Niedrigwasser in der Elbe

Die derzeit­ige Hitze- und Dür­repe­ri­ode hat auch gravierende Auswirkun­gen auf Bäche und Flüsse in Deutsch­land. In Magde­burg lag der Pegel der Elbe am 23. Juli nur noch sieben Zen­time­ter über dem his­torischen Tief­st­stand vom 22. Juli 1934 – man kann also bere­its jet­zt von einem extremen Niedrig­wass­er sprechen. Magde­burg­er Gewässer­forsch­er des Helmholtz-Zen­trums für Umwelt­forschung (UFZ) beteili­gen sich am Son­der­messpro­gramm Niedrig­wass­er der Flussge­bi­ets­ge­mein­schaft Elbe im Bere­ich der Mit­telelbe. Mit Mul­ti­pa­ra­me­ter-Mess­son­den, die Teil des Helmholtz-Beobach­tungssys­tem MOSES sind, wollen sie die Auswirkun­gen auf die Wasserqual­ität und die Ökolo­gie in der Elbe erfassen.

Am 16. Juli startete an den Stan­dorten Magde­burg und Wit­ten­berge in Abstim­mung mit den Anrain­er­län­dern und der Bun­de­sanstalt für Gewässerkunde (BfG) das Son­der­messpro­gramm Niedrig­wass­er der Flussge­bi­ets­ge­mein­schaft Elbe. Wöchentlich wer­den Mes­sun­gen durchge­führt, die wichtige physikalis­che und chemis­che Para­me­ter erfassen, z.B. Wassertem­per­atur, pH-Wert, Sauer­stof­fge­halt, Pflanzen­nährstoffe (Nitrat, Phos­phat), organ­is­che Stoffe, Schw­er­met­alle, und Chloro­phyll als Maß für die Algen­bio­masse. Das Messpro­gramm für hydrol­o­gis­che Extremereignisse an der Elbe ist Bestandteil des Koor­dinierten Elbe­messpro­gramms (KEMP) der Flussge­bi­ets­ge­mein­schaft Elbe (FGG Elbe) und ermöglicht ein schnelles abges­timmtes Vorge­hen zur Erfas­sung der stof­flichen und hygien­is­chen Belas­tung bei Hochwass­er wie im Juni 2013 oder Niedrig­wass­er wie in den Jahren 2015, 2016 und aktuell 2018.

Die Magde­burg­er Gewässer­forsch­er des UFZ wollen darüber hin­aus die Kurz- und Langzeit­fol­gen solch­er hydrol­o­gis­ch­er Extreme wis­senschaftlich ver­tieft unter­suchen. Dafür entwick­elt die Helmholtz-Gemein­schaft zurzeit ein neues und flex­i­bel ein­set­zbares Beobach­tungssys­tem: MOSES (Mod­u­lar Obser­va­tion Solu­tions for Earth Sys­tems). Teil dieses Beobach­tungssys­tems sind Mul­ti­pa­ra­me­ter-Son­den, die an zwei Fähren in West­er­hüsen bei Magde­burg und in Wer­ben instal­liert wur­den. Die Dat­en wer­den wöchentlich aus­ge­le­sen und dann online zur Ver­fü­gung gestellt. Die Son­den erlauben zeitlich hoch aufgelöste Mes­sun­gen, um die großen Schwankun­gen und Extremw­erte der Wasserqual­ität zu erfassen. Beson­ders inter­es­sant sind z. B. die Verän­derun­gen der Sauer­stof­fkonzen­tra­tio­nen, weil man aus der Zunahme am Tag durch die Pho­to­syn­these der Algen und aus der Abnahme durch Zehrung­sprozesse bei Nacht die Stoff­bi­lanz für den gesamten Fluss berech­nen kann. Diese ist bei solchen extremen Niedrig­wasserbe­din­gun­gen bei lang anhal­tender Wärme bish­er nicht bekannt.

Geringe Sauer­stof­fkonzen­tra­tio­nen bei Niedrig­wass­er gefährden die aquatis­chen Organ­is­men: gewässer­typ­is­che Tiere und Pflanzen kön­nen geschädigt oder stark dez­imiert wer­den – bis hin zum Fis­chster­ben; empfind­liche Arten kön­nen ver­schwinden, während anpas­sungs­fähige Arten ver­stärkt auftreten kön­nen. Bei Sauer­stoff­man­gel im Sed­i­ment kann es darüber hin­aus zu Rück­lö­sun­gen von Schad­stof­fen und anderen uner­wün­scht­en Prozessen kom­men. Hohe Licht­in­ten­sitäten ver­stärken unter den aktuellen Bedin­gun­gen die Pho­to­syn­these der Algen. Hohe Wassertem­per­a­turen ver­ringern die Lös­lichkeit von Sauer­stoff im Wass­er, das führt zu ein­er erhöht­en Inten­sität von Atmung­sprozessen und schließlich zu großen Schwankun­gen des Sauer­stof­fge­haltes im Tagesver­lauf. Die Gefahr, kri­tis­che Sauer­stof­fkonzen­tra­tio­nen zu unter­schre­it­en, wächst damit. Die niedrige Fließgeschwindigkeit führt zudem zu ein­er höheren Ver­weilzeit des Wassers und senkt den Sauer­stof­fein­trag aus der Atmosphäre.