10.08.2026
Der Klimawandel setzt grundwassergespeiste Seen in Brandenburg zunehmend unter Druck. Eine internationale Forschungsgruppe, zu der auch das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) gehört, hat den Groß Glienicker See – an der Grenze zwischen Berlin und Brandenburg gelegen – als Fallstudie herangezogen, um zu untersuchen, wie sich Wasserstände und Grundwasserneubildung bis zum Jahr 2100 entwickeln könnten. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Water Resources Research veröffentlicht. Die Studie kombiniert ein vollständig integriertes hydrologisches Modell, das auf 43 verschiedenen Klimaprojektionen basiert, mit Methoden des maschinellen Lernens.
Der Groß Glienicker See hat eine Fläche von 0,59 km² und erreicht eine maximale Tiefe von 10 m. Seit 2014 ist der Wasserstand des Groß Glienicker Sees um mehr als 1,28 Meter gesunken – das entspricht einem durchschnittlichen Rückgang von über 10 Zentimetern pro Jahr.
Die Modellergebnisse zeigen, dass nur ein kleiner Teil der Niederschläge, etwa 5 %, zur Grundwasserneubildung im Einzugsgebiet des Sees beiträgt. Lange Trockenperioden verringern die Bodenfeuchte und können die Grundwasserneubildung über mehrere Jahre hinweg verringern, selbst wenn die Niederschlagsmengen wieder zunehmen.
Bleibt der Boden über einen längeren Zeitraum trocken, können eingehende Niederschläge zunächst die Defizite in der Bodenfeuchte ausgleichen, anstatt zur Grundwasserneubildung beizutragen. Diese Verzögerungen bei der Neubildung verringern den Beitrag des Grundwassers zum Seespeicher, wodurch grundwassergespeiste Seen besonders anfällig für anhaltende Dürreperioden sind.
Drei mögliche Zukunftsszenarien für den See
Um vorherzusagen, wie sich der Wasserstand des Sees bis zum Jahr 2100 verändern wird, nutzten die Forscher ein gekoppeltes Modellierungssystem, das auf 43 EURO-CORDEX-Klimaprojektionen basiert, und analysierten repräsentative feuchte, moderate und trockene Klimabedingungen. Das hydrologische Modell wurde anhand von gemessenen See- und Grundwasserständen sowie unabhängigen, isotopenbasierten Schätzungen wichtiger Komponenten des Wasserhaushalts im Zeitraum 2008–2023 kalibriert und validiert. Die Ergebnisse unterscheiden sich erheblich:
Im feuchten Szenario bleibt der Wasserstand des Sees über das gesamte Jahrhundert hinweg relativ stabil, während das moderate Szenario einen allmählichen Rückgang des Seespiegels zeigt. Im trockenen Szenario hingegen nimmt die Grundwasserneubildung nach 2030 stark ab, was zu einem Rückgang des Seespiegels um mehr als 2 m bis zum Jahr 2100 führt. Die Unterschiede zwischen dem „trockenen“ und „feuchten“ Szenario betragen somit bis zum Ende des Jahrhunderts mehr als 4 Meter beim Seespiegel.
Zusätzliche Unsicherheit ergibt sich aus den Verdunstungsschätzungen, insbesondere denen im Zusammenhang mit der globalen Strahlung, während sich Veränderungen in der Niederschlagsdynamik und anhaltende Dürreperioden als wichtige externe Faktoren erweisen.
Bemerkenswert ist, dass die seit 2015 gemessenen See- und Grundwasserstände bereits dem unteren Bereich der simulierten Verläufe folgen, was darauf hindeutet, dass die aktuellen Bedingungen mehr mit dem Ende des trockeneren Szenarios übereinstimmen.
Eine neuartige Kombination aus Modellen und künstlicher Intelligenz
Was diese Studie auszeichnet, ist die Integration mehrerer fortschrittlicher Modellierungsansätze. Die Forscher verwendeten ein numerisches Modell namens HydroGeoSphere, das Oberflächenwasser, die ungesättigte Zone und den Grundwasserfluss abbilden kann. Viele frühere Studien behandelten diese hydrologischen Prozesse getrennt. Zudem wurden Methoden des maschinellen Lernens eingesetzt, um zukünftige Grundwasserentnahmen und den Wasserstand der Havel abzuschätzen, die als Randbedingungen für das numerische Modell dienten. Ein entwickeltes Metamodell ermöglichte die effiziente Erstellung von 1.000 Simulationen, um Unsicherheiten zu charakterisieren und ein breites Spektrum möglicher zukünftiger Reaktionen des Sees zu darzustellen.
Was die Ergebnisse für die Zukunft bedeuten
Die Forschungsergebnisse haben wichtige Auswirkungen auf die Wasserwirtschaft in Berlin und Brandenburg, wo Grundwasserressourcen sowohl die anthropogene Wassernutzung als auch grundwasserabhängige Ökosysteme versorgen. Mehr als 6 Millionen Menschen in der Region sind für ihr Trinkwasser stark auf Grundwasser angewiesen – eine Zahl, die deutlich über dem europäischen Durchschnitt liegt. Eine langfristige Verringerung der Grundwasserneubildung könnte den Druck auf die Wasserressourcen erhöhen und Konflikte zwischen verschiedenen Wassernutzern verschärfen, darunter Trinkwasserversorgung, Landwirtschaft, Naturschutz und Freizeitnutzung.
Die Forschenden weisen darauf hin, dass ihre Prognosen zur Grundwasserentnahme auf dem Bevölkerungswachstum basieren und mögliche Änderungen bei Wasserwirtschaftsstrategien, Schutzmaßnahmen und technischen Entwicklungen nicht berücksichtigen. Daher könnten proaktive Anpassungsmaßnahmen das zukünftige Systemverhalten potenziell beeinflussen, auch wenn ihre Wirksamkeit noch weiter untersucht werden müsste.
Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse, dass sich selbst bei moderaten Klimaszenarien die saisonalen Muster verschieben: In Zukunft werden die höchsten Wasserstände eher im Juni als im April auftreten, wie es derzeit der Fall ist, und die Niedrigwasserperioden im Herbst werden länger andauern. Dies könnte sich möglicherweise auf grundwasserabhängige Ökosysteme und Lebensräume in Seen auswirken.
Die Studie unterstreicht die Notwendigkeit weiterer Forschung, um zu verstehen, wie sich verschiedene Anpassungsmaßnahmen auf das Gesamtsystem auswirken. Besonders wichtig wäre es, konkrete Szenarien für die Wassernutzung und Wasserschutzmaßnahmen zu entwickeln und deren Auswirkungen zu testen.
Projektpartner:
- Freie Universität Berlin, Fachbereich Geologie
- Humboldt-Universität zu Berlin, Integratives Forschungsinstitut für Transformationen menschlicher Umweltsysteme (IRI THESys) und Geographisches Institut
- Technische Universität Berlin, Fachgebiet Wasserwirtschaft und Modellierung von Hydrosystemen
- Universität Twente, Niederlande, Fakultät für Geo-Information und Erdbeobachtung
- German University of Technology in Oman (GUtech), Abteilung für Angewandte Geowissenschaften
- Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF), Arbeitsgruppe Tieflandhydrologie und Wasserwirtschaft
Förderhinweis:
Diese Untersuchung wurde durch die Einstein-Forschungseinheit „Klima und Wasser im Wandel“ (CliWaC) der Einstein Stiftung Berlin und der Berlin University Alliance (ERU-2020-609) finanziert.
