Wasserwirtschaft

Standardisierter Grundwasserindex (SGI)

Der SGI ist ein Instrument zur Darstellung von Grundwasserdürren analog zu anderen verwandten Indices. Abbildung 1 zeigt den gleitenden 6-Monatsmittelwert des berechneten SGI vom sächsischen Grundwasserstandmessnetz von 1916 bis einschließlich dem Abflussjahr 2023. Dabei wurden ausschließlich Grundwassermessstellen berücksichtigt, mit einer Messreihe der Grundwasserstände von mindestens 30 vollständigen Abflussjahren. Abbildung 2 differenziert die Ergebnisse noch einmal für Grundwasserleiter in Fest- und Lockergestein.

Die zuletzt beobachtete Grundwasserdürre von 2014 bis 2023 ist mit der Grundwasserdürre von 1929 bis 1938 vergleichbar, wo ein historischer Tiefstand von -1,48 im Juli 1934 erreicht wurde. Im August 2020 wurde ähnliche Werte von bis zu -1,37 erreicht. Über die gesamte Beobachtungsperiode von 1916 bis 2023 ist ein leicht abnehmender Trend in der sachsenweiten Auswertung zu beobachten. Dafür ausschlaggebend ist insbesondere die zuletzt beobachtete Grundwasserdürre von 2014 bis 2023.

Für Sachsen ist der Wechsel von mehrjährigen Perioden mit übernormalem und mit unternormalem Grundwasserstand typisch (siehe SGI). Im Zeitraum 1961 bis 2020 wirkte sich die steigende potenzielle Verdunstung bei nahezu trendfreiem Niederschlag auf die Sickerwasser-bildenden Abflusskomponenten (Abb. 3) und infolgedessen auf die Grundwasserneubildung aus.

Die nun schon seit 2014 anhaltende Phase unternormaler Grundwasserverhältnisse resultiert insbesondere aus den gehäuft zu trockenen Sommerhalbjahren und einer weiter angestiegenen Verdunstungsrate. Damit sinken die Grundwasserstände im Sommerhalbjahr stärker ab (Abb. 4). Die Anstiege des Grundwasserstandes im Winterhalbjahr können die angestiegenen Rückgänge des Sommerhalbjahres für ausgeglichene Jahresmittelwerte aktuell nicht mehr hinreichend kompensieren. Infolgedessen verringerte sich die Grundwasserneubildung in den meisten sächsischen Pegeleinzugsgebieten (Abb. 5). Im sächsischen Mittel betrug die Verringerung circa 20 %.

Nach Auswertung der niedrigsten mittleren Durchflüsse für sieben aufeinander folgende Tage (NM7Q) war am Pegel Dresden (Periode 1961–2013) sowie am Pegel Berthelsdorf (Periode 1936–2015) kein gesicherter Trend auszuweisen. Für den Pegel Dresden konnten aber für verschiedene Teilzeitreihen (deren Abfolge sich an gegebenen Sprungstellen orientiert) absinkende Tendenzen bei den Niedrigwasserabflüssen identifiziert werden. Wenngleich diese Minderungsaussage für die meisten Teilzeiträume zutrifft, ergeben sich dennoch auch in seltenen Fällen gegenläufige Resultate. Die insgesamt vorliegenden Daten belegen noch keine eindeutigen Trends.

Als Folge des fortschreitenden Klimawandels, der sich in Mitteleuropa unter anderem in tendenziell höheren Lufttemperaturen des Winterhalbjahres bemerkbar macht, zeigt der Eisaufbruch eine zeitliche Vorverlagerung bei zunehmend stärkeren Schwankungen. Der Zeitreihenbruchpunkt (regime shift) liegt im Jahr 1988/89 (Abb. 1). Mit dem Jahr 1989 begann eine bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt anhaltende Serie von Jahren mit überdurchschnittlich warmen, kurzen Wintern. Neben kürzeren Eisbedeckungsphasen wurden ein signifikanter Anstieg der Wassertemperaturen im Frühjahr, sowie längere Vollzirkulationsphasen beobachtet, die einen frühzeitigeren Beginn der sommerlichen Stagnationsperiode zur Folge hatten. Auch im Sommer werden seit Ende der 1980er-Jahre tendenziell steigende Lufttemperaturen registriert. Diese führten zu einer deutlichen Zunahme der oberflächennahen (epilimnischen) Wassertemperaturen (0,75 K pro Dekade, siehe Abb. 2).