Die Norddeutsche Tiefebene hat in den letzten Jahrzehnten die Folgen des Klimawandels deutlich zu spüren bekommen. Von 2018 bis 2022 gab es in fünf aufeinanderfolgenden Jahren negative Niederschlagsanomalien. Das bedeutet, dass es weniger geregnet hat, als Wasser über Evaporation (Verdunstung von Boden- oder Wasserflächen) oder Transpiration (Verdunstung von Pflanzen) verloren geht.
Meine Forschungsgruppe untersucht im Einzugsgebiet des Demnitzer Mühlenfließes den Wasserhaushalt der Landschaft. In diesem Freilandobservatorium werden seit 1980 die ökohydrologischen Prozesse auf engmaschiger zeitlicher und räumlicher Skala quantifiziert. Früher wurde vor allem die landwirtschaftliche Wasserverschmutzung untersucht, heute liegt unser Fokus auf der Ökohydrologie und den Auswirkungen der Landnutzung auf die Wasserverfügbarkeit.
Das Grundwasser: Grundwasserleiter haben ein geringes Speichervermögen und sind anfällig für menschliche Entnahmen sowie Klimaveränderungen:
Die meisten für den Landschaftswasserhalt wichtigen Grundwasserleiter in der Region Berlin-Brandenburg sind sehr oberflächennah und haben ein geringes Speichervermögen. Das zeigt sich auch am Alter dieses flachen Grundwassers, das maximal fünf Jahre beträgt. Diese Wasserspeicher reagieren daher besonders empfindlich auf menschliche Wasserentnahmen sowie auf hydroklimatische Einflüsse.
In den letzten Jahren sind die Grundwasserspiegel zurückgegangen. So lag die Neubildungsrate beispielsweise im Dürrejahr 2018 bei nur einem Millimeter. Zum Vergleich: Im regenreichen Jahr 2010 lag der Wert bei 376 Millimetern. Aufgrund der Wasserbilanzen zeigte die Grundwasserspeicherung von 2007 bis 2022 einen rückläufigen Trend mit einem durchschnittlichen Rückgang von etwa 2,1 Millimetern pro Jahr. Im Jahr 2018 sank der Grundwasserspiegel sogar um 20 Millimeter.
Ein nasses Jahr reicht nicht aus, um die Grundwasserspeicher wieder aufzufüllen:
Diese Wasserdefizite können selbst durch ein regenreiches Jahr nicht ausgeglichen werden. Unser Team hat berechnet, dass es nach den vielen Trockenperioden der letzten Jahre mindestens zwei Jahre mit gleichmäßig verteilten Niederschlägen in der Durchschnittsmenge geben müsste, um die Grundwasserspeicher wieder zu füllen. Das ist bis heute, trotz des „nassen Sommers” 2024, nicht geschehen. Ganz im Gegenteil, das Frühjahr 2025 war wieder extrem trocken, mit mehreren „Negativ-Rekorden“, der März beispielsweise der trockenste seit Beginn der Aufzeichnungen.
Der Fortbestand von Feuchtgebieten und Flussläufen ist bedroht, da oberflächliche Grundwasserleiter stark mit Oberflächenwasser wechselwirken:
Weil die Oberflächengewässer in Berlin/Brandenburg maßgeblich grundwassergespeist sind, wirkt sich der Zustand des Grundwassers auch immer auf den der Flüsse und Seen in der Region aus. In mehreren Studien haben wir gezeigt, dass im Demnitzer Mühlenfließ die Fließgewässer immer länger trockenfallen, auch weil die Verbindung zum Grundwasser über längere Zeiträume unterbrochen ist. Außerdem hat sich die Wasserqualität verschlechtert.
Wenn es dann zu Starkregen kommt, kann der Sandboden das Wasser nicht gut aufnehmen. Es braucht daher eine Verbesserung der Bodenstruktur und eine Erhöhung des Humusgehalts:
Rund 40 Prozent des Gesamtzuflusses ins Grundwasser gehen in den Sommermonaten verloren. Dabei spielt das Wasser, das in den Oberflächengewässern abfließt, kaum eine Rolle. Vielmehr sind die Wasserverluste durch die hohen Verdunstungsraten im Sommer zu erklären. Bezogen auf den Niederschlag werden in der Region Berlin-Brandenburg rund 90 Prozent des Gesamtniederschlags durch Evapotranspiration wieder an die Atmosphäre abgegeben.
Weil Sandboden gut wasserdurchlässig ist, geht man landläufig davon aus, dass er auch viel Wasser in kurzer Zeit aufnehmen kann. Sandboden ist jedoch stark hydrophob, also wasserabweisend. Bei Starkregen kann der Boden daher das Wasser nicht gut aufnehmen. Vieles davon fließt oberflächlich ab. Eine Erhöhung des Humusgehalts könnte in den landwirtschaftlich genutzten Flächen dabei helfen, die Infiltrationsraten zu verbessern und den Niederschlag im Boden zu halten. Das ist aber nicht auf großen räumlichen Skalen möglich. Eine weitere Stellschraube, das Grundwasser zu stabilisieren, ist die Art der Landnutzung.
