Auswirkungen der Trockenperiode 2022 auf Schicht -und Karstquellen in und bei Jena

1. Aktuelle Klimaentwicklung

Wir erlebten zwischen 2000 und 2022 die bisher wärmsten Jahrzehnte seit 130 Jahren. Die Jahre 2003 und 2007, 2014, 2015, 2018, 2019 und 2022 brachen alle Hitzerekorde. Die Jahresmitteltemperatur in Deutschland betrug jeweils 9,9 °C, so warm war es noch nie seit den Temperaturaufzeichnungen .

Der heißeste Tag war der 25.Juli 2019, wo im niedersächsischem Lingen 42,6 °C gemessen wurden. Der heißeste Sommer war 2003 mit durchschnittlich 19,7 °C in den Monaten Juni, Juli und August und war damit um mehr als 1 Grad wärmer als im bisherigen Rekordjahr 1947.

Der Niederschlagsrekord war am 12. August 2002, als im östlichen Erzgebirge 312 Liter pro Quadratmeter fielen. Das  Jahrhunderthochwasser Ende Mai / Anfang Juni 2013 überflutete in Jena die Saaleaue auf ihrer gesamten Breit und drang in die bis in die Unter Stadt ein.

Höchstwerte von Niederschlägen verzeichnete der Deutsche Wetterdienst für das letzte Jahrzehnt. Im Mittel fielen jedes Jahr 827 Liter auf den Quadratmeter und damit erheblich mehr als in allen Jahrzehnten seit den Wetteraufzeichnungen vor 130 Jahren.

Das Jahr 2022 fällt unter die 10 wärmsten, je gemessenen Jahre seit den Messungen ab 1850. Nach Angaben des britischen MetOffice waren die 2000-er Jahre mit Abstand die wärmste Dekade seit den 1850-er Jahren, seit damals die regelmäßigen Temperaturmessungen erfolgten.

Eine wichtige Frage stellt sich mit den Auswirkungen der Dürre auf den Wasserhaushalt von Quellen . Für die Region Jena und Umgebung ein wichtige Recherche aus anthropologischer Sicht.

 

2, Folgen der Klimaänderung

2. 1.Temperatur 

Nach den Aufzeichnungen der Jenaer Wetterstation an der Sternwarte Jena durch Prof, Dr, Kluge ergeben sich die folgende Temperatur Entwicklungen.

 

Zeitraum : 1901 bis 1930 8,7 ° C

1931 bis 1960 9,0 ° C

1961 bis 1980 9,1 ° C

1981 bis 2020 9,9 ° C

 

Damit hat sich die Luft Temperatur von 8,7 auf 9,9 ° C erhöht. Die Ursachen sind bei der ständig steigenden Kohlendioxid Konzentration (2021 bei 419,13  ppm ) in der Atmosphäre der Erde zu suchen. Vor der Industriealisierung lag die CO2 Konzentration bei 280 ppm. Im Jahre 2019 wurden weltweit 36,70 Mrd. CO2  emittiert ( GÖTZE,J. 2019 ).

 

2, 2.Niederschlagsentwicklung

Der Überblick über die seit 1901 auf der Wetterstation der Jenaer Sternwarte täglich erfassten Niederschläge zeigt die folgende Übersicht:

 

Zeitraum : 1901 bis 1930 564,5 mm

        1911 bis 1940 558,0 mm

1921 bis 1960 600,0 mm

1941 bis 1970 607,0 mm

1951 bis 1980 601,2 mm

1971 bis 2000 594,0 mm

1980 bis 2010 608,0 mm

1991 bis 2018 595,4 mm

 

Im gesamten Erfassungszeitraum hat sich der Niederschlag seit Anfang der zwanziger Jahre des 19.Jhd. leicht erhöht mit nur geringen Schwankungen  zwischen 595 bis 608 mm im Durchschnitt  seit den vierziger Jahren des 19 Jhd, bis heute. Im Trockenjahr 2018/19 wurden nur 415 mm / 480 mm Regen registriert. Die Folgejahre 2020 bis 2021 waren normale Jahre mit 595 bzw,661 mm Niederschlag. Die nassere Jahreszeit in Jena beginnt im Mai und endet Anfang September und fällt zusammen mit der jährlichen Vegetationszeit.

 

3. Trockenperiode 2022

Hier die Niederschläge in Jena der Monate Januar bis August 2022.

 

Januar. Februar März    April  Mai   Juni    Juli    August

62,7     65,0 22,6 31,1  23,6   17,0    33,0   92,4

 

Der Januar und der Februar waren Monate mit ausreichenden Niederschlägen. Ab April bis weit in den Juli hinein fielen in Jena und Umgebung weit unter normale , teils nur örtlich ergiebige Regenmengen in Thüringen . Im Juli mit 37 mm  und am 27, und 28. August mit über 90 mm fielen am  Monatsende heftige Niederschläge in Jena und im Umland. Die Trockenzeit reicht damit von Mitte April bis Ende August fast über ganze Vegetationsperiode hinweg. Auswirkungen waren daher hydrologisch betrachtet vor allem auf den Rückgang der Quellabflüsse von Schicht - und  Karstquellen in  und um Jena zu erwarten.

