Grundwassertemperatur 2020 - Berlin.de
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02.14 Grundwassertemperatur 2020
Einleitung
Die Grundwassertemperatur im Ballungsraum von Berlin ist bzw. wird durch den Menschen nachhaltig
verändert.
Die Temperaturmessungen im oberflächennahen Grundwasser des Landes Berlin zeigen, dass im
zentralen Innenstadtbereich die Durchschnittstemperatur z. T. um mehr als 5° C gegenüber dem dünner
besiedelten Umland erhöht ist. Des Weiteren zeigen die Messung, dass sich dieser Temperaturanstieg
zunehmend auch in größeren Tiefen mit mehr als 20 m bemerkbar macht.
Abb. 1: Schematische Darstellung der Ursachen für die Beeinflussung der Grundwassertemperatur
(SenUVK 2021)
Die Ursachen für die Temperaturerhöhung sind vielfältig und stehen im direkten Zusammenhang mit
der fortschreitenden baulichen Entwicklung, den vorhandenen Nutzungen an der Erdoberfläche und den
Auswirkungen des Klimawandels. Es lassen sich direkte und indirekte Beeinflussungen der
Grundwassertemperatur unterscheiden (s. Abbildung 1):
• Unter einer direkten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden alle Wärmeeinträge in
das Grundwasser durch das Abwasserkanalnetz, Fernwärmeleitungen, Stromtrassen und
unterirdische Bauwerke wie Tunnel, U-Bahnschächte, Tiefgaragen etc. verstanden. Sie umfassen
auch Wärmeeinträge, die mit der Grundwasserwärmenutzung und -speicherung in Verbindung
stehen.
• Unter einer indirekten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden Prozesse im Zuge der
Urbanisierung verstanden, die mit der Veränderung des Wärmehaushalts der bodennahen
Atmosphäre entstehen. Nach GROSS (1991) sind als wichtige Größen zu nennen:
• Die Störung des Wasserhaushalts durch einen hohen Versiegelungsgrad.
• Die Veränderung der thermischen Oberflächeneigenschaften wie Oberflächenwärmeleitung
1
und -wärmekapazität durch Versiegelung und Anhäufung von Baukörpern.
• Die Änderung des Strahlungshaushalts durch Veränderungen in der Luftzusammensetzung.
• Die anthropogene Wärmeerzeugung (Hausbrand, Industrie, Verkehr).
Im Vergleich zum Umland wird durch diese Einflussgrößen eine Veränderung im Wärmehaushalt
hervorgerufen.
Die Stadt heizt sich langsam auf, speichert insgesamt mehr Wärme und gibt diese wieder langsam an
die Umgebung ab, d. h., sie kann allgemein als ein riesiger Wärmespeicher betrachtet werden.
Langfristig führt dieser Prozess zu einer Erhöhung des langjährigen Mittels der Lufttemperatur (vgl.
Karte Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1981-2010, Karte 04.02).
Von der langfristigen Erwärmung ist auch das oberflächennahe Grundwasser betroffen. Die
physikalischen Eigenschaften, die chemische und biologische Beschaffenheit des Grundwassers ist
temperaturabhängig. Die Folge einer Erwärmung können eine Qualitätsverschlechterung des
Grundwassers und eine Beeinträchtigung der Grundwasserfauna zur Folge haben.
Berlin bezieht sein Trinkwasser aus dem Grundwasser, welches fast ausschließlich im Land Berlin
gewonnen wird. Auch ein Großteil des Brauchwassers für industrielle Zwecke wird dem Grundwasser
entnommen. Daher ist dem Schutz des Grundwassers vor tiefgreifenden Veränderungen wie z. B. einer
deutlichen Grundwassertemperaturerhöhung oder -erniedrigung eine große Bedeutung beizumessen –
insbesondere vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Wasserwirtschaft.
Seit 1978 werden zur Bestandsaufnahme und Beobachtung der Veränderungen in tiefen
Grundwassermessstellen und Temperaturmessstellen, die über das ganze Stadtgebiet des Landes
Berlin verteilt sind, verstärkt Temperaturtiefenprofile aufgezeichnet.
Das vorliegende Kartenwerk soll
• die Fortschreibung der vorliegenden Dokumentation zur zeitlichen Veränderung der
Grundwassertemperatur unter dem Stadtgebiet sein,
• als Genehmigungsgrundlage für Grundwassertemperatur verändernde Maßnahmen dienen
und
• Eingangsdaten für die Planung und Auslegung von Anlagen zur Erdwärmenutzung zur
Verfügung stellen.
Zusätzlich kann es in Kombination mit anderen thematischen Karten wie z. B. der Geologischen Skizze
(Karte 01.17), der Grundwassergleichenkarte (Karte 02.12) oder den geothermischen Potenzialkarten
(Karte 02.18) zur Entscheidungsfindung und Vorplanung einer energetischen Bewirtschaftung des
Grundwassers herangezogen werden. Die Untergrundtemperatur ist eine wichtige Größe für die
Auslegung von Erdwärmesondenanlagen.
