierten Pflanzenarten beigesteuert und
ist als Zielgruppe zur Verwendung von PLANT identifiziert. Weiterhin ist geplant, das IS an das
Herbarium am IAV Rabat zu übergeben. Hier wird momentan der Bedarf geklärt. PLANT wird von
G. Baumann und A. Enders entwickelt und soll bis Mitte Februar 2008 fertig gestellt sein.
Landnutzung
IMPETUS
286
Abb. III.2.3-15: Karteikarte der Art Astragalus ibrahimianus aus dem Informationssystem
PLANT. Quelle: unveröffentlichte Daten von G. Baumann, B. Kemmerling sowie
der CBTHA; Entwurf G. Baumann.
SDSS VegSat und Padrâa
Die beiden SDSS VegSat und Padrâa sind beide noch nicht zur „Version Null“ gelangt, da die Arbeit an den zugrunde liegenden Modellen noch nicht abgeschlossen ist. Um Dopplungen zu vermeiden, wird das SDSS Padrâa detailliert im Bericht zum PK Ma-G.2 vorgestellt. Die Fragestellung 1
von Padrâa steht allerdings eher im Zusammenhang mit dem PK Ma-L.2. Im Folgenden wird das
SDSS VegSat vorgestellt.
Da MOVEG Drâa eine sehr genaue Abschätzung des natürlichen Ressourcenpotenzials ermöglicht,
soll VegSat als Planungsgrundlage und Entscheidungshilfewerkzeug für die Ernährungssicherung
Verwendung finden. Es soll den Nutzern mit Hilfe von VegSat z.B. möglich sein, innerhalb des
gesamten Drâa-Einzugsgebietes solche Regionen zu identifizieren, die aufgrund von Dürren oder
Störungen (wie Heuschreckenplagen) eine starke negative Abweichung der mittleren Produktivität
verzeichnen. Das SDSS VegSat ist (ähnlich wie Padrâa) auf den regelmäßigen Input aktueller flächenhafter Informationen zu Vegetationsdynamiken, d.h. auf ein satellitengestütztes Vegetationsmonitoring angewiesen. Entsprechend ist das Modell MOVEG Drâa auf die Grundlage eines langjährigen und aktualisierbaren Datensatzes kostenloser, frei verfügbarer Fernerkundungsdaten gestellt worden. Seine phänologische Fernerkundungsdatenbank mit sechzehntätigen MODIS NDVIDaten (2000 bis heute fortlaufend) wird mit SPOT Vegetation durch einen zweiten Datensatz zur
Modellierung und Validierung ergänzt. Durch die von der NASA proklamierte Operationalität der
Plattform Terra bis 2012 werden auch mittelfristig noch MODIS-Informationen zur Verfügung stehen. Damit können sowohl die Datenbankfortführung als auch das Monitoring und eventuelle Veränderungen der Modellparameter in Zukunft durch lokale Partner fortgeführt werden. Das Modellierungswerkzeug ist eine Eigenentwicklung der Arbeitsgruppe Fernerkundung Bonn (RSRG) und
wird den lokalen Kooperationspartnern zusammen mit der Datenbank in Form der SDSS VegSat
und Padrâa zur Verfügung gestellt werden.
Ausblick
Die weideökologischen Erhebungen sowie die Arbeit an den Modellen, an den SDSS VegSat und
Padrâa werden im Jahr 2008 fortgesetzt werden. Details dazu sind an den entsprechenden Stellen im
Bericht genannt worden. Für das Frühjahr 2008 ist – als Fortsetzung zweiter Workshops im Jahr
2007 – ein einwöchiger Workshop in Ouarzazate unter Beteiligung der CBTHA und in Zusammenarbeit mit den PKs Ma-L.1 und Ma-G.2 geplant. Vorgesehen ist eine gemeinsame Arbeit an den
Landnutzung
287
IMPETUS
SDSS und IS, die Integration von in Marokko verfügbarem Expertenwissen und von Daten in die
Transferprodukte, sowie die formelle Absicherung der Zusammenarbeit zwischen IMPETUS und
der CBTHA.
PK Ma-L3
Risiken
und
Gefahren
durch
Überflutungen und Bodenerosion im Drâatal
extreme
Niederschläge:
Flutereignis im Atlas-Gebirge bei Ameskar am 27.10.2006.
Problemstellung
Extreme Niederschlagsereignisse treten in der Umgebung von Gebirgen aufgrund der zusätzlich zur
atmosphärischen Instabilität stattfindenden erzwungenen Hebung der Luft besonders häufig auf. In
semi-ariden Regionen stellt der stark erodierte Boden ein Risiko dar, weil die großen Wassermassen
hier besonders leicht Zerstörungen mit sich bringen. Die verursachten Schäden – auf der kleinen
zeitlichen Skala Überflutungen, Hangrutschungen und spontane Erosion, auf der langen Zeitskala
anhaltende Bodenerosion – stellen neben der Aridität die wichtigste klimatische Bedrohung für die
Menschen in der Drâa-Region dar. Neben den kurzfristigen wirtschaftlichen Schäden durch Vernichtung landwirtschaftlicher Güter (s. Foto oben) führt die anhaltende Erosion durch Wasserab-
Landnutzung
IMPETUS
288
fluss zu starken Sedimenttransporten in den Flüssen und trägt somit zur Versandung des Stausees
„El Mansour Eddahbi“ bei, dessen Lâcher-Management ein wichtiges Werkzeug zur Steuerung der
Wasserversorgung ist. Die Einflussmöglichkeiten des Menschen auf diese negativen Umwelteinflüsse durch Rekultivierung besonders bedrohter Hänge oder geeignete bauliche Maßnahmen werden auf ihre Wirksamkeit hin geprüft.
Mitarbeiter
K. Born, H. Busche, A. Klose, K. Piecha
Zielsetzung
In dem Problemkomplex wird der Einfluss gezielter Maßnahmen (Aufforstung, Abflusskanäle, neue
Staubecken) auf das zeitliche Verhalten des Abflusses auf unterschiedlichen Zeitskalen sowie auf
Bodenerosion und Sedimenttransporte in den Stausee wird unter den für Marokko beschriebenen
Klima- und Entwicklungsszenarien dargestellt. Am Ende der Entwicklung steht ein Modellkomplex, mit dessen Hilfe Was-wäre-wenn-Analysen und Szenarien berechnet werden können. Dabei
stehen die Auswirkungen von Änderungen der zeitlichen (saisonalen) und räumlichen Verteilung
des Niederschlags, Änderungen für Häufigkeiten von Starkniederschlägen und Schneeniederschläge
im Vordergrund. Ziel der Arbeiten in 2007 waren weiterhin die Aufbereitung von Niederschlagsdaten aus Klimaszenarien im Hinblick die Verwendung in IMPETUS IS/SDSS in Marokko. Dabei
müssen die Daten in geeigneter Form und auf unterschiedlichen Skalen nach den unterschiedlichen
Anforderungen, die von den SDSS gestellt werden, bearbeiden. Als Ergänzung wurde die Auswertung der Daten für Dokumentationszwecke ermöglicht. Das Bodenerosionsmodell wurde in die
ISDSS-Ungebung eingebunden.
Stand der IS/SDSS-Entwicklung
In diesem Problemkomplex werden zwei IMPETUS-Werkzeuge erstellt: Das IS SMGHydraa (Statistical model for the generation of meteorological data for hydrological modelling in Drâa region
/ Modèle statistique pour la génération des données météorologiques visant la modélisation hydrologique dans la région du Drâa) dient als Präprozessor zur Aufbereitung und Ansicht klimatologisch relevanter Daten für verschiedene Problemkomplexe (s. Tabelle Ma-L3.1). SMGHydraa wird
durch eine Extremwertstatistik ergänzt, die in frei wählbaren Zeiträumen die Wiederkehrperioden
von Starkeniederschlägen analysiert. Das SDSS SEDRAA (Soil Erosion in the Drâa region /
Scénarios d'Érosion du sol dans la région du Drâa), das aus einer Weiterentwicklung des Bodenerosionsmodells PESERA (s. u.) und einer auf die Ziele angepassten interaktiven Benutzeroberfläche besteht, erlaubt die Berechnung von Szenarien der Bodenerosion unter Interventionsszenarien
der Aufforstung und unter geänderten Klimabedingungen. Eine weitere behandelte Fragestellung ist
die nach dem Zusammenhang zwischen Bodenerosion und der quantitativen Bestimmung der Sedimentationsraten im Stausee. Die untersuchten Szenarien bestehen zum einen aus den IMPETUS
Klimaszenarien, zum anderen aus Interventionsszenarien bzgl. der Rekultivierung (SEDRAA) und
Landnutzung
IMPETUS
289
dem Bau weiterer Staudämme (HYDRAA). In Abb. III.2.3-16 ist eine Übersicht über den PK MaL3 mit seinen Elementen dargestellt.
Im Rahmen der Klimamodellierung stehen die
in 2006 abgeschlossenen Klimasimulationen
mit REMO, die für Nordafrika eine einmalige
Basis für die Bewertung regionaler Klimaänderungen darstellt (Paeth et al., 2008 und 2005)
zur Verfügung. Als Triebkräfte für die Klimaänderung wurden hier neben den Treibhausgasemissionen des IPCC SRES-Szenarien A1B
und B1 die Meeresoberflächentemperatur des
Atlantik und, was erstmalig in einer so umfassenden Modellstudie geschehen ist, die auf Einschätzung der FAO basierende Landoberflächenänderung (Land Cover Change, LCC),
projiziert bis 2050, berücksichtigt. In der Studie
wurden Ensembles von je 3 Mitgliedern für die
Zeiträume 1960-2000, 2001-2050 (SRES A1B)
mit LCC, 2001-2050 (SRES A1B) ohne LCC
und 2001-2050 (SRES B1) mit LCC berechnet.
Auf Basis dieser regionalisierten Klimaszenarien wurden Zeitreihen für die Drâa-Region
unter Zuhilfenahme statistischer Beziehungen
Abb. III.2.3-16: Flussdiagramm zur Struktur des zur Orographie und Exposition der Flächen
Problemkomplexes Ma-L3.
erzeugt, um sie als Antriebsdaten für von Klimadaten angetriebene IS/SDSS zu verwenden. Ein weiteres dynamisches Downscaling wurde nach
Anpassungen der Modelldynamik (Huebener et al., 2007) für PK Ma-H5 mit Hilfe von FOOT3DK
vorgenommen; diese Daten sollen in SMGHydraa ebenfalls für andere PKs zur Verfügung gestellt
werden.
(a) SMGHydraa – Prozessierung von Klimadaten zur Modellierung in hydrologischen Applikationen
Die Entwicklung von SMGHydraa war zunächst von dem Bedarf geprägt, klimatologische Daten in
geeigneter Form für Anwendungen auf PCs aufzubereiten. Randbedingung hierfür war der auf PCs
eingeschränkte verfügbare Speicherplatz und die Rechenzeit, die in einer Anwednung nach Möglichkeit eher im Bereich von Stunden als Tagen liegen sollte.
Diese Randbedingungen schlossen für ein hochauflösendes räümliches Gitter sowohl eine Speicherung der Daten ebenso wie die statistische Modellierung aus. Andererseits müssen meteorologische
Antriebsdaten in einigen PKs in räumlicher Heterogenität in täglicher Auflösung vorliegen. Um die
Unterschiede in den Klimaparametern für die lokalen Gegebenheiten zu berücksichtigen, wurde als
Landnutzung
IMPETUS
290
Kompromiss die Darstellung in „Zonen“ gewählt. Dabei werden für die unterschiedlichen Anwendungen auch unterschiedliche Zonen gewählt (s. Abb III.2.3-17). Als Definitionskriterium für die
Zonen können sowohl klimatologische Kriterien (Aridität) als auch vorgegebene Unterteilung z.B.
in Subcatchments gewählt werden.
Tab. III.2.3-1: Verwendung klimatologischer Daten als Antrieb in IMPETUS Marokko
Werkzeug
Problemkomplex Datenanforderung
HYDRAA
Ma-H1
Tägliche Daten / Wettergenerator / hochaufgelöst
PRORES
Ma-H3
Tägliche Daten / Wettergenerator / hochaufgelöst
SEDRAA
Ma-L3
Jahresgang / Regionen
MIVAD
Ma-E1
Monatsdaten / Regionen
PADRAA
Ma-L2
AGRISIM/OY
Ma-E2
EPIC
Ma-E1
Monatswerte / Regionen
Vegetationsklassifikation -aus Satellitendaten
Tägliche Daten / hochaufgelöst f. ca. 1995-heute
SMGHydraa besteht aus unterschiedlichen Bausteinen, die bei goßem Rechen- und Speicherplatzaufwand Server-seitig bereitgestellt werden – so z. B. die Berechnung neuer klimatischer Zonen
oder die Auswertung neu erstellter Klimaszenarien – oder zur direkten Anwendung durch den Nutzer Client-seitig (Auswahl und Auswertung der Antriebsdaten) implementiert werden.
Abb. III.2.3-17: Beispiele für die Zonen, die in SMGHydraa verwendet werden. Links: 3 Klimazonen, die in etwa den drei IMPETUS-Regionen Drâa-Oasen/Mittleres Drâatal
(MD), Becken von Ouarzazate (OZZ) und Hoher Atlas (HA) in Marokko entspre-
Landnutzung
IMPETUS
291
chen. Mitte: Die in HYDRAA und PRO-RES verwendeten Zonen. Rechts: Zonen
für SEDRAA.
Zur Illustration sind drei Beispiele für die Unterteilung in Zonen in Abb. III.2.3-17 gezeigt. Die
Unterteilung in drei Klimazonen, die ungefähr den in IMPETUS gewählten Regionen „Hoher Atlas“, „Becken von Ouarzazate“ und „Mittlerer Drâa/Oasen“ entsprechen, ist der Definition von in
Höhenzonen gegliederten Untereinzugsgebieten des Stausees „El Mansour Eddabhi“, die in
HYDRAA und PRO-RES Anwendung finden und der Definition klimatisch ähnlicher Zonen für
SEDRAA gegenübergestellt. Zeitreihen, die als Antriebsdaten weitergegeben werden, sind in Abb.
