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Dynamische Analyse und Vorhersagemodelle der Vulnerabilität von Karstquellen: Integration und Anwendung unspezifischer sowie quellenbezogener Indikatoren in ein hybrides Abflussmodell

Grundwasser dient als lebenswichtige Trinkwasserquelle, doch die steigende Nachfrage übt einen zunehmenden Druck auf lokale Grundwasserleiter aus. Besondere Beachtung gilt Karstgrundwassereinzugsgebiete, die durch eine schnelle Grundwasserneubildung und einen raschen Schadstofftransport gekennzeichnet sind. Die Bewertung der Vulnerabilität von Karstgrundwasserleitern und -quellen stützt sich bisher überwiegend auf statische Methoden, die nur selten integrative betrachtet werden. Es gibt es eine Vielzahl vielversprechender Indikatoren, sowohl nicht quellenspezifischer Art (z. B. elektrische Leitfähigkeit, Trübung, gelöster organischer Kohlenstoff), um schnelle Abflüsse zu erkennen, als auch quellenspezifischer Art (z. B. Metazachlor, Cyclamat, Koffein, Acesulfam), um die Herkunft von Schadstoffen in Karstgrundwasserleitern zu bestimmen. Diesen Indikatoren mangelt es jedoch an eine Prognosefähigkeit, da sie sich auf die Identifizierung von Verunreinigungen in Echtzeit oder die Verfolgung des Ursprungs der Verunreinigungen beschränken. Dieses Projekt zielt darauf ab, neue Methoden für die Echtzeitbewertung der Gefährdung und die Vorhersagemodellierung in Karstgrundwasserleitern zu verbessern und zu entwickeln, indem ein modernes hybrides Abflussmodell (mit räumlich aufgelöster Anreicherung und verklumptem Grundwasser) mit einem indikatorbasierten Ansatz integriert wird, der sowohl nicht quellenspezifische als auch quellenspezifische Indikatoren verwendet. Zu diesem Zweck, wird das hybride Abflussmodell bezüglich der schnellen Abflusskomponente auf der Grundlage nicht quellenspezifischer Indikatoren kalibrieren. Darüber hinaus werden Eintragsherde, wie punktuelle Einträge aus Abwasserüberschlägen und diffuse Einträge aus der Landwirtschaft, in das Modell einbezogen, gekoppelt mit einem reaktiven Stofftransportmodell. Dieser umfassende Ansatz wird es ermöglichen, Zeiträume mit erhöhter schneller Abflusskomponente, die häufig mit Verunreinigungen durch Bakterien, Viren, organische Verbindungen assoziiert ist, und Einträge aus spezifischen Quellen zu identifizieren. Ein besonders bemerkenswertes Merkmal dieses Ansatzes die Fähigkeit, potenzielle Auswirkungen auf die Wasserqualität vorherzusagen, indem Wettervorhersagen bis zu 24 Stunden im Voraus genutzt werden. Die Ergebnisse dieses Projekts sind von großer Bedeutung für ein zeitgemäßes, modellgestütztes Grundwassermanagement in Karstgrundwasserleitern, das der dringenden Notwendigkeit einer nachhaltigen Ressourcennutzung und des Umweltschutzes Rechnung trägt.

Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushaltes

Die Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushalts beschreiben einen quasinatürlichen Zustand des Wasserhaushalts über das Verhältnis der langjährigen Werte von Verdunstung, Versickerung und Abfluss (N=ET+Au+Ad). Grundlage für die Berechnung ist das Abflussmodell ABIMO (BAfG) kombiniert mit GWNEU (Meßer). Die Gebietstypen beziehen sich auf eine land- und forstwirtschaftliche Nutzung ohne Besiedlung mit den Waldgrenzen, den Klimabedingungen und den Böden von heute. Es werden 6 Typen ausgewiesen: - verdunstungsdominiert (ET > 81 %, Au < 14 %, Ad < 20 %) - versickerungsdominiert (ET < 81 %, Au > 14 %, Ad < 20 %) - abflussdominiert (ET < 81 %, Au < 14 %, Ad > 20 %) - Verdunstung und Versickerung (ET 73-81 %, Au 6-14 %, Ad 6-12 %) - Verdunstung und Abfluss (ET 73-81 %, Au < 6 %, Ad 13-20 %) - ausgewogen (ET < 73 % , Au < 14 %, Ad < 20 %) Die Modellergebnisse beziehen sich lediglich auf den obersten Meter der Erdoberfläche. Bei der Planung tiefliegender Regenwasseranlagen (z.B. Rigolen) ist dies zu berücksichtigen und muss ggf. neu geprüft werden.

Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushaltes (WMS Dienst)

Die Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushalts beschreiben einen quasinatürlichen Zustand des Wasserhaushalts über das Verhältnis der langjährigen Werte von Verdunstung, Versickerung und Abfluss (N=ET+Au+Ad). Grundlage für die Berechnung ist das Abflussmodell ABIMO (BAfG) kombiniert mit GWNEU (Meßer). Die Gebietstypen beziehen sich auf eine land- und forstwirtschaftliche Nutzung ohne Besiedlung mit den Waldgrenzen, den Klimabedingungen und den Böden von heute. Es werden 6 Typen ausgewiesen: - verdunstungsdominiert (ET > 81 %, Au < 14 %, Ad < 20 %) - versickerungsdominiert (ET < 81 %, Au > 14 %, Ad < 20 %) - abflussdominiert (ET < 81 %, Au < 14 %, Ad > 20 %) - Verdunstung und Versickerung (ET 73-81 %, Au 6-14 %, Ad 6-12 %) - Verdunstung und Abfluss (ET 73-81 %, Au < 6 %, Ad 13-20 %) - ausgewogen (ET < 73 % , Au < 14 %, Ad < 20 %) Die Modellergebnisse beziehen sich lediglich auf den obersten Meter der Erdoberfläche. Bei der Planung tiefliegender Regenwasseranlagen (z.B. Rigolen) ist dies zu berücksichtigen und muss ggf. neu geprüft werden.

Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushaltes (WFS Dienst)

Die Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushalts beschreiben einen quasinatürlichen Zustand des Wasserhaushalts über das Verhältnis der langjährigen Werte von Verdunstung, Versickerung und Abfluss (N=ET+Au+Ad). Grundlage für die Berechnung ist das Abflussmodell ABIMO (BAfG) kombiniert mit GWNEU (Meßer). Die Gebietstypen beziehen sich auf eine land- und forstwirtschaftliche Nutzung ohne Besiedlung mit den Waldgrenzen, den Klimabedingungen und den Böden von heute. Es werden 6 Typen ausgewiesen: - verdunstungsdominiert (ET > 81 %, Au < 14 %, Ad < 20 %) - versickerungsdominiert (ET < 81 %, Au > 14 %, Ad < 20 %) - abflussdominiert (ET < 81 %, Au < 14 %, Ad > 20 %) - Verdunstung und Versickerung (ET 73-81 %, Au 6-14 %, Ad 6-12 %) - Verdunstung und Abfluss (ET 73-81 %, Au < 6 %, Ad 13-20 %) - ausgewogen (ET < 73 % , Au < 14 %, Ad < 20 %) Die Modellergebnisse beziehen sich lediglich auf den obersten Meter der Erdoberfläche. Bei der Planung tiefliegender Regenwasseranlagen (z.B. Rigolen) ist dies zu berücksichtigen und muss ggf. neu geprüft werden.

Wassermengenstatistik (StALU MM Rostock)

Wassermengenstatistik

Landesmeßnetz (StALU WM Schwerin)

Landesmeßnetz Wassermenge- und Wassergütedaten der Fließgewässer

Landesmeßnetz (StALU MM Rostock)

Landesmeßnetz Wassermenge- und Wassergütedaten der Fließgewässer

Fließgewässermeßprogramm (StALU MM Rostock)

Fließgewässermeßprogramm Wassermenge und Wassergütedaten der Fließgewässer

Fließgewässer (StALU MM Rostock)

Fließgewässer Wassermenge und Wassergütedaten der Fließgewässer

Der Einfluss des Klimawandels auf die Lage der Brackwasserzone

Der Klimawandel ist ein globales Phänomen. Erhöhte Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre führen zu globalen Veränderungen des Klimas. Auf lokaler Ebene können Betroffenheiten entstehen. Es ist eine besondere Herausforderung, ausgehend von globalen Klimaveränderungen auf lokale Folgen, z. B. für die Wasserstraßen, zu schließen. In KLIWAS1 wird mit Hilfe einer Kette von Modellen das Klimaänderungssignal Schritt für Schritt auf kleinere räumliche Skalen übertragen. Am Anfang stehen verschiedene Emissionsszenarien die mögliche Zukünfte beschreiben. Ausgehend von diesen Emissionsszenarien wird der Klimawandel über globale Klimamodelle, regionale Klimamodelle und Abflussmodelle bis hin zu den Wirkmodellen bis zur lokalen Ebene der Wasserstraße transferiert. Kein Modell in dieser Kette repräsentiert die Natur perfekt. Die Ergebnisse jedes Modells basieren auf Annahmen und sind mit Unsicherheiten behaftet. Im Verlauf der Modellkette summieren sich die Unsicherheiten auf. Am Ende der Modellkette ist die Bandbreite der möglichen Folgen eines Klimawandels auf lokaler Ebene sehr groß. Für die deutschen Küstengebiete der Nord- und Ostsee einschließlich der Ästuare ist es aufgrund dieser Unsicherheiten schwierig, konkrete Aussagen zu den lokalen Auswirkungen und möglichen Betroffenheiten zu machen. Eine Möglichkeit mit diesen Unsicherheiten umzugehen sind Sensitivitätsstudien. Die wichtigsten physikalischen Parameter im Ästuar sind Wasserstand, Strömungsgeschwindigkeit, Salzgehalt, Temperatur und Schwebstoffgehalt. Wie sich diese Parameter in einem Ästuar entwickeln, ist abhängig von den Randbedingungen. Die Randbedingungen werden durch die Haupteinflussfaktoren Meeresspiegel in der Nordsee, Abfluss, Wind und Topographie bestimmt, die sich direkt oder indirekt durch die Folgen eines Klimawandels verändern können. Für die Sensitivitätsstudien werden die genannten Haupteinflussfaktoren, die die Randbedingungen dieser Studien bilden, einzeln und in Kombination variiert. Auf diese Weise können Aussagen darüber getroffen werden, wie sich im Ästuar Wasserstand, Strömung, Salzgehalt und Schwebstoffe an die veränderten Randbedingungen (Folgen des Klimawandels) anpassen. Dadurch ist es möglich, festzustellen, unter welchen Bedingungen ein Schwellenwert überschritten wird, der eine Betroffenheit auslöst. Gleichzeitig tragen diese Szenarien zum Prozessverständnis des physikalischen Systems Ästuar bei. Sensitivitätsstudien liefern klare Wenn-Dann-Aussagen. Für eine zeitliche Zuordnung können die Ergebnisse der Sensitivitätsstudien über die jeweils verwendeten Haupteinflussfaktoren mit den aktuellen Klimaszenarien in Beziehung gesetzt werden. (Text gekürzt)

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