Staudamm am Fluss Upper-Atbara im Sudan. Präzise saisonale Niederschlagsprognosen ermöglichen einen optimierten Betrieb. Foto: Harald Kunstmann, KIT

Wasserressourcen und regionales Klima – Prof. Harald Kunstmann

Die Versorgung mit Wasser für Landwirtschaft, Energiegewinnung sowie Trinkwasser und der Umgang mit Hochwasser- und Dürreperioden stehen weltweit vor großen Herausforderungen. Der stellvertretende Leiter des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung entwickelt Methoden, die präzisere saisonale meteorologische Vorhersagen für einzelne Regionen ermöglichen.

Präzise saisonale Vorhersagen werden auch für Deutschland wichtiger

Wie wirken sich die Klimaveränderungen auf den Wasserhaushalt der Erde aus? Wieviel Wasser steht wann wo zur Verfügung? Welche langfristigen Entwicklungen sind zu erwarten? Um Fragen wie diese zu beantworten, modelliert der Physiker und Hydrologe den terrestrischen und den atmosphärischen Wasserhaushalt geschlossen in einem Modellsystem. „Beides in einem Modell zusammen zu simulieren, ist modelltechnisch sehr komplex und wird weltweit nur von wenigen Arbeitsgruppen durchgeführt. Es erlaubt aber eine Brücke zwischen den traditionell eher getrennt arbeitenden Disziplinen der Hydrologie und der Meteorologie zu bauen“, sagt Harald Kunstmann, der die Arbeitsgruppe Regionales Klima und Hydrologie sowie die Abteilung Regionale Klimasysteme am Campus Alpin des KIT in Garmisch-Partenkirchen leitet. „Wir haben Modellsysteme weiterentwickelt, in denen die hydrologischen Vorgänge vom Grundwasser, der ungesättigten Zone, der Landoberfläche bis hin zu zirka 30 Kilometern Höhe in der Atmosphäre modelliert werden“, erläutert er. So ließen sich Rückkopplungen zwischen Veränderungen der Landoberfläche – etwa durch großflächige Landnutzungsänderungen wie Abholzungen oder wachsende Städte – und der Atmosphäre, und damit auch der Niederschläge verstehen. „Es geht darum, den Wasserhaushalt als geschlossen und ineinandergreifend zu beschreiben, um Stellschrauben für eine bessere Vorhersagbarkeit hydro-meteorologischer Ereignisse zu entwickeln“, so der Wissenschaftler.

Parallel dazu werden auch statistische Methoden entwickelt, die es erlauben, die Ergebnisse dieser Modellsysteme nochmals weiter zu verbessern, zum Beispiel für präzisere saisonale meteorologische Vorhersagen für wasserarme Regionen. Kunstmann und seinem Team ist es damit gelungen, unter anderem im Sudan, in Äthiopien, im Iran, in Brasilien und Westafrika anormale Hitze- und Trockenheitsperioden bis zu sieben Monate im Voraus besser vorherzusagen als es zuvor möglich war. Dies hilft vor Ort, Folgen des Klimawandels abzuschwächen, zum Beispiel durch die Wahl dürreresistenten Saatguts und durch angepasstes Management der Wasserreservoire. „Unsere Forschung ist sehr vom Transfer in die Praxis und durch Kooperation mit lokalen Fachleuten geprägt“, betont Kunstmann. Aufgrund des Klimawandels werden präzisere saisonale Vorhersagen auch für Regionen wie Deutschland wichtiger werden.

Für seine lösungsorientierte wegweisende Forschung hat Kunstmann den Wasser-Ressourcenpreis 2021 der Rüdiger Kurt Bode-Stiftung erhalten. Außerdem erhielt er für seine herausragenden Leistungen für die Hydrologie im deutschsprachigen Raum den Deutschen Hydrologiepreis 2024 der Deutschen Hydrologischen Gesellschaft. Seine Arbeit ist eingebunden in das KIT-Zentrum Klima und Umwelt, an dem 30 Institute Strategien und Technologien zur Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen entwickeln. Die Vereinten Nationen und ihr hochrangiges UN Advisory Board on Water and Sanitation (UNSGAB) beriet Kunstmann 2021 zur Rolle der Wissenschaft bei der Implementierung der Nachhaltigkeitsziele. Der Wissenschaftler hat den Lehrstuhl Regionales Klima und Hydrologie der Universität Augsburg inne, der gemeinsam mit dem KIT betrieben wird, und ist Gründungsdirektor des 2021 errichteten Zentrums für Klimaresilienz an der Universität Augsburg.(afr)

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Fotonachweis:
Staudamm am Fluss Upper-Atbara im Sudan. Präzise saisonale Niederschlagsprognosen ermöglichen einen optimierten Betrieb. Foto: Harald Kunstmann, KIT
Porträt Prof. Harald Kunstmann: Anatoli Oskin, Universität Augsburg