Grundwassertemperatur und Temperaturjahresgang
Die wesentliche Wärmequelle für den oberflächennahen Untergrund bis in ca. 20 m Tiefe ist die
Sonneneinstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft. Diese ist maßgeblich für die Oberflächentemperatur
verantwortlich.
Der oberflächennahe Boden wird durch die eingestrahlte Sonnenenergie erwärmt und dieser gibt die
Wärme an die Atmosphäre und den Untergrund ab. Die Jahressumme des Strahlungsanteils der auf
eine horizontale Oberfläche auftrifft (die sog. Globalstrahlung) beträgt im Land Berlin im Mittel
ca. 1.000 kWh pro m² und Jahr. Sehr viele Einzelparameter an der Grenzfläche Luft/Erde beeinflussen
das thermische Lokalklima. Die Farbe, Zusammensetzung, Oberflächenrauigkeit, Bedeckung, der
Versiegelungsgrad, der Wasserhaushalt sowie die Ausrichtung zum solaren Strahlungseinfall urbaner
Oberflächen entscheiden darüber, wie viel Energie aufgenommen und in der Bausubstanz „gespeichert“
bzw. von dieser an die Atmosphäre bzw. den Untergrund abgegeben wird.
Grundsätzlich unterliegen die Temperaturen an der Erdoberfläche und somit auch der Wärmeeintrag
bzw. -austrag periodischen Schwankungen mit einem Zyklus von einem Jahr, entsprechend dem
Verlauf der Jahreszeiten.
Die Oberflächentemperatur dringt mit abnehmender Intensität in den Untergrund ein. Die Eindringtiefe
und die Geschwindigkeit, mit der die Wärme transportiert wird, ist unter anderem abhängig von der
Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes.
Beim Wärmetransport im Untergrund kann zwischen einem konduktiven und konvektiven
Wärmetransport unterschieden werden.
2
Während beim konvektiven Wärmetransport die Wärme durch Materie wie z. B. Grund- und
Sickerwasser erfolgt, wird beim konduktiven Wärmetransport Energie ohne Materialbewegung im
Gestein weitergeleitet.
Im Gegensatz zur Sonneneinstrahlung als Hauptwärmequelle des oberflächennahen Bereichs besitzt
der aus dem Erdinnern zur Oberfläche gerichtete Erdwärmestrom, der seinen Ursprung in der
Wärmeentwicklung beim Zerfall radioaktiver Isotope hat, nur eine untergeordnete Bedeutung.
In der kontinentalen Erdkruste ist die Wärmestromdichte - definiert als Wärmestrom pro Flächeneinheit
senkrecht zur Einheitsfläche - regional verschieden. Nach HURTIG & OELSNER (1979) und HONARMAND
& VÖLKER (1999) beträgt die mittlere Wärmestromdichte im Land Berlin zwischen ca. 80 und 90 mW/m².
Daraus berechnet sich als Jahressumme eine Energiemenge zwischen ca. 0,7 und 0,8 kWh pro m² und
Jahr und ist somit also ca. 1/1.000 geringer als die Globalstrahlung.
Die Temperatur des oberflächennahen Grundwassers wird im Wesentlichen durch den
Energieaustausch zwischen Sonne, Erdoberfläche und Atmosphäre, untergeordnet durch den aus dem
Erdinneren zur Oberfläche gerichteten Wärmestrom bestimmt.
Das langjährige Mittel der Lufttemperaturen 1981-2010 liegt in Berlin im Jahresmittel je nach Ort
zwischen 9,3 °C und 10,4 °C (SENSTADTW OHN (2021)).
Während die täglichen Schwankungen nur eine Tiefe von max. 1 m erfassen, reichen die
jahreszeitlichen Schwankungen bis in eine Tiefe zwischen ca. 15 und 20 m. Ab dieser Tiefe, in der
jahreszeitliche Einflüsse nicht mehr zu registrieren sind, - der sog. neutralen Zone -, steigt die
Temperatur in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit der Gesteine und der regionalen
Wärmestromdichte an (Abb. 2).
Im Berliner Raum beträgt der durchschnittliche Temperaturanstieg im Bereich bis ca. 300 m Tiefe 2,5
bis 3 °C / 100 m.
Abb. 2: Jahreszeitlicher Temperaturgang im Untergrund in Temperaturmessstelle 70006,
Schmöckwitz, Schmöckwitzer Damm (SenUVK 2021)
Oberflächengestalt und Grundwassersituation
Das in nahezu ostwestlicher Richtung verlaufende Warschau-Berliner Urstromtal trennt die Barnim-
Hochfläche im Norden von der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte im Süden der Stadt (Abb. 3).
Die Geländehöhen des Urstromtales betragen 30 bis 40 m über NHN, während die Hochflächen
3durchschnittlich 40 bis 60 m über NHN liegen. Einzelne Höhen erheben sich bis über 100 m über das
Meeresniveau.
