Exkursion : Grundwasser- und Seespiegelentwicklung in Nordostdeutschland. Aktuelle Entwicklung:

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1 Exkursion : Grundwasser- und Seespiegelentwicklung in Nordostdeutschland Aktuelle Entwicklung:

2 Exkursion : Grundwasser- und Seespiegelentwicklung in Nordostdeutschland Aktuelle Entwicklung: Mai 2009 Großer Fürstenseer See / Müritz-Nationalpark (MV) Foto: P. Wernicke Foto: K. Kaiser

3 Grundwasser- und Seespiegelveränderungen in Nordostdeutschland Knut Kaiser Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam A) Sommer 1981 B) Sommer 1987 C) Mai 2009 D) April 2012 Fotos: 1 AK, 2 W. Koch, 3+4 K. Kaiser Uferlinien-/Seespiegeldynamik des oberirdisch (+/-) zu- und abflusslosen Gr. Fürstenseer Sees/MNP (MV) 3

4 Grundwasser- und Seespiegelveränderungen in Nordostdeutschland Vortragsinhalt 1. Einführung Grafik: S. Ashmarin, The Guardian 2. Projektion die mögliche Zukunft ( spekulative Zeitreihe) 3. Beobachtung die jüngste Vergangenheit (= kurze Zeitreihe) 4. Rekonstruktion die ferne Vergangenheit (= lange Zeitreihe) 5. Schlussfolgerungen Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen Inhalt 4

5 Grundwasser- und Seespiegelveränderungen in Nordostdeutschland A) Sommer 1981 B) Sommer 1987 C) Mai 2009 D) April 2012? Gr. Fürstenseer See mittl. Wasserstand (MW) Nov 85 Nov 86 Nov 87 Nov 88 Nov 89 Nov 90 Nov 91 Nov 92 Nov 93 Nov 94 Nov 95 Nov 96 Nov 97 Nov 98 Nov 99 Nov 00 Nov 01 Nov 02 Nov 03 Nov 04 Nov 05 Nov 06 Nov 07 Nov 08 Nov 09 Nov 10 Nov 11 Wasserstand Pegel (cm) Daten: P. Stüve Uferlinien-/Seespiegeldynamik des oberirdisch (+/-) zu- und abflusslosen Gr. Fürstenseer Sees/MNP (MV) 5

6 Medienschlagzeilen der letzten 10 Jahre 3sat, Wassernot: Die Schorfheide trocknet mehr und mehr aus. Ein Vorbote des Klimawandels Hamburger Abendschau Wüste Brandenburg. Was tun gegen den Klimawandel? Rundfunk Berlin-Brandenburg, Land der Seen auf dem Trockenen Nordkurier, Schrumpfende Seen, sinkende Pegel Schweriner Zeitung,

7 Grundwasser- und Seespiegelveränderungen in Nordostdeutschland Schweriner Volkszeitung, Nordkurier Strelitzer Zeitung, 28./ Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 1. Einführung 7

8 Konzeption / Fragen Vergangenheit Gegenwart Zukunft Hydrologischer Parameter?? Rekonstruktion / Monitoring / Projektion Zeit Hydrologisch-ökologische Fragen: Hydrologische Variabilität? (Minima/Maxima/Mittelwerte) Ökosystementwicklung/ Referenzzustand? Foto: R. Mauersberger Seespiegelabsenkung im Gr. Kronsee/ Uckermark (2006) Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 1. Einführung 8

9 Regionaler hydroklimatischer Hintergrund N KWB (= N-V) Hamburg Potsdam N großflächig mm (a.d. Oder lokal 450 mm) zum Vergleich: N Deutschland = 790 mm 1. Einführung HAD 2003 Niederschlag [mm] KWB großflächig <10 mm (a.d. Oder lokal <-100 mm) Nordostdeutschland: Temp Jahr = 8-9 C N Jahr = mm 9

