Niedrigwasser-Analyse in Baden-Württemberg

Niedrigwasser (oder Trockenwetterabfluss) bezeichnet die Abflussmenge, die gebietsspezifisch während anhaltender Trockenheit aus einem Gebiet drainiert wird. Oft wird der Niedrigwasserabfluss mit dem Basisabfluss gleichgesetzt, welcher je nach Gebietsspeichern (Hydrogeologie, Bodenart, Vegetation, Wassernutzungen) niedriger/höher und zeitlich stabilere/reaktionsschnellere Abflussregime aufweist.
Niedrigwasserereignisse werden in der Hydrologie häufig quantitativ durch die Berechnung von Anomalien (Abweichungen vom Mittelwert, Betrachtung der Abflussperzentile) analysiert, bewertet und visualisiert. Von Interesse sind z.B. die Dauer, die maximale Intensität oder das Abflussdefizit. Diese Kennwerte werden basierend auf der Unterschreitung langjähriger mittlerer Niedrigwasserabflüsse (MNQ) berechnet. Bei der Analyse werden häufig nicht nur Abflüsse (Q), sondern auch Anomalien des Niederschlags (P), der Bodenfeuchte (SM) oder des Grundwassers (GW) betrachtet, um die Genese und den Verlauf von Niedrigwasserereignissen besser nachvollziehen zu können.
Jedes Niedrigwasser ist ein spezifisches Ereignis und nur durch die Zusammenschau verschiedener Ereignisse (z.B. 2003, 2015, 2018) können die aktuellen Entwicklungen nachvollzogen werden: Kommt es zu intensiveren oder längeren Niedrigwasserereignissen? Warum treten Niedrigwasserereignisse in verschiedenen Regionen zeitversetzt und mit unterschiedlicher Intensität auf? Dehnen sich diese Ereignisse auf andere Jahreszeiten aus? Welche Niederschlagssummen sind nötig, um Niedrigwasserereignisse vollständig zu beenden?

(a) Dürre im Jahresverlauf (Jan-Dez) für verschiedene Ereignisse (2018, 2015, 2003) und hydrometeorologische Variablen (P = Niederschlag, SM = Bodenfeuchte, Q = Abfluss, GW = Grundwasser) und Regierungspräsidien in BW (Freiburg, Karlsruhe, Stuttgart, Tübingen). Die Klassifizierung und Farbgebung der Perzentilbereich ist an den US Drought Monitor angelehnt. Ausgangslage, Verlauf und Fortpflanzungssignal der Dürre (von P in SM in Q in GW) sind für die verschiedenen Ereignisse (2018, 2015, 2003) unterschiedlich ausgeprägt und zeigen die hohe Spezifität einzelner Ereignisse. Beispielsweise waren 2018 im Vergleich zu 2015 die Grundwasserstände landesweit schon früher im Jahr wesentlich niedriger. (b) Jahres-Dürre-Piktogramme für die Niedrigwasserereignisse 2018, 2015, 2003 auf Basis ca. 60 kleinerer Einzugsgebiete in Baden-Württemberg. Die Höhe bzw. Breite des Pictogramm-Bandes entspricht dabei der Gesamtanzahl der Einzugsgebiete und die saisonalen Einfärbungen zeigen auf welcher Anteil der Gebiete sich in feuchtem, mittlerem oder trockenem Zustand befand. In 2018 setze die Niedrigwasserperiode bereits im April ein und war dann von Juli bis Dezember stark ausgeprägt. Im Vergleich dazu kam es in 2003 zu einer ähnlich intensiven, aber kürzeren Niedrigwasserperiode (Juli bis September). Auch zum Ende der Niedrigwasserereignisse zeigen sich unterschiedliche Muster: Teils können einsetzende Niederschlagsereignisse die Niedrigwasser beenden (z.B. Dezember 2018), teils jedoch nicht vollkommen beenden (November 2015).