Abb. 3: Geologische Skizze von Berlin (SenUVK 2021)
In Berlin ist der Porenraum der überwiegend sandig und kiesigen Sedimente der oberen 150 bis 200 m
vollständig bis nahe an die Oberfläche mit Grundwasser erfüllt, das zur Trinkwasserversorgung der
Stadt genutzt wird. Der Abstand vom Grundwasser bis zur Geländeoberkante
(Grundwasserflurabstand) schwankt je nach Morphologie und Geologie zwischen 0 m und wenigen
Metern im Urstromtal sowie 5 bis über 30 m auf den Hochflächen (vgl. Karte Flurabstand des
Grundwassers, Karte 02.07).
Die Grundwasserentnahmen zur Trink- und Brauchwassergewinnung haben zur Ausbildung von weit
gespannten Absenktrichtern der Grundwasseroberfläche geführt, die die natürlichen
Grundwasserflurabstände und -fließgeschwindigkeiten erhöhen sowie die natürlichen
Grundwasserfließrichtungen verändern. Dadurch sind in den Bereichen, in denen Brunnengalerien in
der Nähe von Flüssen und Seen Grundwasser fördern, influente Verhältnisse entstanden, d. h. das
Oberflächenwasser infiltriert als Uferfiltrat in das Grundwasser. Da das Oberflächenwasser aber durch
vielfache Kühlwassereinleitungen von Heizkraftwerken ganzjährig erwärmt ist (wie z. B. im Bereich der
Spree), führt diese Infiltration im Einzugsbereich des Oberflächengewässers zwangsläufig zu einer
Erwärmung des Grundwassers.
Besiedlungsstruktur und klimatische Verhältnisse
Das Land Berlin besitzt eine polyzentrale Besiedlungsstruktur, die durch das Vorhandensein zweier
Hauptzentren, mehrerer kleinerer Stadtzentren sowie einem dichten Nebeneinander von Wohnen,
Grünflächen, Gewerbe und Industrie charakterisiert ist. Größere Gewerbegebiete und
Industrieansiedlungen liegen bevorzugt an den vom Stadtkern radial zum Stadtrand gerichteten
Siedlungs- und Entwicklungsachsen sowie an kanalisierten Oberflächengewässern.
Vereinfacht lassen sich folgende Unterscheidungen treffen (vgl. Abb. 4):
• Grün- und Freiflächen
• Bebaute Flächen
4Abb. 4: Darstellung der Flächennutzung in Berlin aus Matthée, H. K. (2021) in Anlehnung an
Karte 06.01 Reale Nutzung der bebauten Flächen 2015
Bei der Betrachtung der lokalklimatischen Verhältnisse in Berlin zeigt vor allem die baulich
hochverdichtete Innenstadt tiefgreifende Temperaturveränderungen gegenüber dem Umland. So
beträgt das langjährige Mittel der Lufttemperatur zwischen 1981 und 2010 (vgl. Karte Langjähriges Mittel
der Lufttemperatur 1981 – 2010 Karte 04.02) beispielsweise am nordöstlichen Stadtrand in Buch 9,5 °C,
im Innenstadtbereich wird dagegen ein langjähriges Mittel von bis zu 10,4 °C gemessen.
Datengrundlage
Die vorliegenden Karten der Grundwassertemperaturverteilung basieren auf der Auswertung von
Messdaten aus den Jahren 2015 bis 2020 aus mehr als 200 Messstellen im Land Berlin. Es ist zu
beachten, dass für Messtiefen unterhalb von 60 m unter Geländeoberkante, die Anzahl der verfügbaren
Messstellen deutlich abnimmt. In einzelnen Stadtgebieten sind teilweise relativ große Gebiete
vorhanden, bei denen keine Temperaturmesswerte aus größeren Tiefen erfasst werden können.
Neben den Einzelmessungen in Grundwassermessstellen werden seit Februar 2008 in einem
regelmäßigen Rhythmus Temperaturmessungen in besonders dafür ausgebauten
Temperaturmessstellen durchgeführt. Diese bestehen aus einem Vollrohr ohne Filter, so dass diese
annähernd bis zur Geländeoberfläche mit Wasser befüllt werden können und so eine Beobachtung des
jahreszeitlichen Temperaturverlaufs auch im wasserungesättigten Untergrund ermöglichen.
In Gebieten, in denen keine aktuellen Messdaten aus dem Jahr 2020 vorliegen, wurden
Temperaturmesswerte aus Messungen von 2015 bis 2019 herangezogen. In diesen Fällen erfolgte eine
flächenspezifische Angleichung der Temperaturdaten an die Messungen von 2020.
In der Regel werden Temperaturprofile vom Wasserspiegel bis zur Ausbautiefe mit einem
Messpunktabstand von 1 m erfasst. Der Messfehler, der sich aus der Kalibrier- und Messunsicherheit
des Messgeräts sowie der Messunsicherheit des Messobjekts ergibt (z. B. durch Wärmekonvektion in
den Messstellen), wird mit ± 0,1 °C abgeschätzt.
