Veränderungen der Grundwasserneubildung unter Wald Einfluss …klimakonferenz.smul.hh-kunde.de/vortraege?file=files... · 2020-06-28 · Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel

Regionalkonferenz: Trockenregionen im Klimawandel

Leipzig, 2./3.April 2014

Veränderungen der Grundwasserneubildung

unter Wald – Einfluss von Klimawandel und

Waldentwicklung

Johannes Sutmöller



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



• 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



• Klima

– Niederschlag, Temperatur, …

• Boden

– Textur, Skelettgehalt, Wasserhaltefähigkeit, ….

• Vegetation

– Baumart, Bestockungsgrad, …

• Relief

– Hangneigung, Exposition

• anthropogene Einflüsse

– Bewirtschaftung, Nutzung

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



Boden

Baumart



+ -

Sand Ton Lehm Schluff

+ -

Eiche Fichte Buche Kiefer

verschiedene Quellen



• Klimatische Wasserbilanz

• TUB-BGR Verfahren

• Abflußganglinienseparation

• Wasserhaushaltssimulation

• ……………….

• Lysimetermessung

Wie kann die Grundwasserneubildung bestimmt

werden?

einfach (ungenau),

großflächig umsetzbar

aufwendig (genau),

Standort anwendbar




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




werden?

Lysimetermessung



Grundwasserneubildung – heute und in Zukunft?

Untersuchungsraum




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




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




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



Welchen Einfluss hat die Waldentwicklung und –


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



Welchen Einfluss hat die Waldentwicklung und –


aus: Müller & Bolte 2009

Baumarten im Vergleich: Kiefer - Buche



• 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



2100 ?

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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