Die Karte zeigt die mittlere Veränderung des standörtlichen Verlagerungspotentials für nichtsorbierbare Stoffe (auch Austauschhäufigkeit des Bodenwassers pro Jahr) 2071-2100 gegenüber 1971-2000 unter dem „Klimaschutz“-Szenario (RCP2.6). Mit Hilfe der Austauschhäufigkeit (AH) des Bodenwassers kann das standörtliche Verlagerungspotenzial für nicht- oder schwach sorbierbare Stoffe beschrieben werden. Die AH gibt an, wie häufig die Bodenlösung in der effektiven Wurzelzone im Zuge der Sickerwasserverlagerung ausgetauscht wird. Je geringer das Wasserspeicher- und Rückhaltevermögen eines Bodens, desto größer ist seine Austauschhäufigkeit des Bodenwassers. Aussagen zur Konzentration und Frachten von nicht sorbierbaren Stoffen können mit der Methode nicht abgebildet werden. Bei Nitrat werden die Deposition, Denitrifikation und Mineralisation nicht berücksichtigt. Sie können in Abhängigkeit vom Standort deutlichen Einfluss auf die Nitratverfügbarkeit und -konzentration im Sickerwasser haben. 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 niedrigen 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 Holozänbasisfläche stellt für Bereiche mit mehr als 10 m Wassertiefe in ihrer jetzigen Ausdehnung eine komplette Neuerung dar. Gegenüber der von Figge (1980) erstellten holozänen Basiskarte mit ca. 7.100 km² wird eine deutlich größere Fläche von nun 31.650 km² abgedeckt. Die Mächtigkeitskarte zeigt Mächtigkeit und Verbreitung des Holozäns im offshore-Bereich zwischen der Meeresoberfläche (Bathymetrie) und der Basisfläche des Holozäns in 2 m Intervallen.

Der potenzielle Zusatzwasserbedarf wird auf Basis der digitalen nutzungsdifferenzierten Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000 (BK50) berechnet. Dabei werden nur Flächen berücksichtigt, deren Nutzung in der BK50 als „Acker“ ausgewiesen ist. Unter Zusatzwasserbedarf wird die mittlere Beregnungsmenge innerhalb der Vegetationsperiode (April-September) verstanden, die zur Aufrechterhaltung eines Bodenwassergehaltes von mindestens 40 % der nutzbaren Feldkapazität (nFK) im effektiven Wurzelraum (nFKWe) erforderlich ist. Berechnet wird die mittlere Beregnungsmenge als Mittelwert der Fruchtarten Winterweizen, Wintergerste, Wintergerste mit Zwischenfrucht, Sommergerste, Mais, Zuckerrüben und Kartoffeln. Die Berechnung des 30-jährigen potenziellen Zusatzwasserbedarfs wird auf Basis von bereitgestellten Niederschlags- und Verdunstungsdaten des DWD durchgeführt. Die 30-jährigen Mittelwerte wurden aus den täglichen Daten ermittelt. Der Niederschlag basiert auf dem korrigierten REGNIE-Produkt (Stand 25.05.2021). Die Verdunstung wurde vom DWD mit dem Standard-Verfahren nach FAO zur Ermittlung der Grasreferenzverdunstung an Klimastationsdaten berechnet und anschließend in die Fläche auf ein 1 km Raster interpoliert (Stand 10.12.2021). Referenzen: BUG, J., HEUMANN, S., MÜLLER, U. & WALDECK, A. (2020): Auswertungsmethoden im Bodenschutz - Dokumentation zur Methodenbank des Niedersächsischen Bodeninformationssystems (NIBIS®). – GeoBerichte 19: 383 S. Hannover: LBEG DEUTSCHER WETTERDIENST (DWD), 2017: Abteilung Hydrometeorologie: REGNIE (REGionalisierte NIEederschläge): Verfahrensbeschreibung & Nutzeranleitung, DWD internal report, Offenbach 2017.

Die Karte zeigt die mittlere monatliche Grundwasserneubildung für den Monat Oktober 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 Karte zeigt die mittlere Veränderung des potenziellen Zusatzwasserbedarfs (in mm) 2021-2050 gegenüber 1971-2000 unter dem „Kein-Klimaschutz“-Szenario (RCP8.5). Unter Zusatzwasserbedarf wird die mittlere Wassermenge innerhalb der Vegetationsperiode (April-September) verstanden, die zur Aufrechterhaltung von 40 % nutzbarer Feldkapazität (nFK) im effektiven Wurzelraum (nFKWe) erforderlich ist. Berechnet wird die mittlere Wassermenge für einen Mittelwert der Fruchtarten Winterweizen, Wintergerste, Wintergerste mit Zwischenfrucht, Sommergerste, Mais, Zuckerrüben und Kartoffeln. 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.

Die Karte zeigt die mittlere monatliche Grundwasserneubildung für den Monat Januar 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.