5Methode
Es erfolgte eine flächenspezifische Extrapolation der Messwerte aus den Jahren 2015 bis 2019. Die
Anpassungsfaktoren wurden auf Basis der Temperaturveränderungen aus langjährigen Messreihen
(2015-2020) an Temperaturmessstellen ermittelt. In Abbildung 5 sind unterteilt nach Grün-/Freiflächen
und bebauten Flächen die gemittelten Temperaturveränderungen über 5 Jahre über die gesamte Tiefe
dargestellt.
Für Frei- und Grünflächen ergibt sich für den Tiefenhorizont 20 m unter der Geländeoberfläche eine
Temperaturerhöhung von 0,28 K in 5 Jahren. Die Temperaturveränderung bei bebauten Flächen ist
aufgrund von anthropogenen Einflussfaktoren etwas höher mit 0,41 K in 5 Jahren. Für 40 m unter der
Geländeoberkante fällt der Anpassungsfaktor geringer aus und beträgt für bebaute Flächen 0,16 K in 5
Jahren, bei Grün- und Freiflächen lediglich 0,05 K in 5 Jahren, welche die Messungenauigkeit des
Messgerätes unterschreitet. In diesem Tiefenhorizont wird daher lediglich eine Anpassung der
Messwerte bei bebauten Flächen vorgenommen.
Abb. 5: Vergleich der gemittelten Temperaturveränderung in fünf Jahren für Grün- und Freiflächen
und bebaute Flächen anhand der Messreihen 2015-2020 (MATTHÉE, H. K. (2021))
Um eine flächenhafte Aussage über die Temperaturverteilung im Untergrund zu erhalten, wurde als
nächster Schritt eine IDW-Interpolation (Inverse-Weighted Distance) durchgeführt. Mit Hilfe dieser
deterministischen Interpolationsmethode werden Oberflächen aus gemessenen Punkten basierend auf
dem Grad der Ähnlichkeit erzeugt. Voraussetzung für die Anwendung dieser Methode ist, dass die
Grundwassertemperatur eine regionalisierte, das heißt eine ortsabhängige Variable ist. Eine
regionalisierte Variable zeichnet sich u. a. dadurch aus, dass sich benachbarte Punkte stärker ähneln
als weiter entfernt liegende.
Dies ist im Fall der Temperaturmessungen nur bedingt der Fall, da lokalklimatische Verhältnisse an der
Oberfläche die Temperaturverteilung im oberflächennahen und zunehmend auch im tieferen Untergrund
beeinflussen. Teilweise ist zu beobachten, dass die Temperaturänderungen sehr kleinräumig sind und
die vorhandenen Temperaturmessstellen, insbesondere Messstellen, die den tieferen Untergrund mit
mehr als 50 m Tiefe erschließen, nicht gleichmäßig über das Land Berlin verteilt vorliegen. In den
tieferen Bereichen betragen die Messpunktabstände teilweise mehr als 5 km.
6Bei der Erstellung der Karte wurde daher darauf geachtet, dass die verwendeten Messstellen möglichst
unbeeinflusst von lokalen Temperaturbeeinflussungen sind. Bei einer städtischen Bebauung wie im
Land Berlin mit einer unterschiedlichen Verteilung von Baukörpern und einem häufigen Wechsel
zwischen unversiegelten Grünflächen und hoch versiegelten städtischen Bereichen ist dies von
besonderer Relevanz. Bei einer ländlichen Umgebung mit weniger variablen Oberflächenverhältnissen,
die das lokale Klima und in der Folge die oberflächennahen Temperaturverhältnisse im Untergrund
beeinflussen, ist die Temperaturverteilung im Untergrund homogener. Es ist zu beachten, dass im
Stadtgebiet die Temperaturmesswerte einer Messstelle häufig die Verhältnisse in einem Umkreis von
wenigen 10 bis 100 Metern um den Messstandort wiedergeben. Potenziell kleinräumige
Temperaturänderungen im oberflächennahen Untergrund werden dadurch evtl. nicht erfasst und der
Verlauf der Temperaturisolinien kann daher mit einer hohen Ungenauigkeit behaftet sein.
Es ist zu beachten, dass aufgrund des Abstands der Messpunkte nicht alle räumlichen Strukturen an
der Oberfläche und im Untergrund aufgelöst und deshalb in ihrer Wirkung auf die
Temperaturverhältnisse berücksichtigt werden können. Messpunkte, welche kleinräumige
Temperaturanomalien darstellen, wurden daher größtenteils vor der Interpolation entfernt.
Kartenbeschreibung
Temperaturprofile
Die Eindringtiefe der jahreszeitlichen Temperaturschwankungen und damit die Tiefenlage der neutralen
Zone wird maßgeblich durch die geogenen Faktoren wie den Grundwasserflurabstand, die thermische
Leitfähigkeit und Wärmekapazität der Gesteine sowie die Grundwasserneubildung bestimmt. In Berlin
liegt die neutrale Zone in Abhängigkeit von den oben genannten Verhältnissen in Tiefen zwischen
ca. 15 und 20 m (HENNING & LIMBERG, 2012).
