Die Kulisse „Standortpotenziale Grundwasserabhängige Landökosysteme“ weist für ganz Niedersachsen Flächen mit dem abiotischen Potenzial zur Etablierung von grundwasserabhängigen Landökosystemen im mittleren Maßstab (1:50.000) aus. Grundwasserabhängige Landökosysteme sind ein wichtiger Lebens- und Rückzugsort für seltene und bedrohte Tier- und Pflanzenarten. Deshalb stehen Grundwasserabhängige Landökosysteme unter besonderen Schutz und müssen in Wasserrechts- und Planungsverfahren Berücksichtigung finden. Die Kulisse bewertet die abiotischen Standortfaktoren Boden, Grundwasser, Klima und Landnutzung, auf Basis der BK50, Klimadaten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) für die Periode 1971 -2000 und des Digitalen Landschaftsmodells 1: 25.000 (DLM25). Die Kulisse dient als Überblick und stellt alle Flächen mit einem Standortpotenzial dar unabhängig davon, ob sich auf den ausgewiesenen Standorten aktuell ein grundwasserabhängiges Biotop etabliert hat oder nicht. Grundwasserabhängige Landökosysteme sind durch die Absenkung des Grundwassers und Veränderungen des Klimas gefährdet. Zur Bewertung der Vulnerabilität gegenüber diesen Gefahren wurden mit Hilfe von bodenwasserhaushaltlichen Parametern eine Methode entwickelt. Das Ergebnis der Methode ist die Bewertung der Güte des Standortpotentials gwaLÖS, die in diesem Thema unter aktuellen Bedingungen (Klima und Grundwasserständen) dargestellt wird. BUG, J., PLINKE, A-K., AFFELT, L. & HARDERS, D. (2021): Standortpotenziale Grundwasserabhängige Landökosysteme (gwaLÖS) - Erläuterung zur Kulissenerstellung und Bewertung der Vulnerabilität. In: GeoBerichte 43, Hannover.

Die Karte zeigt die mittlere monatliche Grundwasserneubildung für den Monat September im 30-jährigen Zeitraum 1991-2020. Grundwasser ist ein Rohstoff, der sich regenerieren und erneuern kann. Hauptlieferant für den Grundwasservorrat ist in Niedersachsen versickerndes Niederschlagswasser. Es sorgt dafür, dass die Grundwasservorkommen der Speichergesteine im Untergrund aufgefüllt werden. Besonders hoch ist die Grundwasserneubildung im Winter, da zu dieser Zeit ein großer Teil der Niederschläge im Boden versickert. In den wärmeren Jahreszeiten verdunstet dagegen ein großer Teil des Niederschlags bereits an der Oberfläche oder wird von Pflanzen aufgenommen. Die Grundwasserneubildung ist räumlich stark unterschiedlich verteilt. Sie hängt ab von der Niederschlags- und Verdunstungsverteilung, den Eigenschaften des Bodens, der Landnutzung (Bewuchs, Versiegelungsgrad), dem Relief der Landoberfläche, der künstlichen Entwässerung durch Drainage, dem Grundwasserflurabstand sowie den Eigenschaften der oberflächennahen Gesteine. Da sich diese Parameter in Niedersachsen zum Teil auf kleinstem Raum deutlich unterscheiden, unterliegt auch die Grundwasserneubildung großen lateralen Schwankungen. Um die Grundwasserneubildung zu ermitteln, gibt es verschiedene Verfahren. Die vorliegenden Karten zeigen die flächendifferenzierte Ausweisung der mittleren Grundwasserneubildung, die mit dem Verfahren mGROWA (kurz für „monatlicher Großräumiger Wasserhaushalt“) berechnet wurde. Das Model mGROWA wurde für die großräumige Simulation des Wasserhaushalts am Forschungszentrum Jülich in Zusammenarbeit mit dem LBEG entwickelt (Herrmann et al. 2013) und seit 2016 für Niedersachsen methodisch aktualisiert. Zusätzlich wurde eine Reihe neuer Eingangsdaten verwendet, um ein aktuelle Datengrundlagen für wasserwirtschaftliche Planungsarbeiten und wasserrechtliche Genehmigungsverfahren zu liefern. Als klimatische Inputdaten wurden tägliche und monatliche gemessene und anschließend räumlich interpolierte Klimabeobachtungsdaten des Deutschen Wetterdienstes genutzt. Diese sind die potenzielle Verdunstung, die auf Grundlage der FAO-Grasreferenzverdunstung berechnet wurde (DWD, unveröffentlicht) und der Niederschlag basierend auf dem REGNIE-Produkt (Rauthe et al, 2013), welche nach Richter korrigiert wurden (Richter, 1995). Für eine bessere Regionalisierung wurden die klimatischen Eingangsparameter Niederschlag und potentielle Verdunstung mit bilinearer Interpolation auf ein 100 x 100 m Raster für mGROWA22 herunterskaliert.

