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Klimafolgenmonitoring

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 4.1 - Bodentemperatur

Einheit: [°C]
Stand: 31.12.2019
Indikatortyp (DPSIR): Impact
Datenquelle: LANUV, GD, LWK und DWD

Bezug zum Klimawandel

Die Bodentemperatur wird von der Lufttemperatur beeinflusst. Sie unterliegt wie diese natürlichen Schwankungen im Laufe eines Tages und Jahres. Höhere Lufttemperaturen und zunehmende Sonnenscheindauer führten in den vergangenen Jahren zu einem Anstieg der Bodentemperaturen.

Die Daten zur Bodentemperatur ermöglichen Auswertungen zur Auswirkung des globalen Klimawandels. Der Wärmehaushalt von Böden beeinflusst beispielsweise die Aktivität von Bodenorganismen und die damit in Verbindung stehende Entwicklung von Humus im Boden.

Definition und Berechnung

Als Indikator wird die mittlere jährliche Temperatur in Grad Celsius (°C) im Boden in 5 cm sowie in 50 cm Tiefe verwendet und vergleichsweise wird die Lufttemperatur in 2 m Höhe dargestellt. Die Bodentemperatur unter Grasbewuchs wird seit 1993 an der Versuchsstation in Waldfeucht erfasst. Diese Station wurde vom Land NRW im Rahmen eines Feldversuchs im Jahr 1992 eingerichtet. Sie wird durch das LANUV selbst betrieben und deshalb für das Klimafolgenmonitoring NRW ausgewählt. Die Luft- und Bodentemperaturen werden kontinuierlich alle 10 Minuten registriert. Gemessen wird mit einem Platin-Messwiderstand nach DIN 60751 B.

Für alle Zeitreihen wurde der lineare Trend nach dem Mann-Kendall-Test berechnet. Ein signifikanter Trend ist als lineare Trendgerade in der Grafik dargestellt. Zusätzlich wird die Veränderung in Kelvin über die Zeitreihen berechnet.

Das LANUV hat zudem Langzeitmessungen an den beiden DWD-Stationen Essen-Bredeney und Köln-Bonn bezüglich der Bodentemperaturen (5 und 50 cm) und der Lufttemperatur in 2 m in gleicher Weise ausgewertet.

Zeitreihe und Trend

Im Mittel betrug die Bodentemperatur an der Station Waldfeucht im Zeitraum 1993 bis 2019 in 5 cm Tiefe 11,8 °C, in 50 cm Tiefe 11,5 °C und im Vergleich dazu die Lufttemperatur in 2 m Höhe 11,0 °C. Im Gesamtmesszeitraum hat die mittlere Bodentemperatur in 5 cm Tiefe um 1,6 K zugenommen. In 50 cm Tiefe kann ein Anstieg um etwa 1,4 K registriert werden. Für die Lufttemperatur in 2 m Höhe ergibt sich ebenfalls ein Anstieg im beobachteten Zeitraum von 1,0 K (Differenz zwischen Anfang und Ende der jeweiligen Trendlinie). Der Trend der Bodentemperaturen in 5 und 50 cm Tiefe ist nach dem Mann-Kendall-Test statistisch hochsignifikant. Der Trend der Lufttemperatur ist für diesen Zeitraum sehr signifikant. Bei den Zeitreihen fällt außerdem auf, dass 2018 die Bodentemperaturen so hoch sind, wie in keinem anderen Jahr im Messzeitraum. 2019 liegen die Bodentemperaturen hingegen wieder im Durchschnitt.

Die Bodentemperaturen liegen an diesem Standort im Jahresmittel über denen der Lufttemperatur. Die Differenz der Bodentemperatur zur Lufttemperatur nimmt im Boden von oben nach unten bis zu einem Meter Tiefe ab.Die Auswertungen beziehen sich auf einen noch sehr kurzen Zeitraum. Dies sollte bei weiterreichenden Schlussfolgerungen berücksichtigt werden.

Die Langzeitmessungen an den DWD-Stationen Essen-Bredeney (1951-2019) und Köln-Bonn (1961-2019) in 5 cm Tiefe zeigen eine Jahresmitteltemperatur von 10,4 bzw. 11,4 °C. In 50 cm Tiefe sind es 10,6 bzw. 11,3 °C sowie für die Lufttemperatur in 2 m Höhe ergeben sich langjährige Mittelwerte von 10,0 bzw. 10,2 °C in Essen-Bredeney und Köln-Bonn.

Auch an diesen beiden Stationen wird ein Anstieg der Temperaturen gemessen. Es zeigt sich eine statistisch hochsignifikante Zunahme der Bodentemperatur in 5 cm Tiefe im jeweils betrachteten Zeitraum von 2,9 bzw. 2,2 K und in 50 cm von 1,8 bzw. 1,5 K für Essen-Bredeney und Köln-Bonn (Differenz zwischen Anfang und Ende der jeweiligen Trendlinie). Die Lufttemperatur in 2 m Höhe steigt statistisch hochsignifikant um 1,7 K in Essen-Bredeney bzw. um 1,8 K in Köln-Bonn an.

Grafische Darstellung

 

Abbildung  Boden- und Lufttemperaturen [°C] der Station Waldfeucht (NRW) ab 1993

 

Abbildung  Bodentemperatur [°C] in 5 cm Tiefe an der Station Waldfeucht (NRW) ab 1993

 

Abbildung  Bodentemperatur [°C] in 50 cm Tiefe an der Station Waldfeucht (NRW) ab 1993

 

Abbildung  Boden- und Lufttemperaturen [°C] der Station Essen-Bredeney (NRW) ab 1951

 

Abbildung  Boden- und Lufttemperaturen [°C] der Station Köln-Bonn (NRW) ab 1961

 © LANUV NRW 2021

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