Niedrigwasserereignisse im Elbegebiet: Das Niedrigwasser im Sommer / Herbst 2018

Hydrometeorologische Situation

Jahresniederschlag 2018
Abb. 1: Jahressumme des Niederschlags nach monatlichen Rasterdaten in Deutschland 2018 (Daten: DWD-CDC; aus [3])

Das Jahr 2018 war in Deutschland und Tschechien durch eine besonders lange Trockenheit (in Brandenburg und Sachsen-Anhalt trockenstes Jahr seit 1881, vgl. auch Abb. 1) und außerordentlich hohe Temperaturen geprägt (in Deutschland wärmstes Jahr seit 1881). Langanhaltende Hochdruckgebiete über Europa verlangsamten das östliche Vordringen feuchtkühler Luftmassen aus dem Westen und drängten diese nach Norden ab, so dass warme Luftmassen aus dem Südwesten und Süden einströmen konnten. [1][2]
Auf einen niederschlagsreichen Januar 2018 - gemessen an der Referenzperiode 1981 bis 2010 - folgte ein im gesamten Elbegebiet außergewöhnlich niederschlagsarmer Februar. Der März brachte gebietsweise auch wieder überdurchschnittlichen Niederschlag. Im April fiel im tschechischen Teil des Einzugsgebiets eine überwiegend unterdurchschnittliche Niederschlagsmenge, im Mai und Juni war dies dann insbesondere in deutschen Einzugsgebietsteilen der Fall. Besonders trocken waren die Monate Juli und August, in denen meist weniger als 50 % des langjährigen durchschnittlichen Niederschlags registriert wurden. Während sich im deutschen Elbegebiet bis einschließlich November weiterhin Defizite zum langjährigen mittleren Monatsniederschlag einstellten, wurde dieser im September und Oktober in einigen tschechischen Gebieten übertroffen. Der November war dann wieder fast im gesamten Einzugsgebiet niederschlagsarm. Erst ergiebige Niederschläge im Dezember in Deutschland und Tschechien setzten der langen Trockenperiode des Jahres 2018 ein Ende. [2]

Ablauf des Niedrigwassers

Durchflussverlauf Niedrigwasser 2018
Abb. 2: Durchflüsse (Tagesmittelwerte: 1.7. bis 15.12.2018) an ausgewählten Pegeln der Elbe und ihrer Nebenflüsse

Dem Niedrigwasserjahr 2018 gingen die relativ trockenen Jahre 2014, 2015, 2016 und 2017 voraus, so dass sich die Grundwasserstände auf einem niedrigen Niveau befanden. Dies beschleunigte bei ausbleibenden Niederschlägen das Absinken der Wasserstände in den Gewässern. [2]
Die hohen Januarniederschläge und schmelzender Schnee bewirkten bis Mitte Februar 2018 höhere Durchflüsse in der Elbe, im März und April lagen diese jedoch bereits weitreichend unter dem Durchschnitt der langjährigen Referenzperiode (1981 bis 2010). An Elbepegeln unterhalb der Saalemündung fiel der mittlere Monatsdurchfluss dagegen erst ab Mai unter das langjährige Mittel. In Einzugsgebieten oberhalb der Moldaumündung ging die Wasserführung ab der zweiten Aprilhälfte schnell bis in den Niedrigwasserbereich zurück, im Moldaugebiet dagegen erst im Juli. Unterhalb des Moldauzuflusses lag der Durchfluss der Elbe in Tschechien und Deutschland von Anfang Juli bis November fast durchgehend unterhalb des langjährigen mittleren Niedrigwasserabflusses, z. B. am Pegel Wittenberge auch schon ab Beginn der zweiten Junidekade [3]. [2]
Aufgrund der Trockenheit und gleichzeitig hohen Verdunstung ging die Wasserführung der Elbe oberhalb der Saalemündung bis Mitte September, unterhalb bis Ende August bzw. Anfang September noch weiter zurück (Abb. 2), wobei an einigen Pegeln extrem niedrige Durchflüsse erreicht wurden (z. B. Pegel Neu Darchau, 4.9.2018: 163 m³/s). Das Niedrigwasser war aber auch durch die außerordentlich lange sehr niedrige Wasserführung gekennzeichnet, z. B. lag der Durchfluss am Pegel Dresden 160 Tage, am Pegel Barby 186 Tage und am Pegel Neu Darchau 181 Tage unter dem langjährigen mittleren Niedrigwasserdurchfluss [2].
Die Schwankungen des Durchflusses an der oberen Elbe (Abb. 2, Pegel Schöna, Dresden) sind vor allem auf die Auswirkungen des intensiv stützenden Talsperrenbetriebs in Tschechien (insbesondere Moldaukaskade) zurückzuführen, weniger auf das Niederschlagsgeschehen.
Durch den Dezemberniederschlag nahm die Wasserführung der Elbe zwar wieder deutlich zu (Abb. 2), erreichte aber beispielsweise an den Pegeln Dresden und Neu Darchau bis zum Jahresende nicht das Niveau des langjährigen mittleren Durchflusses [2].

