Auswirkungen auf die Gewässertemperatur

Flusslauf mit beidseitig dichtem, hohen Ufergehölz Beschattung am Ufer vermindert die Erwärmung von Gewässern durch Sonneneinstrahlung – hier an der Rodach bei Kronach

Die Wassertemperatur beeinflusst maßgeblich eine Vielzahl von biologischen und physikalisch-chemischen Prozessen im Gewässer. Daher handelt es sich bei ihr um einen zentralen Güteparameter. Die Wassertemperatur steuert die Geschwindigkeit des Stoffwechsels und wirkt sich somit direkt auf alle im Wasser lebenden Organismen aus, die unter der Wasseroberfläche wachsen. Damit ist sie unter anderem mitverantwortlich für die Zusammensetzung der Biozönose, Photosyntheseleistung, Sterblichkeit von Fischen, gewässerinternen Stoffumsatzraten, Löslichkeit von Gasen und Toxizität ("Giftigkeit" – Schadwirkung einer Substanz auf lebenden Organismus) von zahlreichen Umweltchemikalien.

Die Wassertemperatur in einem Oberflächengewässer gleicht sich zeitverzögert der Lufttemperatur an, wird jedoch auch von vielen weiteren Randbedingungen beeinflusst:

  • Strahlung: Erwärmt durch eindringendes Sonnenlicht
  • Beschattung: Verhindert Einstrahlung v.a. in kleinen Gewässern
  • Grundwasser: Kühlt durch unterirdischen Zustrom
  • Abflussmenge: Je weniger Wasser vorhanden ist, desto schneller reagiert die Gewässertemperatur auf äußere Einflüsse
  • Aufstau: Wirkt je nach Gewässertrübung, Stauzeit und vertikaler Lage des Auslasses unterschiedlich

Weiterführende Informationen zur Messung der Wassertemperatur und aktuelle Messwerte bietet das LfU auf den Seiten zum Fließgewässermonitoring und zum Niedrigwasserinformationsdienst (Links siehe unten).

Die Lufttemperatur hat in Bayern in den vergangenen Jahrzehnten um über einen Grad zugenommen und der Trend wird sich auch in Zukunft fortsetzen. Wie reagiert die Wassertemperatur?

Beobachtete Veränderungen der Wassertemperatur in Seen

Messboje im Ammersee Bild vergrössern Messboje im Ammersee zur Aufnahme eines Temperaturprofils

Für den Bereich der stehenden Gewässer gibt es aus dem Projekt KLIWA bisher lediglich Untersuchungen zur Temperaturentwicklung im Bodensee (s. Link). Darüber hinaus wurden in Bayern noch keine langfristigen Veränderungen von Wassertemperaturen in Seen ausgewertet. Dies ist aufgrund der bisher fehlenden kontinuierlichen Messungen in den oft geschichteten Standgewässern schwierig. Für ein langfristig ausgelegtes Temperaturmonitoring wurde 2013 im Ammersee eine Messboje mit einer Temperaturerfassung im Tiefenprofil an der tiefsten Stelle des Sees installiert.

Beobachtete Veränderungen der Wassertemperatur in Fließgewässern

Räumliche Verteilung der Wassertemperaturtrends in Bayern, Test nach Mann-Kendall, weitere Informationen im Text Bild vergrössern Trends der mittleren jährlichen Wassertemperatur zwischen 1980 und 2010

Die mittlere Jahrestemperatur unserer Fließgewässer hat sich in den vergangenen Jahrzehnten messbar verändert. In einer Studie des Vorhabens KLIWA zum Langzeitverhalten von Niedrigwasserabflüssen und Wassertemperaturen in Bayern wurde eine statistische Analyse von 50 bayerischen Temperaturmessstellen durchgeführt. Dabei konnten an etwa 75% der langjährigen Messstellen signifikante Temperaturzunahmen belegt werden. Im Mittel über alle Messstellen betrug die Zunahme seit 1980 etwa +0,5°C in 10 Jahren, mit Schwerpunkt im Mai bis August. Auch waren Verschiebungen im Jahresgang sowie eine statistische Abhängigkeit von der Lufttemperatur festzustellen. Wie hoch der Anteil des Klimawandels an diesem Anstieg ist, ließ sich mit dieser Studie jedoch nicht klären.

Pegel Kemmern am Main im Zeitraum 1952 bis 2008 mit Werten zwischen 8,2 und 11,0 Grad Celsius. Die niedrigeren Temperaturen liegen zu Beginn des Zeitraums, zum Ende hin nehmen sie mit einigen Schwankungen zu. Durch die Werte verläuft eine Gerade, welche die Temperaturzunahme annähernd beschreibt. Ihr Anstieg beträgt 0,27 Grad Celsius je Dekade. Bild vergrössern Langjährige Entwicklung der mittleren jährlichen Wassertemperatur am Pegel Kemmern
München an der Isar im Zeitraum 1951 bis 2005 mit Werten zwischen 8,2 und 10,5 Grad Celsius. Die niedrigeren Temperaturen liegen zu Beginn des Zeitraums, zum Ende hin nehmen sie mit einigen Schwankungen zu. Durch die Werte verläuft eine Gerade, welche die Temperaturzunahme annähernd beschreibt. Ihr Anstieg beträgt 0,16 Grad Celsius je Dekade. Bild vergrössern Langjährige Entwicklung der mittleren jährlichen Wassertemperatur am Pegel München

Die nebenstehenden Abbildungen zeigen beispielhaft den zeitlichen Verlauf der mittleren jährlichen Wassertemperaturen (Balken) an einer nord- und einer südbayerischen Messstelle. Die durchschnittliche zeitliche Entwicklung wird mit Hilfe einer linearen Regressionsgeraden (blaue Linie) verbildlicht. Ihr Anstieg beschreibt die Temperaturänderung pro Jahr.

