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Beobachtungsdaten

Zur Identifizierung von Veränderung im hydrologischen Regime der Pegeleinzugsgebiete wurden Trendbetrachtungen des gemessenen Durchflusses auf der Basis von Monats- und Jahreswerten durchgeführt. Die Daten wurden mit dem Trendtest nach Mann-Kendall (Mann, 1945; Kendall, 1975) auf einen signifikanten Trend hin untersucht. Zur Identifizierung der Trendrichtung und Trendstärke wurden neben Berechnungen zum linearen Trend auf Grundlage der Methode der kleinsten Quadrate Trendstärkeschätzungen nach Sen (Sen, 1968) durchgeführt.

Die Trendanalyse von 1971 bis 2010 zeigt in sämtlichen Gebieten der tieferen Lagen abnehmende Durchflüsse an. In Regionen über 350 m ü. NN ist der Abwärtstrend der jährlichen Durchflüsse nicht mehr eindeutig.

Flussgebiete:

  • Mandau: südliche Zuflüsse mit Aufwärtstrend und die westlichen mit Abwärtstrend
  • Lausitzer Neiße (Oberlauf): schwache Abnahme der Durchflüsse
  • Lausitzer Neiße (Zwischengebiete): vorwiegend Aufwärtstrend
  • Die Fließgewässereinzugsgebiete der polnischen Zuflüsse zur Lausitzer Neiße zeigen keinen einheitlichen Durchflusstrend
  • Witka: Zunahme in den höheren Lagen, Abnahme in den tieferen Regionen

Untersuchungen der Durchflüsse im Sommer haben ergeben, dass in den letzten 40 Jahren im gesamten Gebiet negative Tendenzen zu beobachten waren. Wobei auch in einigen Teilgebieten, sowohl in den höheren Lagen als auch in den tieferen Regionen, signifikant negative Trends aufgetreten sind. Für die Winterabflüsse verdeutlicht die Trendanalyse, dass es in den vergangenen 40 Jahren in den Lagen über 350 m ü. NN nahezu einheitlich zu einer Zunahme und in Lagen zwischen 80 m und 350 m ü NN zu Abnahmen kam, welche allerdings nur vereinzelt statistisch signifikant waren.

Saisonale Trends

Eine Untersuchung der absoluten mittleren monatlichen Trends der Abflussspenden von 1971 bis 2010 zeigte deutlich eine Zunahme der Durchflüsse im Februar bis April in den vergangenen 40 Jahren, wobei der März deutlich die stärksten positiven Durchflusstendenzen aufweist, von denen nahezu alle Gebiete in den höheren Lagen einen positiven Durchflusstrend mit einer statistischen Signifikanz besitzen. Sowohl in den Sommermonaten, als auch von November bis Januar zeigen größtenteils abnehmende Durchflüsse zunehmend trockenere Verhältnisse an. Die negativen Durchflusstrends mit einer statistischen Signifikanz treten vor allem im Mai und in den tieferen Regionen im Dezember auf. Die saisonale Auswertung der mittleren monatlichen Abflussspenden hat eine eindeutige Abflussentwicklung in den letzten 40 Jahren aufgezeigt. Bei Betrachtung einzelner Monate kann festgestellt werden, dass innerhalb des Untersuchungsgebiets zwar vorwiegend einheitliche Trendrichtungen auftreten, diese aber deutliche Unterschiede in der Trendstärke aufweisen. Eine eindeutige Unterscheidung der saisonalen Trends zwischen den tieferen und höheren Lagen kann nicht festgestellt werden.

Niedrigwasseranalyse

Eine Trendanalyse der monatlichen Niedrigwasserbeobachtung der letzten 40 Jahre zeigt größtenteils abnehmende Niedrigwasserabflüsse. Vor allem in den Sommermonaten in den tieferen Lagen des Untersuchungsgebiets gehen die Niedrigwasserdurchflüsse zurück. Steigende Niedrigwasserabflüsse konnten im März für das Gesamtgebiet und im Februar zum Teil in den höher gelegenen Regionen beobachtet werden. Der Analyse zu Folge treten auch vereinzelt Pegel im Untersuchungsgebiet auf, bei denen ganzjährig ein Rückgang der Niedrigwassermenge erkennbar ist.

Wasserhaushalt Istzustand

 Die Anwendung des kalibrierten und geprüften Modells für den Beobachtungszeitraum 1971 bis 2010 liefert Ergebnisse zu den einzelnen Wasserhaushaltskomponenten Niederschlag PI, reale Verdunstung ER, Oberflächenabfluss RO, Zwischenabfluss RH und Grundwasserneubildung GWN auf Grundlage der gemessenen meteorologischen Daten.

Die langjährige Wasserbilanz für das gesamte gemeinsam betrachtete Einzugsgebiet bis zur sächsischen Staatsgrenze für den Zeitraum 1971 bis 2010 ergibt sich zu:

 

Der mittlere Gebietsniederschlag ist mit nahezu 900 mm/a relativ hoch. Der gefallene Niederschlag verdunstet zu ca. zwei Drittel und fließt zu einem Drittel am Gebietsauslass ab. Der Gesamtabfluss besteht zu 80 % aus Grundwasserneubildung, zu 15 % aus Zwischenabfluss und nur zu fünf Prozent aus Oberflächenabfluss. Damit dominiert die Grundwasserneubildung, einhergehend mit dem Grundwasserabfluss, das Abflussgeschehen.

