Auswirkungen auf Niedrigwasserabflüsse

Sehr weit abgelassene Talsperre (Förmitzspeicher, Einzugsgebiet der Sächsischen Saale im Jahr 2018) – in Zukunft Normalität?; Foto: Wasserwirtschaftsamt Hof

Die jüngsten Trockenjahre 2018 bis 2020 sowie 2022 und 2025 zeigen deutlich: Zu wenig Wasser über einen längeren Zeitraum beeinträchtigt die Gewässer als Lebensraum und die Wasserwirtschaft. Durch den Klimawandel werden Niedrigwasserereignisse künftig häufiger und intensiver. Die Auswirkungen des Klimawandels auf Niedrigwasser werden vom Bayerischen Landesamt für Umwelt im Rahmen der Kooperation KLIWA untersucht.

Zum Weiterlesen

Die Seite erläutert

• was man unter Niedrigwasser versteht,
• seine Ursachen,
• die Auswirkungen auf die Wasserwirtschaft,
• welche Veränderungen man bereits beobachtet,
• was man zur zukünftigen Entwicklung weiß.

Detailliertere Informationen finden Sie in den Publikationen in der linken Seitenspalte sowie unter "Weiterführende Informationen" am Ende dieser Seite.

Was ist Niedrigwasser und warum beschäftigt sich das LfU damit?

Niedrigwasser ist ein Teil des natürlichen Abflussgeschehens und bezeichnet einen besonders niedrigen Wasserstand in einem Gewässer – die Abflüsse liegen also deutlich unter dem mittleren Abflussniveau. Es entsteht, wenn einem Gewässer wenig Wasser zufließt. In weiten Teilen Bayerns treten Niedrigwasserperioden typischerweise im Sommer und Herbst auf. Im Alpenraum kommen sie überwiegend im Winter vor. Hier wird der Niederschlag in der Schneedecke, in Gletschern und in gefrorenem Untergrund zurückgehalten und fließt erst dann ins Gewässer, wenn es taut. Der Einfluss von Schnee und Eis auf das Abflussgeschehen nimmt jedoch durch den Klimawandel zukünftig deutlich ab.

Von Niedrigwasser spricht man, wenn:

• a) der Wasserstand in einem See unter einen für dieses Gewässer typischen Schwellenwert fällt oder
• b) der gemessene Abfluss in einem Fließgewässer einen Schwellenwert unterschreitet, der in Abhängigkeit vom Abflussregime dieses Fließgewässers definiert wird.

Das Bayerische Landesamt für Umwelt wertet im Rahmen der Kooperation KLIWA die Entwicklung von Niedrigwasser für die Vergangenheit und Zukunft aus. Dabei werden verschiedene statistische Kennwerte genutzt:

• NQ: Geringster Tagesabfluss in einem Zeitraum
• MNQ: Mittlerer Niedrigwasserabfluss (Mittelwert der Jahresniedrigabflüsse über einen längeren Zeitraum, meist > 30 Jahre)
• MNQ(m): Monatlicher mittlerer Niedrigwasserabfluss
• Wiederkehrintervall bzw. Jährlichkeit: Gibt an, in welchem Zeitraum eine Abflussmenge im Mittel erreicht oder unterschritten wird,
  • Beispiel: NW₅ / NQ₅₀: Niedrigwasserereignisse, die statistisch alle fünf bzw. 50 Jahre auftreten.

Eine Übersicht der Niedrigwasserkennwerte und Erläuterungen, wie diese berechnet werden, bietet das nachfolgende PDF-Dokument.

• Hydrologische Kennwerte - PDF

Was sind die Ursachen von Niedrigwasser und welche Zusammenhänge bestehen?

