Beobachtungen zum Klimawandel: Stärkste Grundwasserdürre seit 100 Jahren beobachtet

Klimatologische Einordnung des Jahres 2021 in Sachsen

Stärkste Grundwasserdürre seit 100 Jahren beobachtet 
Klimatologische Einordnung des Jahres 2021 in Sachsen

Grundwassermessstelle in Sachsen (Foto: Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft)

Ein hohes Niederschlagsdefizit, neue Temperaturrekorde und eine extreme Sonnenscheindauer haben in den vorangegangenen Trockenjahren bis in den August 2021 hinein zur stärksten Grundwasserdürre seit Beobachtungsbeginn vor 100 Jahren geführt. Trotz einer leichten Entspannung im Wasserhaushalt ab der zweiten Jahreshälfte 2021 wirken die Folgen der Trockenheit nach. Das ist ein Fazit, das das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) und der Deutsche Wetterdienst (DWD) heute beim 10. gemeinsamen Jahrespressegespräch „Wetter trifft auf Klima“ gezogen haben.

„Es ist wichtig, sachlich über den Zusammenhang von Wetter und Klima zu informieren. Und es ist wichtig, immer wieder darzustellen, welche Auswirkungen Witterungsverläufe auf den Wasserhaushalt, auf den Wald, auf Böden und Ökosysteme haben. Das hilft, uns an den Klimawandel anzupassen – zum Beispiel in der Land- und Forstwirtschaft, in der Wasserwirtschaft, im Gartenbau. Wir müssen den Klimawandel dringend bremsen und uns zugleich auf neue klimatische Bedingungen einstellen. Mein Dank geht an den Deutschen Wetterdienst und an alle beteiligten Einrichtungen in Sachsen für die gute Zusammenarbeit“, sagte Umweltminister Wolfram Günther bei dem Pressegespräch.

„Die zehn Jahre der gemeinsamen faktenbasierten Information der Öffentlichkeit dokumentieren eine vieljährige Zusammenarbeit zwischen dem nationalen meteorologischen Dienst, dem DWD, und einem der in Fragen des Klimawandels führenden deutschen Bundesländer. Von Entwarnung können wir bezüglich Wetter und Klima aber nicht sprechen, zumal, wenn der Blick über Sachsen hinaus über die nationale auf die internationale Ebene geht“, so Tobias Fuchs, Vorstand für Klima und Umwelt des DWD. „So fiel unsere Bilanz des Jahres 2021 für Deutschland zwiespältig aus. Es gab zum Glück in Deutschland keine neuen Temperaturrekorde und für fast ganz Deutschland ausreichend Niederschlag. So konnten sich vor allem unsere Wälder von der Trockenheit der drei vorangegangenen Jahre etwas erholen. Zugleich war 2021 aber auch das Jahr der schlimmsten Flutkatastrophe seit Jahrzehnten – ausgelöst durch großflächigen Dauerregen und Starkniederschläge. Wir wissen, dass der Klimawandel dazu bereits beigetragen hat. Das zeigt: Wir erleben die Folgen des Klimawandels live. Wetterextreme können jeden von uns treffen. Wer das Klimas schützt, schützt sich selbst.“

Grafik: LfULG und DWD

Nach den drei wärmsten Jahren in Sachsen (2018, 2019, 2020) seit Beginn der Wetteraufzeichnung 1881 wurde das Jahr 2021 mit +0,8 Grad im Vergleich zur Klimareferenzperiode 1961 bis 1990 als „zu warm“ eingestuft. Damit setzt sich der längerfristige Erwärmungstrend auch in Sachsen etwas reduziert fort. Der Jahresniederschlag war im Vergleich zur Klimareferenzperiode 13 Prozent höher. Herausgestochen haben der Sommer und der Herbst. Der Sommer war mit +1,6 Grad „viel zu warm“ und mit +51 Prozent mehr Regen „viel zu niederschlagsreich“, der Herbst mit +1,0 Grad „zu warm“ und mit -28 Prozent „zu niederschlagsarm“.

Der Witterungsverlauf war 2021 sowohl bei den Temperaturen als auch beim Nieder-schlag von teils starken monatlichen Schwankungen geprägt: Der April und der Mai waren „zu kalt“. Markant war der darauffolgende sprunghafte Temperaturanstieg von über 5 Grad zum „extrem zu warmen“ Juni. Der Juli war mit einem Plus von 77 Prozent „zu niederschlagsreich“. Getoppt wurde der verregnete Juli von dem „extrem zu niederschlagsreichen“ August mit einem Plus von 79 Prozent Niederschlag. Darauf folgte ein trockener Herbst: Im „viel zu niederschlagsarmen“ September fehlten 49 Prozent Regen, im „zu niederschlagsarmen“ Oktober waren es 53 Prozent.

