Wie wirken sich Temperaturveränderungen auf die Grundwasserbeschaffenheit aus? Eine kombinierte Daten- und Modellanalyse

Thomas Riedel1
1 IWW Zentrum Wasser

1.7 in Wasserqualität in Grundwasser und Flusseinzugsgebieten

Urbanisierung, Klimawandel und die Nutzung von geothermischen Systemen führen zu einer Erwärmung des Grundwassers von einigen Grad Celsius. Im Siedlungsraum erfolgt die Erwärmung durch die Abgabe von Wärme an Boden und Grundwasserleiter aus beheizten Gebäuden und Kellern, Tiefgaragen, Fernwärmeleitungen, Abwasserleitungen, Wärmekraftwerken und Industrieanlagen. Zusätzlich zeigen Böden und flaches Grundwasser eine Erwärmungsrate, die vergleichbar ist mit dem Klimawandel-verursachten Anstieg der globalen Lufttemperatur.

Um die durch die Erwärmung zu erwartenden Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung des Grundwassers zu untersuchen wurde ein großer Datensatz von mehr als 70.000 Proben an mehr als 2.000 Grundwasserbeobachtungspunkten in Baden-Württemberg untersucht. Die Ergebnisse zeigen für den Temperaturbereich zwischen 5 und 20 °C klare Trends und erlauben eine erste Abschätzung über die Folgen von Temperaturveränderungen auf das Grundwasser.

Die statistische Auswertung solch großer Datensätze offenbart aber auch die Vor- und Nachteile von aggregierten Datensätzen. Sie erlaubt z.B. einen Blick auf übergeordnete Prozesse, die nicht anhand von Studien an einzelnen Standorten sichtbar werden. Ein Beispiel hierfür ist das Kalk-Kohlensäuregleichgewicht. Es verschiebt sich sowohl durch die temperaturbedingten biogeochemischen Veränderungen im Grundwasserleiter als auch durch die Temperaturabhängigkeit von Löslichkeitsgleichgewichten der Karbonat-Minerale bzw. durch die Temperaturabhängigkeit der Dissoziationskonstanten der Kohlensäure. Nachteilig ist hingegen, dass die aggregierten Daten nicht selten vielfältige Interpretationen zulassen, die einer weiteren Überprüfung unterzogen werden müssen. Die mit der Auswertung von aggregierten Daten entstandenen neuen Hypothesen müssen daher z.B. mittels hydrochemischer Modelle überprüft oder verfeinert werden.