Im Wesentlichen wird Niedrigwasser durch die aktuelle Witterung ausgelöst – also durch das Wettergeschehen über einen Zeitraum von mehreren Wochen bis Monaten. Niedrigwasser entsteht dabei durch wenig Niederschlag, hohe Verdunstung sowie geringe Speisung aus dem Grundwasser. Zusätzlich kann geringe Schneeschmelze oder hoher Wasserverbrauch eine Rolle spielen. Wie stark sich diese klimatologischen Ursachen in einem Flusseinzugsgebiet auswirken und ob es tatsächlich zu Niedrigwasser kommt, hängt vor allem von den „natürlichen“ Gebietseigenschaften ab. Das heißt: Welches Abflussregime liegt vor, wie viel Wasser kann in Boden und Grundwasser zwischengespeichert werden, wie viel verdunstet oder wie viel Wasser hält die Vegetation zurück? Neben natürlichen Faktoren spielen auch anthropogene Eingriffe eine bedeutende Rolle. Wasserwirtschaftliche Nutzung in Form von Zuleitungen, Speichern oder Entnahmen aus dem Gewässer können Niedrigwasserereignisse stark beeinflussen.

Ursachen von Niedrigwasser und deren Auswirkungen auf die Elemente des Wasserhaushalts Oberflächengewässer, Boden- und Grundwasser

Die Wechselwirkungen von Niedrigwasser sind vielschichtig. Versickert beispielsweise weniger Wasser, wird weniger Grundwasser neugebildet. Der Grundwasserspeicher leert sich und damit fließt weniger Wasser über Quellen in die Fließgewässer.

Zudem zieht eine geringere Wassermenge auch eine geänderte Gewässerqualität nach sich. Im Wasser gelöste Stoffe können sich stärker aufkonzentrieren. Zusätzlich reagiert ein kleiner Wasserkörper schneller auf die Lufttemperaturen, das heißt er erwärmt sich rascher oder kühlt rascher ab, was Stress für Fische und Ökosysteme bedeuten kann.

Wasserwirtschaft – wer ist wie betroffen?

Von Niedrigwasser betroffene Nutzungsbereiche; Fotos: Andreas Hartl/Dorfen, Angelika Prondczynzky ProNatur, Eberhartinger, Esch/WWA Ansbach, Pfeiffer/WWA Ansbach, WWA München, Erwin Attenberger, LfU, Hans Frieß, pixelio/M. Großmann

Viele wasserwirtschaftliche Nutzungen und ökologische Funktionen können durch Niedrigwasser beeinträchtigt werden. Wasserkraft, Energiewirtschaft, landwirtschaftliche Bewässerung sowie Schifffahrt hängen vor allem von der Wassermenge ab. Abwasser- und Wärmeeinleitungen sind von Wassermenge und -qualität abhängig, während sie diese gleichzeitig auch selbst beeinflussen. Lebewesen benötigen im Gewässer beides: Genügend Wasser und eine ausreichende Gewässerqualität. Reicht eines von beiden in einer Niedrigwasserphase nicht aus, kommt es zu Stress (Lebewesen), Problemen und Einschränkungen (Nutzung). Zum Teil entstehen Konkurrenzsituationen zwischen den Nutzungen. Aus ökonomischer Sicht können langanhaltende Niedrigwasserperioden zu erheblichen volkswirtschaftlichen Schäden führen. Beispielsweise durch eingeschränkten Schiffsverkehr aufgrund der Sperrung von Wasserstraßen, Engpässe bei Wasser für Bewässerung und daraus resultierender Ernteverluste, oder reduziertem Tourismus an Orten an denen Freizeitaktivitäten direkt vom Wasser abhängen (wie Bade- und Bootstourismus). Durch die komplexen Wirkungszusammenhänge bei Niedrigwasser lassen sich die genauen Schäden allerdings oft nur schwer beziffern. Die Unterseite Trockenheit und Niedrigwasser zeigt Strategien zur wasserwirtschaftlichen Anpassung.

• Anpassung an Trockenheit und Niedrigwasser

Eine knappe Übersicht zu den Auswirkungen von Niedrigwasser auf die verschiedenen Nutzungsbereiche gibt das nachfolgende PDF-Dokument. Viele weitere Erkenntnisse sind im Bericht „Niedrigwasser in Bayern“ zusammengefasst.

• Auswirkungen von Niedrigwasser - PDF

Welche Veränderungen beobachten wir?