III.2.3-18 beispielhaft dargestellt. Gezeigt wierden hier tägliche Daten (für HYDRAA), eine Zeitreihe jährlicher Niederschlagsanomalien, die aus Beobachtungsdaten (CRU TS2.1) berechnet wurden und bei der Entwicklung von PADRAA benötigt wurden und als drittes Beispiel mittlere Jahresgänge des Niederschlags und der Niederschlagswahrscheinlichkeit für eine Klimanormalperiode
(1961-1990) und ein Klimaszenario (2021-2050), wie sie in SEDRAA Verwendung finden.
Abb. III.2.3-18: Beispiele für Zeitreihen, die in SMGHydraa berechnet wurden. Oben: Eine Zeitreihe von Niederschlagsanomalien für das Becken von Ouarzazate (aus Beobachtungsdaten). Unten: Mittlere Jahresgänge des monatlichen Niederschlags (links)
und der Niederschlagswahrscheinlichkeit (rechts) in der Zone um OZZ, wie sie in
SEDRAA verwendet wird. Blau: Klimaperiode 1961-1991, Rot: Szenario A1B
Landnutzung
IMPETUS
292
und B1 (gemittelt) 2021-2050. Die schattierten Bereiche zeigen die interannuelle
Variabilität.
Räumliche Muster der Klimaparameter sind in Marokko wegen des Atlasgebirges und der Lage
zwischen Mittelmeer und Sahara sehr heterogen. Die geringe Anzahl von Klimastationen, deren
Zeitreihen lang genug für eine klimatologische Analyse sind, ist der Grund für eine sehr unsichere
Beschreibung regionaler Klimate (s. a. Schulz, 2006). Telekonnektionen mit den tropischen und
extretropischen SST (Sea Surface Temperatures) des Atlantik sind Gegenstand aktueller Untersuchungen geworden (z. B. Jung et al., 2006), liefern bislang jedoch keine gesicherte statistische
Grundlage für saisonale Vorhersagen, die in Marokko sehr gefragt wären. Mit einer Aktualisierung
der Daten bis 2007 und einem Vergleich mit anderen Klimadatensätzen (CRU TS2.1 und dem
VASCLIMO-Datensatz) sowie zu den regionalen Klimaszenarien mit REMO wurde die Datenbasis
in IMPETUS aktualisiert (Born et al., 2008). Als wichtigstes Ergebnis kann auch hier der anhaltende beobachtete Trend zu trockeneren Klimaten genannte werden, der sich unter dem Druck der
treibhausgasbedingten atmosphärischen Erwärmung nach den Regionalklimasimulationen mit
REMO fortsetzen wird.
Um Eigenschaften der Klimadaten zu visualisieren, wurde ein standardisertes Werkzeug zur Auswertung der Klimadaten erstellt. Hier kann der Nutzer mittlere Zustände ausgewählter Parameter,
einige statistische Eigenschaften und Wiederkehrzeiten für Dürre- und Trockenperioden sowie für
Extremereignisse darstellen, die als Bilddatei oder als Datei im PDF (Portable Document Format)
ausgegeben werden.
(b) SEDRAA – Abschätzung der Bodenerosionen unter geänderten Randbedingungen des Klimas und der Landoberfläche
Das SDSS SEDRAA (Soil Erosion in the Drâa region / Scénarios d'Érosion du sol dans la région
du Drâa) unterstützt die Entscheidung, wo Maßnahmen zur Minderung der Erosion durch Wasser
am effizientesten durchgeführt werden sollen. Dabei können einerseits Klimaszenarien und andererseits Szenarien veränderter Landnutzung berechnet werden. Kern des SDSS ist das Bodenerosionsmodell PESERA (Pan European Soil Erosion Risk Assessment, Kirkby et al., 2004). Das Modell
beurteilt aufgrund der Bodenverhältnisse, der Landnutzung, der Topographie und des Klimas das
Erosionsrisiko. Die Eignung des Modells für die Anwendung im Drâa – Einzugsgebiet sowie der
Stand der Modellierung wurden bereits an anderer Stelle diskutiert (IMPETUS 2006 & 2007). Im
Folgenden wird auf den Stand der SDSS – Entwicklung Bezug genommen.
Die Aufbereitung der Eingangsdaten für das Modell PESERA ist nicht automatisiert und bedeutet
einen hohen Arbeitsaufwand. So werden 93 Rasterkarten in ascii – Dateien umgewandelt und dann
prozessiert. Zur Änderung dieser Karten benötigt man ein Geographisches Informationssystem
(GIS). Die Software ist teuer und für den Anwender vor Ort nicht zu finanzieren. Daher konzentrierten sich die Arbeiten am SDSS zunächst auf die Entwicklung eines Nutzer – Interfaces zur einfacheren Bearbeitung von Eingangsdaten des Erosionsmodells unabhängig von der Verfügbarkeit
von GIS software. Generell können die eingehenden Daten in statische und dynamische Eingangsparameter unterteilt werden. Die Informationen zu Boden und Topographie können auf der betrach-
Landnutzung
IMPETUS
293
teten Zeitskala (20 Jahre) als statisch angenommen werden. Daher werden die Daten im SDSS bereits formatiert zur Verfügung gestellt und können nur von geschulten Nutzern geändert werden.
Die Daten zu Klima und Landnutzung dagegen sind zeitlich variabel und müssen somit im SDSS
für jeden Nutzer änderbar sein. Der Programmablauf und die Möglichkeiten des Eingriffs für den
Nutzer werden in Abbildung III.2.3-19 schematisch dargestellt.
Das Informationssystem (IS) SMGHydrâa liefert zunächst eine Einteilung des Einzugsgebiets in
Klimazonen ähnlicher Eigenschaften (s.o.). Für diese Zonen werden nun aus den Ergebnissen des
Klimamodells REMO die Eingangsdaten für PESERA generiert, den betrachteten Zeitraum sowie
das Klimaszenario kann der Nutzer frei wählen. Dabei können sowohl einzelne Jahre als auch das
mittlere Klima längerer Perioden betrachtet werden. Die Daten werden in Form von Tabellen ausgegeben (Abb. III.2.3-19). Diese Arbeitsschritte sind bereits abgeschlossen. Die Implementierung
der Funktionalität zur Transformation der so generierten Daten in ein vom Modell PESERA lesbares Format ist zurzeit in Bearbeitung. Dabei müssen die Tabellendaten über eine ID den vordefinierten Klimazonen zugewiesen werden und so in eine Karte transferiert werden. Im Anschluss daran
werden mit Hilfe eines Nachbarschafts-Filters die Grenzen der Zonen verwischt, um scharfe Trennlinien zu vermeiden.
Abb. III.2.3-19: Flussdiagramm zur Anwendung von SEDRAA
Die Funktionalität zur Eingabe von Landnutzungsänderungen durch den Nutzer ist bereits implementiert. Die Funktion ermöglicht dabei die eigentliche Entscheidungsunterstützung, die das System SEDRAA liefert. Der Nutzer soll in der Lage sein, virtuelle Änderungen der Landnutzung vorzunehmen und deren Auswirkungen auf den Bodenabtrag zu modellieren. Stehen also beispielsweise der Marokkanischen Forstbehörde Mittel für die Aufforstung von 10 ha Land zur Verfügung, so
können sie mit dem SDSS verschiedene Möglichkeiten der Verortung dieser 10 ha „durchspielen“
und die Fläche identifizieren, bei deren Aufforstung die größte Reduktion der Erosion eintritt. Dabei hat der Nutzer die Möglichkeit über bestimmte Kriterien geeignete Flächen zu identifizieren
oder die Flächen direkt am Bildschirm auf der Karte einzutragen (Abb. III.2.3-19). Die zur Auswahl
Landnutzung
IMPETUS
294
stehenden Kriterien sind die Feldkapazität des Bodens, die Höhe des Jahresniederschlags (bei aktuellem Klima), der Gehalt an organischer Substanz im Boden sowie die Höhe des Geländes. So ist es
also möglich Flächen zu identifizieren, an denen z.B. die Feldkapazität mindestens 150 mm beträgt,
der Jahresniederschlag größer als 100 mm ist, mindestens 1% organische Substanz im Boden vorliegt und die Geländehöhe kleiner 2000 m ü. NN ist. Die zweite Möglichkeit ist die Digitalisierung
von Flächen am Bildschirm, so dass der Nutzer graphisch auswählen kann wo die Aufforstung stattfinden soll. Diese Funktionalität ist wichtig, weil ausschlaggebende Kriterien für die Auswahl von
Standorten zur Aufforstung Informationen sein können, über die im Rahmen von IMPETUS nicht
ausreichend Daten vorliegen. So können z.B. Grenzen von Stammesgebieten darüber entscheiden,
ob der Zugriff auf die Flächen möglich ist. Die also entweder über Kriterien oder graphisch ausgewählten Flächen können jetzt in eine andere Landnutzung (z.B. Wald) umgewandelt werden. Im
SDSS wird an dieser Stelle eine Statistik ausgegeben, die pro IMPETUS – Szenarioregion (Hoher
Atlas, Becken von Ouarzazate, mittleres Drâatal) angibt, wie sich die Fläche der einzelnen Landnutzungen mit dem Nutzer – Eingriff geändert hat. Mit den so veränderten Eingabedaten wird das
Modell betrieben.
Die Ausgabe des SDSS besteht zunächst aus drei Karten. Der Bodenabtrag in t/ha * Jahr, die Differenz zwischen dem aktuellen Lauf und einem Referenzlauf (aktuelles Klima, aktuelle Landnutzung)
und einer Karte der Gefährdung des Stausees. Die Karten zu Bodenabtrag sowie Stauseegefährdung
werden fuzzifiziert, so dass der Nutzer selber anpassen kann, welchen Abtrag er für problematisch
hält. Diese Ausgabe ist bereits fertig implementiert und funktionsfähig. Eine weitere geplante Ausgabe ist die mittlere monatliche Erosionsrate pro IMPETUS Szenarioregion, so dass der Jahresverlauf des Abtrags herausgestellt wird. Abgesehen von diesen vorgefertigten Ausgaben hat der Nutzer
natürlich die Möglichkeit, die vom Modell ausgegebenen Rasterkarten direkt zu analysieren.
Bei PESERA handelt es sich um ein räumlich explizites Rastermodell, das den Bodenabtrag pro
Zelle und Monat in t/ha ausgibt, aber keine Deposition und kein routing im Gewässer berechnet.
Damit ist es zunächst nicht zum Abschätzen des Eintrags von Sediment in den Stausee „El Mansour
Eddahbi“ geeignet. Die Versandung des Stausees ist aber eine der wichtigsten mit Bodenerosion
verknüpften Fragestellungen der lokalen Behörden. Daher wird in einem ersten konzeptionellen
Ansatz die in den Pixeln abgetragene Sedimentmenge mit dem Kehrwert der Länge des Fließweges
zum Stausee gewichtet. So ergibt sich für die stark erosionsgefährdeten steilen Hänge im Hohen
Atlas aufgrund ihrer Distanz zum Stausee ein relativ geringes Gefährdungspotential. Dieser erste
Ansatz ist noch stark verbesserungswürdig, die aktuellen Arbeiten konzentrieren sich auf diesen
Punkt.
Ein Problem stellt die Rechenzeit des Modells PESERA dar. In der aktuellen räumlichen Auflösung
(250 * 250 m) dauert ein Lauf, d.h. ein Jahr, ca. 2 Stunden. Das berechnen von Klima – Ensembleläufen sowie die Betrachtung mehrerer Zeitscheiben ist also sehr zeitaufwendig und für den SDSS –
Nutzer nur eingeschränkt praktikabel. Eine mögliche Lösung wäre eine gröbere Diskretisierung.
Allerdings repräsentiert eine Rasterzelle im Modell einen Hang, und eine GIS – Analyse ergab eine
mittlere Hanglänge im Untersuchungsgebiet von 250 m. Darüber hinaus wurde anhand einer Sensitivitätsanalyse ermittelt, dass der Bodenabtrag pro Zelle in einem Zellgrößenbereich von 150 bis
300 m annähernd konstant bleibt, bei größeren Zellen aber stark abnimmt. Daher ist eine gröbere
Auflösung nicht wünschenswert. Eine andere Möglichkeit ist die Simulation von nur Teilen des
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295
Einzugsgebiets. Darüber hinaus wird zur Zeit geprüft, ob die Performance des Modells durch Anpassung des Fortran Codes verbessert werden kann.
Die Funktionalitäten des SDSS sind also soweit entwickelt, dass eine erste lauffähige Version zur
Verfügung steht. Die automatische Generierung von Klima-Inputdaten sowie die Ausgabe der Dynamik des Bodenabtrags im Jahresverlauf stehen noch aus (Abb. III.2.3-19).
Das Modell PESERA wird aktuell weiterentwickelt, indem vor allem die Parametrisierung von Vegetation und Boden verbessert werden. Darüber hinaus konzentrieren sich aktuelle Arbeiten auf die
bessere Abbildung der Gefährdung des Stausees.
Im Frühjahr 2007 fand eine umfangreiche Capacity development Maßnahme in Zusammenarbeit
mit den Pks Ma-H1, Ma-H2 und Ma-H3 statt. Ziel der Maßnahme war, die marokkanischen Partner
in grundlegenden Techniken zu schulen. Die thematischen Schwerpunkte waren der Datenaustausch
via ftp, die Analyse von Daten mit MS Excel sowie die räumliche Analyse von Vektor- und RasterDaten mit dem GIS ArcView. Vor allem der Umgang mit Rasterdaten dient der Vorbereitung der
Anwendung des SDSS SEDRAA. Hier sollten vor allem die Nutzer angesprochen werden, die später über die reine Anwendung des SDSS hinaus auch in der Lage sein sollen, die statischen Eingangsdaten anzupassen und ein tieferes Verständnis für die Modellierung gewinnen sollen. Teilnehmer waren demzufolge auch die wichtigsten Kooperationspartner. Im Mai 2008 ist darauf aufbauend eine Schulung geplant, in der das IS SMGHydraa sowie das SDSS SEDRAA direkt vorgestellt werden.