Schadensbilanz

Pegel_Neu_Darchau_August_2018
Abb. 3: Elbe-Pegel Neu-Darchau am 5. August 2018 (© Dr. R. Schwartz)

Der mit der langanhaltenden Trockenheit einhergehende hohe Wasserbedarf führte vereinzelt zu Engpässen bei den Wasserversorgern, z. B. hinsichtlich Talsperrenfüllung, Grundwasseranreicherung oder Mindestdruck im Wassernetz. Teilweise traten Trinkwassertemperaturen >25 °C in den Leitungen auf [5]. Einige Nutzer von Privatbrunnen hatten ebenfalls Versorgungsprobleme, insbesondere in Sachsen [10].
Die hohe Zahl heißer Tage im Jahr 2018 bewirkte starke Gesundheitsbelastungen. Für Berlin und Brandenburg wurden erheblich mehr hitzebedingte Sterbefälle ermittelt als in den warmen Jahren 2015 und 2019 [8].
Beträchtlicher Waldschaden entstand zum einen durch ausgedehnte Brände: allein von Juli bis September verbrannten in Bandenburg, Sachsen-Anhalt und Sachsen zusammen fast 2000 ha Wald, davon über drei Viertel in Brandenburg [4]. Zum anderen wurden große Waldbestände durch Trockenstress, der die Massenvermehrung rindenbewohnender gehölzschädigender Insekten und pathogener Pilze begünstigte, schwer geschädigt oder zum Absterben gebracht [7][11].
Die Dürre verursachte in Deutschland bei allen Ackerfrüchten einen Ertragsrückgang, insbesondere bei Mais, Winterraps, Kartoffeln, Sommergerste und Roggen sowie erheblich verminderte Grünlanderträge [6].
Die Binnenschifffahrt auf der Elbe war durch das Niedrigwasser stark eingeschränkt. An der Oberelbe lag der Wasserstand am Leitpegel Ústí nad Labem im Jahr 2018 an 247 Tagen unterhalb der für eine wirtschaftliche Schiffbarkeit definierten Grenze. Die dortige Güterschifffahrt kam von Mai bis Dezember praktisch zum Erliegen. Auch die Sächsische Dampfschifffahrt war stark beeinträchtigt und musste an acht Tagen komplett ausfallen [2]. Auf der Mittelelbe zwischen Saalemündung und Magdeburger Industriehafen war die Schifffahrt im Jahr 2018 niedrigwasserbedingt an 221 Tagen beeinträchtigt [9].

Stoffliche Belastung

Carbamazepinkonzentration Elbe 2015 und 2018
Abb. 4: Carbamazepinkonzentration in der Elbe im Verhältnis zum Durchfluss (Q) bei Schmilka und Schnackenburg beim Niedrigwasser (NW) der Jahre 2015 und 2018 sowie an weiteren Beprobungsterminen dieser Jahre (aus [13])

Das Mitte Juli 2018 aktivierte "Messprogramm für hydrologische Extremereignisse an der Elbe" gewährleistete ein abgestimmtes und verdichtetes Wassergüte-Monitoring (Messergebnisse sind hier abgelegt).
Während des Niedrigwassers wurden sehr hohe Wassertemperaturen gemessen. Die Sauerstoffkonzentrationen blieben jedoch oberhalb des fischkritischen Niveaus. Hauptionen wie Calcium, Kalium, Natrium und Chlorid erreichten stellenweise durch die niedrigwasserbedingt geringe Verdünnung seit 20 bis 25 Jahren nicht mehr gemessene Konzentrationsspitzen [12].
Bei niedrigen Schwebstoffkonzentrationen befand sich ein relativ hoher Anteil der Schwermetalle in Lösung. Erhöhte Konzentrationen, auch in unfiltrierten Proben der Elbe, wurden stellenweise vor allem für Nickel und Arsen gemessen. Das Arsen in der Elbe stammt zu hohem Anteil aus dem Altbergbau im Flussgebiet der Mulde, in der mündungsnah bis 20 µg/l As analysiert wurden [12][13].
Durch Aufkonzentration traten auch im Gewässer weit überwiegend gelöst vorkommende und nur schwer abbaubare organische Spurenstoffe in der Elbe in hoher Konzentration auf. Dies wird in Abbildung 4 am Beispiel des bei Epilepsie eingesetzten Arzneimittelwirkstoffs Carbamazepin deutlich [12][13].

Quellen, Literatur, Berichte

Hydrometeorologie / Niedrigwasserablauf
Niedrigwasserschäden
Stoffliche Belastungen
Das Niedrigwasser im europäischen Kontext