Bodenwasser

Zur medienübergreifenden Beobachtung von Stoffflüssen und Stoffbelastungen im Wasserkreislauf wird im Rahmen des Integrierten Hydrologischen Monitorings (IHM) der Weg des Wassers mit seinen Inhaltsstoffen vom Niederschlag über das Sickerwasser bis zum Grundwasser und Gebietsabfluss untersucht.

Im Folgenden beschrieben ist der Jahresverlauf der Bodenfeuchte als wesentliche Steuerungsgröße für Sickerwasserbildung und Grundwasserneubildung am Beispiel eines bewaldeten Standorts im östlichen Oberfranken (Messgebiet Fichtelgebirge) (Abb.1). Durchfeuchtung und Austrocknung des Bodens werden vom Wechselspiel aus Niederschlag und Verdunstung bestimmt. Bei hohem Bodenwassergehalt bildet sich freies Sickerwasser, das in durchlässigen Böden der Schwerkraft folgend dem Grundwasser zufließt. Die Bodenfeuchte wird direkt als Bodenwassergehalt (Vol.%) und indirekt als Bodensaugspannung in Hektopascal (hPa) gemessen. Als Messgeräte sind pro Messtiefe (-50cm und -200cm) je 4 Tensiometer für die Saugspannungsmessung, 4 Sonden zur Messung des volumetrischen Wassergehalts und 8 Saugkerzen zur Entnahme von Bodenwasser eingebaut.

Der Standort im Fichtelgebirge ist durch Granit aufgebaut und durch dessen Verwitterungsprodukte (schluffig-lehmige Gruse) geprägt. Er wird forstwirtschaftlich (überwiegend Fichte) genutzt.

Abb.1: Jahresverlauf von Bodenwassergehalt (Bw) in 50cm Tiefe und Grundwasserstand (Gw) am Messstandort "Fichtelgebirge" der Jahre 2017 bis 2018

Betrachtet man den in Abb.1 dargestellten Jahresverlauf des Bodenwassergehaltes in 50cm Tiefe, so zeigt sich, dass analog zum Vorjahr, der Bodenwassergehalt in den Monaten Januar bis März auf einem relativ konstanten, für die Jahreszeit aber vergleichsweise niedrigem Niveau (ca. 33Vol.%) lag. Ursächlich dafür ist das Niederschlagsdefizit der Monate Februar bis April das sich anschließend bis November vorsetzte. Besonders der Februar fiel in Nordbayern laut Witterungsbericht markant zu trocken aus. Ab diesem Zeitpunkt fällt auch der Grundwasserstand kontinuierlich ab. Die überdurchschnittlichen Niederschläge im Januar reichten nicht dazu aus, den oberen Boden feucht zu halten.

Die mit dem Einsetzen der Vegetationsperiode, und auf zunehmende Verdunstungsraten zurückzuführende, verstärkte Zehrung des Bodenwasservorrates hielt im Jahr 2018 aufgrund des regenarmen Sommers bis Ende August an und erreichte ein sehr niedriges Niveau von knapp 27%. Erst nach der Vegetationsperiode stieg der Bodenwassergehalt ab Oktober wieder leicht an. Er erreichte Ende Dezember ein weiterhin deutlich unterdurchschnittliches Niveau von knapp 30,5%.

Abb.2: Tagesmittel der Bodenwasserspannung in 200cm Tiefe der Jahre 2001 bis 2018 am Messstandort Hochspessart

Vergleicht man die Bodenwasserspannungen der Jahre 2001 bis 2018 in zwei Meter Tiefe (Abb.2), so werden auch hier die Auswirkungen der außergewöhnlichen Trockenheit 2018 sehr deutlich. Das Jahresmaximum wurde bereits Ende Januar erreicht. Der markant zu trockene Februar führte jedoch wieder zu einer Abnahme der Wasserspannung auf ein unterdurchschnittliches Niveau. Erst die im März einsetzenden Niederschläge führten zu einem vorübergehenden Wiederanstieg. Mit Beginn der Vegetationsperiode im April reichten die Niederschläge nicht mehr aus, um den Boden feucht zu halten. Der niederschlagsarme Sommer und erhöhte Verdunstungsraten verstärkten den Effekt. Es setzte eine fast achtmonatige Phase kontinuierlich sinkender Wasserspannungen ein, bei der bereits ab Mai durchgehend unterdurchschnittliche Werte beobachtet wurden. Das Jahresminimum wird schließlich Ende November erreicht und unterschreitet sogar die Werte des Extremjahres 2003 noch deutlich. Erst der im Durchschnitt deutlich zu nasse Dezember führt zu einem abrupten Wiederanstieg auf ein überdurchschnittliches Niveau welches Mitte Dezember erreicht wird.