Die Aufgabe der nächsten Phase besteht darin, die Anwendung, deren Einzelbausteine fertiggestellt
sind, in geeigneter Form in einer Windows-Umgebung und kompatibel zu dem ISDSSProgrammtool zu implementieren. Zum Abschluss der Arbeiten soll in Form eines SchulungsWorkshops mit den geplanten Anwendern die Diskussion für den letzten Feinschliff an der Anwendungsoberfläche erfolgen.
Durch die Schulungen in Ouarzazate zum Thema „GIS-Anwendungen“ konnte ein breiter Interessentenkreis für den PK Ma-L3 gewonnen werden:
•
ORMVA Ouarzazate, Abteilung Bodenkunde (M. Tazi, Chef der ORMVAO ist M. Gharbaoui).
•
Service Eau Ouarzazate (M. Sabbar). Angebot, Trübungsdaten zur Validierung des Modells
zu liefern.
•
ABH Souss Massa, Agadir (M. Makroum).
•
Haut Comissariat des Eaux et Forets et la Lutte contre la Desertification, Rabat (M. Yassin).
M. Yassin ist an der Verwendung des SDSS SEDRAA interessiert.
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296
Literatur
Born, K., M. Christoph, A. H. Fink, P. Knippertz, H. Paeth and P. Speth, 2008: Moroccan Climate
in the Present and Future: Combined View from Observational Data and Regional Climate
Scenarios. In: Climatic Changes and Water Resources in the Middle East and in North Africa.
Springer Verlag. About to appear in 2008.
Huebener, H., K. Born and M. Kerschgens (2007): Downscaling heavy rainfall in the subtropics – a
simple approach for dynamical nesting. Adv. Geosci. 10, 9–16.
IMPETUS, 2006: Integratives Management-Projekt für einen Effizienten und Tragfähigen Umgang
mit Süßwasser in Westafrika: Fallstudien für ausgewählte Flusseinzugsgebiete in unterschiedlichen Klimazonen - Sechster Zwischenbericht, Zeitraum: 1.1.2005 – 31.12.2005
(http://www.impetus.unikoeln.de/fileadmin/content/veroeffentlichungen/projektberichte/IMPETUS_Zwischenbericht_
2005.pdf)
IMPETUS, 2007: Integratives Management-Projekt für einen Effizienten und Tragfähigen Umgang
mit Süßwasser in Westafrika: Fallstudien für ausgewählte Flusseinzugsgebiete in unterschiedlichen Klimazonen - Siebter Zwischenbericht, Zeitraum: 1.1.2006 – 31.12.2006
(http://www.impetus.unikoeln.de/fileadmin/content/veroeffentlichungen/projektberichte/IMPETUS_Zwischenbericht_
2006.pdf)
Jung, Th., L. Ferranti and A. M. Tompkins, 2006: Response to the Summer of 2003 Mediterranean
SST Anomalies over Europe and Africa, J. Climate 19, 5439-5454.
Kirkby, M.J., Jones, R.J.A., Irvine, B., Gobin, A, Govers, G., Cerdan, O., Van Rompaey, A.J.J., Le
Bissonnais, Y., Daroussin, J., King, D., Montanarella, L., Grimm, M., Vieillefont, V., Puigdefabregas, J., Boer, M., Kosmas, C., Yassoglou, N., Tsara, M., Mantel, S., Van Lynden, G.J.
and Huting, J. (2004). Pan-European Soil Erosion Risk Assessment: The PESERA Map, Version 1 October 2003. Explanation of Special Publication Ispra 2004 No.73 (S.P.I.04.73).
European Soil Bureau Research Report No.16, EUR 21176, 18pp. and 1 map in ISO B1 format. Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg.
Paeth, H. and A. Hense, 2005: Mean versus extreme climate in the Mediterranean region and its
sensitivity to future global warming conditions. Meteorologische Zeitschrift 14, 329-347.
Paeth, H., K. Born, K.; R. Podzun and D. Jacob, 2005: Regional dynamical downscaling over West
Africa: Model evaluation and comparison of wet and dry years. Meteorologische Zeitschrift
14, 349-367.
Paeth, H., K. Born, R. Girmes, R. Podzun and D. Jacob, 2008: Projected significant drying and
warming in tropical Africa due to land-use changes. Submitted to J. Climate.
Schulz (2006): Analyse schneehydrologischer Prozesse und Schneekartierung im Einzugsgebiet des
Oued M’Goun, Zentraler Hoher Atlas (Marokko). Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades (Dr. rer. nat.) der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
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Gesellschaft
III.2.4
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Gesellschaft
PK Ma-G.1
Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des Drâa
Die junge Bevölkerung von Amskar Fougani, Hoher Atlas
Problemstellung
Das Drâa-Einzugsgebiet ist in vielerlei Hinsicht eine marginalisierte Region in Marokko, die neben
ihrer geographischen Randlage auch wirtschaftlich schwach entwickelt ist, was sich in einer niedrigen Bevölkerungsdichte sowie der unzureichend ausgebauten Infrastruktur zeigt. Darüber hinaus
sind die staatlichen Investitionen zur Verbesserungen von Bildung, Gesundheitsversorgung und
Infrastruktur nicht ausreichend, um eine spürbare Verbesserung der Situation bewirken zu können.
Die wiederkehrenden Dürreperioden der letzten Jahre verschlimmerten die wirtschaftliche Lage der
Bevölkerung, die ihr Einkommen überwiegend aus der Landwirtschaft generiert, weiter. Neben der
zunehmenden Knappheit von Bewässerungswasser nahm auch die Quantität und Qualität des Wassers für den häuslichen Gebrauch ab. Die sinkende Wasserverfügbarkeit verschlechtert die Lebensbedingungen der Bevölkerung zunehmend, was sich in unter anderem durch Mängel in den Bereichen Ernährung, Hygiene, reproduktiver Gesundheit und Lebensqualität ausdrückt (vgl. Penitsch
2005). Direkte ökonomische Folgen der schwierigen Wassersituation sind eine gesunkene Produktion sowie die stark gestiegene Arbeitsmigration, die sich in massiven Veränderungen demographischer Indikatoren wie Urbanisierungsgrad, Haushalts- und Altersstruktur, Fertilitäts-, Mortalitätsund Morbiditätsraten, sowie den veränderten Lebensbedingungen der Bevölkerung widerspiegelt.
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Mitarbeiter
S. Platt, Ch. Rademacher
Zielsetzung
Ziel ist es, signifikante Korrelationen zwischen demographischen Dynamiken und wasserrelevanten
Daten auf unterschiedlichen thematischen und räumlichen Ebenen zu analysieren. In diesem Zusammenhang wird untersucht, wie sich sowohl Bevölkerungsgröße als auch Bevölkerungsstruktur
im Einzugsgebiet des Drâa heute zusammensetzen und wie sich die Entwicklung bis zum Jahr 2020
gestalten kann. Zentrale Fragen sind dabei, welche Auswirkungen die demographischen driving
forces Migration und Urbanisierung auf die Entwicklung im Drâa-Tal haben und wie der zunehmende Tourismus die Region beeinflusst, die bereits heute eine problematische Wassersituation zu
verzeichnen hat.
In Reaktion auf die anhaltenden Dürreperioden wurden Bevölkerungsgröße, -verteilung und struktur bzw. deren zukünftige Entwicklung mit verschiedenen Response-Indikatoren analysiert
(z.B. Fertilität, Mortalität/Morbidität, Altersstruktur und Urbanisierung). Dabei wurde ein Augenmerk auf den Zusammenhang zwischen der Wassersituation und der ökonomischen Struktur
(Migrationstendenzen, Entwicklung im Tourismus) sowie den Beziehungen zu Siedlungs- bzw.
Haushaltsstrukturen (Urbanisierung) gelegt.
Datengrundlage
Die Datenbasis bilden zum einen qualitativ orientierte Primärdaten, zum anderen quantitative Sekundärdaten. Die Primärdaten setzen sich aus einem mit Hilfe von marokkanischen Assistenten
2004 durchgeführten Regional-Survey in 13 Dörfern und einer Totalerhebung der touristischen Infrastruktur im mittleren bzw. südlichen Drâa-Tal zusammen, die im Frühjahr 2007 durchgeführt
wurde.
Die teilstandardisierte Totalerhebung der touristischen Infrastruktur umfasst alle Übernachtungsmöglichkeiten in den Oasen Ternata, Fezouata, Ktaoua und M’Hamid und enthält Informationen zu
baulicher Infrastruktur, zum Dienstleistungsangebot, zur ökonomischen Situation (Arbeitgeber- und
Arbeitnehmerseite) und zur Wasserversorgung bzw. zum Wasserverbrauch. Die Sekundärdaten
generieren sich aus offiziellen Veröffentlichungen des „Haut Commissariat au Plan“ bzw. der „Direction de la Statistique“ in Rabat. Neben den Zensusdaten von 1960, 1971 und 1982, die lediglich
Daten zur Bevölkerungsgröße und Haushaltszahl enthalten, sind vor allem die bis auf die administrative Ebene der Kommunen vorliegenden Zensusdaten von 1994 und 2004 von Bedeutung, die
umfangreiche Informationen zur Bevölkerungsstruktur und Zahlen zu Ökonomie, Bildung und
Wohnungsausstattung enthalten. Darüber hinaus liegen der „Pager Zagora“, Veröffentlichungen des
„Centre d'Etudes et de Recherches Démographiques“ (C.E.R.E.D) und die „Annuaire Statistique du
Maroc“ aus den Jahren 2002, 2003, 2005 und 2006 vor.
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Stand der Modellierung
Die Grundparameter, die das natürliche Bevölkerungswachstum regulieren, bilden Fertilität und
Mortalität. Die Hygiene beeinflusst entscheidend den Grad der Morbidität, die wiederum Einfluss
nimmt auf Mortalitätsraten, besonders unter Kleinkindern und alten Menschen. Urbanisierung und
Migration, die wichtigsten demographischen Faktoren im Untersuchungsgebiet, hängen ursächlich
zusammen, handelt es sich bei Urbanisierungsprozessen doch in der Regel um Wanderungsbewegungen vom Land in die Stadt, die durch unterschiedliche Push- und Pullfaktoren bedingt werden.
Die sozi-ökonomische Situation beeinflusst dabei die Bevölkerungsdynamik weitaus stärker als die
natürlichen und infrastrukturellen Ressourcen, auch wenn aufgrund der großen Bedeutung des Primären Sektors im Untersuchungsgebiet die wirtschaftliche Entwicklung eng an die natürlichen Bedingungen geknüpft ist.
Bevölkerungsprojektionen mit dem Modell SPECTRUM/DemProj
Mit Hilfe des Moduls „DemProj“ der freien und Excel-kompatiblen Software SPECTRUM, die in
den 1990er Jahren von einer US-regierungsnahen Entwicklungshilfeinstitution entwickelt wurde
(vgl. POLICY PROJECT 1997), können die demographischen Variablen der qualitativen Trendmatrix in unterschiedlichen Bevölkerungsprojektionen verarbeitet werden. Die räumliche Auflösung
wird durch die administrativen Einheiten der Provinzen Ouarzazate und Zagora definiert, die bis auf
die kommunale Ebene herunter gebrochen werden können. Die zeitliche Auflösung bewegt sich in
Ein-Jahres-Schritten zwischen 2004, dem Jahr in dem der derzeit aktuelle Zensus erhoben wurde,
und 2020, dem Projektionsziel der IMPETUS-Szenarien. In die Bevölkerungsprojektionen können
insgesamt bis zu acht unterschiedliche Ausgangsvariablen einfließen, die je nach Fragestellung als
Basis- oder Interventionsvariablen fungieren können. Grundlage der Berechnungen ist die Population im Ausgangsjahr in quinquennalen Altersgruppen, differenziert nach Geschlecht.
Darüber hinaus können Netto-Wanderungsbilanzen, differenziert nach Geschlecht, verarbeitet werden. Die Datenlage der offiziellen Migrationszahlen erlaubt jedoch bisher nicht, diese in die Projektionen einzubauen. Statistische Daten zur Migration werden nicht nach Migrationsarten unterschieden, verlässliche Zahlen sind lediglich zur internationalen Migration publiziert. Regionale Wanderungsbewegungen können, auch aufgrund der hohen Fluktuation der äußerst mobilen Bevölkerung,
quantitativ nicht zufrieden stellend erfasst werden.
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Bevölkerungsprojektionen auf Ebene der Provinzen Ouarzazate und Zagora
Im Folgenden sind zwei Bevölkerungspyramiden der Projektionen auf Ebene der Provinzen Ouarzazate und Zagora im Anfangs- und Endjahr (2004 und 2020) dargestellt. Hierbei wurden im ersten
Fall das M1-Szenario, im zweiten Fall das M2- Szenario abgebildet. Generell zeigt sich die Bevölkerung im arbeitsfähigen Alter als größte Gruppe, die von einer starken jungen Basis getragen wird.
Bei der positiven Entwicklung erkennt man ein langsames Schmelzen der jungen Bevölkerung, was
primär mit einer stärker fallenden Fertilitätsrate zusammenhängt. Bei der negativen Entwicklung
zeigt sich hingegen eine diametrale Entwicklung, die sich im Anwachsen der Bevölkerungsgruppe
der 0-15-Jährigen äußert. In der Provinz Zagora, die stärker rural geprägt ist und weniger Einwohner besitzt, zeigt sich ein ähnliches Bild. Auch hier sind die Unterschiede der drei Szenarien in Relation zueinander gering, da sich aufgrund des zeitnahen Projektionsziels signifikante demographische Veränderungen nicht einstellen können.