Das Denitrifikationspotenzial beschreibt die Fähigkeit des Bodens durch mikrobielle Umsetzungen und unter anaeroben Bedingungen einen Teil des Nitrats wieder in Luftstickstoff (z.T. Lachgas) umzusetzen. Voraussetzungen für den Nitratabbau sind die Präsenz von Nitrat, die Abwesenheit von Sauerstoff und die Anwesenheit von oxidierbarer organischer Materie. Das Denitrifikationspotenzial wird auf Grundlage der niedersachsenweiten Bodenkarte (BK50, Gehrt et al 2021) abgeleitet und gilt bis zu einer Tiefe von zwei Metern. Die Methodik ist im Geobericht 19 (Bug et al. 2020) dargestellt. Jedem Bodentyp ist in Abhängigkeit vom Grund- bzw. Stauwassereinfluss eine Denitrifikationsstufe mit einer mittleren, jährlichen Rate zugeordnet. Insgesamt gibt es fünf Denitrifikationsstufen, die durch mittlere Denitrifikationsraten von 5, 20, 40, 60 und 100 kg N/ha*a (in torfhaltigen Substraten bei hohem Grundwasserstand 150 kg N/ha*a) gekennzeichnet sind. Die niedrigsten Denitrifikationsraten weisen gering humose Standorte auf, bei denen ganzjährig eine Wassersättigung des Bodenkörpers ausgeschlossen wird. Mit Zunahme des Humusgehalts oder durch das Auftreten von temporärer Nässe bei Grund- oder Stauwassereinfluss steigt das Denitrifikationspotenzial der Böden. Die zweite Denitrifikationsstufe steht für eine mittlere Denitrifikationsrate von 20 kg N/ha*a. Grundsätzlich ist mit den höchsten Denitrifikationsraten zu rechnen, sobald Grundwasser in humus- oder schwefelhaltigen Bodenschichten steht. Bei der Denitrifikationsstufe 5 (>> 150 kg N/ha*a) kann die Denitrifikationsrate bis 3 000 kg N/ha*a betragen. Solche Raten sind vor allem in Niedermooren und humusreichen Böden zu finden, bei denen die Grundwasseroberfläche ganzjährig bei = 6 dm u. GOK im Torfkörper ansteht. Da bei der Denitrifikation organische Substanz in wassergesättigten Bodenschichten abgebaut wird, ist vor allem für mineralische Horizonte anzunehmen, dass die Denitrifikationsrate im Laufe der Jahrzehnte und Jahrhunderte abnimmt. Auch Grundwasserabsenkungen können die Denitrifikationsleistung in der Bodenzone eines Standortes deutlich herabsetzen (Wienhaus et al., 2008). Referenzen: BUG, J., HEUMANN, S., MÜLLER, U. & WALDECK, A. (2020): Auswertungsmethoden im Bodenschutz - Dokumentation zur Methodenbank des Niedersächsischen Bodeninformationssystems (NIBIS®). – GeoBerichte 19: 383 S. Hannover: LBEG GEHRT, E., BENNE, I., EVERTSBUSCH, S., KRÜGER, K. & LANGNER, S. (2021): Erläuterung zur BK 50 von Niedersachsen. – GeoBerichte 40: 282 S., 125 Abb., 100 Tab.; Hannover (LBEG). WIENHAUS, S.,HÖPER, H., EISELE, M.,MEESENBURG, H. & SCHÄFER,W. (2008): Nutzung bodenkundlich- hydrogeologischer Informationen zur Ausweisung von Zielgebieten für den Grundwasserschutz - Ergebnisse eines Modellprojektes (NOLIMP) zur Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie. – GeoBerichte 9: 56 S., 13 Abb., 5 Tab., Anh.; Hannover (LBEG).

Die Karte zeigt die Sommerzahl der Bodenkundlichen Feuchtestufe für den 30-jährigen Zeitraum 1991-2020. Die Bodenkundlichen Feuchtestufe (BKF) ermöglicht eine Aussage über die Feuchtesituation von Standorten. Sie gibt Auskunft über die mögliche landwirtschaftliche Nutzung und über Nutzungseinschränkungen aufgrund von Trockenheit oder Feuchte. Die BKF berücksichtigt bodenkundliche, hydrologische, morphologische und klimatische Kennwerte. Für die Beurteilung der Feuchtesituation werden 12 Feuchtestufen (von dürr bis nass) unterschieden. Ermittelt werden je nach Bodentyp auch nach Jahreszeit getrennte Werte (Frühjahrszahl/Sommerzahl, z.B. 6/2). Unterschiede zwischen Frühjahrs- und Sommerzahl können z.B. bei stauwasserbeeinflussten Böden auftreten, die im Frühjahr deutlich feuchter als im Sommer sein. Die Sommerzahl beschreibt den Feuchtezustand im Hochsommer, wenn an dem Standort kein Stauwassereinfluss mehr vorhanden ist.

Basierend auf den Daten der Bohrdatenbank Niedersachsen (http://www.lbeg.niedersachsen.de/karten_daten_publikationen/bohrdatenbank/bohrdatenbank-niedersachsen-647.html) wurde am Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) und unter Verwendung aller weiteren verfügbaren Eingangsdaten wie geophysikalische Daten und bestehende 3D-Modelle, z.B. von Wasserversorgern, das hydrogeologisches 3D-Modell Thülsfeld erstellt. Insgesamt bildet das Modell in 25 geologischen Einheiten den Untergrund bis zum Oligozän ab. Die Schichtfolge umfasst altpleistozäne Einheiten, die Ablagerungen der Elster-, Saale- und Weichsel-Kaltzeit bis zu den jüngsten Ablagerungen des Holozäns sowie Ablagerungen der Eem- und Holstein-Warmzeit (Tab. 1).

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.