Die Kombination aus kühleren Temperaturen und mehr Niederschlag hat zwar insgesamt zu einer Abmilderung der Trockenheit im Jahr 2021 geführt, das in den Vorjahren entstandene Niederschlagsdefizit im Wasserhaushalt ist aber bei weitem noch nicht abgebaut. Sachsenweit fehlt seit Anfang 2018 im Durchschnitt immer noch knapp ein halber Jahresniederschlag. Das Defizit wird sehr wahrscheinlich auch 2022 fortbestehen und der Wasserhaushalt wird sensibel reagieren, wenn erneut Trockenphasen auftreten.

Die Grundwasserstände sind in der zweiten Jahreshälfte 2021 etwas angestiegen. Dennoch lagen sie im Jahresmittel nach wie vor auf niedrigem Niveau. Die vorangegangenen Trockenjahre zeigen deutlich, dass veränderte klimatische Bedingungen die Intensität von Grundwasserdürren erhöhen können und die Erholung der Grundwassersituation auch in niederschlagsreichen Jahren schwieriger wird. Dass Grundwasser ein langes Gedächtnis hat, zeigt sich an den aktuellen Messwerten in Sachsen: Die Grundwasserstände liegen an 65 Prozent der Messstellen noch immer 42 Zentimeter unter den monatstypischen Werten.

Trotz der langanhaltenden Grundwasserdürre hat sich die hohe Versorgungssicherheit der öffentlichen Wasserversorgung in Sachsen auch im Jahr 2021 gezeigt. Rund 40 Prozent der Sachsen erhalten ihr Trinkwasser aus aufbereitetem Talsperrenwasser, was auch dazu beigetragen hat, dass die Versorgung der Bevölkerung mit Trinkwasser stets gewährleistet war. Die sächsischen Talsperren waren 2021 gut gefüllt.

In den sächsischen Flüssen und Bächen hat sich die Situation 2021 nach den von Niedrigwasser geprägten Jahren 2018 bis 2020 zunächst weitgehend entspannt. Ohne eine nachhaltige Erholung des Grundwassers wird es bei längeren Trockenphasen in den Fließgewässern auch 2022 rasch wieder zu Niedrigwasser kommen. Mit den Hochwasserereignissen in der Sächsischen Schweiz, in Ostsachsen sowie im Mittleren Erzgebirge war 2021 das hochwasserreichste Jahr in Sachsen seit 2013. Bei den Starkniederschlägen im Sommer 2021 konnten die Talsperren in den betroffenen Einzugsgebieten eine beträchtliche Menge Wasser aufnehmen und so die Flüsse entlasten.

Der Niederschlag im Jahr 2021 hat nach den Trockenjahren zur Regeneration der sächsischen Wälder beigetragen. Der Witterungsverlauf reichte jedoch nicht aus, um Fichte, Kiefer, Lärche, Buche und Eiche widerstandsfähiger gegenüber rinden- und holzbrütenden Insekten wie den Borkenkäfer zu machen. Die Situation in den Wäldern bleibt insgesamt kritisch und es muss weiterhin mit großflächigen Einbrüchen in den Fichten- und Kiefern-Forstökosystemen gerechnet werden.

In den pflanzenverfügbaren Wasservorräten der Böden hatten die vorangegangenen Trockenjahre ein großes Defizit verursacht, das bis in das Jahr 2021 hinein sichtbar war. Vor allem in tieferen Bodenschichten erreichten die Bodenfeuchten 2021 noch nicht das Niveau der Werte von vor 2018. In der südlichen Hälfte Sachsens sind die Wasservorräte in den Böden unter landwirtschaftlicher Nutzung in der Bodentiefe von 0 bis 2 Metern aktuell weitgehend aufgefüllt. In Nord- und Nordostsachsen sowie in der Lommatzscher Pflege reichten die Niederschläge 2021 erneut nicht überall aus, um die Böden unterhalb von einem Meter Bodentiefe zu durchfeuchten. Dennoch ist die Ausgangslage für die Landwirtschaft zu Beginn des Jahres 2022 günstiger als sie es zu Jahresbeginn 2021 war.