In Abbildung 6 ist für drei Temperaturmessstellen in unterschiedlichen stadtklimatischen Zonen, die
zeitliche Variation des Temperaturverlaufs in den ersten 25 m unter der Geländeoberkante in der
ungesättigten Zone und dem Grundwasser erfüllten Bereich dargestellt. Für jede Messstelle werden 6
Messungen aus dem Jahr 2020 dargestellt, wobei die Zunahme der Farbintensität den Fortschritt des
Jahres angibt. Die Messungen finden in der Regel im Februar, April, Juni, August, Oktober und
Dezember statt. Der Grundwasserflurabstand beträgt in Abhängigkeit von der geomorphologischen
Lage zwischen 5 und 20 m.
Temperatur [°C]
6 8 10 12 14 16 18
0
5
Tiefe [m u. GOK]
10
70006 70009 70001
15
Temperatur in Temperatur in Temperatur in
neutraler Zone neutraler Zone neutraler Zone NEUTRALE
ca. 10,0 °C ca. 12,3 °C ca. 13,0 °C ZONE
20
25
Abb. 6: Jahreszeitliche Temperaturschwankungen des Untergrundes an drei Temperaturmessstellen
(70001, 70006, 70009) in unterschiedlichen stadtklimatischen Zonen; die Zunahme der
Farbintensität zeigt den Fortschritt im Jahresverlauf (Februar, April, Juni, August, Oktober und
Dezember) (SenUVK 2021)
7In Abhängigkeit vom jeweiligen Standort der Messstelle zeigen sich deutliche Unterschiede in den
beobachteten Temperaturen sowie auch im Temperaturverlauf mit zunehmender Tiefe unter der
Geländeoberkante. Im oberflächennahen Bereich (< 5 m Tiefe) treten die niedrigsten
Untergrundtemperaturen in der Regel im Frühjahr (Februar bis Mai) und die höchsten im Herbst
(September bis Oktober) auf.
In der Tabelle 1 sind für die oben dargestellten Messstellen in einer tabellarischen Übersicht die
Temperaturkennwerte gegenübergestellt, die aus Messungen im Beobachtungszeitraum zwischen
Januar 2020 bis Dezember 2020 resultieren.
Tab. 1: Gegenüberstellung ausgewählter Temperaturkennwerte aus Temperaturmessstellen in
unterschiedlichen Besiedlungsbereichen im Jahr 2020
Temperatur
Stadtklimatische min. Temp. max. Temp. in der
Standort Stadtstrukturelle Lage
Zone in 3 m Tiefe in 3 m Tiefe neutralen
Zone
Schmöckwitzer Damm,
Treptow / Köpenick,
Stadtrand; Grün- und „sehr geringe“
70006 7,9 °C 12,5 °C ca. 10,0 °C
Freiflächen / Wald, Veränderungen
weniger als 10 %
Versiegelung
Poelchaustraße,
Marzahn-Hellersdorf, „geringe bis mäßige“
70009 8,5 °C 14,8 °C ca. 12,3 °C
Wohnbebauung, Veränderungen
ca. 50 % Versiegelung
Rügener Straße,
Mitte,
„hohe“
70001 Innenstadt, dichte 11,9 °C 17,7 °C ca. 13,0 °C
Veränderungen
Wohnbebauung,
mehr als 60 % Versiegelung
Aus Tabelle 1 wird ersichtlich, dass generell mit zunehmender Besiedlungsdichte, ausgedrückt durch
die stadtstrukturelle Lage, eine Zunahme der Grundwassertemperaturen in der neutralen Zone (vgl.
Abb. 6) zu beobachten ist.
Es lässt sich grob ein Temperaturbereich für die unterschiedlichen Besiedlungsbereiche für
verschiedene Zeitpunkte aus den vorhandenen Temperaturkarten ableiten (vgl. Tab. 2). Es ist deutlich
zu erkennen, dass sich alle Bereiche über den betrachteten Zeitraum erwärmt haben.
Tab. 2: Temperaturentwicklung in der neutralen Zone in Abhängigkeit von unterschiedlichen
Besiedlungsdichten
Bereiche Temperatur in der Temperatur in der Temperatur in der
neutralen Zone neutralen Zone neutralen Zone
(2020) (2015) (2010)
Stadtrand; Grün- und Freiflächen / Wald < 11,5 °C < 10,5 °C < 9,5 °C
Wohnnutzung
11,5 °C – 12,5 °C 10,5 °C – 12,5 °C 9,5 °C – 11,5 °C
(geringe bis mittlere Siedlungsdichte)
Stadtzentren,
Gewerbe- und Industrienutzung 12,5 °C – 15,9 °C* 12,5 °C – 15,6 °C* 11,5 °C – 13,7 °C*
(Stadtzentren, hohe Siedlungsdichte).
