Auswirkungen des Klimawandels auf die Nährstoffdynamik in Seen und Stauseen
Eine aktuelle Langzeitstudie der Universität Bayreuth zeigt, dass steigende Wassertemperaturen und veränderte Schichtungsverhältnisse infolge des Klimawandels die Nährstoffdynamik in Seen und Stauseen maßgeblich beeinflussen. Diese Veränderungen fördern das Wachstum schädlicher Algenblüten, was die Wasserqualität erheblich beeinträchtigen kann. Die Untersuchung wurde im fränkischen Seenland durchgeführt und die Ergebnisse im Fachjournal Water Resources Research veröffentlicht.
Hintergrund und Bedeutung
Stauseen speichern weltweit etwa zehn Prozent des Süßwassers und erfüllen vielfältige Funktionen, darunter Stromerzeugung, Erholung und Trinkwasserversorgung. Für die Nutzung durch den Menschen ist eine hohe Wasserqualität essenziell. Allerdings nimmt die Häufigkeit schädlicher Algenblüten, insbesondere von toxischen Blaualgen, in Stauseen zu, was die Wasserqualität verschlechtert und gesundheitliche Risiken birgt.
Obwohl bekannt ist, dass der Klimawandel die Wassertemperaturen erhöht und dadurch die Nährstoffdynamik beeinflusst, waren die langfristigen Effekte der veränderten Nährstoffeinträge und deren Verarbeitung im Gewässer bislang unzureichend erforscht. Die vorliegende Studie liefert nun wichtige Erkenntnisse, um die Folgen des Klimawandels auf die Wasserqualität präzise zu bewerten und geeignete Maßnahmen zur Renaturierung zu entwickeln.
Einfluss erhöhter Wassertemperaturen und veränderter Schichtung
- Erhöhte Temperaturen beschleunigen biologische Prozesse wie Algenwachstum, Abbau organischer Substanzen und Stickstoffumwandlung.
- Die sommerliche Schichtung von Seen beginnt früher, dauert länger und verhindert den Austausch zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser.
- Phosphor reichert sich im Tiefenwasser an, während Sauerstoffmangel in den unteren Schichten zunimmt.
Studienaufbau und Ergebnisse
Das Forschungsteam um Prof. Dr. Stefan Peiffer vom Lehrstuhl für Hydrologie am Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BAYCEER) analysierte umfangreiche Daten von 19 Jahren (2000–2019) aus vier fränkischen Stauseen: dem flachen Altmühlsee sowie den drei tiefen, verbundenen Brombach-Talsperren. Untersucht wurden Wassertemperatur, Schichtungsdauer, Nährstoffkonzentrationen und Sauerstoffgehalt.
Die Auswertung ergab:
- Eine signifikante Zunahme der Wassertemperatur um bis zu 1 °C pro Jahrzehnt.
- Eine Verlängerung der Schichtungsdauer um bis zu 18 Tage pro Jahrzehnt.
- Eine Verlängerung der sauerstofffreien Phasen um bis zu 35 Tage pro Jahrzehnt.
- Sinkende Stickstoffkonzentrationen bei gleichzeitig steigendem Phosphorgehalt in allen untersuchten Seen.
Folgen für das Algenwachstum
Das veränderte Verhältnis von Stickstoff zu Phosphor begünstigt insbesondere toxische Blaualgen. Während ein niedriger Stickstoffgehalt normalerweise das Algenwachstum einschränkt, können Blaualgen atmosphärischen Stickstoff binden und so ihren Wachstumsvorteil ausspielen. Dies führt zu einer verstärkten Vermehrung dieser schädlichen Algenarten.
Schlussfolgerungen und Ausblick
Die Studie liefert erstmals empirische Langzeitdaten, die belegen, dass der Klimawandel durch steigende Wassertemperaturen und veränderte Schichtungsdynamik das Risiko für schädliche Blaualgenblüten erhöht. Insbesondere die gesteigerte Phosphorrücklösung aus Sedimenten trägt zu dieser Entwicklung bei. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, Klimafolgen bei der Gewässergesundheit und Renaturierung weltweit stärker zu berücksichtigen, zumal die Klimaerwärmung in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich weiter zunehmen wird.
Kooperation und Förderung
Die Untersuchung erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Wasserwirtschaftsamt Ansbach, das die langjährigen Messdaten bereitstellte. Die Studie wurde durch das EU Horizon 2020 Programm im Rahmen eines Marie-Sklodowska-Curie-Stipendiums (Grant Nr. 813438) finanziell unterstützt.
Kontakt für wissenschaftliche Rückfragen:
Prof. Dr. Stefan Peiffer
Lehrstuhl Hydrologie
BAYCEER, Universität Bayreuth
E-Mail: stefan.peiffer@uni-bayreuth.de
Originalpublikation:
K. S. As, M. A. Münch, G. Trommer, A. Pudelko, T. Behrends, S. Peiffer:
Global Warming Enhances Nitrogen-Limitation in a Temperate Reservoir System Under Continued External Load, Advances in Earth and Space Sciences (2026).
DOI: https://doi.org/10.1029/2025WR040978
