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Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Veränderungen der Grundwasserneubildung
unter Wald – Einfluss von Klimawandel und
Waldentwicklung
Johannes Sutmöller
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Mittlere jährliche Grundwasserneubildung
Hydrologischer Atlas von Deutschland,
Quelle: BGR 2013
Definition:
Grundwasserneubildung
bezeichnet den Zugang von
infiltriertem Wasser zum
Grundwasser. Dazu zählen die
Infiltration von Nieder-
schlägen in den Boden, die
Infiltration aus oberirdischen
Gewässern in den Untergrund
und künstliche Neubildungs-
beiträge durch Grundwasser-
anreicherungen oder
Beregnungen.
Quelle: BGR 2013
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
• Welche Faktoren beeinflussen die Grundwasserneubildung?
• Wie kann die Grundwasserneubildung bestimmt werden?
• Grundwasserneubildung – heute und in Zukunft?
• Welchen Einfluss hat die Waldentwicklung und –
bewirtschaftung auf die Grundwasserneubildung?
• Fazit
Gliederung
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
• Klima
– Niederschlag, Temperatur, …
• Boden
– Textur, Skelettgehalt, Wasserhaltefähigkeit, ….
• Vegetation
– Baumart, Bestockungsgrad, …
• Relief
– Hangneigung, Exposition
• anthropogene Einflüsse
– Bewirtschaftung, Nutzung
Welche Faktoren beeinflussen die
Grundwasserneubildung?
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Welche Faktoren beeinflussen die
Grundwasserneubildung?
500mm
700mm
800mm
Mittlere Jahresniederschlagssumme
1981-2010; DWD
Mittlere Jahresniederschlagssumme
2041-2070; RCP8.5 Median (STARS)
500mm
700mm
850mm
+ Winter - Sommer
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Boden
Baumart
Welche Faktoren beeinflussen die
Grundwasserneubildung?
+ -
Sand Ton Lehm Schluff
+ -
Eiche Fichte Buche Kiefer
verschiedene Quellen
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
• Klimatische Wasserbilanz
• TUB-BGR Verfahren
• Abflußganglinienseparation
• Wasserhaushaltssimulation
• ……………….
• Lysimetermessung
Wie kann die Grundwasserneubildung bestimmt
werden?
einfach (ungenau),
großflächig umsetzbar
aufwendig (genau),
Standort anwendbar
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Wie kann die Grundwasserneubildung bestimmt
werden?
Wasserhaushaltssimulation
aus: Hörmann et al. 2003 Grundwasserneubildung
Niederschlag
Kronentraufe
Evaporation
Wurzel-
aufnahme
Wurz
el-
zone
Tiefensickerung
Grundwasserspiegelungesättig
te Z
one
kapillarer Aufstieg
gesättigte Zone
TranspirationInterzeption
Speicherung
Stamm-
ablauf
Humusauflage
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Leipzig, 2./3.April 2014
Wie kann die Grundwasserneubildung bestimmt
werden?
Lysimetermessung
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Grundwasserneubildung – heute und in Zukunft?
Untersuchungsraum
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Grundwasserneubildung – heute und in Zukunft?
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1974 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 2010 2013
Sic
kerw
asser
(mm
/Jah
r)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Nie
ders
ch
lag
(m
m/J
ah
r)
Sickerwasser, gem Sickerwasser, sim Niederschlag (Zielitz)
Großlysimeter Colbitz- (Letzlinger Heide):
Kiefern-Reinbestand, 39 Jahre (2010), 1.4° bestockt, Sandboden
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Grundwasserneubildung – heute und in Zukunft?
Lüss 1981 – 2010 2041 - 2070
Niederschlag 875 910
Verdunstung 590 665
GWneubildung 285 245
Colbitz 1981 – 2010 2041 - 2070
Niederschlag 565 570
Verdunstung 535 560
GWneubildung 30 10
alle Angaben in mm
Colbitz: Kiefern-Reinbestand, 39 Jahre (2010),
1.4° bestockt, Sandboden
Lüss: Buchen-Eichen-Mischbestand, 129 Jahre
(2010), 1.2° bestockt, schwach lehmiger Sand
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Leipzig, 2./3.April 2014
Grundwasserneubildung – heute und in Zukunft?
Mittlere Grundwasserneubildungsrate
1981-2010; RCP8.5 (STARS)
Mittlere Grundwasserneubildungsrate
2041-2070; RCP8.5 Median (STARS)
Mittel: Nds: 225 mm, Tiefland (< 200 m): 235 mm
LSA: 80 mm, Tiefland (< 200 m): 70 mm
Mittel: Nds: 165 mm, Tiefland (< 200 m): 175 mm
LSA: 70 mm, Tiefland (< 200 m): 40 mm
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Welchen Einfluss hat die Waldentwicklung und –
bewirtschaftung auf die Grundwasserneubildung?
Lüss Status quo 2010 ohne Nutzung und
Durchforstung
Durchforstung und
Zielstärkennutzung Gras
Niederschlag 910 910 910 910
Verdunstung 665 705 650 520
GWneubildung 245 205 260 390
Colbitz Status quo 2010 ohne Nutzung und
Durchforstung
Durchforstung und
Zielstärkennutzung Gras
Niederschlag 570 570 570 570
Verdunstung 560 568 565 420
GWneubildung 4
(35 in 3 Jahren)
2
(25 in 2 Jahren)
5
(40 in 4 Jahren)
150
alle Angaben in mm Grundlage: RCP8.5 Median (STARS); Periode 2041-2070
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
Welchen Einfluss hat die Waldentwicklung und –
bewirtschaftung auf die Grundwasserneubildung?
aus: Müller & Bolte 2009
Baumarten im Vergleich: Kiefer - Buche
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
• die Grundwasserneubildung hängt von vielen standortspezifischen Faktoren ab und kann
kleinräumig stark variieren
• unter heutigen Klimabedingungen weisen viele Waldstandorte (Tiefland) in Sachsen-Anhalt
bereits geringe Grundwasserneubildungsraten (< 50 mm / Jahr) auf, während die meisten
Standorte in Niedersachsen noch über eine hohe Grundwasserneubildungsrate verfügen (>
100 mm / Jahr)
• unter zukünftigen Klimabedingungen (RCP 8.5) wird die Grundwasserneubildung unter
Wald signifikant abnehmen – auf den meisten Tieflandstandorten in Sachsen-Anhalt wird
nur noch episodisch der Grundwasserspeicher aus Niederschlag aufgefüllt
• durch Waldbewirtschaftungsmaßnahmen und Waldumbau kann die
Grundwasserneubildung langfristig erhöht bzw. stabilisiert werden
• ein Waldumbau kann nur unter Berücksichtigung abiotischer und biotischer Risiken
erfolgen!
Fazit
Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel
Leipzig, 2./3.April 2014
2100 ?
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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