10 Regionaler hydrol. Zusammenhang Grundwasser und See (See = Grundwasserblänke/-fenster ) Einzugsgebiet See mit Grundwasserspeisung Niederschlag Verdunstung Niederschlag Verdunstung Grundwasser -stauer -leiter Grundwasserneubildung Speicheränderung Speicheränderung GW- Zustrom GW- Abstrom Natkhin et al Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 1. Einführung 10

11 Gefährdung von Seen durch Wasserdefizit Hydrol.-ökol. Wirkungskette auf die Wasserqualität in einem grundwassergespeisten See Kaiser et al. 2012a Grundwasserspiegelabsenkung Seespiegel- und Seevolumenverringerung Eutrophierung u.a. Verringerung des Gewässer-, Habitat- und Nutzungswertes Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 1. Einführung 11

12 Projektion: Niederschlag (a) und Temperatur (b) Huang et al Veränderung in der Periode (Projektion mit Klimamodell STAR) verglichen mit der Referenzperiode Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 2. Projektion 12

13 Projektion: GW-Neubildung in Brandenburg Berlin Berlin Gerstengarbe et al Tendenz: Abnahme! Pfade der Energiegewinnung aus Biomasse. Quelle: Hillemeier 2006 Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 2. Projektion 13

14 Projektion: Seespiegelentwicklung in Brandenburg Beispiel Redernswalder See/Schorfheide (bis 2100) [Emissionsszenario: SRES A1B] Foto: K. Kaiser Seespiegel-Modellierung bei verschiedenen (Wald-) Bestockungszenarien Foto: K. Kaiser Daten: Natkhin 2010 Abb: Kaiser et al. 2012a Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 2. Projektion 14

15 Aktuelle Grundwasser- und Seespiegelentwicklung Grundwasserspiegel in Brandenburg Seespiegel grundwassergespeister Seen (Bsp. Gr. Fürstenseer See/MV, ) Daten: LUGV 2008 Abb: Germer et al Kaiser et al. 2012a Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 3. Beobachtung 15

16 Hydrologische Seetypen / Ursachen regionaler Grundwasser- und Seespiegelabsenkungen Klimawandel Endsee DWD 2011 Landbedeckung (Wirkung forstlicher Kiefer- Monokulturen) Foto: K. Müller Grundwassersee Mauersberger 2002 Foto: UFZ Hydromelioration/ anthropogenes Abflussregime Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 3. Beobachtung 16

17 Clusteranalyse von Seespiegelzeitreihen der Meckl. Seenplatte Daten von 45 Seen aus 3 Großschutzgebieten 1998/99 Typ 1: negativer Trend (dom. Grundwasserseen) nur wenige Zeitreihen vorhanden Typ 2: kein Trend (dom. Fließ- u. Flussseen) Koch et al. in Vorb. Typ 3: positiver Trend (Seen mit Renaturierungsvorhaben) Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 3. Beobachtung 17

18 Clusteranalyse von Seespiegelzeitreihen der Meckl. Seenplatte Seen aus 3 Großschutzgebieten n=7 (16%) n=15 (33%) n=23 (51%) Farbcode Trend: Rot = negativ Grün = kein Trend Blau = positiv Koch et al. in Vorb. 18 Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 3. Beobachtung

19 Ursachen der (sub-)rezenten Wasserspiegeldynamik Beispiel Gr. Fürstenseer See ( Typ 1-See ) KWB Neustrelitz Seespiegel Gr. Fürstenseer See Grundwasserspiegel Kl. Trebbow Korrespondenz relativer Minima und Maxima bei den betrachteten Parametern! Kaiser et al. 2012a Hypothese: Kausalkette Klima/KWB Grundwasser See Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 3. Beobachtung 19

20 Die unbekannte Größe : die langfristige Variabilität des (See-)Wasserhaushaltshalts Meckl. Seenplatte nur wenige Zeitreihen vorhanden 1998/99 Bodensee Koch et al. in Vorb. Pegelaufzeichnung seit 1800 AD! Jöhnk et al Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 3. Beobachtung 20