Die beobachteten Veränderungen der jährlichen Niedrigstabflüsse (NQ) im Zeitraum von 1951 bis 2024 sind in den untenstehenden Karten für eine Auswahl bayerischer Pegel zusammengefasst. Dabei werden die Trends für das Wasserhaushaltsjahr, sowie das Sommer- und Winterhalbjahr gegenübergestellt. Die Trends sind entsprechend ihrer Richtung und Signifikanz farblich dargestellt.

Trendauswertung des Niedrigwasserabflusses NQ für eine Auswahl bayerischer Flusspegel. Dargestellt sind die Trends der Pegel für den Zeitraum 1951 bis 2024 für Wasserhaushaltsjahr sowie Sommer- und Winterhalbjahr

Für das Gesamtjahr weist die Mehrheit der Pegel einen abnehmenden Trend der Niedrigabflüsse auf. Bei etwas weniger als der Hälfte der Pegel sind diese Änderungen signifikant, also belastbar. Dies gilt zwar auch für die Zunahmen, jedoch muss davon ausgegangen werden, dass diese hohe Signifikanz der hier ausgewerteten Pegel an der Regnitz und am Main auf die seit den 90er-Jahren bestehende Donau-Main Überleitung zurückzuführen ist.

Gut ersichtlich sind die Unterschiede zwischen den Jahreszeiten: Im Sommerhalbjahr haben die Niedrigstabflüsse seit 1951 für Gesamtbayern abgenommen. Diese Entwicklung ist bei vielen Pegeln belastbar. Die hohe Anzahl an hoch signifikanten Zunahmen ist, wie auch bei der gesamtjährlichen Betrachtung, auf die Donau-Main Überleitung zurückzuführen. Im Winterhalbjahr zeigen viele Pegel eine Zunahme oder auch keine Veränderungen. Diese Veränderungen sind meist nicht belastbar.

Zu beachten ist, dass die Trendauswertungen auf gemessenen Werten basieren, die teilweise zusätzlich durch wasserwirtschaftliche Maßnahmen beeinflusst sind. Unsere bayerischen Fließgewässer sind stark von der Wasserwirtschaft überprägt – Zu- und Ableitungen oder Speicherbewirtschaftung verändern die Abflüsse zusätzlich zu den natürlichen Einflüssen. Für gewöhnlich vergleichmäßigt die Wasserwirtschaft das Abflussgeschehen und puffert zu starke Niedrigwasserereignisse ab. Die messbaren Veränderungen sind somit nicht zwingend allein auf den Klimawandel zurückzuführen.

Der bayerische Niedrigwasserinformationsdienst (NID) informiert regelmäßig zur aktuellen Niedrigwassersituation, sowohl hinsichtlich der Abflussmengen als auch der Wasserqualität. Ebenso gibt er in seinen Gewässerkundlichen Jahresberichten und weiteren Sonderberichten eine Rückschau auf markante Niedrigwasserperioden der Vergangenheit. Ausführliche Analysen werden darüber hinaus von der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) im „Niedrigwasser-Update“ veröffentlicht. (siehe Links unter "Weiterführende Informationen" unten).

Was können wir für die Zukunft sagen?

Der Klimawandel beeinflusst den Wasserhaushalt in Bayern bereits heute deutlich und wird die Niedrigwassersituation in den kommenden Jahrzehnten weiter verschärfen.

Die zukünftige Abflussentwicklung ("Abflussprojektionen") in Bayern wird mit Hilfe von Wasserhaushaltsmodellen abgeschätzt. Hierfür werden zwei RCP-Szenarien (Emissionszenarien - RCP2.6 und RCP8.5) auf Basis des 5. IPCC-Berichtes simuliert. Informationen zu den klimatischen Grundlagen und der Wasserhaushaltsmodellierung sind den folgenden Unterseiten sowie den unten angegebenen Links zu entnehmen. Ausführliche Erläuterungen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf die Abflussverhältnisse in bayerischen Flüssen bis zum Jahr 2100 finden sich in der nebenstehenden Publikation „Klimawandel und Abflüsse in Bayern“ der Reihe UmweltSpezial.