Die Übersichtskarte zeigt die Verbreitung des Valanginium (Unterkreide) im Niedersächsischen Becken und stellt insbesondere explorationsrelevante Sandsteine und deren Eigenschaften dar. Als explorationsrelevant werden hier regional zusammenhängende Sandsteine mit einer Mächtigkeit von mindestens fünf Metern bezeichnet. Für diese Einheiten kann ein Potenzial als geothermisch nutzbare Aquifere vermutet werden, das jedoch standortbezogen im Einzelfall nachzuweisen ist. Davon abgegrenzt werden auf der Übersichtskarte Tonsteine, Siltsteine, tonig-siltige Sandsteine und geringmächtige Sandsteine zusammengefasst dargestellt. Porosität, Permeabilität und Transmissivität der Lithologien wurden bei der Kartierung nicht berücksichtigt, sind jedoch – soweit verfügbar – als bohrungsbezogene Parameter angegeben. Auflistung aller für die Kartenerstellung verwendeten Belegpunkte.

Die Karte zeigt die mittlere Jahrestemperatur (in °C) für den 30-jährigen Zeitraum 2031-2060 unter dem „Klimaschutz“-Szenario (RCP2.6). Hierbei wird die Lufttemperatur in einer Höhe von 2 m über den Erdboden betrachtet. Die Klimamodelle sind mit dem „Klimaschutz“-Szenario (RCP2.6) angetrieben. Dabei handelt es sich um ein Szenario des IPCC (Weltklimarat), welches deutliche Anstrengungen beim Klimaschutz und niedrige Emissionen bedeutet. Die Ergebnisse aller Klimamodelle sind gleich wahrscheinlich. Daher kann neben dem Mittelwert, der eine Tendenz aufzeigt, auch der obere (Maximum) und untere (Minimum) Rand der Ergebnisbandbreite über den MapTip abgerufen werden.

Die Karte zeigt die Bewertung der Schutzwürdigkeit von Böden in Niedersachsen im Hinblick auf die Ausprägung extremer Standorteigenschaften. Zu den besonders schutzwürdigen Böden zählen Böden, welche die natürlichen Funktionen sowie die Archivfunktion in besonderem Maße erfüllen. Beeinträchtigungen dieser Funktionen sollen gemäß Bodenschutzrecht vermieden werden (vgl. §1 BBodSchG). Böden mit besonderen Standorteigenschaften sind Böden mit extremer Ausprägung einzelner, den Standort wesentlich bestimmenden Eigenschaften (z. B. Feuchte, Trockenheit, Nährstoffspeicherkapazität, Pufferbereich). Sie zeigen oft Standorte an, die günstige Voraussetzungen für die Entwicklung besonderer Biotope bieten. Die ausgewiesenen besonders schutzwürdigen Böden auf Basis der BK50 stellen maßstabsbedingt Suchräume dar. Diese können bei Bedarf im Rahmen von großmaßstäbigen Kartierungen detaillierter ausdifferenziert werden. Die Methoden zur Ermittlung der Schutzwürdigkeit von Böden in Niedersachsen sind ausführlich in Geoberichte 8 (Bug et al. 2019) beschrieben. Grundlage der Auswertungen ist die Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000 (BK50). Extrem nasse Böden haben eine Bodenkundliche Feuchtestufe von 9 -11, extrem trockene Böden eine Bodenkundliche Feuchtestufe von 0 oder 1. Salzreiche Böden sind solche der Rohmarsch, Salzböden im Binnenland oder das Sehestedter „Salzmoor“ (außendeichs).