Abb: III.2.4-1: Bevölkerungsprojektion (2004–2020) Provinz Ouarzazate
(Szenario M1)
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Abb. III.2.4-2: Bevölkerungsprojektionen auf kommunaler Ebene der Provinz Zagora
(Szenario M2)
Als weiteres Beispiel für die Bevölkerungsprojektionen mit dem Modell SPECTRUM/DemProj soll
hier die kommunale Ebene der Provinz Zagora vorgestellt werden (vgl. Abb. III.2.4-3). Die Provinz
besteht insgesamt aus 23 Kommunen, die sich aus 21 ruralen und 2 urbanen Kommunen (Agdz und
Zagora) zusammensetzt. Die städtische Agglomeration Zagora bildet dabei den einzigen Entwicklungspol im Drâa-Tal. Voraussichtlich wird die Bevölkerung von derzeit circa 35.000 Einwohnern
(2004) auf 47.000 bis 50.000 Einwohner im Jahr 2020 ansteigen. Die Kommunen entlang des Drâa
weisen generell die höchsten Einwohnerzahlen der Provinz auf, da es sich hier um die fruchtbaren
Regionen der Provinz handelt. Auffallend ist wiederum, dass sich die prognostizierten Bevölkerungszahlen der einzelnen Szenarien aufgrund des zeitnahen Projektionsziels nicht signifikant voneinander unterscheiden.
Abb. III.2.4-3: Bevölkerungsentwicklung auf kommunaler Ebene nach Szenarien
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Migration und Urbanisierung als driving forces der demographischen Entwicklung
Innerhalb der Betrachtung demographischer Faktoren sind vor allem Migrations- und Urbanisierungstendenzen von Bedeutung, da diese als driving forces der demographischen Entwicklung wirken und die signifikantesten Reaktionen auf die schwierige ökonomische Situation darstellen. Die
dominanteste Form ist dabei die Arbeitsmigration männlicher Bevölkerungsschichten im arbeitsfähigen Alter in nationale Metropolregionen (Casablanca, Rabat, Tanger). Neben internationalen Zielen spielen in jüngster Vergangenheit auch regionale Migrationsziele (Marrakesch, Ouarzazate, Zagora) eine immer größere Rolle. Durch die hohe Mobilität der Bevölkerung bzw. die starke Fluktuation der Arbeitskräfte sind Wanderungsbewegungen quantitativ schwer zu erfassen. In den nationalen Zensuserhebungen werden die unterschiedlichen Kategorien von Migration wie Arbeits-, Heirats- oder Bildungsmigration nicht unterschieden und die Migrationsziele nicht erfasst. Deshalb
können bisher zur Arbeitsmigration im Drâa-Tal keine detaillierten, quantitativen Aussagen gemacht werden. Der Regional-Survey ergab eine hohe Abwanderung bzw. Arbeitsmobilität der
männlichen Bevölkerung im arbeitsfähigen Alter (31 % der gesamten männlichen Bevölkerung).
Insgesamt 16,4 % aller befragten Einzelpersonen konnten von Migrationserfahrungen berichten.
Mehr als die Hälfte dieser Personen migrierte zwischen einem und fünf Jahren, weniger als 10 %
verließen länger als 20 Jahre zumindest temporär ihr Heimatdorf. Die durchschnittliche Migrationsdauer betrug fast 9 Jahre. Betrachtet man den Zielort der Migration, so fällt auf, dass ein Großteil
der Personen (73 %) in nationale urbane Zentren migrierte. Hierbei handelt es sich in über zwei
Dritteln der Fälle um Formen von Arbeitsmigration, z.B. als Arbeitskraft im Baugewerbe in die
Agglomerationen Casablanca und Rabat. Bei den regionalen Wanderungsbewegungen, die immerhin einen Anteil von 18 % ausmachen, handelt es sich fast ausschließlich um heiratsbedingte Fluktuationen.
Neben den großstädtischen Agglomerationen Marokkos haben sich im Laufe der letzten zwei Dekaden im rural geprägten Untersuchungsgebiet urbane mittelstädtische Zentren ausgebildet. Im Becken von Ouarzazate sind dies die Städte Ouarzazate und Tabount und im mittleren Drâa-Tal die
Stadt Zagora. Da die Urbanisierungsrate der Region Souss-Massa-Drâa gegenwärtig lediglich circa
25 % beträgt (vgl. Haut Commissariat au Plan 2005), wird es in Zukunft im Vergleich zu ländlichen
Regionen weiterhin zu verstärktem städtischem Wachstum kommen. In den Provinzen Ouarzazate
und Zagora gab es zwischen 1994 und 2004 auf ruraler Ebene ein geringes Bevölkerungswachstum,
welches in manchen Kommunen sogar negativ ausfiel. In den urbanen Gebieten (durchschnittlich
3,1 %) war es hingegen deutlich höher als in ruralen Gebieten (durchschnittlich 0,8 %).
Zusammenfassend zeigen sich als demographische Kennzeichen in den Provinzen Ouarzazate und
Zagora eine niedrige ländliche und eine hohe urbane Wachstumsrate bei einer insgesamt jungen
Bevölkerung. Neben einer großen Urbanisierungs- und Migrationstendenz lässt sich eine nur langsam fallende Fertilität und eine immer noch hohe Mortalität und Morbidität feststellen.
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Abb. III.2.4-4: Zielorte der Arbeitsmigration, Erhebung: Regional-Survey
Tourismus im Drâa-Tal
Der Tourismus spielt in Marokko bereits als zweitwichtigster Devisenbringer eine übergeordnete
ökonomische Rolle. Neben den traditionellen Küstenstandorten für Badetourismus nahm im Laufe
der letzten Dekaden auch der inländische Tourismus zu, der sich in landschaftlich reizvollen Regionen als Trekking- bzw. Kulturtourismus etabliert (vgl. Popp, H.; Lessmeister, R. 2004). Sowohl das
Dadès- als auch das Drâa-Tal sind aufgrund ihrer einzigartigen Kombination aus kulturellem Erbe
und naturräumlichen Voraussetzungen hierfür prädestiniert. Da es im Dadès-Tal keine Problematik
bezüglich Wasserverfügbarkeit und -qualität gibt, ist hier bei der touristischen Erschließung lediglich das Problem der verkehrsinfrastrukturellen Erreichbarkeit von Bedeutung (vgl. Frank 2006). Im
Drâa-Tal ist hingegen vor allem die Wasserversorgung durch Versalzung und temporär reglementierte Wasserentnahme problematisch. Der Tourismus in Marokko ist zum größten Teil auf den Süden des Landes konzentriert. 70 % aller Übernachtungen finden in südlichen bzw. südlich-zentralen
Regionen statt. Es lassen sich zwar keine räumlich differenzierten Aussagen machen, da der hohe
Anteil in der Region Souss-Massa-Drâa hauptsächlich mit dem badetouristischen Schwerpunkt Agadir und in der Region Marrakesch-Tensift mit dem Städtetourismus in Marrakesch zu erklären ist.
Jedoch lässt sich konstatieren, dass vor allem durch die wachsende Popularität des Kultur- und
Wüstentourismus auch die Randgebiete dieser Hotspots, wie z.B. das Drâa-Tal, profitieren. Im
Drâa-Tal ist in der Oase Ternata ein touristischer Schwerpunkt in Zagora bzw. Amezrou, das sich
südöstlich an Zagora anschließt, zu sehen. Die Oasen Fezouata und Ktaoua spielen für den Tourismus keine entscheidende Rolle. Lediglich in Tagounite in der Oase Ktaoua gibt es einige kleinere
Hotels. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Oase M’Hamid in den Ortschaften Oulad Driss und
M’Hamid. Neben den klassischen Unterkünften sind in dieser Region auch die Standorte der fest
installierten Biwaks verortet, die für den Tourismus in der Region einen wichtigen Stellenwert einnehmen. Im touristischen Angebot der Hotels sind fast immer Wüstentouren enthalten, die diese
Biwakplätze nutzen.
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Die zunehmende Bedeutung des Tourismus im mittleren Drâa-Tal lässt sich veranschaulichen, indem man die zeitliche Etablierung der Übernachtungsmöglichkeiten betrachtet. Nur etwas mehr als
ein Fünftel der Hotels ist älter als 20 Jahre, fast zwei Drittel sind in den letzten 10 Jahren eröffnet
worden, wobei hiervon wiederum zwei Drittel nach dem Jahr 2000 den Betrieb aufgenommen haben. Das Verhältnis zwischen marokkanischen und ausländischen Eigentümern, die allesamt aus
Europa stammen, teilt sich in circa zwei Drittel zu einem Drittel auf. Die Annahme, dass ausländische Investoren den Tourismussektor dominieren, hat sich damit – zumindest für den Süden des
Drâatals – nicht bestätigt. Meist stehen persönliche Ziele gegenüber Profitinteressen im Vordergrund, d.h. es handelt sich um individuelle biographische Entscheidungen, die zur Eröffnung eines
Hotelbetriebes führten. Die marokkanischen Unternehmer kommen alle aus der Region, ein Viertel
von ihnen besitzt einen Migrationshintergrund. Neben der Arbeitsmigration ist der Tourismus die
einzige potentielle Einkommensalternative zur Landwirtschaft im strukturschwachen und marginalisierten südlichen Untersuchungsgebiet. In der Tourismusstudie hat sich gezeigt, dass die ortsansässige Bevölkerung der südlichen Oasen von der Entwicklung des Tourismus profitiert.
Tourismus und Wasserproblematik
In Bezug auf die Wasserherkunft lässt sich feststellen, dass über drei Viertel aller Übernachtungsbetriebe ihre Wasserversorgung sowohl über Leitungswasser, das in der Regel vom nationalen Wasserversorgungsunternehmen ONEP zur Verfügung gestellt wird, als auch über eigenes Brunnenwasser decken. Eine lokale, kommunale Organisation der Wasserversorgung ist die Ausnahme. In den
Befragungen hat sich herausgestellt, dass die Versorgung mit Leitungswasser in der Oase Ktaoua in
den Sommermonaten nicht ausreichend ist. Dort gibt es zeitweise lediglich eine Stunde Wasser am
Tag, entlegene Dörfer werden per LKW mit Trinkwasser versorgt. Auch in M’Hamid wird im
Sommer nur begrenzt, für wenige Stunden am Tag, Leitungswasser zur Verfügung gestellt. Die
Hotels umgehen diese Engpässe mit eigenem „Chateau“, in dem das Wasser gesammelt wird.
Der Wasserverbrauch der touristischen Unterkünfte pro Übernachtung schwankt stark und liefert
daher ein heterogenes Bild. Die genaue Quantifizierung des touristischen Wasserverbrauchs war
zudem problematisch, da die Fördermenge der privaten Brunnen aufgrund fehlender Wasserzähler
teilweise geschätzt werden musste.
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Abb. III.2.4-5: Wasserverbrauch pro Übernachtung, südliches Drâa-Tal
Etwa 45 % der Hotels verbrauchen bis zu 500 Liter pro Übernachtung, ein Drittel jedoch mehr als
750 Liter. Die Hotels mit dem geringsten Wasserverbrauch nutzen weniger als 250 Liter, die Unternehmen mit dem größten Verbrauch benötigen bis zu 3000 Liter Wasser pro Übernachtung. Das
arithmetische Mittel liegt bei 1145 Liter, der aussagekräftigere Median jedoch lediglich bei 518
Liter Wasser pro Übernachtung. Die starken Schwankungen kommen vor allem durch die Größe
und Auslastung der jeweiligen Unterkünfte und die Größe und den Bewuchs der zu bewässerten
Gärten zustande, die das Gros des Wassers beanspruchen. Bei größeren Hotels, die eine gute Auslastung haben, ist der Wasserverbrauch pro Übernachtung tendenziell moderat, die Extremwerte
sind vor allem bei Unterkünften mit geringen Bettenzahlen zu finden, die dennoch einen umfangreichen Garten mit wasserintensiver Vegetation unterhalten.
In Bezug auf den Wasserverbrauch lässt sich feststellen, dass der an den Tourismus gebundene im
Moment noch, auch wenn er deutlich über dem häuslichen Wasserverbrauch liegt, keine signifikante Größe in der Gesamtwasserbilanz einnimmt. Hält hingegen die rasante Entwicklung des Tourismus an, der saisonal eine konstante Wasserquantität und -qualität gewährleisten muss, so werden
mittelfristig um die beiden natürlichen Ressourcen Boden und Wasser verstärkt Nutzungskonflikte
ausgetragen werden.
Ausblick
Bei den auf Kommuneebene durchgeführten Projektionen für das Jahr 2020 ergeben selbst Interventionen mit extremen Annahmen wie z.B. eine überproportional steigende oder fallende Fertilitätsrate keine signifikanten Veränderungen in der Bevölkerungsentwicklung. Lediglich eine Veränderung
der angenommenen Migration kann deutlich sichtbare Modifikationen in der Bevölkerungsentwicklung verursachen. Allgemein sind signifikante demographische Veränderungen erst bei längerfristigen Projektionen zu erwarten, da demographische Prozesse generell nur langsam auf Veränderun-
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gen der Ausgangsparameter reagieren. Es wurde deshalb mit der Entwicklung eines im IMPETUS
Framework integrierten Tools begonnen, mit dem lokale Entscheidungsträger selbständig längerfristige Bevölkerungsprojektionen durchführen können. Dabei erhalten sie die Möglichkeit, relevante Parameter anzupassen und die Auswirkungen der Modifikation der Parameter auf die demographische Entwicklung abzuschätzen. Vor allem die Auswirkungen der Migration, die als die wichtigste Strategie der Bevölkerung angesehen werden kann, Wasserknappheit und Ressourcenmangel
zu umgehen, können so abgeschätzt werden. Migration ist ein signifikanter Faktor innerhalb der
demographischen Dynamik, auch wenn sie durch ihre große Fluktuation quantitativ schwer zu erfassen ist, da selbst in den nationalen Zensuserhebungen die unterschiedlichen Kategorien von Migration wie Arbeits-, Heirats- oder Bildungsmigration nicht unterschieden und erfasst werden.
