Veränderungen der Wasserspeicherung in Deutschland seit 2002 aus Beobachtungen der Satellitengravimetrie

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Artikel aus einer Zeitschrift

200210547

Seit dem Jahr 2018 traten in weiten Teilen Europas unterdurchschnittliche Jahresniederschläge und überdurchschnittliche Lufttemperaturen auf, einhergehend mit fallenden Wasserständen in Seen und im Grundwasser, Niedrigwasserbedingungen in Flüssen, Schäden an Ökosystemen und negativen Auswirkungen in verschiedenen Wirtschaftssektoren. Dies führte zu einer öffentlichen Diskussion zur gegenwärtigen und künftigen Verfügbarkeit der Wasserressourcen. In Deutschland wurde diese Debatte zudem verstärkt durch Medienberichte über die drastisch abnehmende Gesamtwasserspeicherung (Terrestrial Water Storage (TWS)) basierend auf Daten der Satellitengravimetriemissionen GRACE und GRACE-FO. Der dort verwendete Datensatz des amerikanischen Analysezentrums JPL (JPL-Mascons-Datensatz) zeigt einen TWS-Rückgang von 2,4 Gigatonnen pro Jahr (Gt/Jahr) für die Fläche von Deutschland im Zeitraum von November 2002 bis Oktober 2021. Um der Diskussion eine breitere wissenschaftliche Grundlage zu liefern, wird hier zunächst das Konzept sowie die Möglichkeiten und Einschränkungen der Satellitengravimetrie vorgestellt. Anschließend werden neben den JPL-Mascons-Daten drei weitere GRACE/GRACE-FO-Datenprodukte (COST-G, GFZ und ITSG Graz/Universität Bonn), die einen über Deutschland gemittelten TWS-Trend von -0,7 bis -1,3 Gt/Jahr für die genannte Periode ergeben. Da satellitengravimetrische Messungen aufgrund des Mess- und Auswerteprinzips auch zu einem gewissen Anteil Massenveränderungen räumlich außerhalb des eigentlich interessierenden Bereichs erfassen, führt der Massenverlust der Alpengletscher zu einem etwas stärker negativen
Trend in Deutschland, der hier herausgerechnet wurde. Die unterschiedlichen Ergebnisse für die verschiedenen Datenprodukte weisen auf die Unsicherheiten in den GRACE-Daten hin und die vergleichende Betrachtung mehrerer Datensätze wird somit empfohlen. Die deutlich anderen Ergebnisse des JPL-Mascons-Datensatztes sind möglicherweise mit seiner in mehreren Punkten abweichenden Prozessierungsmethode begründet. Angesichts extrem positiver TWS Anomalien im niederschlagsreichen Jahr 2002 und sehr negativer Anomalien in den Dürrejahren 2018 und 2019 ist weiterhin zu betonen, dass die resultierenden Trendwerte stark von dem gewählten Zeitraum abhängen. Eine längere, mit einem hydrologischen Modell simulierte TWS-Zeitreihe von Deutschland zeigt zum einen eine gute Übereinstimmung mit den TWS-Beobachtungen, zum anderen dass die Trendwerte der Periode der Satellitengravimetrie nicht repräsentativ für die langfristige Entwicklung sind und nicht zur Extrapolation auf die zukünftigen Trends der Gesamtwasserspeicherung verwendet werden sollten.
Schlagwörter: Wasserspeicherung, Wasserhaushalt, Extremereignisse, Fernerkundung, Gravimetrie