Der modifizierte Bodenfeuchte-Index (BFi) stellt ein Maß für die reliefbedingten, potentiellen Feuchteverhältnisse des Bodens dar. Er errechnet sich einerseits aus dem komplexen Reliefparameter Einzugsgebietsgröße, also der potentiell durch Abfluss zur Verfügung stehenden Wassermenge und andererseits aus dem lokalen Reliefparameter Neigung. Die Neigung steuert die Fließgeschwindigkeit und damit die Verweildauer des abfließenden Wassers. Weitere Details zum Verfahren (ohne Modifikation) finden sich bei BÖHNER & KÖTHE (2003). Der modifizierte Bodenfeuchte-Index ist ein leistungsfähiger Reliefparameter. Es gelingt u.a., dass breite Talböden einen einheitlichen hohen Bodenfeuchte-Index aufweisen und nicht wie z.B. bei MOORE et al. (1993) hohe Indizes nur auf die schmalen Abflusslinien in den Talböden konzentriert bleiben (vgl. BÖHNER & KÖTHE 2003). Die Modifikation des Bodenfeuchte-Index besteht in erster Linie in der Gewichtung der Hangneigung. Der verwendete Gewichtungsfaktor beträgt den Wert 2 (Standardwert ist 1). Der relativ hohe Gewichtungsfaktor 2 führt zwar dazu, dass im Bergland der Bodenfeuchte-Index recht undifferenziert ist und bereits die Endmoränen der Geest ähnlich geringe Werte wie das Bergland aufweisen. Dafür sind aber alle sehr flach geneigten Gebiete stark differenziert. Da Niedersachsen überwiegend ein flach geneigtes Relief aufweist und da der Zusammenhang Boden -Relief in grundwassernahen Standorten i.d.R. stärker ist, wurde sich für einen hohen Gewichtungsfaktor entschieden. BÖHNER, J. & KÖTHE, R. (2003): Bodenregionalisierung und Prozeßmodellierung: Instrumente für den Bodenschutz. – Peterm. Geogr. Mitt., 147, 2003/3: 72-82; Gotha.

Das Modell umfasst eine Fläche von etwa 2100 km2 entlang der niedersächsischen Nordseeküste zwischen den Städten Cuxhaven, Stade und Bremerhaven und ist als Basis-Layer-Modell konzipiert. Abgebildet wird der Untergrund bis zur Quartärbasis mit insgesamt 19 geologischen Einheiten. Mit Hilfe von Hubschrauber-Elektromagnetikdaten (HEM) wurde die drenthezeitliche Stauchungszone von Wingst/Lamstedt als Top-Layer modelliert. Die Einheiten des Zechsteins (EW_18) und der Kreide (EW_19) sind ebenfalls als Top-Layer dargestellt.

