Einfluss der Beregnung auf zukünftige Ernte mithilfe eines statistischen Ertragsmodells

Mit Hilfe eines statistischen Ansatzes untersuchen wir die Auswirkungen des Klimawandels auf den Agrarsektor in Nordost-Niedersachsen. Das statistische Ertragsmodell kann als ein Untermodell des Systemdynamikmodells interpretiert werden, das Klimavariablen, Ertrag und Bewässerung einbezieht. Basierend auf drei Emissionsszenarien (RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5) analysieren wir verschiedene Optionen des Bewässerungsmanagements als Anpassung an den Klimawandel. Im Einzelnen gehen wir auf die folgenden Fragen ein:

1. Wie werden die Kartoffelerträge durch den Klimawandel in Nordost-Niedersachsen (NELS) beeinflusst?
2. Inwieweit kann Bewässerung mögliche zukünftige Ertragsverluste kompensieren?

Abb. 4 zeigt zukünftige Kartoffelertragsprojektionen in NELS unter Verwendung des statistischen Regressionsmodells mit Merkmalsauswahl. Die Projektionen beinhalten drei Klimaminderungsszenarien (RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5) und drei Bewässerungsszenarien (keine Bewässerung, Bewässerung auf heutigem Niveau und doppelte Bewässerung). Letztere stellen Anpassungsszenarien an den Klimawandel dar. Ohne Bewässerung liegen die Kartoffelertragsverluste für RCP2.6 und RCP4.5 zwischen 12,9% +/- 4,2% und 17,3% +/- 4,2%. Im Klimaszenario RCP8.5 ohne Bewässerung sinken die Kartoffelerträge bis zum Ende des Jahrhunderts stark um 36,6 % +/- 12 %. Mit Bewässerung auf dem heutigen Niveau sinken die Kartoffelerträge in der nahen und fernen Zukunft für RCP2.6 und RCP4.5 moderat (zwischen 4,1% +/- 3% und 8,4% +/- 3,6%). In der fernen Zukunft liegen sie bei 24,5% +/- 9,9% für RCP8.5. Daher könnte die Bewässerung im Worst-Case-Szenario etwa 33,1 % kompensieren (24,5 % Verlust statt 36,6 %). Bei einer Verdopplung des heutigen Bewässerungsniveaus verringern sich die Ertragsverluste. Sie reichen von 0,1 % +/- 2,4 % bis 3,8 % +/- 3,1 % für RCP2.6 und RCP4.5 und steigen auf 17,7 % +/- 8,4 % für RCP8.5. Somit verhindert die Verdopplung der Bewässerungsmenge 51,7% der Ertragsverluste im Vergleich zum Szenario ohne Bewässerung. Wir finden eine sehr hohe Modellunsicherheit, insbesondere für RCP8.5. Im extremsten Fall liegen die Ertragsverluste im Durchschnitt bei 56 %. Das Vorhandensein von nicht-linearen Niederschlags- und Temperaturtermen macht das Modell viel empfindlicher gegenüber kleinen Abweichungen.

Abb. 4: Relative Veränderung des Kartoffelertrags in NELS im Vergleich zur Referenzperiode (1978-2018) für verschiedene RCPs ohne Bewässerung (links), mit Bewässerung auf dem heutigen Niveau (Mitte) und mit doppelter Bewässerung (rechts). Die nahe Zukunft bezieht sich auf den Durchschnitt zwischen 2035-2065 und die ferne Zukunft auf den Durchschnitt zwischen 2068-2098.