Auswirkungen auf die Gewässertemperatur

Erwärmt sich die Außenluft, steigen auch die Temperaturen in Gewässern

Die Wassertemperatur beeinflusst alle chemischen und biologischen Prozesse im Gewässer. Wird es durch den Klimawandel wärmer, hat das Auswirkungen auf die Gewässerökologie und viele Gewässernutzungen.

Zum Weiterlesen

Diese Seite erläutert

• wie die Gewässertemperatur zustande kommt,
• worauf die Gewässertemperatur Einfluss hat,
• welche Veränderungen wir bereits beobachten und
• was wir zur zukünftigen Entwicklung wissen.

Detailliertere Informationen finden Sie in unseren Publikationen in der Seitenspalte oder am Ende der Seite unter "Weiterführende Informationen".

Wie kommt die Gewässertemperatur zustande?

Natürliche und menschliche Einflüsse auf die Gewässertemperatur

Den größten Einfluss auf die Wassertemperatur hat die Temperatur der Luft. Ihr gleicht sich das Wasser mit einer gewissen Zeitverzögerung an. Man kennt das von einem Badesee am Ende des Sommers: Der See ist noch verhältnismäßig warm, auch wenn darüber schon die ersten kühlen Winde wehen. Aber auch andere Faktoren haben Auswirkung darauf, wie schnell und stark sich ein Gewässer erwärmt oder abkühlt:

• Strahlung: Erwärmt durch eindringendes Sonnenlicht und Rückstrahlung von den Wolken.
• Verdunstung und Ausstrahlung: Kühlt, da dadurch Wärmeenergie abgegeben wird.
• Beschattung: Verhindert Einstrahlung v.a. in kleinen Gewässern und wirkt somit kühlend.
• Grundwasser: Hat über das ganze Jahr gesehen eine ausgeglichene Temperatur von ca. 10 °C. Daher kühlt Grundwasser im Sommer durch unterirdischen Zustrom. Im Winter ist das Grundwasser oft wärmer als das Oberflächenwasser und hält Gewässer eisfrei.
• Abflussmenge und Wassertiefe: Je weniger Wasser vorhanden ist und je flacher das Gewässer, desto stärker erwärmt es sich. Durch menschliche Eingriffe wie Ausleitungen oder das Überleitungssystem zwischen Donau und Main wird der Abfluss oft stark verändert.
• Wassertiefe: Hat bei Seen einen großen Einfluss auf Durchmischungsvorgänge und bestimmt damit auch die Wassertemperatur und Schichtung.
• Eis: wirkt isolierend und verzögert eine Erwärmung.
• Wärmeeinleitung: Durch die Rückleitung von erwärmten Kühlwasser in das Gewässer erhöht sich dessen Temperatur.
• Aufstau: Erhöht die Verweildauer des Wassers oberhalb des Aufstaus und führt so zu einer Erwärmung des Fließgewässers. Teilweise wird aber auch kühleres Tiefenwasser aus Stauhaltungen abgelassen.
• Verweilzeit von Seen: kürzere Aufenthaltszeiten bedeuten höhere Zuflussmengen von kühlendem Flusswasser.
• Trübung und Färbung: Huminstoffreiche Gewässer mit bräunlicher Wasserfärbung erwärmen sich schneller. In nährstoffreichen Gewässern können sich größere Planktonmengen bilden, die dadurch entstehende stärkere Trübung beeinflusst dann die Eindringtiefe von Strahlung.

Weiterführende Informationen zur Messung der Wassertemperatur und aktuelle Messwerte bietet das LfU auf den Seiten zum Fließgewässermonitoring und zum Niedrigwasser-Informationsdienst (Links siehe unten).

Worauf hat die Gewässertemperatur Einfluss?

Die Wassertemperatur ist ein zentraler ökologischer Faktor. Sie beeinflusst maßgeblich viele biologische und physikalisch-chemische Prozesse im Gewässer:

• Wie leicht sich Gase, zum Beispiel Sauerstoff, im Wasser lösen, hängt von der Temperatur ab. Je niedriger die Temperatur ist, umso besser löst sich Sauerstoff. Kühle Fließgewässer sind üblicherweise sauerstoffreicher als warme.
• Die Umsatzraten von Nährstoffen, die Geschwindigkeit des Stoffwechsels aller im Wasser lebenden Organismen und die Photosynthese-Leistung der Pflanzen werden von der Temperatur beeinflusst. Für gewöhnlich gilt: je wärmer, desto schneller laufen biologische Prozesse ab.
• In Seen beeinflusst die Temperatur maßgeblich die Schichtung und jahreszeitliche Durchmischungsvorgänge. Dies bestimmt entscheidend die Lebensprozesse im Gewässersystem See.