Literatur
2004. Rabat.
FRANK, C. (2006): Ethnologische Tourismusstudie im IMPETUS-Projekt. Unveröffentlichtes Dokument. Köln.
PENITSCH, R. (2005): Abschlussbericht B5-4 Bevölkerungsdynamik im Einzugsgebiet des Drâa.
Unveröffentlichtes Dokument. Köln.
POLICY PROJECT AND THE FUTURE GROUP INTERNATIONAL (1997): SPECTRUM. Policy Modelling System. Washington.
POPP, H., LESSMEISTER, R. (2004): Profitiert die Regionsbevölkerung vom ländlichen Tourismus? Das Beispiel des Trekking- und Wüstentourismus in Südmarokko. In: Meyer, G.
(Hrsg.): Die Arabische Welt im Spiegel der Kulturgeographie. Veröffentlichungen des Zentrums für Forschung zur arabischen Welt (ZEFAW), Band 1. Mainz: 400-411.
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PK Ma-G.2 Wasser- und Weidenutzung im Spannungsfeld zwischen traditionellen Entscheidungsprozessen und staatlichen Institutionen
Befragung eines Hirtennomaden der Fraktion Ait Tourmert mit Hilfe eines „Pile Sortings“. Erfragt
werden die Futterpräferenzen von Schafen und Ziegen und das Vorkommen von wichtigen Futterpflanzen in den Weidegebieten. Dieses lokale Wissen fließt in Entscheidungsprozesse zur Nutzung
der traditionellen Weidegebiete ein. Das Photo zeigt die Visualisierung der Nutztierarten über
Tiermodelle. In einem zweiten Schritt werden die Futterpflanzen als „gute“,“durchschnittliche“
oder „schlechte“ Futterpflanze klassifiziert und ihr Vorkommen auf den verschiedenen Weidetypen
erfragt.
Problemstellung
Im Fokus des Problemkomplexes PK Ma-G.2 steht die Nutzung der kollektiven natürlichen Ressourcen, die, anders als bei den sich im Privateigentum befindlichen Oasenfeldern, variabel und
prinzipiell von Entscheidungen der entsprechenden Kontrollinstitutionen abhängig ist. Wasser und
Weideland sind die Grundlagen der landwirtschaftlichen Nutzung im ländlichen Raum Südmarokkos. Beides sind traditionell kollektive Ressourcen, deren Nutzung und Verteilung früher die ansässigen Gemeinschaften in Eigenverantwortung regelten. Seit Beginn der französischen Protektoratszeit beansprucht jedoch der Zentralstaat die Entscheidungskompetenz über den Zugang zu diesen
Ressourcen. Trotz der formalen Zuständigkeit des Zentralstaates sind auf lokaler Ebene islamisch
begründete und auf traditionellen Vorgehensweisen basierende Kontroll- und Verteilmechanismen
wirksam.
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Während zum Beispiel an der feuchteren Nordflanke des Atlas-Gebirges auf Kollektivland auch
Regenfeldbau betrieben wird (vgl. Kraus 1991), wird im Arbeitsgebiet dieses Land bevorzugt für
die Weidewirtschaft verwendet (El Alaoui 2002). Dies gilt fast uneingeschränkt für die Region am
Südabhang des Hohen Atlas, wo Kollektivland fast ausschließlich Weideland ist. Die durch die
Umnutzug des ehemaligen Kollektivlandes aufgeworfenen Eigentumsfragen sind komplex und
teilweise noch nicht endgültig gelöst.
Prinzipiell untersucht der PK Ma-G.2 Entscheidungsprozesse, die im Drâa-Einzugsgebiet den Zugang zu solchen kollektiven natürlichen Ressourcen regeln. Durch eine Institutionenanalyse wird
auf den verschiedenen Hierarchieebenen und in den verschiedenen Institutionen die Kompetenzverteilung für das Ressourcenmanagement aufgezeigt und ihre aktuelle Bedeutung sowie ihre Akzeptanz beurteilt. Wegen der de facto bestehenden Rechtspluralität wurden sowohl die modernzentralstaatlichen als auch die traditionell-tribalen Institutionen berücksichtigt, die auf verschiedenen Ebenen der Entscheidungsfindung zum Tragen kommen können. Viele Managementprobleme
haben ihre Wurzeln in diesem Konfliktfeld konkurrierender Rechtsansprüche. Die entstehende Unsicherheit wurde in jüngster Zeit immer häufiger von Individuen ausgenutzt, die in der Lage waren,
finanzielle Ressourcen einzusetzen, um unter Ausnutzung der divergierenden Ebenen rechtlichen
und politischen Handelns eigene Interessen durchzusetzen, auch wenn sie im kollektiven Interesse
liegenden Entscheidungen zuwider laufen.
Mitarbeiter
H. Kirscht, A. Linstädter, G. Baumann, R. Drees
Zielsetzung
Aufgrund der Integration der Arbeitsgruppe „Weideökologie“ (A. Linstädter) hat sich die Zielsetzung des PKs bereits im vorigen Berichtsjahr verschoben. Neben der weit gediehenen Institutionenanalyse (IA), mit der ein Prozessverständnis für die Grundlagen und Mechanismen der kollektiven
und individuellen Nutzungsentscheidungen bezüglich kollektiven Besitzes gewonnen wurde, sind
konkrete Fragen über die Auswirkungen bestimmter Entscheidungsgefüge auf ein nachhaltiges
Weidemanagement ins Zentrum der PK-Arbeiten getreten.
Eine zentrale Hypothese zum nachhaltigen Weidemanagement in Trockengebieten ist, dass dieses
ökologische und ökonomische Puffer schafft bzw. erhält, wodurch die raum-zeitliche Variabilität
der Naturressourcen aufgefangen wird (Müller et al. 2007). Die Gültigkeit dieser Hypothese wird
innerhalb der Problemkomplexe Ma-L.1, Ma-L.2 und Ma-G.2 über eine interdisziplinäre, weideökologische und ethnologische Bearbeitung und die Modellierung mit BUFFER überprüft. Im vorliegenden Problemkomplex steht dabei die Frage im Vordergrund, inwieweit traditionelle und staatliche Institution dazu die nötigen Rahmenbedingungen schaffen und ob die aktuell beobachteten
Entscheidungsprozesse zu einem (im Sinne der Puffer-Hypothese) funktionell angepassten Weidemanagement führen.
Der PK untersucht, welche realen und virtuellen Gremien und Institutionen an Nutzungsentscheidungen beteiligt sind, wie formelle und informelle Instanzen interagieren, welche Prozesse
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der Entscheidungsfindung existieren und welche Kriterien für die jeweiligen Entscheidungen herangezogen werden. Die Kriterien erhalten ihre besondere Relevanz vor dem Hintergrund der Frage,
inwieweit Landnutzungsentscheidungen im Sinne nachhaltiger Landnutzung lenkbar sind.
Grundlage für die Institutionenanalyse ist ein Expertenmodell, das in erster Linie Informationen auf
Grundlage der in den ethnologischen Fallstudien erhobenen Daten liefert. Weiterhin fließen ethnologische und ethnobotanische Informationen zu Entscheidungsprozessen im Zusammenhang mit
dem Weidemanagement einer ausgewählten Nutzergruppe ein (vgl. den Bericht zum PK Ma-L.1).
Diese Informationen werden, z.B. in Form von „Wenn-Dann-Beziehungen“, formalisiert und in das
ökologisch-ökonomische, regelbasierte Weidenutzungsmodell BUFFER integriert. Verallgemeinerbare Informationen aus den ethnologischen Untersuchungen fließen als Strukturinformationen in das Informationssystem ISII ein, das für eine typische Kernregion der Nutzung von Kollektivland, das System Hoher Atlas-Jebel Saghro erstellt wird.
Das Blockdiagramm (Abb. III.2.4-6) zeigt die Unterschiede in räumlichen Kompetenzbereichen,
Institutionalität und Akzeptanz zwischen "staatlich / formal gültigen" und "traditionell / informellen" Institutionen des kollektiven Ressourcenmanagements, wie sie in die beiden im PK bearbeiteten Modelle und Systeme einfließen.
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IMPETUS
311
Abb. III.2.4-6: Blockdiagramm
ISII - Informations-System der Institutionellen Interdependenzen
Das Informations-System der Institutionellen Interdependenzen (ISII) nutzt die Erkenntnisse des
PK Ma-G.2, dass Wasser und Weideland als Grundlagen der landwirtschaftlichen Nutzung traditionell kollektive Ressourcen sind, bei denen neben der formalen Zuständigkeit des Zentralstaates und
seiner ausführenden Organe bei alltäglichen Entscheidungen auf lokaler Ebene auf traditionellen
Mechanismen basierende Kontroll- und Verteilungsverfahren wirksam sind. Die Erfahrung, dass
viele Managementprobleme ihre Wurzeln in diesem Konfliktfeld konkurrierender Rechtsansprüche
haben, hat uns dazu bewogen, institutionelle Strukturinformationen raumbezogen potentiellen Nutzern verfügbar zu machen. Grundlage für das IS bildet die Institutionen-Analyse, welche die Kompetenzverteilung für das Ressourcenmanagement sowohl in modern-zentralstaatlichen wie auch in
traditionell-tribalen Institutionen räumlich, institutionell und personell hierarchisch strukturiert darstellt (vgl.: Tab. III.2.4-1). Als Inputdaten werden allgemeine Informationen über traditionelle und
staatliche Institutionen auf verschiedenen Ebenen verwendet: Eine Bestandsaufnahme der Institutionen des Ressourcenmanagements beschreibt die Akteure. Daneben werden die Kompetenzbereiche
der Institutionen (legal, räumlich und thematisch) aufgezeigt. Die erkannten Entscheidungsmechanismen bei Nutzungsentscheidungen, bei denen Kriterien wie Kommunikation, Transparenz und
Akzeptanz von Entscheidungen sowie die Partizipativität der Entscheidungsfindung eine Rolle spielen, bilden das Grundgerüst für die Struktur des geplanten Informationssystems.
Das IS nutzt die Kartierung der räumlichen, formellen und thematischen Kompetenzbereiche von
Institutionen des Ressourcenmanagements, um so ortsbezogene Informationen zur Verflechtung
von Institutionen des kommunalen Ressourcen-Managements im Hohen Atlas darzustellen. Die auf
den verschiedenen, sich räumlich, konzeptionell und rechtlich überschneidenden Entscheidungsbäumen angeordneten Institutionen des Ressourcenmanagements können so dargestellt werden. Das
IS soll Entscheidungsräume unterschiedlicher Inklusivität abbilden und die in den Entscheidungsräumen jeweils relevanten Akteure darstellen. Die potentiellen Konfliktfelder der beteiligten Akteure werden durch die Kompetenzüberschneidungen bestimmt bzw. identifiziert.
Räumliche Objekte des IS sind relevante Stakeholder, also formelle und informelle Institutionen
(z.B. Gemeinden, Kaidate, Douars), Personen und Personengruppen (NGOs, Wassernutzerverbände) sowie die räumlich und quantitativ definierten Ressourcen. (z.B. tribale Weidegebiete,
Bewässerungsflächen).
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312
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Der folgende Auszug soll dieses Verhältnis illustrieren:
Tab. III.2.4-1: Institutionen und ihre administrativen, räumlichen und personellen Interdependenzen in Südmarokko (Auszug)
Modernesocieté
civile
Coutumière
Unités
Institutions
coutumièÄmter
/ aministratives
res
Gremien Personen
NGOs
Gremien
Parlement
Tribu
Fraction
Jmâa
Jmâa
Sheikh
Région
SoussMassa-Drâa
Province
Ouarzazate,
Zagora
Cercle
BoulmaneDades, …
Association
des
transhumants
Conseil
communale
Commune
Douar
Jmâa
Mouschech,
Moukkadim Douar
AUEA Association d'Utilizateurs
D'Eau
Beauftragter
für Weideland
Associations
de developpement
Beauftragter
für Wasserverteilung
Themen
Weitere
Territorien
Kollektivland
NSG's
Weideland
Forêts
Gesellschaft
Forst
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313
Habouss
Wasser
Naturschutz
Tourismus
BUFFER
Mit Hilfe des ökologischen Simulationsmodells BUFFER sollen die Auswirkungen von unterschiedlichen Beweidungsstrategien von Hirtennomaden auf Weidegebiete im Drâa-Einzugs-gebiet
untersucht werden. Das Modell befindet sich nach einem Wechsel des Bearbeiters noch in der Entwicklungsphase. Seit Anfang 2008 arbeitet Romina Drees an BUFFER. Da die Konzipierung von
BUFFER zu Beginn des Berichtjahres weitgehend abgeschlossen war, konnten jedoch noch Datenlücken identifiziert und entsprechende Nacherhebungen sowohl weideökologischer als auch ethnologischer Daten initiiert werden.
Eine wichtige Neuerung gegenüber der ursprünglichen Modellkonzeption betrifft die Berücksichtung von ausdauernden, verholzten Futterpflanzen im Untersuchungsgebiet. In vielen Modellen, die
sich mit der Beweidung in Trockengebieten beschäftigen, werden Savannenökosysteme betrachtet.
