28.11.2022 Ressourcenmanagement

Isotopenuntersuchungen zeigen Auswirkungen von Dürre und Starkregen in städtischen Einzugsgebieten

Isotopenuntersuchungen zeigen Auswirkungen von Dürre und Starkregen in städtischen Einzugsgebieten

Fortschreitende Urbanisierung, einhergehend mit der Klimaerwärmung, stellen Städte weltweit vor zunehmenden Herausforderungen bei der nachhaltigen Deckung des steigenden Wasserbedarfs und der Vermeidung von Wassernutzungskonflikten. Insbesondere hohe Temperaturen mit anhaltenden Trockenperioden sowie Starkregenereignisse haben in den letzten Jahren vermehrt zu Problemen bei der Wasserqualität und ‑quantität geführt. Um nachhaltige Wassernutzungskonzepte zu entwickeln, bedarf es einer umfassenden Kenntnis des urbanen Wasserkreislaufs, was jedoch durch das komplexe Zusammenspiel natürlicher und technischer Prozesse in städtischen Einzugsgebieten verkompliziert wird.

In ihrer Promotionsarbeit an der Humboldt-Universität und dem IGB Berlin hat sich Lena-Marie Kuhlemann, Mitarbeiterin im Wasserressourcenmanagement der CONSULAQUA am Standort Hildesheim, damit beschäftigt, wie das Verständnis urbaner Wasserflüsse verbessert werden kann. Der im Rahmen ihrer Arbeit verfolgte Ansatz nutzt die stabilen Isotope des Wassers als hydrologische Tracer und kombiniert diese mit hydrochemischen und klimatischen Daten. Die Datenaufnahme erfolgte während der außergewöhnlichen Trockenjahre 2018 bis 2020 in Berlin. So konnten die Folgen klimatischer Änderungen auf die Wasserverteilung und ‑speicherung in einer Großstadt untersucht werden, die ihren Wasserbedarf vorrangig aus lokalen Grundwasserressourcen sowie Uferfiltrat der Flüsse Spree und Havel gewinnt.

Um Einblicke in die Zirkulation des Wassers in Berlin zu erhalten, wurde zunächst kleinräumig der Wasserverbrauch urbaner Grünflächen untersucht. Dabei wurden Unterschiede bei der Verdunstung, Versickerung und Wasserspeicherung unter Grasflächen, Sträuchern und Bäumen ermittelt. Im Ergebnis zeigte sich, dass nachhaltige Bewässerungsstrategien zukünftig auch in gemäßigten Klimazonen an Bedeutung gewinnen werden, um urbane Grünflächen während Trockenperioden zu erhalten. In verschiedenen lokalen Einzugsgebieten Berlins wurden anschließend die saisonalen Schwankungen bei der Abflussbildung aus Niederschlägen, Grundwasserzutritten und der Einleitung geklärter Abwässer untersucht. Nach und nach wurde der Betrachtungsmaßstab erhöht, sodass zum Ende der Promotionszeit im Jahr 2021 ein umfangreiches Gesamtbild von den Niederschlags‑, Oberflächenwasser- und Grundwasserdynamiken Berlins entstanden ist.

Dabei wurde deutlich, dass urbane Gewässer unterschiedlich auf Dürre und Starkregen reagieren. Lokale Einzugsgebiete mit starker Flächenversiegelung waren von variablen Fließdynamiken und schnellen Reaktionen auf Regenereignisse geprägt, die sich in einer hohen Variabilität der Isotopendynamiken widerspiegelten. In den großen Flüssen Spree, Dahme und Havel hingegen wurde deutlich, dass neben Wasserentnahmen und Stauregelungen auch regionale Klimadynamiken eine entscheidende Rolle für die Wasserverfügbarkeit spielen. Die Anreicherung schwerer Isotope in Spree und Havel zeigte, dass die Flüsse während heißer, trockener Sommer im stromaufwärts gelegenen Einzugsgebiet Verdunstungsverluste erleiden, die mit einer Verringerung der Abflüsse einhergehen. Aufgrund der langsamen Fließgeschwindigkeiten in den Berliner Gewässern sind diese Auswirkungen noch bis in die Herbstmonate deutlich messbar.

Um Städte resistenter gegen Klimaänderungen zu gestalten, werden somit sowohl lokale, als auch überregionale Maßnahmen erforderlich sein. Ein nachhaltiges Management urbaner Grünflächen sowie die Speicherung von Regenwasser können dazu beitragen, den Einfluss von Klimaänderungen auf lokaler Ebene abzumindern. Jedoch werden größer angelegte Nutzungskonzepte, die auch die außerstädtischen Einzugsgebiete einschließen, notwendig sein, um Wasserverluste in den Gewässern zu reduzieren und die erforderlichen Abflussraten aufrecht zu erhalten.

Link zur Dissertation:

https://edoc.hu-berlin.de/handle/18452/24807

Ansprechpartnerin:

Dr. rer. nat. Lena-Marie Kuhlemann (CONSULAQUA Hildesheim)

Tel.: 05121 / 76 82 11

hildesheim@consulaqua.de