Saisonale Muster der Grundwasserstände in Baden-Württemberg
Problemstellung
Baden-Württemberg bezieht 70% bis 75% seines Trinkwassers aus Grundwasser (LUBW, 2023). Spätestens seit den trockenen Jahren 2018 und 2019 ist das Problem sinkender Grundwasserspiegel auch medial stark präsent und jedes Jahr wird erneut diskutiert, ob die Niederschlagsmengen die Grundwasserspeicher wieder aufgefüllt haben.
Nach herkömmlicher Auffassung findet die Grundwasserneubildung hauptsächlich im Winter statt, wenn die Verdunstung gering und die Bodensättigung hoch ist. Die genaue Beziehung zwischen Niederschlag, Grundwasserneubildung und den daraus resultierenden Grundwasserständen ist jedoch komplex und oft unklar.
Diese Studie zielt darauf ab, mithilfe von Zeitreihen von Grundwasserständen zu analysieren, wie das Grundwasser auf Niederschlagsereignisse reagiert und welche Faktoren diesen Zusammenhang beeinflussen können. Ziel ist es, ein besseres Verständnis dafür zu entwickeln, wie Aquifere in verschiedenen Jahreszeiten und in Bezug auf unterschiedliche Sättigungsgrade auf Niederschlagseinflüsse reagieren.
Daten und Methoden
Die LUBW überwacht ein Netzwerk von etwa 2000 Grundwassermessstellen in Baden-Württemberg. Aus diesem Netzwerk soll ein repräsentativer Teil ausgewählt werden, der flächendeckend verteilt ist und idealerweise geringe menschliche Nutzung, wie beispielsweise Grundwasserentnahme, aufweist (siehe https://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/wasser/guq-messungen#karte). Es besteht die Möglichkeit, entweder Daten direkt von der LUBW herunterzuladen oder bereits aufbereitete Daten zu verwenden (z.B. von Correctiv). Zusätzlich sollen meteorologische Daten des DWD sowie weitere Metadaten wie Topographie und Aquifertyp verwendet werden, um einen umfassenden Datensatz zu erstellen.
Im Anschluss sollen die Daten analysiert werden, um Fragen wie die folgenden zu beantworten: Wie variieren Grundwasserstände bei gleichbleibender Niederschlagsmenge je nach Jahreszeit? Steigen die Grundwasserspiegel im Winter kontinuierlich mit zunehmendem Niederschlag oder gibt es eine Obergrenze für die maximale Grundwasserneubildungsmenge? Hierzu können die Grundwasserstände für bessere Vergleichbarkeit normalisiert und anschließend saisonal aufgeschlüsselt analysiert werden.
Herausforderungen
Das Projekt konzentriert sich vornehmlich auf das Zusammenstellen, Aufbereiten und Analysieren von Daten. Interessierte Studierende sollten demnach Programmierkenntnisse (beispielsweise in R oder Python) sowie grundlegende GIS-Fähigkeiten mitbringen. Zudem wird ein Verständnis für die Grundwasserneubildung und Grundwasserzeitreihen vorausgesetzt.
Betreuung
Sebastian Gnann (Universität Freiburg)
Kontakt
Sebastian Gnann
sebastian.gnann@hydrologie.uni-freiburg.de
Tel. +49 (0)761 / 203-9283
Sprache
Deutsch (oder Englisch)
Quellen
Jasechko, S., Birks, S. J., Gleeson, T., Wada, Y., Fawcett, P. J., Sharp, Z. D., … & Welker, J. M. (2014). The pronounced seasonality of global groundwater recharge. Water Resources Research, 50(11), 8845-8867.