Dort sind Gräser die Hauptnahrung des Weideviehs. Der Zustand der Pflanze hängt hier stark vom
aktuellen Niederschlag und dem Beweidungsregime ab. Die Pflanzen lassen sich schematisch in
grüne und Reservebiomasse unterteilen. Die grüne Biomasse bildet den photosynthetisch aktiven
Teil der Pflanzen und bewirkt somit den Aufbau der Reservebiomasse, die im nächsten Jahr wiederum zum Aufbau der grünen Biomasse beiträgt. Die grüne Biomasse ist derjenige Teil der Vegetation, der durch Beweidung genutzt bzw. entfernt wird. Insgesamt spiegelt sich sowohl die Niederschlags- als auch die Beweidungsgeschichte in der Reservebiomasse wider.
Abb. III.2.4-7: Schema eines verholzten
Pflanzenindividuums mit grüner Biomasse
(grün) und Reservebiomasse (braun). Anders
als bei ausdauernden Gräsern muss bei einem
strauchigen Individuum weiter differenziert
werden in diesjährigen grüne Biomasse (a),
die grüne Biomasse der Vorjahre (b), fressbare Reservebiomasse (c) und nicht-fressbare
Reservebiomasse (d). Quelle: Entwurf O.
Jakoby, K. Frank, A. Linstädter.
In den untersuchten Gebieten Marokkos machen dagegen Zwergsträucher, d.h. mehrjährige, größtenteils holzige Arten, einen großen Teil der Vegetation und der Nahrungsgrundlage der Weidetiere
aus. Diese unterscheiden sich gegenüber den in Savannen dominierenden Gräsern vor allem da-
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durch, dass sie über längere Zeiträume oberirdisch überdauern und je nach Alter auch nicht mehr in
allen oberirdischen Teilen fressbar sind. Ebenfalls ist denkbar, dass abhängig von der jeweiligen
Wurzelstruktur bzw. -länge nicht ausschließlich der direkte Niederschlag als Wasserquelle genutzt
werden kann. Aufgrund dieser Gegebenheiten musste das Konzept der Reservebiomasse, die zur
Regeneration eines geschädigten Individuums beiträgt, angepasst werden. Da BUFFER als individuenbasiertes Modell geplant ist, war zu klären, wie ein Pflanzenindividuum sinnvollerweise in
fressbare und nichtfressbare Anteile differenziert werden kann (vgl. Abb. III.2.4-7) mit dem Schema eines verholzten Individuums). Entsprechend wird seit dem Frühjahr 2007 bei allen Bestimmungen der pflanzlichen Biomasse, d.h. sowohl im Zusammenhang mit der Messung des Individualgewichts als Merkmal im PFT-Katalog als auch bei der Bestimmung der Produktivität im Rahmen
der Käfigexperimente, fraktioniert nach „fressbarer“ und „nicht-fressbarer“ Biomasse gearbeitet.
Für BUFFER erscheint es sinnvoll, zuerst in einem kleinen Vormodell das Wachstum von holzigen
Arten sowie ihre Reaktion auf Beweidung zu untersuchen. Mit diesem Modell soll vor allem ein
qualitatives Verständnis der Interaktion zwischen holzigen Arten und ihrer Umwelt gewonnen werden. Idealerweise können Aussagen über Wachstums- und Konkurrenzverhalten sowie die räumliche Dynamik verschiedener Arten gewonnen werden, die direkt zur Implementierung der Vegetationsdynamik in BUFFER genutzt werden.
Aufbauend auf diesen Informationen ist das Modell BUFFER konzipiert. Zunächst wird eine räumlich implizite Version des Modells umgesetzt. Für spätere Versionen wird es aufgrund der Realisierung von Zugwegen (und deren Kosten) der Nomaden sowie für die geplante Kreuzvalidierung mit
den Modellen SAVANNA und MOVEG Drâa nötig, den Raum explizit zu modellieren. MOVEG
Drâa bewertet dabei nur die tatsächlich stattfindenden Veränderungen, unabhängig von einer weidewirtschaftlichen Nutzung und einer damit möglicherweise einhergehenden Degradation der Vegetation. Gleichzeitig liefert MOVEG Drâa flächenhafte Informationen für die Definition verschiedener Weidetypen und die raumzeitlichen Muster ihrer Nutzung, die essentiell für die Modellierung
des Weidemanagements mit BUFFER sind.
Das Modell kann gedanklich in zwei Module unterteilt werden, die miteinander interagieren. Das
eine simuliert Vegetationsdynamiken, das andere die Nutzung durch Nomadenhaushalte. Beide interagieren über verschiedene Prozesse miteinander. Zum einen wird die Vegetation (vor allem charakterisiert durch die Biomasse einzelner PFTs und die Artenzusammensetzung) durch die Intensität
der Beweidung bestimmt werden, zum anderen wird der Zustand der Vegetation die Entscheidungen der Nomaden beeinflussen, in welchen Gebieten wie intensiv genutzt wird. Ein weiterer Faktor,
der von entscheidender Bedeutung für die Vegetation sein wird, ist der Niederschlag. Dieser wird
sich über die Wachstumsrate ebenfalls direkt auf die Vegetation auswirken und hat darüber auch
indirekt einen Einfluss auf die Beweidungsstrategien der Nomaden. Dementsprechend kann der
Niederschlag auch direkt als Kriterium für die Wahl der zu verwendenden Strategie dienen. Als
Zielgrößen von BUFFER sind der Zustand der Vegetation (Abundanzen der PFTs, Biomasse) sowie
das Kapital von Nomadenhaushalten (Herdengröße) geplant.
SDSS Padrâa
Das SDSS Padrâa integriert Daten, Modellergebnisse und Fragestellungen aus den PKs Ma-L.2 und
Gesellschaft
IMPETUS
315
Abb. III.2.4-8: Blockdiagramm zum geplanten SDSS Padrâa. Entwurf A.
Enders, A. Linstädter.
Ma-G.2. Es ist noch nicht zur „Version Null“ gelangt, da die Arbeit am zugrunde liegenden Modell
BUFFER noch nicht abgeschlossen ist (siehe oben). Es existieren jedoch für Padrâa detaillierte Planungen der Zielgruppe, der Fragestellung und des notwendigen Dateninputs. Weiterhin ist bereits
definiert worden, an welchen Stellen Experten in den Entscheidungsablauf eingreifen können, auf
welche Weise ihr Wissen einfließt, und wie die Ergebnisse aufbereitet und ausgegeben werden sollen. Für das Einfließen von Expertenwissen ist in Zusammenarbeit mit Andreas Enders ein „Fuzzy
Tool“ entwickelt worden, das gezielt Expertenwissen über eine interaktive Fuzzyfizierung gestattet.
Padrâa ermöglicht Entscheidungshilfen im Zusammenhang mit nachhaltiger Weidenutzung im Hohen Atlas.
Die Fragestellung 1 entspricht der eines Frühwarnsystems: Lassen sich allgemein bzw. in bestimmten Jahren besonders degradationsgefährdete (vulnerable) Weidegebiete identifizieren? Fragestellung 2 steht im Zusammenhang mit dem Weidezugang: Lokale Entscheidungsträger bekommen
Hilfen, wann eine Öffnung von Weidegebieten für externe Herden transhumanter Viehhalter in Zeiten mit lokal begrenzten Dürren möglich und sinnvoll ist.
Methodik
Die Einzelergebnisse der interdisziplinären Untersuchungen werden in einem konzeptionellen Expertenmodell, das die Entscheidungsbäume und Wirkungsmechanismen des Ressourcenmanagements abbildet, integriert. Dieses Expertenmodell wird direkt in eine regelbasierte, ökologisch-ökonomische Modellierung des Ressourcenmanagements mit seinen Wechselwirkungen zur
Verfügbarkeit dieser natürlichen Ressourcen umgesetzt (BUFFER; vgl. PK Ma-L.2). Darüber hinaus bilden die Entscheidungsabläufe, die das konzeptionelle Modell nachbilden kann, die Grundlage des Informationssystems ISII. Die durch Überschneidungen der Kompetenzbereiche der betei-
Gesellschaft
IMPETUS
316
ligten Akteure entstehenden Konfliktfelder werden dabei identifiziert. Es ergibt sich so die Möglichkeit, institutionelle Ansatzpunkte für nachhaltige Landnutzungskonzepte und Managementpläne
aufzuspüren. Mit Hilfe des Simulationsmodells BUFFER können postulierte nachhaltige Landnutzungskonzepte direkt in ihrer Auswirkung auf die natürlichen Ressourcen abgeprüft werden. Da ein
nachhaltiges Ressourcenmanagement in ariden und semiariden Klimata an die zeitlich und räumlich
extrem heterogene Ressourcenverfügbarkeit angepasst sein muss, werden die zugrunde liegenden
Prinzipien des Landmanagements ebenso im Fokus des ökologisch-ökonomischen Modells
BUFFER stehen wie die Dynamiken und die „Puffer-Qualität“ der natürlichen Ressourcen Weide
und Wasser.
Stand der Arbeiten
Im Berichtsraum sind die vegetations- und weideökologischen Arbeiten in der Fallstudie „Weidegebiet der Ait Tourmert“ dem Arbeitsplan entsprechend umgesetzt worden. In enger Zusammenarbeit mit ethnologischen Bearbeitern wurden die Weidegebiete und deren Grenzen identifiziert. Es
lassen sich drei verschiedene Weidegebiete der Ait Toumert abgrenzen, zunächst das Winterweidegebiet (Imlil, Timassinine, Saghro, Asselda), weiterhin ein Zwischenweidegebiet (Asselda) und
schließlich ein Sommerweidegebiet (Aujgal, Hoher Atlas). Dem entsprechen die vegetationsökologischen Untersuchungsgebiete: für die Winterweide Trab Labied (Testsite TRL) und Imlil, für die
Zwischenweide Taoujgalt (Testsite TAO), Ameskar (Testsite AMS) und Asselda, und für die Sommerweide Tizi n’Tounza (Testsite TZT).
Somit ist in jedem der drei Weidegebiete der Ait Tourmert mindestens eine IMPETUS-Testsite stationiert. Dieser Umstand schafft sowohl für weideökologische Arbeiten als auch für das darauf aufbauende ökologisch-ökonomische Modell BUFFER eine exzellente Datenlage.
Auf jeder der vier Höhenstufen (TRL, TAO, AMS, TZT) wird ein vierteiliger Weidegradient aufgespannt (Abbildung III.2.4-9). Die insgesamt 16 Gebiete sind im Herbst 2007 bereits ausgewählt
Abb. III.2.4-9: Matrix der 16 weideökologisch zu charakterisierenden
Gebiete mit jeweils spezifischer Kombination aus Höhenstufe und Nutzungsintensität. Quelle: Entwurf G. Baumann.
Gesellschaft
IMPETUS
317
worden, und es erfolgte eine erste vegetationskundliche Datenaufnahme. Abbildung Ma-G.2.6 zeigt
die deutlichen Unterschiede zwischen den vier Nutzungsstufen am Beispiel des Weidegebietes in
der Nähe der Testsite Taoujgalt. Während auf der Testsite selbst nach sechsjährigem Beweidungsausschluss die Dichte und Anzahl der ausdauernden Halbsträucher (Artemisia herba-alba und Artemisia mesatlantica) deutlich zugenommen haben, finden sich in Dorfnähe vor allem einjährige
Arten und mehrjährige, krautige Rosettenpflanzen (vgl. den Bericht zum PK Ma-L.2). Während der
Feldforschung im Frühjahr 2008 werden in jedem der Gebiete jeweils 8-10 Vegetationsaufnahmen
durchgeführt werden, die als statistische Basis zur Abundanzbestimmung der verschiedenen Pflanzenfunktionstypen (Response Groups) dienen. Zusätzlich werden die beiden Weidegebiete Imlil
und Asselda vegetationsökologisch charakterisiert werden, da in diesen Gebieten die ökologische
Datenlage noch nicht ausreicht.
Abb. III.2.4-10: Dokumentation des Weidegradienten „Taoujgalt. Der Gradient dient neben dem
bei Ameskar zur weideökologischen Beurteilung der Zwischenweiden im Ait Tourmert-Transhumanzzyklus. Stufe 1 zeigt den Vegetationszustand nach 6 Jahren ohne
Beweidung, Stufe 2 eine danebenliegende, moderat beweidete Fläche, Stufe 3 eine
stark genutzte Weide in Siedlungsnähe und Stufe 4 eine extrem stark genutzte Fläche
direkt am Rande einer Siedlung. Quelle: Entwurf A. Linstädter.
Institutionelle Aspekte des Weidemanagements in der Atlasregion
Gesellschaft
IMPETUS
318
Um institutionelle Aspekte eines nachhaltigen Weidemanagements zu verstehen, müssen Indikatoren und Kriterien für Entscheidungen im Rahmen des lokalen Herden- und Ressourcenmanagements bekannt sein. Nur so werden beispielsweise Mobilitätsentscheidungen nachvollziehbar und
damit regelbasiert modellierbar. Eine entsprechende Datenlücke wurde bereits zu Beginn der 3.
Antragsphase identifiziert. Sie konnte im Berichtsjahr im Rahmen der Feldforschung für eine Diplomarbeit (B. Kemmerling) geschlossen werden. Die folgenden drei Aspekte wurden während der
Feldforschung von September bis November 2007 untersucht: (i) lokales Wissen zur Naturressource “Weide”, insbesondere zu Futterpflanzen, (ii) Weidemanagement und Mobilitätsmuster (vgl. den
Bericht zum PK Ma-L.1), und (iii) soziale Netzwerke und Institutionen.
Mittels einer „Cultural Domain Analysis“ wurde lokales Wissen über die Qualität und Quantität
von Futterpflanzen erfragt. Zu diesem Zweck wurden Freelists erstellt, die eine statistische Auswertung der als wichtig wahrgenommenen Pflanzen ermöglichen. Strukturiertes Pile Sorting ergab zusätzliche Informationen über das Auftreten der Pflanzen auf bestimmten Weidegebieten sowie über
die Fressbarkeit für Schafe und Ziegen. Dadurch werden die Resultate der Freelists sinnvoll ergänzt. Es wird angenommen, dass das lokale Wissen über Futterpflanzen ein Indikator für Entscheidungen zur zeitlichen und räumlichen Mobilität der Pastoralnomaden ist.
