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Klimafolgenmonitoring

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 2.2 - Gewässertemperatur

Einheit: [°C]
Stand: 31.12.2019
Indikatortyp (DPSIR): Impact
Datenquelle: LANUV

Bezug zum Klimawandel

Der Klimawandel kann einen Anstieg der Durchschnittstemperaturen als auch extreme Hitzeereignisse zur Folge haben. Die Wassertemperatur von Fließgewässern wird von der Lufttemperatur beeinflusst und unterliegt wie diese natürlichen Schwankungen im Laufe eines Tages und Jahres. In den großen Flüssen Nordrhein-Westfalens beeinflussen Abwärmeeinleitungen von Kraftwerken zusätzlich die Gewässertemperatur.

Definition und Berechnung

Als Indikator wird die mittlere und maximale jährliche Gewässertemperatur verwendet. Die Wassertemperatur wird überwiegend an Stationen zur Erfassung der Gewässergüte gemessen. Für das Klimafolgenmonitoring wurde eine Messstation am Rhein ausgewählt, die internationale Station Kleve-Bimmen (Rhein-km-865). Die Station wurde 1970 eröffnet und wird heute in Kooperation deutscher und niederländischer Gewässerüberwachung betrieben. Seit 1974 werden dort Temperaturmessungen durchgeführt.

Die Daten wurden aufgrund von zwischenzeitlich auftretenden Ausfällen des Messfühlers wie folgt errechnet:

  • Die Werte von 1974 bis 1989, von 2004 bis 2010 sowie ab 2015 sind errechnet aus kontinuierlichen Messungen. .
  • Die Werte von 1995 bis 2003 sind errechnet aus den täglichen 8 Uhr Stichproben. .
  • Für die durch die obigen Messwerte nicht abgedeckten Zeiträume 1990 bis 1994 und 2011 bis 2014 wurden die Werte anhand der benachbarten Messstation Lobith aus kontinuierlichen Messungen ergänzt. Dies ist vertretbar, da Vergleiche beider Messreihen einen nahezu parallelen Temperatur-Verlauf der Stationen ergaben..

Insgesamt misst das LANUV an etwa 150 Messstellen in Nordrhein-Westfalen kontinuierlich die Gewässertemperatur von Fließgewässern. Die Wassertemperatur wirkt sich auf die Gewässerbiozönose, insbesondere auf die Fischfauna, aus. Für das Ziel des guten ökologischen Zustandes bzw. des guten Potenzials eines Gewässers nach Wasserrahmenrichtlinie sind deshalb im aktuellen Entwurf der Oberflächengewässerverordnung (OGewV) die Temperaturverhältnisse im Gewässer als allgemeine physikalisch-chemische Qualitätskomponente aufgeführt. Die Orientierungswerte für Temperatur liegen hierbei - je nach Gewässertyp - zwischen 20 und 28 °C im Sommer, 8 und 10 °C im Winter sowie bei 1,5 und 3 K Temperaturerhöhung im Gewässer. Die Genehmigung von Kühlwassereinleitungen z.B. für Kraftwerke ist deshalb von der vorliegenden Gewässertemperatur und der Gewässeraufwärmspanne abhängig.

Dargestellt ist die mittlere und die maximale Wassertemperatur des Rheins in Grad Celsius (°C). 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 Kelvin über die Zeitreihe berechnet.

Zeitreihe und Trend

Im Mittel betrug die jährliche Gewässertemperatur im Zeitraum 1974-2019 an der Station Kleve-Bimmen 13,5 °C. Zwischen 1974 und 2019 hat die mittlere Wassertemperatur des Rheins an dieser Station um 1,6 K zugenommen. Dies entspricht einer Temperaturzunahme von etwa 0,4 K pro Dekade. Die maximalen Wassertemperaturen sind in dem gleichen Zeitraum um 2,8 K gestiegen. Beide Trends sind nach dem Mann-Kendall-Test hochsignifikant. 2018 zeigt an der Messstelle mit 15,1 °C den höchsten Mittelwert der Zeitreihe. Seit 2003 wurden zudem häufiger maximale Wassertemperaturen über 27 °C registriert - so auch 2019.

Der Temperaturanstieg an der Station Kleve-Bimmen ist mit hoher Wahrscheinlichkeit auf den Klimawandel zurück zu führen, da nach Angaben der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins (IKSR) die anthropogenen Wärmeeinleitungen in den Rhein im Zeitraum 1989 bis 2004 abgenommen haben (IKSR 2006). Obwohl die hier dargelegten Daten aufgrund der oben genannten Ausfälle nicht vollständig den Ansprüchen zur Ermittlung von Klimafolgen genügen, ergeben vergleichbare Auswertungen der IKSR am Rhein ähnliche Werte: „Die Auswertung der Zeitreihen von 1978 bis 2011 zeigt für diesen Zeitraum eine Temperaturerhöhung für Rekingen (Hochrhein) von 1,7 °C, für Mainz (Oberrhein) von 1,3 °C und für Koblenz (Mittelrhein) von 1,2 °C. Für die Sommermonate liegen die Werte durchweg deutlich über 2 °C. Dieser Trend ist jedoch nicht linear über den gesamten Zeitraum (1978-2011) ersichtlich, sondern resultiert im Wesentlichen aus einem Anstieg in den Jahren 1987-1989.“ (IKSR 2013)

Quellen:

Grafische Darstellung

 

Abbildung  Gewässertemperatur [°C] des Rheins an der Station Kleve-Bimmen (NRW) ab 1974

 © LANUV NRW 2021

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