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 Oberflächenabflusspegeln in ganz Niedersachsen, mit Ausnahme der tidebeeinflussten Gebiete an der Küste. Dabei wurden u.a. 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. Die Stärke des Trends, also der Grad der Veränderung über den Betrachtungszeitraum, wurde mit Hilfe der Methode nach Theil und Sen ermittelt. Ob der Trend statistisch signifikant erscheint, also ob die berechnete Veränderung mit der Zeit nicht zufällig ist und wahrscheinlich eine systematische Ursache besitzt, wurde mittels des Mann-Kendall-Test festgestellt.

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 (u.a. 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 mit Hilfe des Modellsystems PANTA RHEI. Mit dem Wasserhaushaltsmodell wurden Simulationen für sieben ausgewählte Einzugsgebiete der Risikogewässer in Niedersachsen auf Basis eines Klimaszenarios ohne Klimaschutz (RCP8.5) für den Zeitraum 1971-2100 durchgeführt. Als Antrieb diente ein Ensemble von acht regionalen Klimamodellen, welches die Bandbreite der möglichen zukünftigen Entwicklungen repräsentiert. Die Auswertung verschiedener Niedrigwasser-Kenngrößen erfolgte für zwei 30jährige Zukunftszeiträume, die nahe Zukunft (2021-2050) und die ferne Zukunft (2071-2100), als Veränderung gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000).

Die Ergebnisse für das betrachtete Klimaszenario deuten in der nahen Zukunft auf eine landesweit zunehmende Verschärfung der Niedrigwasserverhältnisse im Vergleich zum Referenzzeitraum hin. In der fernen Zukunft fallen diese Tendenzen noch deutlicher aus, mit regionalen Schwerpunkten im 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 an vielen Fließgewässern in der Zukunft.

Eine Veröffentlichung mit detaillierten Ergebnissen der Untersuchungen befindet sich derzeit in Vorbereitung.