Gesellschaft
IMPETUS
319
Generell liefert lokales Wissen über Futterpflanzen jedoch keine Informationen über die Abweichungen vom Mobilitätsmuster, die durch teilstandardisierte Interviews bei verschiedenen Familien
der Ait Toumert herausgestellt wurden (vgl. den Bericht zu PK-Ma-L.1).
Bei den Befragungen zu wichtigen Futterpflanzen im Weidegebiet mit Hilfe der FreelistingMethode zeigte sich, dass deutliche Unterschiede im lokalen Wissen existieren: Die Pflanzenlisten
der 17 Informanten umfassen zwischen 19 und 122 Pflanzen. Insgesamt gibt es 898 Nennungen, aus
denen 232 verschiedene Arten resultieren. Die Freelisting-Methode ermöglicht eine statistische
Auswertung jeder genannten Pflanze innerhalb der befragten Gruppe. Ein Ranking der Arten kann
entweder anhand der Frequenz der Nennungen erfolgen (wie in Abb. III.2.4-12), oder mittels der
Salienz jeder Pflanze, ausgedrückt im Smith’s Index. Dieser berücksichtigt (i) die Häufigkeit der
Abb. III.2.4-11: Weidegebiete der Ait Tourmert. Die beiden nördlichsten Weidegebiete sind Sommerund Zwischenweide, alle weiter südlich gelegenen Weidegebiete zählen zu den Winterweiden. Dabei lassen sich nahe Winterweiden (grüne Farbtöne) und ferne Winterweiden (orange und rote Farbtöne) unterscheiden.
Nennungen in allen Freelists, (ii) die Position der Nennung in jeder Freelist, und (iii) die Länge jeder Freelist (vgl. Abbildung III.2.4-12, rechte Spalte).
Um einen direkten Vergleich von lokaler Wertschätzung einer Art und ihrer ökologischen Bedeutung vornehmen zu können, müssen auch die ökologischen Daten in einem gewichteten Rang aus-
Gesellschaft
IMPETUS
320
gedrückt werden. Sie werden folglich an die ethnologischen Kriterien für die Salienz angepasst (Eisold et al. 2006). Dabei sind die Vegetationsaufnahmen (Plots) äquivalent zu den Informanten, der
Bedeckungsgrad einer Pflanze in einem Plot wird der Position in einer Freelist gegenübergestellt,
und die Frequenz der Pflanzen auf den Plots ist gleich der Häufigkeit der Nennungen aus allen Freelists. Eine Gruppierung der Pflanzen in Lebensformen nach Raunkiaer ermöglicht anschließend
einen Vergleich lokaler Wahrnehmung von Futterpflanzen mit wissenschaftlichem Wissen über sie.
Eine Auswertung der Pile Sorts über die Fressbarkeit für Schafe und Ziegen sowie über das Auftreten der Futterpflanzen auf den verschiedenen Weidegebieten soll weiterhin dazu dienen, Kriterien
für Gemeinsamkeiten oder Unterschiede zwischen lokalem und wissenschaftlichem Wissen zu erklären. Des Weiteren kann so diskutiert werden, inwieweit lokales Wissen über Futterpflanzen als
Indikator für Mobilitätsentscheidungen dient.
Bei der Auswahl der verfügbar gemachten Informationen muss beachtet werden, dass gezielte Interventionen, die ein langfristig nachhaltiges Ressourcenmanagement anstreben, für die lokale Bevölkerung nur dann attraktiv und akzeptabel sind, wenn Konsens darüber hergestellt werden kann,
wem die nachhaltig nutzbar gemachte Ressource letztendlich zugute kommen wird. Erfahrungen
verschiedener Einrichtungen haben gezeigt, dass die vorhandene rechtliche Unsicherheit, aber auch
eine mangelnde Akzeptanz geplanter Maßnahmen, oft lediglich kurzfristige Exploitationsstrategien
fördern, die einem nachhaltigen Ressourcenmanagement entgegenstehen. Werden solche MaßnahITEM
FREQUENCY RESP PCT AVG RANK Smith's S
---------------------------- --------- --------- --------- --------1
ADOLFSSA
17
100
7.588
0.861
2
TIMIMTE
16
94
23.438
0.514
3
ASSAY
15
88
32.333
0.359
4
TARDMA
15
88
20.533
0.567
5
IZRI
15
88
20.067
0.627
6
TOUCHKT
15
88
11.667
0.730
7
AZOUKNI
15
88
27.267
0.449
8
AMENGHETAL
14
82
8.643
0.698
9
AZMROY
14
82
15.929
0.606
10
AWERDAL
14
82
33.929
0.314
Abb. III.2.4-12: Ausschnitt aus der Gesamt-Freelist, sortiert nach der Häufigkeit (Frequency). Der Smith’s Index S
(rechte Spalte) wurde mit Hilfe der Software „Anthropac“ berechnet. Er beschreibt die Salienz in
der lokalen Wahrnehmung, d.h. den gewichteten Rang der Pflanzenarten (Items). Quelle: Daten und
Auswertung B. Kemmerling.
men trotzdem, zum Beispiel durch staatlichen Druck, durchgeführt, so kann dies die traditionellen
Instrumente des kollektiven Ressourcenmanagements untergraben und zu einer Verschärfung latent
vorhandener Interessenskonflikte führen. Die bisher durchgeführten und noch geplanten Capacity
development Maßnahmen ziehen deshalb darauf ab, neben der Schulung an der technischen Platt-
Gesellschaft
IMPETUS
321
form zur Datenübergabe schon in einem frühen Stadium der Entwicklung die potentielle Akzeptanz
und Nutzerfreundlichkeit der Anwendungen mit den lokalen Stakeholdern abzustimmen.
Capacity development Maßnahmen
Im März und im Oktober 2007 wurden zwei Workshops zur regionalen Ressourcenplanung durchgeführt. Der erste Workshop im März 2007 wurde gemeinsam von IMPETUS, dem Biodiversitätsprojekt CBTHA und BIOTA-Maroc organisiert. Schwerpunkt waren Fragen des Ressourcenmanagements im Zielgebiet. Neben Mitarbeitern der veranstaltenden Organisationen nahmen Vertreter
von ECO-Maroc, der Université Iben Zoher Agadir und der ORMVAO in Ouarzazate am Workshop teil. Der Workshop diente in erster Linie der Vorstellung der in IMPETUS verwendeten Modelle und der Darstellungen der Arbeiten zum Ressourcenmanagement im gemeinsamen Untersuchungsgebiet, zwischen Hohem Atlas und Saghro. Bei mehreren Treffen mit dem Leiter des „Projet
pour la Conservation de la Biodiversité par la Transhumance dans le Versant Sud du Haut Atlas“
wurde der Entwurf für eine „Axes de partenariat“ zwischen IMPETUS, BIOTA Maroc und der
CBTHA entwickelt, in dem die weitergehende Zusammenarbeit im Bereich der Weidewirtschaftsuntersuchungen dargestellt wird.
Während des Workshops im September/Oktober wurde erstmalig das IMPETUS Framework und
das IMPETUS Laptoplabor zusammen mit A. Enders präsentiert. Die Teilnehmer der als Arbeitsgruppenworkshop konzipierten und gemeinsam von IMPETUS, der CBTHA und BIOTA Maroc
organisierten Veranstaltung hatten die Möglichkeit, erste Versionen der bereits in das Framework
integrierten Informationssysteme LUD-HA und Padrâa zu nutzen und auf die Anwendbarkeit sowie
die Erweiterbarkeit hin zu testen. Anregungen zur Systemstruktur und zur verwendeten Abfragemasken flossen in die weitere Entwicklung der Systeme ein. Während des Herbst-Workshops wurde
die inzwischen bei der Leitung der ORMVAO vorliegende „Note sur les Axes de Partenariat“ weiter diskutiert und auf einen guten Weg gebracht.
Ausblick
Erstmals liegen seit Anfang 2008 durch die Umzeichnung von Mental Maps in GIS-Karten (vgl.
Abb. III.2.4-11) genaue und georeferenzierte Informationen zu den Grenzen der einzelnen Weidetypen der Ait Tourmert und angrenzender Nomadengruppen vor. Dies ermöglicht die Zuordnung
von Vegetationseinheiten (nach der Karte von M. Finkh) und von naturräumlichen Einheiten, aber
auch von abiotischen Standortfaktoren wie der Wasserspeicherfähigkeit der Böden (Bodenkarte von
A. Klose) und der pflanzlichen Produktivität (als Ergebnisse der Modelle SAVANNA und MOVEG
Drâa) zu den Weidegebieten. Die entsprechenden Auswertungen sollen in der 1. Hälfte des Jahres
2008 vorgenommen werden. Nachdem bereits durch statistische Methoden (wie Smith’s Rank) ein
Abgleich von lokalem und wissenschaftlichem Wissen zu Entscheidungsprozessen im Weidemanagement erfolgt ist, bietet die Weidekarte nun die Möglichkeit, naturwissenschaftliche und ethnologische Daten zu raum-zeitlichen Mustern der Vegetation und Weidenutzung abzugleichen. Im gleichen Zeitrahmen soll das IS ISII weiterentwickelt und in Kooperation mit marokkanischen Partnern
mit zusätzlichen Detailinformationen gefüllt werden. Dazu sind verschiedene Capacity development-Maßnahmen vorgesehen, die der gemeinsamen Arbeit an den Fragestellungen und Konzepten
der SDSS/IS und z.T. der zugrunde liegenden Modelle (wie BUFFER), der Integration von in Ma-
Gesellschaft
IMPETUS
322
rokko verfügbarem Expertenwissen und von Daten in die IS und SDSS, sowie der formellen Absicherung der Zusammenarbeit zwischen IMPETUS und der CBTHA dienen.
Neben der Vorstellung des Arbeitsstandes in den Modellen BUFFER und MOVEGDrâa ist vor allem die Arbeit an den Transferprodukten VEGSAT, Padrâa, PLANT, ISI und LUD-HA durch Vorträge und Werkstattgespräche geplant. Aus den bereits identifizierten Fragestellungen der SDSS
sollen gemeinsam diejenigen ausgewählt werden, die für die jeweiligen Anwender besonders bedeutsam sind und daher ein hohes Nutzungspotential aufweisen. In Werkstattgesprächen sollen die
Fortschritte bei den verschiedenen Komponenten des IMPETUS Frameworks diskutiert werden.
Auf der Input-Seite liegt ein Schwerpunkt auf der interaktiven Integration von marokkanischem
Expertenwissen mittels Fuzzy Logic-Tools v.a. in BUFFER und Padrâa sowie auf der Identifikation
und Einbindung von bereits vorliegenden oder über Monitoring weiter zu erhebenden ökologischen
und sozio-ökonomischen Daten. Auf der Output-Seite soll im Detail diskutiert werden, welche
Ausgabeform die jeweiligen Anwender für eine Entscheidungsunterstützung benötigen.
Literatur
Müller, B., Linstädter, A., Frank, K., Bollig, M. & Wissel, C. (2007). Learning from local knowledge: Modeling the pastoral-nomadic range management of the Himba, Namibia. Ecological
Applications, 17, 1857-1875.
Eisold, J., S. Tönsjost, M. Bollig and A. Linstädter 2006: Local and Ecological Knowledge on Natural Resource Management – A Case Study from north-western Namibia.
http://www.tropentag.de/2006/abstracts/full/45.pdf
El Alaoui, Mohammed (2003): Etude sur le Statut Jurisdique des Terres Collectives au Maroc et les
Institutions Coutumières et Locales dans les Versant Sud du Haut Atlas. Projet CBTHA, Ouarzazate
Kraus, Wolfgang (1991) Die Ayt Hdiddu. Wirtschaft und Gesellschaft im Zentralen Hohen Atlas.
Veröffentlichungen der Ethnologischen Kommission, Band 7; Verlag der Österreichischen
Akademie der Wissenschaften, Wien.
IMPETUS Atlas
IMPETUS
321
IV Kommunikation von wissenschaftlichen Ergebnissen:
Das IMPETUS-Atlas-Konzept
Gemeinde Vertreter arbeiten mit dem digitalen IMPETUS Atlas auf dem Gemeindeworkshop in
Parakou.
Problemstellung
In wissenschaftlichen Projekten werden in der Regel viele Daten zusammengetragen, gemessen
oder erhoben, woraus Analysen abgeleitet und Modellergebnisse produziert werden. Weiterhin entstehen Berichte und wissenschaftliche Publikationen.
Es stellt sich aber die Frage, wie diese Menge von Informationen in einer geeigneten Weise anderen
Wissenschaftler oder einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden können. Wissenschaftliche Publikationen sind ein geeignetes Forum für Experten haben aber den Nachteil, dass
dort nur ein kleiner Teil der Untersuchungen und der erhobenen Daten veröffentlicht werden können. Des Weiteren sind die Publikationen meist in Englisch und werden deshalb in frankophonen
Ländern nur von einer Minderheit verstanden. Auch sind die wissenschaftlichen Zeitschriften in der
Regel sehr teuer, so dass sie in Entwicklungsländern oft nicht erhältlich sind. Außerdem sind die
Fachpublikationen aufgrund der sehr technischen, fachspezifischen Sprache oft für Laien nicht verständlich.
Eine andere wichtige Aufgabe besteht in der Verbreitung und Dokumentation der in einem Projekt
erhobenen und verwendeten Daten und Modellergebnisse samt der dazu notwendigen Metadaten
(also wie die Daten erhoben wurden, bzw. mit welchen Methoden und auf welcher Datengrundlage
Analysen und Modellergebnisse abgeleitet wurden). Dadurch können die, oft mit großer Mühe und
IMPETUS Atlas
IMPETUS
322
mit hohem finanziellem Einsatz erhobene Daten auch noch viele Jahre später noch in Wert gesetzt
werden. Eine gute Zugänglichkeit der Daten ist besonders für Entwicklungsländer von Bedeutung,
da dort in der Regel nur wenige Informationen gedruckt oder als digitale Daten zur Verfügung stehen.
