KliBiW – Analyse der Niedrigwasserverhältnisse

Im Projekt KliBiW wurden die vergangenen sowie die möglichen zukünftigen Veränderungen der Niedrigwasserverhältnisse in Niedersachsen auf Basis verschiedener Abfluss-Kennwerte analysiert.

Die Untersuchung der Verhältnisse in der Vergangenheit erfolgte auf Basis von gemessenen Tagesmittelwerten an Fließgewässerpegeln in ganz Niedersachsen, mit Ausnahme der tidebeeinflussten Gebiete an der Küste sowie der großen Ströme Ems, Weser und Elbe. Dabei wurden unter anderem die Entwicklungen (Trends) von Abflusskenngrößen betrachtet, welche die Niedrigwasserverhältnisse charakterisieren. Hierzu zählt zum einen der niedrigste Abfluss gemittelt über sieben aufeinanderfolgende Tage, das sog. NM7Q. Des Weiteren wurde die Dauer von Niedrigwasserereignissen unterhalb eines bestimmten Abflussschwellenwertes analysiert. Und schließlich wurde das Wasservolumen ermittelt, welches bei ausgeprägtem Niedrigwasser gegenüber relativ normalen Niedrigwasserverhältnissen dem Gewässer fehlt. In diesem Zusammenhang wurde zum einen die Stärke des Trends, also der Grad der Veränderung über den Betrachtungszeitraum, ermittelt, als auch die statistische Signifikanz, also ob die berechnete Veränderung mit der Zeit nicht zufällig ist und wahrscheinlich eine systematische Ursache besitzt.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Niedrigwasserverhältnisse in der Vergangenheit bereits regional und saisonal verschärft haben. Vor allem im östlichen bzw. südöstlichen Niedersachsen konnten abnehmende Niedrigwasserabflüsse im Sommerhalbjahr beobachtet werden. An vielen Pegeln im Einzugsgebiet der Aller bzw. Leine erscheinen diese Trends zudem signifikant. Im westlichen bzw. nordwestlichen Niedersachsen gab es dagegen kaum Veränderungen, wobei einzelne Pegel (unter anderem im Bereich der Vechte) zunehmende Tendenzen anzeigen. Eine ähnliche Aufteilung der Landesfläche konnte auch in Bezug auf die Entwicklung der Dauer von Niedrigwasserphasen sowie das bei Niedrigwasser aufkommende Volumendefizit beobachtet werden. Während es im Osten eine (regional signifikante) Verschärfung der Niedrigwasserverhältnisse gab, hat sich die Situation in der westlichen Landeshälfte nur wenig verändert.

Die Simulation der möglichen zukünftigen Niedrigwasserverhältnisse erfolgte unter anderem mit Hilfe des Modellsystems PANTA RHEI. Mit dem Wasserhaushaltsmodell wurden Simulationen für sieben ausgewählte Einzugsgebiete der Risikogewässer in Niedersachsen auf Basis von zwei Klimaszenarien durchgeführt: für ein Szenario ohne Klimaschutz (RCP8.5) sowie ein Szenario mit Klimaschutz (RCP2.6) für den Zeitraum 1971-2100. Als Antrieb diente je ein Ensemble von regionalen Klimamodellen, welche die Bandbreite der möglichen zukünftigen Entwicklungen repräsentiert (vgl. Hajati et al., 2022). Die Auswertung verschiedener Niedrigwasser-Kenngrößen erfolgte auf Basis 30-jähriger Mittelwerte einmal für die Mitte des Jahrhunderts (2031-2060) und einmal für das Ende des Jahrhunderts (2071-2100), als Veränderung gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000).

Die Ergebnisse für das Klimaszenario RCP8.5 deuten zur Mitte des Jahrhunderts auf eine fast landesweit zunehmende Verschärfung der Niedrigwasserverhältnisse im Vergleich zum Referenzzeitraum hin. Zum Ende des Jahrhunderts fallen diese Tendenzen noch deutlicher aus, mit regionalen Schwerpunkten im südlichen bzw. südöstlichen Niedersachsen. Besonders betroffen von der zunehmenden Trockenheit sind die Abflussverhältnisse im Bereich des Harzes. In Kombination mit der sich gleichzeitig verlängernden Dauer von Niedrigwasserphasen kommt es zu einer erheblichen Reduzierung des verfügbaren Wasservolumens während Niedrigwasserphasen an vielen Fließgewässern in der Zukunft.

Unter Annahme des Klimaszenarios RCP2.6 zeigt sich ebenfalls eine leichte Veränderung bzw. Verschärfung der Niedrigwasserverhältnisse in Zukunft. Diese liegt zur Mitte des Jahrhunderts in etwa der gleichen Größenordnung wie beim Szenario RCP8.5. Zum Ende des Jahrhunderts käme es hier allerdings zu keiner weiteren Verschlimmerung der Situation. Von den Veränderungen betroffen wären dabei, wie beim RCP8.5, vor allem der Süden bzw. Südosten der Landesfläche.

Detaillierte Ergebnisse der Untersuchungen sind in den jeweiligen Abschlussberichten von KliBiW zu finden sowie auf dem Umweltkartenserver.