In der Landwirtschaft sind die Raps- und Getreideerträge 2021 trotz der höheren Wasserverfügbarkeit als in den Vorjahren unter den Erwartungen geblieben. Im Gegensatz dazu profitierte der Silomais von den Witterungsbedingungen und brachte teilweise sehr hohe Biomasseerträge. Bei Winterweizen fallen die durchschnittlichen Erträge für 2021 laut Erntevorschätzung mit 71,9 Dezitonnen pro Hektar 6,7 Prozent niedriger aus als im Vorjahr. Der geschätzte Durchschnittsertrag liegt bei Wintergerste mit 77 Dezitonnen pro Hektar circa 12 Prozent höher als im Vorjahr, bei Winterraps mit 33 Dezitonnen pro Hektar 7,4 Prozent niedriger. Bei Kartoffeln wird von einem durchschnittlichen Ertrag von 401 Dezitonnen pro Hektar ausgegangen und damit 17 Prozent mehr als 2020.

Im Obst-, Gemüse- und Weinbau ist das Jahr 2021 nach den massiven Ernteausfällen in den vorangegangenen Trockenjahren insgesamt durchschnittlich ausgefallen. Die Apfelernte ist laut Vorschätzung für das Jahr 2021 mit 285 Dezitonnen Äpfeln pro Hektar im Vergleich zu den letzten sieben Jahren jedoch erneut unterdurchschnittlich ausgefallen. Zudem hat es 2021 entgegen dem Trend der Vorjahre die späteste Apfelblüte seit 30 Jahren gegeben und keine frostbedingten Ausfälle. Für Erbsen, Bohnen, Zwiebeln und Karotten geht die Vorschätzung von durchschnittlichen Ernteerträgen aus. Der Weinjahrgang 2021 wird als qualitativ gut eingeschätzt. Hier wird mit einer Erntemenge von rund 22.500 Hektolitern gerechnet. Das erwartete Ergebnis liegt damit leicht über der Erntemenge des Vorjahres, aber unterhalb der Durchschnittsernte. Durch den vielen Regen und die moderaten Temperaturen waren 2021 bereits ab August deutlich mehr Kirschessigfliegen unterwegs als in den Vorjahren und haben sowohl dunkle Beerenobstsorten als auch den Wein befallen.

Die Ozonkonzentrationen waren 2021 deutlich niedriger als in den Vorjahren. Zudem hat die Fortsetzung der Reihe zu warmer Winter auch im Jahr 2021 ein niedriges Niveau an Feinstaub- und Stickstoffdioxidkonzentrationen in der Außenluft begünstigt.

Hinweis: Als Vergleichszeitraum für die klimatologische Bewertung dient die Klimareferenzperiode 1961 bis 1990, die von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) zur Bewertung der langfristigen Klimaentwicklung festgelegt wurde.

Quelle: 10. Pressegespräch „Wetter trifft Klima“ des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) und desDeutschen Wetterdienstes (DWD)(26.01.2021)

Strategien: Wasser speichern und nicht verdunsten lassen

Bisher war ein Verteilungskampf um das Wasser ein weit entferntes Problem in fernen, heißen Länder. Weit weg von uns. Wasser war ein problemlos verfügbares Gut über das wir uns keine Sorgen machen mussten.

Globale Grundwasserabsenkung, beobachtet durch geologische Beobachtungssateliten der NASA. Je roter, desto höher die Grundwasserabsenkungen.

Durch den Klimawandel hat sich das verändert. Der Verteilungskampf um das Wasser hat auch bei uns bereits begonnen. Die Grundwasserstände sinken kontinuierlich. Das gab es früher im Sommer auch. Der Unterschied heute ist allerdings, dass sich in der Winterzeit die sommerbedingten Grundwassersenkungen nicht wieder ansteigen und sich der langjährige Grundwasserstand auf einem stabilen Niveau hält.

Seit mehreren Jahren werden die sommerlichen Grundwasserdefizite nicht mehr ausgeglichen. Deutschlands Klima wandelt sich von humid zu semiarid. Grob ausgedrückt : Deutschland liegt nicht mehr in einer feuchten, waldreichen, sondern in einer trockenen, Steppenzone. Im Sommer ist Deutschland mittlerweile überwiegend arid, im Winter noch humid.

