Die in den Gebirgsregionen der Erde als Schnee und Eis gespeicherten Wasserressourcen sind von enormer Wichtigkeit für eine Reihe betroffener sozioökonomischer Bereiche. Zwei prominente Beispiele dafür sind die Wasserkraftproduktion sowie der Wintertourismus. Während die Wasserkraftproduktion aus Speicherkraftwerken von der Menge des festen Winterniederschlags sowie dem zeitlichen Ablauf der daraus folgenden Schnee- und Eisschmelze abhängt, ist der Wintertourismussektor sowohl von natürlichem Schneefall als auch von adäquaten Bedingungen zur Produktion technischen Schnees abhängig. Hydrologische Modellsimulationen erlauben die Abschätzung der Menge und räumlichen Verteilung der im Gebirge gespeicherten Schnee- und Eisressourcen sowie deren Veränderung in kurz- bis langfristigen Zeitskalen. Bei der Anwendung solcher Modelle in gekoppelten Mensch-Umwelt-Systemen ist jedoch eine integrative Perspektive notwendig, d. h. die Interaktionen zwischen Wasser und der Gesellschaft müssen berücksichtigt werden.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der physikalisch basierten Modellierung der Schnee- und Eisressourcen in gekoppelten Mensch-Umwelt-Systemen in Gebirgsregionen. Ein konzeptuelles Framework, welches Schnittstellen zwischen quantitativen numerischen Modellergebnissen und qualitativen sozioökonomischen Informationen definiert, stellt die Grundlage für mehrere Untersuchungen dar, die die sozioökonomischen Bereiche Wintertourismus und Wasserkraft in zwei Regionen der Österreichischen Alpen adressieren. Für diese Untersuchungen wird das vollverteilte hydroklimatologische Modell AMUNDEN angewendet.
Zur Simulation der technischen Beschneiung werden zwei Ansätze zur Schneeproduktion im Modell implementiert: ein einfacher Ansatz, welcher leicht übertragbar auf verschiedene Skigebiete ist und sich für die Anwendung auf der regionalen Skala eignet, und ein sehr detaillierter Ansatz, welcher explizit die im Skigebiet vorhandene Beschneiungsinfrastruktur sowie lokale Beschneiungsstrategien berücksichtigt. Beide dieser Ansätze werden in der Region Schladming angewendet. Während der einfachere Ansatz verwendet wird, um Klimawandelauswirkungen auf Natur- und Kunstschneebedingungen in der Region abzuschätzen, werden mittels des detaillierten Ansatzes die Infrastruktur und die Beschneiungspraktiken eines einzelnen Skigebiet in der Region abgebildet. Die Ergebnisse dieser Studien zeigen, dass das gekoppelte System in der Lage ist sowohl quantitative in qualitative Informationen (in der Form von sozioökonomischen Indikatoren wie der Länge der Skisaison) als auch umgekehrt (in der Form von Beschneiungsstrategien und Managementpraktiken) zu übersetzen.
Die Simulation des zukünftigen Wasserkraftpotentials wird für das vergletscherte Gebiet der Ötztaler Alpen durchgeführt. Ein neues, allgemein anwendbares Konzept zur systematischen Validierung von Umweltmodellen wird entwickelt und verwendet, um das Modellsetup für vergangene Bedingungen zu validieren. Anschließend werden die Auswirkungen des Klimawandels im 21. Jahrhunderts auf die Schneedecke, die Gletscher und die hydrologischen Regime in der Region mittels aktueller Klimaprojektionen analysiert. Die Ergebnisse, die sich stark zurückziehende Gletscher und verringerte Abflussmengen in Kombination mit deutlichen Verschiebungen in den Abflussregimen bis zum Ende des Jahrhunderts zeigen, stellen eine Basis für zukünftiges Management und Planung von Wasserkraftanlagen in der Region dar.