• Methoden zur Abschätzung des zukünftigen Wasserhaushalts
• Wasserhaushaltsmodellierung

Die Klimaprojektionen zeigen: Es wird in Zukunft wärmer. Damit steigt auch die potenzielle Verdunstung, insbesondere im Sommerhalbjahr. Wenn gleichzeitig die Niederschlagsmengen gleich bleiben oder gar abnehmen, steht weniger Wasser für den Oberflächenabfluss zur Verfügung. Die Abflussmengen bei Niedrigwasser werden also sinken und kleinere Gewässer häufiger und länger trockenfallen. Gleichzeitig fällt im Winter aufgrund der Erwärmung der Niederschlag häufiger als Regen statt als Schnee, es wird weniger Wasser in einer Schneedecke gespeichert (vgl. Wasserbilanz). So steht ggf. im Winter mehr Wasser für die Gewässer zur Verfügung, dass dann später im Jahr allerdings fehlt.

Die nachfolgenden Karten zeigen die projizierten Veränderungen des mittleren Niedrigwasserabflusses (MNQ) bis zum Ende des Jahrhunderts (2071 bis 2100) gegenüber dem Referenzzeitraum 1971 bis 2000 an 60 ausgewählten Pegeln für Bayern. Dargestellt sind die Entwicklungen für ein Szenario ohne Klimaschutz (RCP8.5) für das Wasserhaushaltsjahr, sowie Sommer- und Winterhalbjahr. Die Änderungssignale der Pegel in den Karten sind auf Basis der Lage der Bandbreite der Abflussprojektionen vereinfacht dargestellt.

Drei Bayernkarten, welche die projizierten Veränderungen des MNQ von 2071 bis 2100 gegenüber dem Referenzzeitraum von 1971 bis 2000 für das Szenario RCP8.5 (Szenario ohne Klimaschutz) abbilden

Die Abflussprojektionen bis zum Jahr 2100 zeigen, dass sich die bisherigen Tendenzen fortsetzen und teilweise verstärken werden. Der mittlere Niedrigwasserabfluss (MNQ) im Sommerhalbjahr wird für ganz Bayern voraussichtlich abnehmen. Für Nordbayern sind die Abnahmen im Sommer weniger deutlich als für Südbayern. Die projizierten Rückgänge liegen häufig im Bereich von 20 bis 25 Prozent gegenüber dem Referenzzeitraum. Damit verschlechtert sich die Wasserverfügbarkeit weiter, was erhebliche Auswirkungen auf Gewässerökologie, Wasserversorgung, Landwirtschaft, Energieerzeugung und Schifffahrt haben kann.

Im Winterhalbjahr ist in Südbayern tendenziell ein Anstieg der Niedrigwasserabflüsse zu erwarten. Ursache hierfür ist die abnehmende Speicherung von Niederschlägen in Form von Schnee, wodurch mehr Wasser bereits im Winter direkt abfließt. In Nordbayern ist hingegen tendenziell ein Rückgang des winterlichen Niedrigwasserabflusses zu erwarten. Im Übergangsbereich in Höhe der Donau lässt sich kein Trend beobachten.

Auch die Analyse der Niedrigwasserjährlichkeiten zeigt, dass Niedrigwasserereignisse, die statistisch alle fünf oder 50 Jahre auftreten, in vielen Regionen Bayerns künftig geringere Abflussmengen aufweisen werden. Die Bandbreite der möglichen Veränderungen ist groß, lokal sind Abnahmen von über 45 % möglich. Während an alpinen, nival (schneedominiert) geprägten Pegeln vereinzelt auch Zunahmen beobachtet werden, dominieren in pluvial (niederschlagsdominiert) geprägten Einzugsgebieten deutliche Rückgänge. Dies unterstreicht die hohe regionale Differenzierung der Niedrigwasserentwicklung.

Insgesamt stellt Niedrigwasser in Bayern, insbesondere im Zuge des Klimawandels, eine der zentralen wasserwirtschaftlichen Herausforderungen dar. Vor allem die zunehmende Häufigkeit und Intensität sommerlicher Niedrigwasserphasen erfordert langfristige Anpassungsstrategien, die regionale Unterschiede berücksichtigen und sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Aspekte einbeziehen.