Merke:
arides Klimanegative Wasserbilanz: Die Verdunstung ist größer als die Wasserspeicherung
semiarides KlimaHalbarides Klima: negative Wasserbilanz im Sommer, positive Wasserbilanz im Winter
humides Klimapositive Wasserbilanz: Die Wasserspeicherung ist höher als die Verdunstung

Das im Sommerhalbjahr aride Klima in Deutschland ist für die dauerhaften Grundwassersenkungen verantwortlich. Eine Adaption an den Klimawandel kann nur gelingen, wenn die Infiltration in das Grundwasser gesteigert und die Verdunstung in die Luft sowie das Ableiten in Oberflächengewässer deutlich reduziert wird. Um sich an diese Situation anzupassen, sind mehrere Strategien zielführend, um langfristig den Futterbedarf für die Pferde zu gewährleisten:

Steigerung Infiltration in den BodenReduktion VerdunstungReduktion Wasserableitung
Bodenverdichtungen vermeidenreduzierte Stickstoffdüngung (ca. 40 kg N/ha/a)Flächenentsiegelung
Verbesserung der BodenstrukturWechsel, wenn Weide kürzer 8 cm istWasserstand in Entwässerungssystemen erhöhen
Erhöhung organische Masse (Humus)Bodenverdichtungen vermeidenFeuchtgebiete erhalten
FlächenentsiegelungAngepasste Kalzium- und Kaliumversorgung nach Bodenprobe und DüngeempfehlungWasserstände nicht absenken
ausreichende Kalziumversorgung des BodensStaumöglichkeiten für häufiger auftretende Starkregenereignisse schaffen
Dachwasser speichern bzw. in den Boden versickern lassen
Der Verteilungskampf um das Wasser ist längst bei uns angekommen. Selbst im ehemals regenreichen, nassen Norddeutschland.

Strategien: Das Wasser in der Landschaft behalten

Es ist ein ständiges Tauziehen: Naturschützer wollen das Wasser in der Landschaft behalten damit es in den Boden eindringt und als Wasserspeicher fungiert und Landwirte drängen auf Drainage ihrer Anbauflächen, um auch Moore, Feuchtgebiete, Auen und Überflutungsflächen, die früher lediglich eingeschränkt als Grünland nutzbar waren, landwirtschaftlich zum Getreide- oder Maisanbau nutzen zu können.

Mit einer intelligenten Wasserführung lässt sich das Wasser in der Landschaft halten. Die nächste Dürrezeit kommt bestimmt. Im Boden gespeichertes Wasser hilft in der Trockenzeit.

Im Zeichen des fortschreitenden Klimawandels kann die über Jahrzehnte praktizierte entwässerungsbasierte Wirtschaftsweise der Landwirtschaft so nicht mehr verantwortet werden. War es bisher üblich, dass die Entwässerungsverbände/ Wasserwirtschaftsverbände oft dem Wunsch der Landwirtschaft nach Entwässerung weitgehend nachkamen, so konnte auch auf feuchten Böden, die früher als reine Grünlandstandorte galten, intensive Landwirtschaft betrieben werden. Durch die Entwässerung werden die Bodenporen belüftet und die durch das hohe Grundwasser konservierte organische Masse wird durch das auflebende Bodenleben mineralisiert. Die so entstandenen mineralischen Stickstoffe sind so hoch, dass große Mengen nicht von Pflanzen aufgenommen werden können und so sickern das überschüssige Nitrat (NO3) der Schwerkraft folgend in das Grundwasser. Bei diesem Mineralisierungsprozess wird neben dem Nitrat gleichzeitig klimaschädliche Gase, vorrangig Kohlenstoffdioxid (CO2) und Lachgas (N2O), frei und gelang in die Atmosphäre. Besonders kritisch sind die Lachgaseinträge in die Atmosphäre, weil sie ca. 300 x klimaschädlicher als Kohlenstoffdioxid sind. Weitere Folge ist, dass der nunmehr mineralisierte Boden deutlich dichter ist als ein Boden mit hohem organischen Anteilen: der Boden sinkt in Richtung Grundwasser. Die Landwirte stellen fest, dass ihre Böden wieder zu nass werden und drängen auf vermehrte Entwässerung. Eine Schraube ohne Ende. Wer diesen Effekt direkt beobachten möchte, der/die kann gut geologische Karten aus verschiedenen Zeitabschnitten vergleichen. Die Flächen sinken immer tiefer ab.

Seit Beginn des 20. Jahrhunderts ist durch die durch ständige Entwässerung minimalisierte (zerstörte) Organische Bodenmasse der Boden um nahezu einem Meter gesackt. Dabei wurden große Mengen der Klimagase Kohlenstoffdioxid (CO2) und Lachgas (N2O) in die Atmosphäre sowie gleichzeitig bedeutende Mengen Nitrat (NO3) in das Grundwasser freigesetzt.

