Untersuchung von Wasser-Land-Ökosystemen für das integrierte Management von Wassereinzugsgebieten

Environmental crisis, food insecurity and climate change are increasingly showing that human actions let the control variables of several planetary boundaries leave the safe operating space. A radical change in the human development paradigm is needed to maintain the ecosystem capacity for supporting human well-being. Due to its high connectivity, water plays a key role within the ecosystems and it is strictly related to the production of basic services that support human wellbeing, such as food provisioning or energy production (the so-called Nexus). This suggests the necessity of analyzing the interconnections and feedbacks among water, land and energy management to promote a more resilient coupling of environment and society. A new language is needed to improve the existing water management and to promote a new approach where water is a single component of a multiple integrated system. The main objective of this thesis is to investigate interrelationships among water, energy and land management in human-water systems to improve their management and to translate a general Nexus approach into operative frameworks. A multi scale approach is adopted, integrating hydrological modelling with the evaluation of Ecosystem Services and the Water Footprint analysis. Different case studies are elaborated to assess, from an innovative perspective, the interrelations of water management with the other natural resources.Umweltkrisen, Nahrungsmittelunsicherheit und Klimawandel zeigen zunehmend, dass menschliches Handeln die Steuerungsgrößen mehrerer Grenzen dieses Planeten den sicheren Handelsraum verlassen lässt. Es ist ein radikaler Paradigmenwechsel der menschlichen Entwicklung notwendig, um die Fähigkeit des Ökosystems zur Unterstützung des menschlichen Wohlbefindens zu erhalten. Aufgrund seiner hohen Konnektivität spielt Wasser eine Schlüsselrolle innerhalb der Ökosysteme und steht in engem Zusammenhang mit der Produktion von Basisdienstleistungen, die das menschliche Wohlbefinden unterstützen, wie z.B. Nahrungsmittelversorgung oder Energieerzeugung (der so genannte Nexus). Dies legt die Notwendigkeit nahe, die Zusammenhänge und Rückkopplungen zwischen Wasser-, Land- und Energiemanagement zu analysieren, um eine widerstandsfähigere Kopplung von Umwelt und Gesellschaft zu fördern. Eine neue Sprache ist notwendig, um das bestehende Wassermanagement zu verbessern und einen neuen Ansatz zu fördern, bei dem Wasser eine einzige Komponente eines integrierten Systems ist. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, Zusammenhänge zwischen Wasser-, Energie- und Landmanagement in Mensch-Wasser-Systemen zu untersuchen, um deren Management zu verbessern und einen allgemeinen Nexus-Ansatz in operative Rahmenbedingungen zu übersetzen. Es wird ein mehrstufiger Ansatz verfolgt, der die hydrologische Modellierung mit der Bewertung von Ökosystemdienstleistungen und der Wasserfußabdruckanalyse integriert. Verschiedene Fallstudien werden erarbeitet, um die Zusammenhänge der Wasserwirtschaft mit den anderen natürlichen Ressourcen aus einer innovativen Perspektive zu bewerten