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Klimafolgenmonitoring

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 2.5 - Grundwasserneubildung

Einheit: [mm]
Stand: 31.12.2018
Indikatortyp (DPSIR): Impact
Datenquelle: LANUV

Bezug zum Klimawandel

Wie viel Grundwasser sich in einem Gebiet neu bilden kann und welche Grundwasserstände sich dort einstellen, hängt von einer Vielzahl unterschiedlicher Einflussgrößen ab. Ändern sich die klimatischen Rahmenbedingungen und damit Niederschlagsmengen und ihre regionale Verteilung, kann sich die Grundwasserneubildung und in der Konsequenz auch der Grundwasserstand ändern. Dabei reagieren Grundwässer insgesamt im Vergleich zu Oberflächengewässern eher träge. In den Grundwasserständen spiegeln sich demnach langfristige Änderungen der klimatischen Bedingungen wider. Dabei kann der Einfluss des Menschen das Signal sich verändernder Klimaparameter auf die Grundwasserstände überdecken.

Bedingt durch den Klimawandel ist mit einer Zunahme der mittleren Jahrestemperatur und einem Anstieg der Niederschlagsvariabilität zu rechnen. Die steigenden Temperaturen wirken sich zudem auf die Verdunstung aus. Dadurch kann die Grundwasserneubildung zurück gehen.

Definition und Berechnung

Die Grundwasserneubildung wird als "Zugang von infiltriertem Wasser zum Grundwasser" (Sickerwasser; DIN 4049-3) definiert und mit Hilfe eines Lysimeters gemessen. Es handelt sich dabei um ein in den Bodenkörper eingelassenes Auffangbehältnis, welches am Grund das durchsickerte Niederschlagswasser in einem Messgefäß erfasst. Parallel werden die Parameter Sonnenscheindauer, Globalstrahlung, Lufttemperatur, relative Feuchte, Wind und Niederschlag erfasst. Evaporations-, Transpirations- und Interzeptionsverluste können so herausgerechnet und das infiltrierende Sickerwasser im Boden genau bilanziert werden.

Als Indikator wird die mittlere Grundwasserneubildung im Wasserwirtschaftsjahr (01. November - 31. Oktober) verwendet. Die Monate November und Dezember werden jeweils aus dem vorigen Kalenderjahr in die Berechnung mit einbezogen.

Für langfristig angelegte Untersuchungen des Wasserhaushalts bei verschiedenen Bewuchsformen betreibt das LANUV seit 1965 im Ortsteil St. Arnold der Gemeinde Neuenkirchen eine Großlysimeteranlage. Die Grundwasserneubildung wird hier in Abhängigkeit vom Bewuchs untersucht. Die Lysimeteranlage St. Arnold misst das Sickerwasser frei von anthropogenen Einflüssen und ist somit für eine Analyse der natürlichen Änderungen der Grundwasserneubildung besonders geeignet. Für das Klimafolgenmonitoring wurde das Lysimeter unter Grünland ausgewählt, da es hier im Laufe der Messungen auch keine Schwankungen durch Änderungen des Bewuchses (beispielsweise durch natürliches Baumwachstum und Sturmwurf) gab.

Dargestellt wird die Grundwasserneubildung an der Lysimeteranlage St. Arnold in Millimetern (mm) von 1966 bis heute. Die Mittelwerte der Klimanormalperioden im Messzeitraum werden tabellarisch aufgelistet. Für alle Zeitreihen erfolgt eine Trendberechnung nach dem Mann-Kendall-Test. Ein signifikanter Trend wird als lineare Trendgerade in der Grafik dargestellt. Zusätzlich wird die Veränderung in mm über die Zeitreihe berechnet.

Weitere Informationen zur Lysimeteranlage St. Arnold finden Sie hier.

Zeitreihe und Trend

An der Lysimeterstation St. Arnold lag die jährliche Grundwasserneubildung im Mittel über den Zeitraum 1966-2019 im Wasserwirtschaftsjahr bei etwa 392 mm, in der aktuellen Klimanormalperiode (1990-2019) bei 369 mm. An den Messwerten ist zu erkennen, dass die Grundwasserneubildung seit 1966 tendenziell zurück geht, doch fällt das Jahr 2016 mit 572 mm durch einen vergleichsweise hohen Wert auf. Die Abnahme ist laut dem Mann-Kendall Test sehr signifikant, in der letzten Klimanormalperiode sogar hochsignifikant.

Folgende Tabelle zeigt die mittlere Grundwasserneubildung für unterschiedliche 30-Jahr-Zeiträume im Messzeitraum sowie für die gesamte Zeitreihe ab 1966:

Zeitraum Zeitreihe
ab 1966
1966-1995 1971-2000 1981-2010 1990-2019
Mittelwert [mm] 391,6 435,4 416,2 419,9 369,1

Grafische Darstellung

 

Abbildung  Grundwasserneubildung [mm] an der Lysimeterstation St. Arndold ab 1966

 © LANUV NRW 2021

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