*maximal gemessene Temperatur in 20 m unter Gelände
Die Auswertung von Langzeituntersuchungen an Messstellen im Innenstadtbereich zeigen, dass
langfristig auch mit einer Beeinflussung der Grundwassertemperaturen in größeren Tiefen zu
rechnen ist. Die Abbildung 7 kann dies beispielhaft an Temperaturprofilen verdeutlichen, die in einer
Grundwassermessstelle zwischen 1984 und 2021 aufgenommenen wurden.
8Temperatur in °C
6 7 8 9 10 11 12 13
0
-10
-20
-30
Tiefe m unter Gelände
-40
-50
-60
-70
ungestörter Temperaturverlauf
-80 Mai 1984
Nov 1993
-90 Aug 2000
Mai 2010
-100 Aug 2015
Juni 2021
-110
Abb. 7: Ergebnis einer Langzeittemperaturuntersuchung in der Grundwassermessstelle 7063
(Dieselstraße, Berlin Neukölln) (SenUVK 2021)
Die gemessenen Temperaturprofile in den Jahren 1984 und 1993 zeigen ab ca. 20 m Tiefe in etwa den
gleichen Temperaturverlauf. Die nachfolgenden Messungen der Jahre 2000, 2010, 2015 und 2021
zeigen eine Zunahme der oberflächennahen Temperaturen, welche mit der Tiefe abklingt.
Ein Vergleich mit dem angenommenen „ungestörten“ Temperaturverlauf zeigt bis in ca. 70 m Tiefe einen
deutlichen Anstieg der Untergrundtemperatur. In 40 m Tiefe beträgt dieser Temperaturunterschied im
Vergleich zur Messung 1993 ca. 1 K. Dieser beobachtete Temperaturanstieg ist auf eine Veränderung
des Lokalklimas durch vermutlich eine größere Wohnbebauung zurückzuführen, die in den 1960 bis
1970er Jahren in unmittelbarer Nähe errichtet worden ist. Der „ungestörte“ Temperaturverlauf wurde
aus dem Bohrprofil, der für den Standort angenommenen mittleren Wärmestromdichte und der
ungestörten mittleren Oberflächenjahrestemperatur theoretisch berechnet (HENNING ENERGIE- UND
UMWELTBERATUNG (2010).
Die Messungen von 2015 und 2021 zeigen einen weiteren Temperaturanstieg. Dieser
Temperaturanstieg macht sich bis in Tiefen von rd. 80 m bemerkbar.
Da im Umfeld der Messstelle in diesem Zeitraum keine signifikanten Veränderungen durch z. B.
Bebauung/Flächenversiegelung zu beobachten waren, die eine Veränderung des Lokalklimas bewirken
können, besteht in diesem Fall wahrscheinlich ein Zusammenhang mit den Auswirkungen der
allgemeinen Klimaerwärmung.
91,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
ΔT
-0,2
-0,4
-0,6
-0,8
-1,0 Säkulärstation Potsdam, Lufttemperatur in 2 m Höhe, gleitendes Mittel über 10 Jahre
-1,2
Säkulärstation Potsdam, Bodentemperatur in 12 m Tiefe, gleitendes Mittel über 10 Jahre
-1,4
-1,6 Globale Temperaturabweichung, gleitendes Mittel über 10 Jahre
-1,8
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
Jahr
Abb. 8: Temperaturabweichung der Lufttemperatur und der Bodentemperatur in 12 m Tiefe an der
Säkularstation Potsdam im Vergleich mit der globalen Temperaturentwicklung bezogen auf
den Referenzzeitraum 1901 bis 2000 (SenUVK 2021)
Die Abbildung 8 zeigt, dass seit Beginn der 1980er Jahre im Land Berlin und in dessen Umland ebenso
wie auf globaler Ebene (rote Linie) ein deutlicher Anstieg der Lufttemperaturen zu beobachten ist. Dieser
Temperaturanstieg von ca. 0,5 K im Jahr 1995 bzw. von mehr als 0,8 K im Jahr 2010 führt zu einer
merklichen Störung des Temperaturgleichgewichts im oberflächennahen Untergrund, der auch
unterhalb der neutralen Zone bei zahlreichen Messstellen im Land Berlin zu beobachten ist. Ein Beispiel
dafür ist in Abbildung 9 dargestellt. Die Bodentemperatur ist im Zeitraum zwischen 1984 und 2019 in
Potsdam in 12 m Tiefe um ca. 1,4 K gestiegen (blaue Linie). In der Grundwassermessstelle 7063 (grüne
Linie) in Berlin Neukölln stieg im Betrachtungszeitraum von 1984 bis 2021 die Temperatur in 20 m Tiefe
ebenfalls um 1,4 K an. Die Messungen der Bodentemperatur in 12 m Tiefe an der Säkulärstation
Potsdam wurden im Jahr 2019 eingestellt.