Die Karte zeigt die mittlere monatliche Grundwasserneubildung für den Monat November im 30-jährigen Zeitraum 1981-2010. Grundwasser ist ein Rohstoff, der sich regenerieren und erneuern kann. Hauptlieferant für den Grundwasservorrat ist in Niedersachsen versickerndes Niederschlagswasser. Es sorgt dafür, dass die Grundwasservorkommen der Speichergesteine im Untergrund aufgefüllt werden. Besonders hoch ist die Grundwasserneubildung im Winter, da zu dieser Zeit ein großer Teil der Niederschläge im Boden versickert. In den wärmeren Jahreszeiten verdunstet dagegen ein großer Teil des Niederschlags bereits an der Oberfläche oder wird von Pflanzen aufgenommen. Die Grundwasserneubildung ist räumlich stark unterschiedlich verteilt. Sie hängt ab von der Niederschlags- und Verdunstungsverteilung, den Eigenschaften des Bodens, der Landnutzung (Bewuchs, Versiegelungsgrad), dem Relief der Landoberfläche, der künstlichen Entwässerung durch Drainage, dem Grundwasserflurabstand sowie den Eigenschaften der oberflächennahen Gesteine. Da sich diese Parameter in Niedersachsen zum Teil auf kleinstem Raum deutlich unterscheiden, unterliegt auch die Grundwasserneubildung großen lateralen Schwankungen. Um die Grundwasserneubildung zu ermitteln, gibt es verschiedene Verfahren. Die vorliegenden Karten zeigen die flächendifferenzierte Ausweisung der mittleren Grundwasserneubildung, die mit dem Verfahren mGROWA (kurz für „monatlicher Großräumiger Wasserhaushalt“) berechnet wurde. Das Model mGROWA wurde für die großräumige Simulation des Wasserhaushalts am Forschungszentrum Jülich in Zusammenarbeit mit dem LBEG entwickelt (Herrmann et al. 2013) und seit 2016 für Niedersachsen methodisch aktualisiert. Zusätzlich wurde eine Reihe neuer Eingangsdaten verwendet, um ein aktuelle Datengrundlagen für wasserwirtschaftliche Planungsarbeiten und wasserrechtliche Genehmigungsverfahren zu liefern. Als klimatische Inputdaten wurden tägliche und monatliche gemessene und anschließend räumlich interpolierte Klimabeobachtungsdaten des Deutschen Wetterdienstes genutzt. Diese sind die potenzielle Verdunstung, die auf Grundlage der FAO-Grasreferenzverdunstung berechnet wurde (DWD, unveröffentlicht) und der Niederschlag basierend auf dem REGNIE-Produkt (Rauthe et al, 2013), welche nach Richter korrigiert wurden (Richter, 1995). Für eine bessere Regionalisierung wurden die klimatischen Eingangsparameter Niederschlag und potentielle Verdunstung mit bilinearer Interpolation auf ein 100 x 100 m Raster für mGROWA22 herunterskaliert.

