Modelling the future evolution of glaciers in the European Alps
under the EURO-CORDEX RCM ensemble 

Glaciers in the European Alps play an important
role in the hydrological cycle, act as a source for hydroelectricity and have a large touristic importance. The future evolution of these glaciers is driven by surface mass balance and
ice flow processes, of which the latter is to date not included
explicitly in regional glacier projections for the Alps.

Here, we model the future evolution of glaciers in the European
Alps with GloGEMflow, an extended version of the Global
Glacier Evolution Model (GloGEM), in which both surface mass balance and ice flow are explicitly accounted for.
The mass balance model is calibrated with glacier-specific
geodetic mass balances and forced with high-resolution regional climate model (RCM) simulations from the EUROCORDEX ensemble. 
 
The Cryosphere, 13, 1125–1146, 2019

Trajectories of Sediment-Water Interactions in
Reservoirs as a Result of Temperature and
Oxygen Conditions 

Temperate lakes/reservoirs are warming; this can influence the benthic release of nutrients. They undergo seasonal changes resulting in an array of temperature and oxygen conditions; oxic-low, oxic-high, anoxic-low, and anoxic-high temperature.

We sought to understand the interaction of temperature and oxygen conditions on benthic solutes exchange through a two-factorial sediment core incubation experiment by varying either  temperature or oxygen conditions of sediment cores from an oligotrophic and eutrophic reservoir. Temperature and oxygen conditions are both important for nutrient release; however, they influence solutes differently; differences in the fluxes of the treatments were explained more by temperature for P, DOC and N, while for Fe, Mn and SO42-, differences were explained more by oxygen conditions. The combination of strongly reducing conditions (due to anoxia) and high temperature (20 ◦C) led to a significant increase in nutrients concentrations in the overlying water. Under these conditions, SRP flux was 0.04 and 0.5 mmol m-2 d-1; ammonium was 0.9 and 5.6 mmol m-2 d-1 for the oligotrophic and eutrophic reservoir, respectively. We observed a synergistic interaction between temperature and oxygen conditions which resulted in release of solutes from sediments. An increase in nutrients release under increasing temperatures is more likely and so are algal blooms. 
 
Water 2020, 12, 1065; doi:10.3390/w12041065

Assessing vertical diffusion in a stratified lake using a
three-dimensional hydrodynamic model 

Vertical turbulent diffusivity (Kz), which can be estimated from water temperature, is a key factor in the evolution of water quality in lentic waters.

In this study, we analysed the capability of a three-dimensional hydrodynamic model (EFDC) to capture water
temperature and vertical diffusivity in Lake Arendsee in the Northern German plain. Of particular interest to us is to evaluate the model performance for capturing the diffusion minimum within the metalimnion and analyse the response of the  metalimnetic Kz to meteorological forcing, namely changing wind speed and warming. The comparison confirmed that the calibrated model could reproduce both stratification dynamics and vertical diffusion profiles in the lake. The model was also shown to be able to capture the duration and vertical extent of the metalimnetic diffusion minimum. 
The scenario results illustrate that, compared to air temperature, wind velocity appeared to be the more influential meteorological variable on the vertical exchange within the metalimnion. While increasing wind velocities mostly affected the minimum values of Kz in the metalimnion and thus led to intensified vertical exchange, the reduction of wind velocity mostly affected the depth of minimal Kz, but not its absolute value. 
 