 

4. Trockenwetterabfluß

Im deutschen Sprachgebrauch versteht man unter dem Trockenwetter Abfluß den Abfluß  eines Gebietes von mindestens 6 bis 10 niederschlagsfreien Tagen  ( eigene Erfahrungen ). Daraus lässt sich  die sog.Trockenwassser Linie festlegen. Diese Linie wird als verlaufende Kurve für Grundwasser Speicher eines Flußsystems aufgefasst. In kleinen bis mittelgroßen oberirdischen Einzugsgebieten von Festgestein Grundwasserleitern  kann man  den TW- Abfluß dem Basis Abfluß  gleichsetzen, der ausschließlich aus dem sich ständig erneuernden Grundwasservorrat gespeist wird. Die folgenden Auswertungen zum TW – Abfluß beziehen sich auf  Grundwasservorkommen des Muschelkalks als dominierender GW – Leiter  in und um Jena mit Quellaustritten meist über dem Vorfluter Niveau in der vadosen ( ungesättigten ) Grundwasserzone.

 

5. Geißlerquellen Leutra

Die Obere und die Untere Geissler Quelle liegen am Westrand des kleinen Dörfchens Leutra im Leutratal an der ehem. Autobahn A4. Das Leutratal wird von der Leutra – Oßmaritzer Störung tangiert, die herzynisch streichend von Oßmarirtz bis zum Dorf Leutra nachweisbar  ist und sich bis südlich Maua fortsetzt. Die beiden Geißlerquellen sitzen auf dieser Störungs- und Zerrüttungszone. Durch den  Anschnitt der Myophorien Schichten des Oberen  Buntsandsteins als GW- Stauer im Tal bei Leutra wird das Grundwasser zum Austritt gezwungen. Die Schüttungen schwanken 1998 bis 2001 zwischen 24 und 170 l/s, da die Karstquellen im ungesättigten Bereich eines GW - Vorkommens liegen. 

 

Obere Geißler Quelle Untere Geißler Quelle

Datum Quellschüttungen

 

4.8. 2022         43 l/s

10.8. 35 l/s 4,0 l/s

11.8.-15.8. 34 l/s

16.8. 35 l s

17./18.8.         25 l/s 5,0 l/s

19.8 -21.8. 32 l/s 5,0 l/s

22.8. 33 l/s 5,0 l/s

23.8.- 25.8. 32 l/s 5,5 l/s

26.8- 27.8. 33 l/s 5,5 l/s

28.8, 32 l/s         5,5 l/s

 

Nach Auswertung der Daten beträgt der grundwasserbürtige TW -Abfluß ( basis flow) der beiden Quellen  etwa 38 bis 40 Liter pro Sekunde. Bezogen auf die unterirdische Größe des Einzugsgebietes des Muschelkalks von etwa 17 km² ( vgl, Hydrogeol .Karte ) entspricht dies einer unterirdischen  Abfluss Spende von ca. 2,4 l/s/m2 und damit einem sich ständig neu bildenden Grundwasservorrat von ca.3400 m³ / Tag,

 

6. Mühltalquellen Jena

Anfang und Mitte Juli wurden die Karstquellen im Jenaer Mühltal aufgesucht und Schätzungen der aktuellen Schüttungen vorgenommen. Es wurden Quellschüttungen von 25 bis 30 l/s (2100 bis 2600 m3 /d )  geschätzt. Das entspricht etwa einen Viertel  der Quellschüttungen bei mittleren Niederschlagsverhältnissen. Über die Ausdehnung des unterirdischen Einzugsgebiet liegen keine Angaben vor. Die  TW - Abflüsse entsprechen dem Basisabluß der Mühltal Quellen, die einen ähnlichen geologischen Aufbau aufweisen wie die Geißler Quellen im Leutratal . Das Wasser der Quellen fließt vom Mühltal kommend offen bis zum Carl -Zeiss- Platz,dann verrohrt bis zur alten Zeissgarage am Phyletischen Museum und mündet als offener Graben am Paradieskaffee in die Saale. Damit ist der von Laubbäumen und Gebüschen begleitete Uferbereich des Quellbaches von außerordentlich hoher ökologischer und gesellschaftlicher Bedeutung für das städtische Klima in Jena- West.

 

7.  Fürstenbrunnen im Pennickental    

Bei der Vorort Besichtigung Mitte August 2022 wurde festgestellt, daß die Schicht Quelle  Fürstenbrunnen im hinteren Abschnitt des Pennickentals ca.1 bis 1,5  l/s schüttet. Die Schichtquelle entspringt an der Basis des Unteren Muschelkalks im oberen Anschnitt des Pennickentales und besitzt ein nur kleines Einzugsgebiet im Wellenkalk am Rand der Wöllmisse.  Der mittlere Bachabschnitt ist  abschnittsweise trocken gefallen. Im Dorf Wöllnitz bis zur Eimündung in die Saale führt der Bach wieder 4 – 6 l/s Wasser mit Zuspeisung aus diffusen Quellbereichen im Ausstrich von pleistozänren Kalktuff Vorkommen mit sumpfigen Bereichen im Talbereich. 