Wenn organische Masse, wie z.B. Torf oder Wurzelgeflechte, belüftet werden, wandelt das sich entwickelnde Bodenleben die organische Masse in mineralische Masse (Mineralboden) um. Die Dichte des Mineralbodens ist größer, der Boden sinkt zusammen und in Richtung Schwerpunkt. Die Landschaft fällt tiefer. Bis zu 3 – 4 cm pro Jahr. In den letzten 100 Jahren ist der Oberboden über organischen Bodenhorizonten (z.B. Niedermoor) um 1 Meter abgesunken. Die ursprüngliche Landschaftshöhe kann man/frau jederzeit an unten Brücken erkennen, die auf den ortsstabilen Sand gegründet werden.

Besonders eindrucksvoll sind z.B. Brücken über Entwässerungsgräben auf Feldwegen. Diese sind meist tief bis in den Sand oder auf den Fels gegründet und senken sich, im Gegensatz zu den Feldwegen und der umgebenden Landschaft, nicht ab, sie stehen immer höher in der Landschaft. Jetzt wisst Ihr, warum manche Brücken zu Ölwannenkillern werden und deshalb alle Jahre die Anfahrten immer wieder angeflickt werden müssen.

Moore und Feuchtgebiete sind wertvolle Wasserspeicher. Deren Trockenlegung verhindert nicht nur Wasserspeicher für sommerliche Dürrezeiten, sondern produziert das klimaschädigende Treibhausgase, wie Kohlenstoffdioxidgas und und das besonders klimaschädigende Lachgas.

Neben der Vermeidung der Nitratanreicherung und dem Eintrag von klimaschädigendem Treibhausgase (CO2 und N2O) verbietet der Klimawandel mit seinem deutlichen Temperaturanstieg das Ableiten des Oberflächenwassers aus der Landschaft. Die Folgen der Dürresommer in den letzten Jahren lassen sich nur noch durch eine intelligente Wasserhaltestrategie in der Landschaft abmildern. Wasser steht in Deutschland bereits jetzt nicht mehr grenzenlos zur Verfügung, der Verteilungskampf hat bereits begonnen. Neben der vermehrten Anstauung des Oberflächenwassers in Gräben, der Wiederbelebung von Teichen, Seen, Überflutungsflächen und Auen müssen Feuchtgebiete, Moore und Flussläufen mit Pegelpendelraum renaturalisiert werden. Das Wasser muss in der Landschaft bleiben und darf nicht entsorgt werden, um die zunehmende Frühjahrs- und Sommerdürre abfedern zu können.

Das bedeutet aber auch, dass nicht an jedem Tag das Grünland von den Pferden beweidet werden kann. Wenn in der vegetationsfreien Winterzeit der Boden vermehrt Wasser speichern soll, dann hat das natürlich Auswirkungen auf die Trittfestigkeit des Grünlandes.

Wir müssen uns entscheiden: Dauernde, konsequente Entwässerung und Trittfestigkeit über das ganze Jahr mit dem Nachteil einer Futtermittelknappheit im Sommer oder aber ein Beweidungsstopp im Winter mit der Möglichkeit der Wasserspeicherung des Bodens und einer auskömmlichen Futterproduktion für unsere Pferden.

Beides, konsequente Entwässerung mit Allwetterweiden und ausreichende Futterproduktion gibt es heute und zukünftig nicht mehr.

Merke:

Humusaufbau im Boden entzieht der Atmosphäre das Klimagas CO2

Humusabbau reichert die Atmosphäre mit dem Klimagas CO2 an.

Schon 2015 hatte der französische Agrarminister Stephane le Foll beim Klimagipfel in Paris die Initiative „4 Promille“ vorgestellt. Seine Idee: Wenn weltweit jährlich vier Promille mehr organische Bodenmasse in den Böden gespeichert würde, so könnten damit alle globalen, vom Menschen gemachten Treibhausgasemissionen kompensiert werden. Der durch die Erhöhung der Organischen Masse gespeichert Kohlenstoff im Boden sollte, so die einhellige Meinung der Fachleute, ein großer Beitrag zum Abbremsen des Klimawandels werden. Immerhin ist die Landwirtschaft für 20% der klimaschädigenden Treibhausgase verantwortlich. Deshalb hat auch Deutschland sich durch Unterschrift verpflichtet, die „4 Promille- Initiative“ zu unterstützen. Einen wesentlichen Beitrag zur decarbonisierenden Pferdehaltung leisten diejenigen Tierhalter*innen, die auf Grundwasserabsenkungen und Grünlandumbrüche verzichten und stattdessen dem Boden kontinuierlich Organische Masse (z.B. Rindermist, Pilzsubstrat, Mulch, usw.) zuführen und gleichzeitig eine bodenschonende Beweidung (kein Werdegang auf wassergesättigten Böden, Weidewechsel, keine Überweidung, usw.) vornehmen.