Dürre und Niedrigwasser
Niedrigwasser in der Dreisam
Die Dreisam, deren oberliegendes Einzugsgebiet (260 km2) die Hochlagen des Schwarzwalds und das Zartener Becken entwässert, durchfließt auch die Stadt Freiburg. Der Landespegel Ebnet im Bereich des Stadtgebiets wird für hydrologische Untersuchungen an der Professur für Umwelthydrosysteme verwendet. Die Dreisam gilt hydrologisch als schnell-reagierendes Einzugsgebiet. Dies bedeutet, dass Hochwasserwellen durch hohe Niederschläge oder Schneeschmelzen schnell (innerhalb weniger Tage oder auch an nur einem Tag) ablaufen, aber auch, dass sich in niederschlagsfreien Perioden schnelle und deutliche Rückgänge des Wasserstands oder Abflusses einstellen können (Abb. 1).
Abbildung 1: Stündliche Wasserstände in der Dreisam am Pegel Ebnet für das Jahr 2020.
Zur Quantifizierung der Intensität und Dauer verschiedener Niedrigwasserereignisse an der Dreisam wird der Kennwert MNQ (mittlerer jährlicher Niedrigwasserabfluss) verwendet. Die Anzahl der MNQ-Unterschreitungstage dient als Maßzahl zur Bewertung von Niedrigwasserjahren an der Dreisam (Abb. 2). In den letzten 50 Jahren zeigten die Kalenderjahre 1983, 1992, 2003, 2015 und 2018 mehr als 60 Niedrigwassertage, wobei es im Dürrejahr 2018 nahezu an 150 Tagen (ca. 5 Monate) zu Niedrigwasserabflüssen kam. Die Periode 2015-2020 war deutlich durch mittlere und sehr extreme Niedrigwasserereignisse geprägt.
Abbildung 2:Darstellung der jährlichen Niedrigwassertage (<MNQ) der letzten 50 Jahre (ohne 2020) für die Dreisam am Pegel Ebnet (Bearbeitung: Michael Stölzle)
Für eine genauere Betrachtung der einzelnen Niedrigwasserereignisse ist es nötig nicht nur die MNQ-Unterschreitungstage zu quantifizieren, sondern auch Ablauf und Intensität (d.h. die Variabilität) der einzelnen Ereignisse und deren Auftreten im Jahr zu charakterisieren. Hierfür werden die täglichen Abflusswerte (50 Jahre x 365 Tage) normiert und als Abflussperzentile über die Zeit dargestellt (Abb. 3).
Besondere Niedrigwasserereignisse an der Dreisam (1983, 1992, 2003, 2015 und 2018) stechen auch in Abbildung 3 hervor, hier werden die Abflussperzentile aber zusätzlich gemäß ihre Unterschreitungsdauer klassifiziert. Die Kategorie „D4 Dürre (<5%)“ markiert dabei Abflusswerte, die bezogen auf die letzten 50 Jahre nur in 5% aller Tage unterschritten werden (d.h. hier liegen extrem niedrige Abflusswerte vor). Rote und dunkelrote Einfärbungen weisen auf sehr niedrige Abflüsse (D3 <10% bzw. und D4 <5%) Abflüsse hin, in grau und dunkelgrau sind feuchtere Perioden (z.B. Hochwassertage) dargestellt (Abb. 3).
Abbildung 3: Visualisierung der Abflussperzentile mit Fokus auf Niedrigwasser (Bearbeitung: Michael Stölzle)
Auffällig ist die Verschiebung der jährlichen Niedrigwasserperiode von August bis Oktober (1970-2000) hin zu längeren Niedrigwasserperioden von Juni bis November (2000-2020). In den letzten Jahren (z.B. 2015, 2018) waren auch Oktober und November von extremen Niedrigwasserabflüssen betroffen, 2016/2017 zeigte sich ein ungewöhnliches winterliches Niedrigwasserereignis. Visualisierungen der Abflussperzentile helfen auch Aussagen für mögliche Entwicklungen im Jahresverlauf zu treffen, da niedrige Abflüsse auch ein Indikator für unterdurchschnittliche Füllstände der Gebietsspeicher / Grundwasserspeicher sind.
Mit Fokus auf das 1. Halbjahr 2020 lässt sich sagen, dass aufgrund der ausbleibenden Frühjahrsniederschläge von Mitte April bis Ende Juni 2020 bereits ein außergewöhnliches frühsommerliches Niedrigwasserereignis D2-D3 abläuft (Datenstand 30. Juni 2020).