Hydrological Processes. 2020;34:1131–1143. https://doi.org/10.1002/hyp.13653

JPI Water

Die Joint Programming Inititative „Water Challenges for a Changing World“ (Water JPI) unterstützt die europäische Forschungskooperation im Bereich der Wasserforschung. 
Die von den derzeit 23 Mitgliedstaaten getragene Initiative wird eng koordiniert mit dem Rahmenprogramm für Forschung und Innovation (Horizon 2020).

https://www.fona.de/de/massnahmen/internationales/jpi-water.php

Aktuelle Projekte

AP 3: Nachhaltige Wasserinfrastrukturen

Nachhaltige Wasserinfrastrukturen sind notwendiger Bestandteil der nachhaltigen Stadtentwicklung. Die bestehenden Wasserver- und Abwasserentsorgungssysteme stehen heute vielerorts unter erheblichem Anpassungsdruck. Waren die Systeme bisher mit hohem Zentralisierungsgrad auf stabile Zustände und rudimentären Gewässerschutz ausgerichtet, so werden sie künftig flexibel auf dynamische Entwicklungen der Bevölkerung, der klimatischen Rahmenbedingungen (Starkregen, Flut, Trockenheit) und der gesundheitlichen und ökologischen Anforderungen einzustellen sein. Zudem weisen die bestehenden Anlagen vielfach einen erheblichen Investitionsrückstand auf, und auch deshalb erscheint eine grundlegende Überprüfung und Neuausrichtung der siedlungswasserwirtschaftlichen Strukturen angezeigt. Unsere Anstrengungen sind dabei auf eine intelligente, mit der übrigen Stadtentwicklung optimal abgestimmte Kombination der jeweils am besten geeigneten zentralen und dezentralen Systemkomponenten zu richten.

https://www.ufz.de/index.php?de=39471#wp3

Institutionenökonomische Analyse der Umsetzung neuartiger Wasserinfrastrukturen

Diese Veröffentlichung basiert auf Forschungsarbeiten im Verbundvorhaben „Potenzialabschätzung und Umsetzung wasserwirtschaftlicher Systemlösungen auf Quartiersebene in Frankfurt am Main und in Hamburg (netWORKS 3)“, das im Rahmen des Förderschwerpunkts „Intelligente und multifunktionelle Infrastruktursysteme für eine zukunftsfähige Wasserversorgung und Abwasserentsorgung“; Themenfeld „Innovative Siedlungs- und Infrastrukturkonzepte“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird.
 

Herausgeber 
Forschungsverbund netWORKS
www.networks-group.de 2016

Herausforderungen

einer nachhaltigen

Wasserwirtschaft

Die Wasserwirtschaft steht weltweit vor neuen Herausforderungen. Sauberes Wasser ist eine unabdingbare Ressource für die Menschheit und elementarer Bestandteil einer intakten Umwelt. Zugleich ist die Verfügbarkeit von Wasser ein wichtiger Standortfaktor, der die wirtschaftliche Entwicklung von Regionen ent-scheidend beeinflusst. Durch die Veränderungen des Klimas, insgesamt weiter stark wachsende, in einzelnen Teilen der Welt aber auch zurückgehende Bevölkerungszahlen sowie den steigenden Bedarf an Nahrungsmitteln und Energie, werden sich die Verfügbarkeit von und der Bedarf an Wasser sowie an Wasser-infrastruktur in den kommenden Jahrzehnten teilweise drastisch verschärfen. Aufgrund der Langlebigkeit der überwiegend leitungsgebundenen Infrastruktur zur Wasserversorgung und zum Abwassermanagement müssen mögliche Lö-sungskonzepte auch für die künftigen Probleme frühzeitig entwickelt und umge-setzt werden.
Vor diesem Hintergrund war es das Ziel des vom Ausschuss für Bildung, For-schung und Technikfolgenabschätzung in Auftrag gegebenen TAB-Projekts, die weltweite Innovationsdynamik im Bereich Wasser zu beschreiben sowie die wichtigsten Herausforderungen und Trends für Industrie- und Entwicklungslän-der herauszuarbeiten. Auf der Basis einer Analyse der deutschen Situation sollten außerdem Herausforderungen für das Innovationssystem im Bereich der Wasser-technologien identifiziert werden.

Innovationsreport
BÜRO FÜR TECHNIKFOLGEN-ABSCHÄTZUNG BEIM DEUTSCHEN BUNDESTAGKARLSRUHER INSTITUT FÜR TECHNOLOGIE (KIT) 2013