Es stellt sich also die Frage, wie wissenschaftliche Ergebnisse so kommuniziert werden können,
dass sie weite Verbreitung erfahren und auch für fachfremde Entscheidungsträger oder andere interessierte Personen verständlich sind. Auch die den Ergebnissen zugrunde liegenden Daten sollten
einfach und schnell verteilt werden können. Dadurch können sie als Grundlage für vielfältige Entscheidungsfindungen verwendet werden.
Mitarbeiter
H.-P. Thamm, M. Judex, S. Krüger
Zielsetzung
Als Antwort auf die in der Problemstellung aufgeworfenen Fragenkomplexe wurde der IMPETUS
Atlas und der Interaktive IMPETUS Digital-Atlas (IIDA) entwickelt. Bei dem gedruckten
IMPETUS Atlas sollen relevante Themenfelder auf etwa zwei Textseiten behandelt und mit aussagekräftigen Karten, Grafiken und anderen Abbildungen erklärt werden. Der Text sollte auch für
interessierte Laien verständlich sein, trotzdem aber wissenschaftlich fundiert sein und durch weiterführende Literatur gestützt werden. Die Gestaltung des Atlas sollte ansprechend sein, so dass er
zum Lesen anregt.
Da ein gedruckter Atlas statisch ist, d.h. nicht einfach berichtigt, ergänzt oder erweitert werden kann
und aufgrund der hohen Druckkosten auch nicht alle Ergebnisse beinhalten kann, soll auch als Ergänzung und Erweiterung ein Interaktiver IMPETUS Digital-Atlas geschaffen werden, in dem viel
mehr Ergebnisse sowie die den Ergebnissen zugrunde liegenden Daten und Methoden dokumentiert
werden. Er soll auch einfache Analysefunktionen bieten sowie dem Anwender die Möglichkeit geben, aus den dort vorhandnen Informationen eigene Karten zusammenzustellen abzuspeichern und
auszudrucken.
Folgende Anforderungen werden an den IIDA gestellt:
-
Keine zusätzliche Installation von Software auf dem Computer des Nutzers (außer Java, das
in der Regel schon installiert ist
-
Auch von CD oder DVD lauffähig
-
Darstellung von Rasterdaten, Vektordaten, Textdokumente als .TXT .PDF oder .HTML
möglich
-
Möglichkeit der Darstellung von Videos und oder Tondokumenten
-
Mitführung von Metadaten für jeden Datensatz
-
Darstellung von vordefinierten Karten aus Überlagerung von einzelnen Informationsebenen
(Layern)
IMPETUS Atlas
IMPETUS
323
-
Erstellung von eigenen Karten aus den vorhandenen Layern
-
Einfache Analysefunktionen
-
Möglichkeit der Verlinkung von Punkten oder Flächen mit weiterführenden Informationen
(„Hot Links“)
-
Mehrsprachigkeit, d.h. die Möglichkeit auf unterschiedliche Sprachen umschalten zu können
-
Einfache Änderung oder Ergänzung der Datensätze auch für nicht Computer-Experten
Nutzergruppen
• Alle Behörden und Entscheidungsträger in Benin
• Wissenschaftler
• Nichtregierungsorganisationen
• Lehrer und Schüler oder Studenten
• Interessierte Laien
Stand der Entwicklung
Gedruckte Atlas-Version
Aufbauend auf den Erfahrungen mit der ersten Version des IMPETUS Atlas der in erster Auflage
2005 gedruckt wurde, gab es eine Version des IMPETUS Atlas in dem Format A3 als Loseblattsammlung und eine A4 Version mit einer Spiralbindung. Die A3 Karten können für Diskussionen
herausgenommen werden und zum besseren Vergleich auf einen Tisch oder eine Wand gelegt werden. Das A4 Format wurde für eine einfache Handhabung auch im Gelände gewählt. Dabei ist die
Spiralbindung von Vorteil.
Für den gedruckten IMPETUS Atlas wurde eine optisch sehr ansprechende Vorlage geschaffen, die
den wissenschaftlichen Anspruch unterstreicht. Hierfür erfolgte die Wahl einer ansprechenden Typographie die den professionellen Anspruch des gedruckten Atlas unterstreicht. Die Vorlage erfolgte mit dem Textverarbeitungsprogramm Word damit die einzelnen Bearbeiter sich nicht in ein komplexes Textsatzprogramm einarbeiten mussten. Die Beiträge wurden anschließend mit einem Open
Source Textsatzprogramm in die endgültige Form gebracht.
Der Text sollte wissenschaftlich korrekt aber allgemein verständlich sein. Besonderer Wert wurde
auf aussagekräftige Karten, Grafiken und sonstige Abbildungen gelegt. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für eine fertige Seite. Die Beiträge der ersten Auflage des IMPETUS Atlas wurden entsprechend den neuen Forschungsergebnissen erweitert und neue Beiträge hinzugefügt. Die kartographische Darstellung wurde, so weit es das zur Verfügung stehende Personal sowie die sehr heterogenen
Themenfelder erlaubten, vereinheitlicht.
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Um eine hohe Qualität des Inhaltes zu gewährleisten, wurde ein Review-System etabliert und konsequent angewendet. Die kartographische Darstellung wurde so weit es das zur Verfügung stehende
Personal sowie die sehr heterogenen Themenfelder erlaubten vereinheitlicht.
Die inhaltliche Gliederung erfolgte nach den unterschiedlichen räumlichen Skalen, auf denen
IMPETUS arbeitet, von gesamt West-Afrika, ganz Benin, das Einzugsgebiet des Ouémés, das Einzugsgebiet des Oberen Ouémés (HVO), bis hin zu Fallstudien, die sich entweder auf einzelne Lokalitäten beziehen oder keine räumliche Verortung aufweisen.
Um eine hohe Qualität des Inhaltes zu gewährleisten, wurde ein internes Review-System etabliert
und konsequent angewendet. Die Koordination und Zusammenstellung der Beiträge erfolgte durch
einen Redaktionsausschuss.
Abb. IV-1: Beispielseite aus dem neuen gedruckten IMPETUS Atlas
Der Interaktive IMPETUS Digitale Atlas (IIDA)
Ein gedruckter Atlas weist prinzipiell einige Nachteile auf. Besonders schwerwiegend sind die hohen Produktionskosten (die gedruckte Version liegt bei ca. 30 Euro pro Exemplar reine Produktionskosten). Dies beschränkt die Anzahl der Themen die aufgenommen werden können. Ein weiterer
Nachteil ist, dass ein gedruckter Atlas statisch ist, d.h. Verbesserungen, Änderungen, Ergänzungen
und Erweiterungen sind nicht ohne einen kompletten Neudruck möglich. Auch können die den Ana-
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lysen und Ergebnissen zugrunde liegenden Daten, Methoden und Modelle nicht hinzugefügt werden.
Deshalb wurde der IIDA als innovatives System zur Organisation, Darstellung, Analyse und Kommunikation von wissenschaftlichen Ergebnissen und den ihnen zugrunde liegenden Daten und Methoden geschaffen.
Der IIDA wurde komplett in Java programmiert und ist daher auf unterschielichen Computerplattformen lauffähig, für die die JAVA Runtimeenvironment erhältlich ist (z.B. Windows, Linux, Unix,
Mac). Es muss keine weitere Software, wie z.B. ein proprietärer Viewer, installiert werden. Dadurch werden auch Probleme aufgrund beschränkter Nutzerrechte vermieden. Auch der Start des
IIDA direkt von CD oder DVD ist ohne Probleme möglich. Als einzige Voraussetzung muss Java
auf dem Rechner installiert sein, was in der Regel der Fall ist, da es für viele Webapplikationen
benötigt wird. Durch den Einsatz von Java kann der IIDA ohne Lizenzkosten beliebig oft weitergeben werden. Das ist gerade für Entwicklungsländer eine wichtige Vorraussetzung für eine unkomplizierte Verbreitung und Benutzung. Durch die JAVA-Technologie kann der IIDA auch direkt über
das Internet gestartet werden.
Die Darstellung und Verarbeitung der (Geo-)Daten erfolgt durch die freie GeoTools-Bibliothek
(http://geotools.codehaus.org/), die die umfangreichen Standards des Open GIS Consortiums umsetzt. Die Darstellung der einzelnen Informationsebenen (Layer) erfolgt über die Technik der Styled
Layer Descriptions und ist damit frei und unabhängig von den Daten selbst zu gestalten.
Mit dem IIDA können Rasterdaten, Vektordaten, Texte, Bilder, Multimediadateien (z.B. Videos),
Messdaten oder modellierte Daten dargestellt werden. Die Daten können entweder einen Raumbezug haben (z.B. Brunnen, Messstellen, Vegetationseinheiten) oder auch ohne räumliche Verortung
dargestellt werden (Textdokumente).
Das IIDA-Konzept besteht aus zwei Programmmodulen: Dem IIDA-Viewer, mit dem die Daten
dargestellt werden, und dem IIDA Atlas-Creator, mit dem ein Atlas erstellt werden kann. Der AtlaCreator ist ein recht einfach zu bedienendes Tool, das erlaubt, einen Atlas mit Drag und Drop zu
erzeugen. Er unterstützt die Zuordnung von Metadaten und von mehrsprachigen Beschreibungen.
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Abb. IV-2: Benutzeroberfläche des IIDA mit einer Beispielkarte von Benin
Der IIDA bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Durch die preisgünstige Produktion können
beliebig viel Themenfelder aufgenommen werden. Weiterhin bietet er die Möglichkeit alle verwendete (Geo-) Daten sowie deren Metadaten zu veröffentlichen. Somit können die aus den Daten abgeleiteten Analysen nachvollzogen werden. Dies löst auch das Problem der strukturierten Ablage
und Sicherung von in Projekten erhobenen Daten, wodurch diese voraussichtlich auch in einigen
Jahrzehnten Wissenschaftlern und interessierten Personen zu Verfügung stehen. Dies ist ein großer
Vorteil im Vergleich zu der bisherigen Praxis in denen sehr häufig einmalige Daten, die mit großem
personellem und finanziellem Aufwand erhoben wurden, nach Ablauf eines Projektes verloren gehen.
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Abb. IV-3: Beispiel für eine Atlaskarte des IIDA. Hier werden Einzugsgebiete im HVO dargestellt und Detailinformation zu einem Pegel abgerufen.
Dargestellt werden können Rasterdaten, Vektordaten, Texte, Bilder, Multimediadateien (z.B. Videos) und Messdaten oder modellierte Daten. Die Daten können entweder einen Raumbezug haben
(z.B. Brunnen, Messstellen, Vegetationseinheiten) oder auch ohne räumliche Verortung dargestellt
werden (Texte). Die Daten sind dem vom OGC definierten Standards konform (Open GIS Consortium). Dargestellt werden die Einzelnen Informationsebenen wie sie in den Styled Layer Descriptions definiert wurden.
Einerseits können vordefinierte thematische Karten mit unterschiedlichen Informationsebenen
(Layern) erstellt werden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit aus den einzelnen Rohdaten
sich selber thematische Karten zu erzeugen und diese zu exportieren oder auszudrucken. Hierbei
bietet der IIDA die Möglichkeit nur die Karte, die Karte mit den Legenden oder dem Gesamten
Bildschirm zu exportieren.
Weiteren können einfache Analysen durchgeführt werden (z.B. zeige nur Siedlungen mit einer Bevölkerung von mehr als 10000 Personen). Von Rasterdaten oder Vektordaten können an jeder Stelle
Zusatzinformationen abgerufen werden (z.B. an Brunnen relevante hinterlegte Daten wie Schüttung, chemische Zusammensetzung, bakteriologische Befunde usw.).
Ein großer Vorteil des IIDA ist die Möglichkeit den Atlas mehrsprachig zu gestalten. Auf Knopfdruck kann zwischen unterschiedlichen Sprachen umgeschaltet werden (im Moment sind Deutsch,
Englisch und Französisch realisiert).
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Das IIDA Konzept besteht aus zwei Programmmodulen den IIDA-Viewer mit dem die Daten dargestellt werden und den IIDA-Atlas Creator mit dem der Atlas erstellt wird. Der Atlas Creator ist
ein recht einfach zu bedienendes Tool das erlaubt einen Atlas mit Drag und Drop zu erzeugen. Er
unterstützt bei der Zuordnung der Metadaten und der mehrsprachigen Beschreibung sowie der Georeferenzierung und der farbigen Darstellung der Daten. Somit ist es auch nicht Computer Experten
möglich Daten in den IIDA einzupflegen oder sogar einen eigenen Atlas zu erzeugen.
Es wurde auf eine einfache Bedienung des Atlas geachtet, so dass auch an Computer ungeübte Personen mit dem IIDA arbeiten können.
Bei dem IMPETUS Gemeindeworkshop im November in Parakou wurde der Atlas zahlreichen
Gemeindevertretern vorgestellt. Anschließend wurde Ihnen Gelegenheit gegeben ihn an dem
IMPETUS Laptoplabor selber ausgiebig zu testen. Obwohl die wenigsten der Vertreter große Erfahrung mit der Arbeit an Computer hatte war die Resonanz durchweg positiv. Einhellig wurde konstatiert, dass der Atlas ein sehr nützliches Werkzeug darstellt, gerade in Hinblick der Dezentralisierung, da die Gemeinden plötzlich große Befugnisse und Gestaltungsmöglichkeiten haben, gleichzeitig aber nicht viel Informationen über Ihre Gemeinde vorliegen haben.
Die von den Gemeindevertretern vorgebrachten Verbesserungswünsche und Vorschläge zur Erweiterung wurden aufgenommen und werden momentan umgesetzt.

Zwischenbericht 2007 - Impetus

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