 

8. Teufelslöcher, Erkönig,  Ziegenhain

Die an den Gipskarst des Rötsockels gebundenen Quellaustritte der Teufelslöcher am Jenertal Wöllnitzer Strasse schütten unter mittleren Niederschlagsverhältnissen nur geringe Mengen von ca.1 Liter pro Sekunde. Durch die monatelang  anhaltenden Trockenperioden sind die Quellen seit Mitte Juli versiegt. Geringe Quellschüttungen  sind auch von den oberhalb des Dorfes Ziegenhain im Osten gelegenen Schichtquellen am Friedhof festzustellen. Am Einlauf des Quellwassers am oberen Dorfteich in Ziegenhain lässt Mitte August nur noch ein geringer Quellzulauf von etwa 0,5 l /s beobachten.

 

9. Quellen Plinzmühle

Die in der phraetischen ( wassergesättigten ) Zone liegenden Karstspaltenquellen an der Plinzmühle westlich von Altenberga schütten bei mittleren Niederschlagsverhältnissen zwischen maximal 51 l/s, 37 l/s im Mittel und minimal 23 l/s ( GÖTZE, K.:2021).Die Spaltenquellen an der Glücksmühle bei Plinz/ Altenberga ). 

Aus den über mehrere Jahre erfassten Abflussmengen läßt sich postulieren, dass über die Jahreszeiten hinweg kontinuierliche Abflüsse der technisch gefassten Quellen zu verzeichnen sind. Im Winter liegen die Messwerte etwas höher als im Sommer. Trockenwettereinflüsse sind auf das Abflußgeschehen sind nicht zu beobachten. Das bestätigen auch die Abflußmessungen Ende Juli und Anfang August 2022 mit Schüttungen von 25 l/s bzw. 22 l/s.

 

10. Oberflächen Gewässer

Bedingt durch die seit Beginn der Vegetationsperiode anhaltende Trockenheit sind auch kleine Fließgewässer betroffen. Einige sind  ganz bzw, teilweise trocken gefallen.

Trocken gefallen Vorfluter ist der Bach des Jenaer Mühltales ab Wasserwerk Mühltal bis Isserstedt. Der Steinbach in Zwätzen ist von der Quelle bis zur Mündung vollständig trocken gefallen. Auch weist der Ammerbach zwischen Bucha und Jena keine fließende Welle auf. Die Leutra oberhalb des Dorfes Leutra liegt seit Anfang oberhalb des Quellaustritts der Oberen Geisslerquelle seit Juni trocken bis zur Wasserscheide bei Milda. Niedrigwasser führen die Roda, die Gleise, der Rotehofbach, der Schüsselgrund, der Leubengrund und der Reinstädter Bach. Messdaten zur Abflußmenge von den Vorflutern liegen nicht vor.

 

11.Kurzfassung

Durch die extreme Trockenheit über mehr als 4 Monate mit Beginn der Vegegetationzeit im April bis Ende August 2022 sind kleine Vorfluter und  Quellen vor allem im Ausstrich des Muschelkalks  trocken gefallen. 

Kontinuierliche Schüttungen weisen Karstquellen mit großen Einzugsgebieten wie die Geisslerquellen in Leutra, die Mühltallquellen in Jena und die Quellen an der Glücksmühle bei Plinz/ Altenberga auf. Diese Mengen entsprechen dem Langzeit Basis Abfluß des jeweiligen GW-Vorkommens der einzelnen unterirdischen Einzugsgebiete.

Die Quellen im Mühltal in Jena sind vor allem für das städtische Klima im Westviertel von hoher Bedeutung für die hier wohnenden Menschen. Die außerhalb der Stadt befindlichen bedeutenden Karstquellen stellen zusammen mit den  umgebenden Feucht - und Teich Gebieten und den Quellbächen gefährdete ökologische Biotope dar, die nach § 18 Bundesnaturschutzgesetz geschützte Biotope darstellen.

Mit der Klimaerwärmung und der damit verbundenen unregelmäßigen Verteilung der Regenmengen , aber auch mit Hochwässern, müssen wir uns abfinden und darauf einstellen. 

 

 

Autoren : Dr.Jens Götze, Klaus Götze

Lutherstrasse 131

07743 Jena Jena 5. Aug. 2022

 

 

12. Literatur

GÖTZE,J,( 2019 ): Die Entwicklung des Klimas in der Erdgeschichte: Schriftenreihe Angewandter Umwelt – und Naturschutz in Thüringen._ Heft 15/ 2019

GÖTZE, K.( 2021) : Die Spaltenquellen an der Glücksmühle bei Plinz / Altenberga._ Beitr. Geol. Thür, NF 27,21 – 26,1Abb.,m 1Tab.

NENNSTIEL, K.(1933): Springquellen und andere starke Quellen Thüringens-, Beitr. Geol.Thür,Bd. 3 Geologischer Verein Jena

 

Unveröffentlichte. Dokumente zur Hydrogeologie ,Isotopen Hydrologie und Geo Elektrik der Plinzer Quellen u.a.von UHL Jena,Ing.-Büro Dr. Jens Götze