Die Landnutzung hat entscheidenden Einfluss auf die Grundwasserneubildung und die Verluste durch Evapotranspiration:
Das Einzugsgebiet des Demnitzer Mühlenfließes weist eine gemischte Landnutzung auf: Es gibt extensiv bewirtschaftete Wiesen, Feuchtgebiete, Ackerland und Wald. Aufgrund der unterschiedlichen Landnutzungen entstehen räumlich variable Muster der Grundwasserneubildung. Insbesondere Nadelwälder weisen hohe Evapotranspirationsverluste auf, welche die Grundwasserneubildung hemmen. So kann die Grundwasserneubildung unter Wäldern um 50 Prozent niedriger sein als unter anderen Landnutzungsformen. Neuartige landwirtschaftliche Methoden wie Agroforst und andere mosaikartige Landnutzung mildern hingegen die Evapotranspiration bei gleichzeitiger Erhöhung von Infiltrations- und Grundwasserneubildungsraten.
Wasser in der Landschaft halten und das Grundwasser speisen: Mehr Moor!
Auch die Umgestaltung von Flächen, die nicht landwirtschaftlich genutzt werden, ist sinnvoll: Wir konnten beispielsweise zeigen, dass Renaturierungen und die Wiederansiedlung des Bibers entlang des untersuchten Gewässerverlaufs im Demnitzer Mühlenfließ seit dem Jahr 2000 zu einem Anstieg des Grundwasserspiegels geführt haben. Vor 2010 gelangten weniger als fünf Prozent des Niederschlags bis ins Grundwasser. Seitdem hat sich die Grundwasserneubildungsrate durch Niederschlagswasser erhöht, dennoch bleibt sie mit einem Anteil von unter 10 Prozent gering.
Die Wiedervernässung von Moorflächen im Rahmen von Renaturierungsprojekten führte zu einem längeren Verbleib des Wassers im Gewässernetzwerk und zu einer Verringerung der täglichen Wasserstandschwankungen, also zu einem „gedämpfteren” Abflussverhalten. Allerdings wirkte sich der nach der Renaturierung und Wiederansiedlung des Bibers steigende Grundwasserspiegel weniger als von uns erwartet auf das gesamte Abflussverhalten im Einzugsgebiet aus. Das liegt auch daran, dass der Anteil der wiedervernässten Moorflächen im Vergleich zur landwirtschaftlichen Fläche immer noch zu gering ist, um den Abfluss des Wassers in der Landschaft maßgeblich zu verändern. Hinzu kommt, dass eher mehrere kleine als größere und zusammenhängende Moorflächen wiedervernässt wurden. Wir empfehlen daher, größere ehemalige Moorflächen und vor allem miteinander verbundene Teilstücke zu vernässen. So könnte sich der Rückhalt und die Speicherung von Wasser auch in landwirtschaftlich geprägten Landschaften langfristig verbessern.
Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Entwicklung integrierter Land- und Wassermanagementstrategien in Nordostdeutschland, wo durch den Klimawandel eine weitere Verringerung der Niederschläge, ein Anstieg der Temperaturen und ein Rückgang der Grundwasserneubildung erwartet werden. Es gibt bereits erfolgreiche Ansätze, die aber konsequenter umgesetzt werden sollten.
Prof. Dörthe Tetzlaff, IGB
Originalpublikationen:
Ying, Z., Tetzlaff, D., Comte, J.-C., Wu, S. and Soulsby, C. (2025), Storage Dynamics and Groundwater–Surface Water Interactions in a Drought Sensitive Lowland Catchment: Process-Based Modelling as a Learning Tool. Hydrological Processes, 39: e70141. https://doi.org/10.1002/hyp.70141
Wang, F., Tetzlaff, D., Birkel, C., Freymueller, J., Wu, S., Jordan, S. and Soulsby, C. (2025), Seasonal and Inter-Annual Dynamics in Water Quality and Stream Metabolism in a Beaver-Impacted Drought-Sensitive Lowland Catchment. Hydrological Processes, 39: e70075. https://doi.org/10.1002/hyp.70075
Famin Wang, Doerthe Tetzlaff, Tobias Goldhammer, Jonas Freymueller, Chris Soulsby,
Hydrological connectivity drives intra- and inter-annual variation in water quality in an intermittent stream network in a mixed land use catchment under drought, Journal of Hydrology, Volume 648, 2025, 132420, ISSN 0022-1694, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.132420
