Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung
Beeinflussen die Hitze- und Trockenheitsrekorde die Wasserqualität?

Zudem hatten die Extremtemperaturen auch drastische Auswirkungen auf die Wasserqualität in Deutschlands Gewässern: Vielerorts wurden Fischsterben und Algenmassenentwicklungen beobachtet und gar Badeverbote aufgrund von potenziell toxischen Blaualgenblüten ausgesprochen. Dabei wurde deutlich, dass die bisherige behördliche Überwachung mit stichpunktartigen Beprobungen der Badewasserqualität schnell an ihre Grenzen stößt. Hinzu kommt, dass bei der Beurteilung der Badegewässerqualität ausschließlich hygienische Parameter von behördlicher Seite erhoben werden und der allgemeine Gewässerzustand, und insbesondere das Auftreten von Algenblüten, hierbei nicht einheitlich überwacht werden. An vielen Badegewässern werden daher Blaualgenentwicklungen nicht systematisch erfasst.

Spärliche Messungen

So standen den Besorgnissen von Bürgern und Berichterstattungen in den Medien nur äußerst spärliche behördliche oder wissenschaftliche Messungen gegenüber. „Angesichts der unbefriedigenden Datenlage war das ein schwieriger Job, die vielen Anfragen in Presse, Fernsehen und Betroffenen mit validen Antworten zum Hintergrund und mit Fakten zu bedienen“, berichtet Prof. Dr. Dietrich Borchardt, Leiter des Themenbereichs Wasserressourcen und Umwelt am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ).

Das UFZ entschied sich, der Sache mithilfe satellitengestützter Messtechniken auf den Grund zu gehen und beauftragte das High-Tech-Unternehmen EOMAP mit einer bundesweiten Kartierung aller Oberflächengewässer.

„Solche satellitengestützten Messungen setzen wir seit einigen Jahren routinemäßig über Binnengewässern ein, zum Beispiel für behördliche Überwachungsaufgaben in den USA oder zur direkten Bewertung der ökologischen Auswirkungen industrieller Aktivitäten in der Ostsee“, berichtet Dr. Thomas Heege, Geschäftsführer der EOMAP. Satellitengestütze Messungen sind extrem kosten- und zeiteffizient, wenn es um die flächendeckende Vermessung geht, bis hin zu globalen Dimensionen. Erst 2018 hatte EOMAP Aufsehen durch die erste globale Vermessung der Wasserqualität in Binnengewässern im Auftrag der UNESCO erregt.

Algen und Gewässertrübung

Die satellitengestützte Umweltanalytik liefert Daten zu Algen, zur Gewässertrübung und Differenzierung potenziell toxischer Blaualgen. Der Clou: Aus dem immer dichter werdenden Netz verschiedener Satellitensensoren können nun zeitliche Abtastraten erreicht werden, die am Boden logistisch nicht möglich sind. Diese Daten wurden dem UFZ für über 1000 Gewässer in ganz Deutschland bereitgestellt (Bild 1) – einfach zugänglich über eine Web-Applikation (Bild 3). Eine Testkampagne aus dem Jahr 2017 in fünf Standgewässern Sachsen-Anhalts, die sich hinsichtlich ihrer Nährstoffbelastung stark unterschieden, zeigte ein verlässliche Detektion der Blaualgen-Massenentwicklungen in den betroffenen Seen sowie eine korrekte Identifikation nicht belasteter Gewässer.

Die Umwelt- und Datenexperten vom UFZ haben nun tausende von Medienberichten aus dem Hitzesommer 2018 hinsichtlich einer dokumentierten Beeinträchtigung der Wasserqualität recherchiert. So wurde der zeitliche Verlauf zur Häufigkeit von Medienberichten und Badeverboten aufgrund von Blaualgenvorkommen untersucht (Bild 2), die sich wiederum gut mit den satellitengestützen Daten vergleichen lassen. Mit dem Unterschied, dass die Satellitendaten direkte Messungen darstellen, die über fast alle Gewässer ab einer Ausdehnung von 50 Metern sogar innerhalb von wenigen Stunden nach Aufnahme bereitgestellt werden können.

Wie reagieren nun die Gewässer auf die zunehmende Hitze und ausgedehnte Trockenperioden, und was haben wir in Zukunft zu erwarten? Die Auswertungen der umfangreichen Satellitendaten auf die vielfältigen ökologischen Zusammenhänge werden zwar noch Zeit in Anspruch nehmen. Aber schon jetzt zeigt sich, dass der vermutete „Zusammenhang zwischen Temperaturerhöhung, Trockenheit und erhöhtem Wachstum von Blaualgen mithilfe der Satellitendaten bestätigt werden kann. Dabei ist überraschend, dass die Algenentwicklungen selbst in unmittelbar benachbarten Gewässern sehr unterschiedlich sein können. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Gewässerüberwachung“, so Prof. Borchardt. Eine weitere Auffälligkeit im vergangenen Jahr war das deutlich frühere Aufkommen von Blaualgen in vielen Seen, berichtet Dr. Karsten Rinke – Leiter des Departments Seenforschung am UFZ. Typischerweise treten Blaualgenblüten im Hochsommer während der Monate Juli und August auf. „Im letzten Jahr erreichten uns die ersten Meldungen aber bereits Ende Mai“, betont Rinke und deutet darauf hin, dass sich die sensiblen Zeitfenster für die Blaualgenproblematik ausweiteten. Klar ist, dass solche Satellitenmessungen in Zukunft systematisch genutzt werden sollten, um die immer stärker zutage tretenden Entwicklungen durch den Klimawandel und die menschengemachten Umweltveränderungen faktenbasiert zu analysieren und vor kritischen Entwicklungen rechtzeitig warnen zu können.