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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

Vorhersage von Wassertemperaturen an Fließgewässern

Die Wassertemperaturen in Fließgewässern werden maßgeblich durch die vorherrschende Lufttemperatur und den Durchfluss im Gewässer beeinflusst. Sommerlich hohe Lufttemperaturen und einfallende Strahlung führen in Verbindung mit geringen Durchflüssen zu höheren Wassertemperaturen. Außerdem werden z. T. die Temperaturen durch die Einleitung von Abwärme von Kraftwerken und anderen industriellen Einleitern beeinträchtigt.

Die Folge von langanhaltenden hohen Wassertemperaturen ist die Schädigung der Biozönose (Gemeinschaft von Organismen) der Fließgewässer. Hierbei kann es z. B. zu Fischsterben aufgrund des zurückgehenden Sauerstoffgehalts oder bei temperaturempfindlichen Fischen kommen. Um dies zu verhindern, gab es für die großen hessischen Gewässer wie Rhein und Main eine in der Fischgewässerrichtlinie festgelegte Grenztemperatur von 28°C. Mit Auslaufen der Richtlinie Ende 2013 wurde der Grenzwert durch einen Orientierungswert von 25°C gemäß den Anforderungen an die Europäische Wasserrahmenrichtlinie für die Barbenregion abgelöst. Die Richtlinie sieht vor, dass durch Einschränkungen möglicher Abwärmeeinleitungen und zusätzlicher Abgaben von Talsperren, die Temperatur den Orientierungswert nicht stark überschreiten soll.

Für die Steuerung der Einleitung, für die Prognose langfristiger Entwicklungen (z. B. durch den Klimawandel) und als unterstützender Parameter für die Gewässergüte, ist es notwendig die aktuellen Wassertemperaturen zu erfassen und in einer Datenbank zu speichern. Anwendung von Wassertemperaturvorhersagemodellen erlaubt es kritische Situationen frühzeitig zu erkennen.

Aktuelle Wassertemperaturen an Pegeln finden Sie im WISKI-Web. Downloadbare Temperaturdaten sowie weitere Standardparameter (u. a. Stickstoff, Phosphor und pH-Wert) für verschiedene Stationen einzelner Jahre finden Sie hier. Aktuelle Wassertemperaturen an den Gewässergütestationen finden Sie hier.

Wassertemperaturvorhersage mit LARSIM

LARSIM (Large Area Runoff Simulation Modell) ist das in Hessen eingesetzte Wasserhaushalts- und Wärmemodell mit welchem sowohl die Hochwasservorhersage, als auch die Wassertemperaturvorhersage, betrieben wird. Für Hessen wurden zur Anwendung in der Hochwasservorhersagezentrale vier flächendeckende Wasserhaushaltsmodelle auf Basis des Modells erstellt:

  • das Lahnmodell,
  • das Modell für die hessischen Main- und Rheinzuflüsse
  • das Modell für den hessischen Wesergebietsanteil und
  • das Werramodell

Das LARSIM-Wärmemodell stellt eine Erweiterung des Wasserhaushaltsmodells dar und ermöglicht zusammen mit den simulierten Wasserflüssen auch eine Darstellung der Wassertemperaturen an den simulierten Gewässerstrecken. Das Wärmemodell berücksichtigt, neben punktförmiger anthropogener Wärmeeinleitungen aus Kraftwerken, Industrie und Kläranlagen (WEin), vor allem den Wärmeaustausch mit der Atmosphäre (siehe Abbildung unten: vereinfachter Wärmehaushalt).

Es exisitieren aktuell Wärmemodelle für die Wassertemperaturvorhersagen für Südhessen (das hessische Rhein und Maingebiet) und den Mittelrhein.

Wasserhaushalts- und Wärmemodell für das hessische Rhein- und Maingebiet

Aktuelle Vorhersagen für Südhessen

Mehr Informationen über das Wasserhaushalts- und Wärmemodell für das hessische Rhein- und Maingebiet (Südhessen) finden Sie hier

Wärmemodell Mittelrhein

Aktuelle Vorhersagen für den Mittelrhein

Mehr Informationen über das Wärmemodell Mittelrhein finden Sie hier

 

Vereinfachter Wärmehaushalt

Komponenten des Wärmehaushalts:

RK - kurzwellige Strahlungsbilanz setzt sich aus der Globalstrahlung abzüglich eines an der Wasseroberfläche reflektierten Anteils zusammen

RL - langwellige Strahlungsbilanz beinhaltet die atmosphärische Gegenstrahlung (aus Gasen, Aerosolen und Wolken) und die aus dem Wasserkörper ausgehende Wärmstrahlung

HL - latenter Wärmestrom ist der Energietransport durch Wasserdampf auf Grundlage von Verdunstung und Kondensation

HF - fühlbare Wärmestrom resultiert aus dem direkten Wärmeaustausch an der Grenzschicht Luft-Wasser

HSED - Wärmespeicherung in der Gewässersohle und der Austausch mit dem Wasser (vor allem bei kleineren, meist flachen Gewässern)