12,5
12,0
Temperatur in °C
11,5
11,0
10,5
10,0
9,5
9,0
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
Jahr
Säkulärstation Potsdam, Bodentemperatur in 12 m Tiefe (Messreihe endet 2019)
Messstelle 7063, Neukölln, Dieselstraße, Bodentemperatur in ca. 20 m Tiefe
Abb. 9: Temperaturentwicklung an der Säkularstation Potsdam für die Bodentemperatur in 12 m Tiefe
und für die Bodentemperatur in 20 m Tiefe an der Messstelle 7063, im Bezirk Neukölln,
Dieselstraße, im Zeitraum zwischen 1984 und 2021 (SenUVK 2021)
10Kartenbeschreibungen
Allgemeines
In den Karten wird für das Land Berlin die Temperaturverteilung im Untergrund für fünf unterschiedliche
Tiefen für die Bezugshorizonte 20 m, 40 m, 60 m, 80 m und 100 m unter Gelände und die mittlere
Temperatur für den Tiefenbereich von 20 bis 100 m unter Gelände dargestellt. Es muss beachtet
werden, dass die Isothermenverläufe in Abhängigkeit von der vorhandenen Messstellendichte relativ
große Unsicherheiten aufweisen können.
Die Kartenangaben zur Temperaturverteilung sollten immer dann verwendet werden, wenn für
den Standort keine repräsentativen Temperaturmessungen vorliegen. Es ist zu beachten, dass die
Ergebnisse einer Temperaturmessung immer nur exakt für das aufgenommene Tiefenprofil gelten. Je
nach Variabilität der Standortcharakteristik können schon wenige 100 m weiter andere Bedingungen
vorherrschen, die zu einer Temperaturänderung im Untergrund führen. Ohne Berücksichtigung der
Veränderungen kann dies bei einer Übertragung auch auf dicht benachbarte Standorte zu einer
teilweise erheblichen Fehleinschätzung der Temperaturverhältnisse führen. Grundsätzlich ist aber
anhand der aufgeführten Karten eine erste Abschätzung der Temperaturverhältnisse an einem
Standort für die Nutzung von geothermischer Energie möglich.
Es konnte ein erheblicher Einfluss auf das oberflächennahe Temperaturfeld durch die Uferfiltration im
Bereich verschiedener Brunnengalerien der Berliner Wasserbetriebe festgestellt werden. Aufgrund der
saisonalen Temperaturschwankungen von Oberflächengewässern sind vor allem Messstellen zwischen
Förderbrunnen und Oberflächengewässern stark beeinflusst, weshalb diese Messungen nicht bei der
Kartenerstellung berücksichtigt werden.
Temperaturen 20 m unter Geländeoberkante
Die aktuelle Temperaturverteilung (Messungen 2020) weist für den Bezugshorizont 20 m unter
Geländeoberkante (Karte 2.14.1) teilweise deutliche Unterschiede zu der vorhergehenden
Kartenausgabe von 2015. Diese sind u. a. darauf zurückzuführen, dass wesentlich mehr Messstellen,
vor allem im Osten des Stadtgebiets für die Ermittlung der Temperaturverteilung verwendet wurden.
Generell ist ein tendenzieller Temperaturanstieg vom Stadtrand zum Stadtzentrum hin zu
beobachten. Der Temperaturverlauf im Nordosten zeigt einen kontinuierlichen Anstieg zum
Stadtzentrum hin, während sich das übrige Stadtgebiet durch das Auftreten mehrerer kleinerer positiver
und negativer Temperaturanomalien auszeichnet.
Das stark bebaute und versiegelte Stadtzentrum wird 20 m unter Geländeoberkante (Karte 02.14.1) von
einer 12,5 °C-Isolinie eingeschlossen. Die im Stadtzentrum zu beobachtende Wärmeinsel mit
Temperaturen von mehr als 12,5 °C wird durch den Großen Tiergarten, eine große Grünfläche im
Innenstadtbereich, durchbrochen. Innerhalb dieser Wärmeinsel sind Temperaturanomalien mit
Temperaturen von mehr als 14,5 °C zu beobachten.
Außerhalb des Stadtzentrums korrelieren positive Temperaturanomalien ebenfalls mit hoch versiegelten
Bereichen wie Nebenzentren und Industriegebieten.
Unterhalb der ausgedehnten Waldgebiete im südöstlichen, nördlichen und nordwestlichen
Stadtrandbereich sowie im Bereich des Grunewalds sind die Temperaturen geringer als 10,5 °C. Es
sind einige Temperaturanomalien im Stadtgebiet mit weniger als 11,5 °C, wie z. B. der Britzer Garten,
das Tempelhofer Feld oder die Jungfernheide zu beobachten. Diese Flächen weisen einen hohen
Vegetationsanteil auf. Die Ursache für die nun erkannten/nachgewiesenen negativen
Temperaturanomalien im Gegensatz zu der vorhergehenden Kartenausgabe von 2015 ist u. a. auf die
höhere Messstellendichte zurückzuführen. Generell ergeben sich im dicht besiedelten
Innenstadtbereich gegenüber dem Umland Temperaturerhöhungen im Grundwasser von mehr als 5 K.