Diese und andere Parameter bestimmen langfristig, welche Lebensgemeinschaften in einem Gewässer angesiedelt sind. Wird es in einem Gewässer durchschnittlich wärmer, kann sich die Artenzusammensetzung grundlegend verändern. Kurzfristige extreme Wassertemperaturen können Gewässerorganismen schädigen. Mehr dazu findet sich auf der Seite zur Gewässerökologie bzw. auf der KLIWA-Website (Link s. u.).

Welche Veränderungen beobachten wir?

Wassertemperatur in Seen

Messboje im Ammersee zur Aufnahme eines Temperaturprofils

Um belastbare Aussagen zu Veränderungen im Temperaturhaushalt von bayerischen Seen zu erhalten, benötigt man langfristige, zeitlich hochaufgelöste Messreihen. Deshalb wurden im Rahmen eines gewässerökologischen Klimafolgenmonitorings (Kooperation KLIWA) verschiedene Seentypen in mehreren Bundesländern mit Messsystemen ausgestattet. In Bayern gehören der Ammersee, der Rachelsee im Bayerischen Wald sowie die Allgäuer Bergseen Engeratsgundsee und Laufbichelsee zum Messnetz. Dieses erfasst unter anderem kontinuierlich die Wassertemperatur und den Sauerstoffgehalt in verschiedenen Tiefenstufen. Beispielsweise wurde im Ammersee im Jahre 2013 eine Messboje an der tiefsten Stelle installiert. Sie zeichnet die Wassertemperatur in 16 Wassertiefen im 60-min-Takt auf. So gewinnt man ein vertikales Temperaturprofil und kann zukünftig auch Veränderungen in den thermischen Schichtungseigenschaften des Sees identifizieren. Es wird angenommen, dass durch die klimabedingte Gewässererwärmung die sommerliche Schichtung in Seen generell stabiler wird und insgesamt länger andauert. Die Ergebnisse der Datenaufzeichnungen des Ammersees sind nach Einlesen der Logger-Aufzeichnungen mit einer halbjährlichen Aktualisierung im Gewässerkundlichen Dienst Bayern einzusehen und stehen zum Download bereit.

• Temperaturprofilaufnahme Ammersee
• Stammdaten Ammerseeboje

Wassertemperatur in Fließgewässern

Die mittlere Jahrestemperatur von Fließgewässern und ihr Trend in Bayern

Die mittlere Jahrestemperatur unserer Fließgewässer hat in den vergangenen Jahren messbar zugenommen. Das LfU führte dazu eine Studie durch, in der die Daten von 117 Temperaturmessstellen für den Zeitraum 1971 bis 2022 ausgewertet wurden. Für Bayern konnte eine Zunahme um +0,6 °C von 1991 bis 2010 im Vergleich zu 1971 bis 2000 gezeigt werden. An 114 der Messstellen lag im Zeitraum von 1981 bis 2020 eine signifikante, das heißt statistisch belastbare, Zunahme der Wassertemperatur vor. Die Anzahl der Tage im Jahr, an denen der, vor allem für die Gewässerökologie wichtige Orientierungswert von 21,5 °C überschritten wurde, nahm in Bayern von 1981 bis 2020 um etwa 4 Tage pro Jahrzehnt zu. Dabei war die Zunahme an ca. 50 % der Messstellen signifikant. Weiterhin traten die Höchstwerte der Jahresmitteltemperaturen an 114 Messstellen nach 2010 auf.

Die nachfolgende Abbildung zeigt beispielhaft den zeitlichen Verlauf der mittleren jährlichen Wassertemperaturen (Punkte) an einer nord- und einer südbayerischen Messstelle (Main und Isar). Die durchschnittliche zeitliche Entwicklung wird mit Hilfe einer linearen Regressionsgeraden ( Linien) veranschaulicht. Ihr Anstieg beschreibt die Temperaturänderung pro Jahr und gilt nur im abgebildeten Zeitraum.

Der in Franken gelegene Main war mit einer Jahresdurchschnittstemperatur von 9,6 °C deutlich wärmer als die südbayerische Isar mit 7,1 °C (Bezugszeitraum jeweils 1971 bis 2000). Gleichzeitig änderte sich die Jahresdurchschnittstemperatur im Main und in der Isar zwischen 1981 und 2020. So betrug die Zunahme in Kemmern etwa 0,55 °C pro Jahrzehnt und fiel damit etwas stärker als in Lenggries mit ungefähr 0,39 °C pro Jahrzehnt aus.

Die langjährige Entwicklung der Wassertemperatur von Main und Isar

Was können wir für die Zukunft sagen?

Für die Zukunft ist zu erwarten, dass analog zur Lufttemperatur, auch die Gewässertemperatur weiterhin ansteigen wird. Um ein detailliertes Bild dieser zukünftigen Entwicklungen zu erhalten sind Auswertungen unter Einbeziehung von Klimaprojektionen nötig. Gegenwärtig wird am LfU geprüft welche Möglichkeiten für diese Auswertungen durchzuführen umsetzbar sind.