Die Karte zeigt die modellierte Änderung der mittleren jährlichen Grundwasserneubildung für den 30-jährigen Zeitraum 2071-2100 zu 1971-2000 im hydrologischen Sommerhalbjahr (Mai-Okt.) in mm/a berechnet mit dem „Kein-Klimaschutz“-Szenario (RCP8.5). Grundwasser ist ein Rohstoff, der sich regenerieren und erneuern kann. Hauptlieferant für den Grundwasservorrat ist in Niedersachsen versickerndes Niederschlagswasser. Es sorgt dafür, dass die Grundwasservorkommen der Speichergesteine im Untergrund aufgefüllt werden. Besonders hoch ist die Grundwasserneubildung im Winter, da zu dieser Zeit ein großer Teil der Niederschläge im Boden versickert. In den wärmeren Jahreszeiten verdunstet dagegen ein großer Teil des Niederschlags bereits an der Oberfläche oder wird von Pflanzen aufgenommen. Die Grundwasserneubildung ist räumlich stark unterschiedlich verteilt. Sie hängt ab von der Niederschlags- und Verdunstungsverteilung, den Eigenschaften des Bodens, der Landnutzung (Bewuchs, Versiegelungsgrad), dem Relief der Landoberfläche, der künstlichen Entwässerung durch Drainage, dem Grundwasserflurabstand sowie den Eigenschaften der oberflächennahen Gesteine. Da sich diese Parameter in Niedersachsen zum Teil auf kleinstem Raum deutlich unterscheiden, unterliegt auch die Grundwasserneubildung großen lateralen Schwankungen. Um die Grundwasserneubildung zu ermitteln, gibt es verschiedene Verfahren. Die vorliegenden Karten zeigen die flächendifferenzierte Ausweisung der mittleren Grundwasserneubildung, die mit dem Verfahren mGROWA (kurz für „monatlicher Großräumiger Wasserhaushalt“) berechnet wurde. Das Model mGROWA wurde für die großräumige Simulation des Wasserhaushalts am Forschungszentrum Jülich in Zusammenarbeit mit dem LBEG entwickelt (Herrmann et al. 2013) und seit 2016 für Niedersachsen methodisch aktualisiert. Zusätzlich wurde eine Reihe neuer Eingangsdaten verwendet, um ein aktuelle Datengrundlagen für wasserwirtschaftliche Planungsarbeiten und wasserrechtliche Genehmigungsverfahren zu liefern. Als klimatische Inputdaten wurden tägliche und monatliche Klimaprojektionsdaten genutzt. Die Klimaprojektionsdaten stellen die Ergebnisse eines Ensembles aus verschiedenen Klimamodellen dar (das Niedersächsische Klimaensemble AR5-NI v2.1 siehe Hajati et al. (2022)). Die Daten wurden vom Deutschen Wetterdienst bereitgestellt. Datengrundlage dessen ist das EURO-CORDEX Ensemble (Jacob et al., 2014). Im Rahmen des BMVI-Expertennetzwerks fand durch den DWD eine Herunterskalierung von einem 12,5 km auf ein 5 km Raster statt. Die Klimamodelle sind mit dem „Kein-Klimaschutz“-Szenario (RCP8.5) angetrieben. Dabei handelt es sich um ein Szenario des IPCC (Weltklimarat), welches einen kontinuierlichen Anstieg der globalen Treibhausgasemissionen beschreibt, der bis zum Ende des 21. Jahrhunderts einen zusätzlichen Strahlungsantrieb von 8,5 Watt pro m² gegenüber dem vorindustriellen Niveau bewirkt. Die Ergebnisse aller Klimamodelle sind gleich wahrscheinlich. Daher kann neben dem Mittelwert, der eine Tendenz aufzeigt, auch der obere (Maximum) und untere (Minimum) Rand der Ergebnisbandbreite über den MapTip abgerufen werden. Für eine bessere Regionalisierung wurden die klimatischen Eingangsparameter Niederschlag und potentielle Verdunstung mit bilinearer Interpolation auf ein 500 x 500 m Raster für mGROWA22 herunterskaliert.

Die Karte zeigt die mittlere potenzielle Verdunstung (in mm) im hydrologischen Sommerhalbjahr (Mai-Okt.) für den 30-jährigen Zeitraum 2071-2100 unter dem „Kein-Klimaschutz“-Szenario (RCP8.5). Die Grundlage für die dargestellte potenzielle Verdunstung ist die tägliche potenzielle Verdunstung nach dem Standard-Verfahren der FAO zur Ermittlung der Grasreferenzverdunstung. Die Klimamodelle sind mit dem „Kein-Klimaschutz“-Szenario (RCP8.5) angetrieben. Dabei handelt es sich um ein Szenario des IPCC (Weltklimarat), welches einen kontinuierlichen Anstieg der globalen Treibhausgasemissionen beschreibt, der bis zum Ende des 21. Jahrhunderts einen zusätzlichen Strahlungsantrieb von 8,5 Watt pro m² gegenüber dem vorindustriellen Niveau bewirkt. Die Ergebnisse aller Klimamodelle sind gleich wahrscheinlich. Daher kann neben dem Mittelwert, der eine Tendenz aufzeigt, auch der obere (Maximum) und untere (Minimum) Rand der Ergebnisbandbreite über den MapTip abgerufen werden.