Temperaturen 40 m, 60 m, 80 m und 100 m unter Geländeoberkante
Die weiteren Karten (Karten 02.14.3 – 02.14.6) zeigen die Grundwassertemperaturverteilung für die
Bezugshorizonte 40 m, 60 m, 80 m und 100 m unter Geländeoberkante im Land Berlin. In diesen Tiefen
ist eine Beeinflussung durch die täglichen und jahreszeitlichen Temperaturschwankungen
ausgeschlossen. Es können sich jedoch in diesen Tiefen langfristig anhaltende u. a. anthropogen
verursachte Temperaturänderungen, die z. B. durch eine veränderte bauliche Entwicklung oder
klimatische Veränderungen verursacht werden, bemerkbar machen.
Solche Temperaturanomalien sind insbesondere im Innenstadtbereich im Bezirk Mitte, aber auch an
der südlichen Stadtgrenze in Berlin Lichterfelde am Teltowkanal mit einer langen baulichen bzw.
11intensiven industriellen Nutzung zu beobachten (Grundwassertemperaturverteilung für die
Bezugshorizonte 80 m und 100 m).
Andere Temperaturanomalien wie z. B. im Südwesten von Berlin an der Grenze zu Potsdam, im
nördlichen Grunewald im Bereich des Erdgasspeichers und in Lübars an der nördlichen Grenze von
Berlin sind mit geologischen Strukturen im tieferen Untergrund verknüpft. Bei den benannten
Temperaturanomalien ist ein Zusammenhang mit den im Großraum Berlin bekannten
Salzkissenstrukturen im tiefen Untergrund zu vermuten.
Die dargestellten Temperaturverteilungen im tieferen Untergrund mit mehr als 80 m unter
Geländeoberkante z. B. in den Ortsteilen Lichtenberg, Marzahn und Hellersdorf im Osten von Berlin
sind aufgrund der geringen Anzahl an Messwerten mit relativ großen Unsicherheiten behaftet.
Durchschnittstemperatur 20 m bis 100 m unter Geländeoberkante
In Ergänzung zu den Karten für die Grundwassertemperaturverteilung für die unterschiedlichen
Bezugshorizonte ist zusätzlich eine Karte für die Durchschnittstemperatur in dem Tiefenbereich 20 m
bis 100 m erstellt worden. Die Karte dient u. a. als Hilfsmittel für die Auslegung von geothermischen
Anlagen.
Die Karte zeigt, dass insbesondere der stark bebaute Innenstadtbereich Durchschnittstemperaturen von
mehr als 11 °C aufweist. In den Außenbezirken liegen die Durchschnittstemperaturen bei ca. 10 °C bzw.
in den unbebauten Randbereichen bei ca. 9 °C.
Im Zusammenhang mit dieser Karte wird darauf hingewiesen, dass aufgrund der lokalklimatischen
Verhältnisse und der vorhandenen Messstellendichte die ausgewiesenen Durchschnittstemperaturen
kleinräumig abweichen können. So ist in Gebieten mit hohen Grünflächenanteilen eine niedrigere
Durchschnittstemperatur möglich, in Gebieten mit einer hohen Oberflächenversiegelung können auch
höhere Durchschnittstemperaturen auftreten.
Zusammenfassung
Zusammenfassend ist festzustellen, dass sich im dicht besiedelten Innenstadtbereich gegenüber dem
unbebauten Umland Temperaturerhöhungen im Grundwasser von mehr als 5 K ergeben können. Es
besteht ein eindeutiger Zusammenhang mit den stadtklimatischen Verhältnissen an der Oberfläche.
Dies belegen auch die Ergebnisse der regelmäßigen Messungen an den Temperaturmessstellen in
unterschiedlichen stadtstrukturellen Bereichen.
Allgemein zeigt sich ein direkter Zusammenhang zwischen der oberflächennahen
Grundwassertemperaturverteilung und der Flächennutzung im Land Berlin. Der Einfluss von
Industrieansiedlungen, größeren Baukörpern, Abwärmeproduzenten, Oberflächenversiegelung, und
anthropogen erwärmten Oberflächengewässern ist deutlich in den Temperaturverteilungen zu
erkennen. Die genannten Faktoren haben einen wesentlichen Einfluss auf die Veränderung der
Untergrundtemperatur. Ebenso kann gezeigt werden, dass Grünflächen negative Temperaturanomalien
im Untergrund verursachen und folglich zu einer Abkühlung des Untergrundes beitragen bzw. einer
weiteren Erwärmung entgegenwirken.
Auf der Grundlage von Daten aus Langzeituntersuchungen kann gezeigt werden, dass aufgrund der
fortschreitenden baulichen Entwicklung aber auch der allgemeinen klimatischen Veränderungen von
einer weiteren tiefgreifenden Erwärmung des oberflächennahen Untergrundes und auch des
Grundwassers auszugehen ist.
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13Sie können auch lesen