In  den folgenden Abbildungen ist die Verteilung der Wasserhaushaltskomponenten Niederschlag, reale Verdunstung, Oberflächenabfluss, Zwischenabfluss und Grundwasserneubildung auf Basis von Teileinzugsgebieten als Mittelwert für den Zeitraum 1971 bis 2010 visualisiert. In den höheren Lagen im Süden und Südosten des Einzugsgebietes der Lausitzer Neiße sind die größten Niederschlagsmengen zu verzeichnen. Richtung Norden nehmen die Niederschlagsmengen ab. Die Verdunstung ist in den tieferen Lagen größer als im Gebirge, da die Temperaturen neben dem Niederschlag und der Landnutzung die Verdunstung stark beeinflussen. Der Oberflächenabfluss ist insbesondere von der Versiegelung, der Landnutzung und den Bodeneigenschaften abhängig. Das wird insbesondere in und um die Städte Görlitz und Zittau mit einem höheren Oberflächenabflussanteil deutlich. Ansonsten sind die Mengen an Oberflächenabfluss gering. Große Mengen an Interflow (Zwischenabfluss), Abfluss auf Stauhorizonten mit ausreichender Neigung, werden insbesondere im Südosten und -westen des Gebietes gebildet. Die Zwischenabflüsse nehmen entlang der Lausitzer Neiße ab. Tiefenversickerndes Wasser, welches nicht als Zwischenabfluss abfließt, trägt zur Grundwasserneubildung bei. Unter den beobachteten meteorologischen Bedingungen zwischen 1971 bis 2010 treten vor allem in den höheren Lagen im Südosten des Einzugsgebietes hohe Grundwasserneubildungsraten auf, wohingegen im Tiefland geringere Werte auftreten. Der Gesamtabfluss setzt sich aus den Abflusskomponenten in den einzelnen Teilgebieten zusammen. In den südlichen und südöstlichen Gebieten treten die größten Gesamtabflüsse auf. Sie nehmen Richtung Tiefland ab. Siehe nachstehende Grafik.

 Die Modellierung im Beobachtungszeitraum zeigten die niedrigsten monatlichen Abflüsse im August 2003 und 2004 sowie die höchsten Werte im August 2010. Abbildung 2 zeigt für ausgewählte Pegel an der Lausitzer Neiße die modellierten Abflüsse.

Monatliche Abflüsse an ausgewählten Pegeln 2001-2010

Trendanalyse Istzustand

Für die Pegelgebiete wurde eine Trendanalyse auf Basis von hydrologischen Jahren, Sommerhalbjahren und Winterhalbjahren durchgeführt, um die Entwicklung der Wasserhaushaltskomponenten im Beobachtungszeitraum analysieren zu können. In u. g. Tabelle sind die Mittelwerte und die absoluten Trends von 1971 bis 2010 für alle Pegelgebiete dargestellt. Dabei sind negative Trends, d. h. Abnahmen, rot und positive Trends (Zunahmen) blau gekennzeichnet. Echte Trends sind fett gekennzeichnet. Nicht fett markierte Werte sind nur Tendenzen.
Die Trendanalyse hat gezeigt, dass der Niederschlag für alle Pegelgebiete positive Tendenzen anzeigt. Das bedeutet, dass der Niederschlag in den letzten 40 Jahren leicht zugenommen hat, die Zunahme aber nicht signifikant, sondern noch als zufällig geltend, war. Bei der Verdunstung zeigt sich eine deutliche Zunahme, die für das Gesamtjahr und das Winterhalbjahr in allen Pegelgebieten eindeutig erkennbar ist. Im Sommerhalbjahr verhalten sich die Pegelgebiete differenziert. Die Quellgebiete in den hohen Lagen sowie die Pegel entlang der Lausitzer Neiße weisen signifikante Zunahmen auf, während die Pegelgebiet im Tiefland nur tendenzielle Zunahmen zeigen. Der Oberflächenabfluss zeigt unbedeutende Zunahmen für alle Pegelgebiete. Lediglich im Sommerhalbjahr treten kaum bis schwach negative Tendenzen auf. Der Zwischenabfluss im Gesamtjahr ist durch keine Auffälligkeiten gekennzeichnet. Er weist keine relevanten Zunahmen auf. Im Sommerhalbjahr sind Abnahmen des Zwischenabflusses erkennbar, die aber nicht signifikant sind. Während im Sommerhalbjahr für alle Gebiete tendenzielle Abnahmen der Grundwasserneubildung zu verzeichnen sind, weisen die Gebiete entlang der Lausitzer Neiße in den Winterhalbjahren signifikante Zunahmen auf. Der Durchfluss an den Pegeln zeigt minimal abnehmende Tendenzen.

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Ansprechpartner

Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

Referat 44: Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie

Karin Kuhn

Institut für Meteorologie und Wasserwirtschaft Wroclaw

Mariusz Adynkiewicz-Piragas