21 Verlängerung der Zeitreihe (1): Historische Ökologie + Historische Hydrologie Beispiel Moosfenn(-Moor) bei Potsdam (geobotanisch-dendroökologischer Ansatz) Daten: Landgraf 2010 Abb.: Kaiser et al. 2012b Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 4. Rekonstruktion 21

22 Verlängerung der Zeitreihe (2): Paläohydrologie Geoarchiv-basiert theoretisch im Fokus: alle Komponenten des Wasserkreislaufs Archiv See Archiv Fluss Archiv Moor praktisch im Fokus: Flusstal- und Seebeckengenese, hydrologische Parameter (Abfluss, Seespiegel, Flut- /Niedrigwasser), Hydromorphologie, Rekonstruktion von Klimavariablen beteiligte Disziplinen: Physische Geographie/ Geomorphologie, Geologie/Sedimentologie, Hydrologie, Paläoökologie, Geochronologie, Archäologie Querschnittsdisziplin Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 4. Rekonstruktion 22

23 Paläohydrologische Methoden Foto: K. Kaiser Foto: K. Kaiser Bohrungen, Aufschlussaufnahmen und Kartierungen Foto: S. Lorenz sedimentologische, geochronologische und paläoökologische Analysen (GIS-)Modellierung Geofernerkundung Analyse historischer Quellen Abb.: S. Lorenz Abb.: M. Küster

24 Nordostdeutsche Befunde zu See- und Grundwasserspiegelschwankungen der letzten Jahre Kaltzeit Warmzeit niedrig hoch Müritz: max. +3 m Krakower See: min. -5m Kaiser (in Vorb.) Kaiser et al. 2012c 24 24

25 Seespiegelentwicklung des Gr. Fürstenseer Sees in den letzten 800 Jahren Lake area (km2), Lake volume (m3) ca. 3 m Seespiegelamplitude in den letzten 800 Jahren (vs. 1.2 m in den letzten 30 Jahren) 1200 AD 1300 AD 1786 AD 1988 AD 2006 AD 2011 AD Jahr Lake altitude (m asl) Lake area (km2) Lake volume (m3) Lake altitude (m asl) Kaiser et al. in Vorb. Ursachen-Erforschung? 25

26 Schlussfolgerungen See- und Grundwasserspiegel weisen in der Region eine erhebliche, mit Blick auf längere Zeiträume (>50 Jahre) noch weitgehend unbekannte Dynamik auf. Daten zur langfristigen hydrologischen Dynamik sind zum Verständnis historischer, aktueller und zukünftiger hydrol.-ökol. Prozesse zwingend erforderlich. Zum Schutz der Seen und Moore sind mit Blick auf den aktuell angespannten und mutmaßlich künftig noch stärker belasteten Wasserhaushalt (weitere) Maßnahmen zum Wasserrückhalt in der Landschaft notwendig. Ein trockengefallener Seepegel im Regen (R. Mauersberger am Tiefen See bei Lychen) (Die außergewöhnlich feuchten Jahre 2011 und 2012 geben keinesfalls Anlass zur Entwarnung ) Grundwasser- u. Seespiegelveränderungen 5. Schlussfolgerungen 26

27 Anhang folgend 27

28 Abflussrückgang der Fließgewässer in BE-BB LUA BB

29 (Vom Verschwinden der) Moore (Red. auf 28 %) Moorstatistik BB: 2200 km 2 zumeist Versumpfungsmoore 25 km 2 (1 %) der Moore in natürlichem Zustand in 25 a: 70 % Verlust der Versumpfungsmoore in 350 a: BB ist moorfrei aktuell: 30 km 2 renaturiert Moorschwund im Rhinluch / BB 29 29

30 Ausblick: Gesamtabfluss (b) und Grundwasserneubildung (c) Veränderung in der Periode (Projektion der Modelle STAR und SWIM) verglichen mit der Referenzperiode (Huang et al. 2010) 30