Der in Franken gelegene Main ist im Allgemeinen nicht nur wärmer als die südbayerische Isar. Überdies ist im Main die festgestellte Wassertemperaturänderung in der Vergangenheit stärker. So beträgt die Zunahme seit den 1950er Jahren in Kemmern in etwa 0,3°C pro Jahrzehnt, in München ungefähr 0,2°C pro Jahrzehnt.

Zukünftige Entwicklung der Wassertemperatur

Schritt 1 (realisiert): Ermittlung statistischer Modelle für die Wassertemperatur an Messstellen; Schritt 2 (realisiert): Ableitung statistischer Modelle für die Wassertemperatur im Längsverlauf ausgewählter Fließgewässer; Schritt3 (in Planung): Wassertemperatur-Projektionen für ausgewählte Gewässer; Schritt 4 (in Planung): Auswertung von potentiellen Auswirkungen auf die Gewässerqualität und Ökologie. Bild vergrössern Ableitung von Aussagen zur zukünftigen Wassertemperaturentwicklung - Arbeitsschritte

Bisher gibt es für Bayern noch keine projektionsgestützten Aussagen zur Wassertemperaturentwicklung. Für diese anspruchsvolle Aufgabe bestehen mehrere Lösungsmöglichkeiten, das LfU hat sich nach einer Voruntersuchung zu nebenstehenden Vorgehen entschieden, wobei die ersten beiden Bausteine bereits realisiert sind. Die beiden folgenden sind in Planung.

Mögliche Auswirkungen auf die Gewässerökologie als Folge erhöhter Wassertemperaturen

Wassertemperatur nimmt vom Ober- zum Unterlauf zu, typische Lebensgemeinschaften: Oberlauf Forellenzone, Oberer Mittellauf Äschenzone, Unterer Mittellauf Barbenzone, Unterlauf Brachsenzone, Küstennähe Kaulbarschzone; typische Vertreter der Wirbellosen entlang von Ober- zu Unterlauf: Höhlenflohkrebs, Bachflohkrebs, weidende Köcherfliegenlarve, Lidmückenlarve, weidende Eintagsfliegenlarve, Schlamm bewohnende Eintagsfliegenlarve, Zuckmückenlarve im Gehäuse, filtrierende Köcherfliegenlarve, Zuckmückenlarve. Bild vergrössern Unterteilung von Fließgewässern entsprechend der typischen Fischarten

Normalerweise nimmt die Wassertemperatur im Verlauf eines Fließgewässers zu. Die darin lebenden verschiedenen Gesellschaften von Tier- und Pflanzenarten sind dabei an die typischen Temperaturverhältnisse des jeweiligen Gewässerabschnitts angepasst.

Zwei Bachforellen Bild vergrössern Bachforelle (Salmo trutta fario)

Es wird erwartet, dass besonders temperatursensible Arten wie die Bachforelle in Zukunft weiter in die Oberläufe zurückweichen und sich dadurch ihr Lebensraum immer stärker einschränkt. Dagegen könnten sich wärmeliebende Arten der Unterläufe verstärkt ausbreiten. Weiterhin können einige Neobiota wie beispielsweise die Kanadische Wasserpest, die Donauassel oder der Signalkrebs von wärmeren Verhältnissen profitieren und einheimische Arten verdrängen.

Höhere Wassertemperaturen sind ein Faktor, der die "Verkrautung", also das rasche Wachstum von Makrophyten, begünstigt. Auch zeigte sich in der Vergangenheit bei extremen Niedrigwasserereignissen und damit verbundenen sehr hohen Wassertemperaturen eine sehr rasche Zunahme des Algenwachstums (Phytoplanktons). Eine solche Entwicklung erscheint auch in Zukunft möglich.

Mögliche Auswirkungen auf die Wasserwirtschaft als Folge erhöhter Wassertemperaturen

Auch wirtschaftlich kann die Erhöhung der Wassertemperaturen Folgen haben: So kann bei geringem Wasserdargebot und zu hohen Gewässertemperaturen die Wiedereinleitung erwärmten Kühlwassers durch Auflagen eingeschränkt werden. Daran gebundene Kraftwerke oder produzierendes Gewerbe müssen dann alternative Kühlmethoden nutzen oder unter Umständen ihren Betrieb drosseln. Konkret ist ein solches Vorgehen im "Alarmplan für den bayerischen, staugeregelten Main – Gewässerökologie" festgelegt.