Zusammenfassung
Einschränkungen bei der Anwendung des Wiener-Mehrkanalfilters zur Analyse anthropogener Einflüsse auf die Grundwasserstandsentwicklung erfordern ein von unbeeinflussten Referenzmessstellen unabhängiges Prüfverfahren. Dieser Artikel stellt einen einfachen Ansatz vor, den Zusammenhang zwischen Grundwasserstand und Klimaparametern für Grundwasserstandsmessstellen zu analysieren. Hierzu wird eine theoretische „klimatische Ganglinie“ aus der monatlichen klimatischen Wasserbilanz unter Berücksichtigung der Einflüsse der ungesättigten Zone sowie der lokalen Grundwasserstandsamplitude abgeleitet. Über einen Vergleich mit der beobachteten Grundwasserstandsdynamik können die Übereinstimmung mit der Entwicklung klimatischer Kenngrößen und mögliche anthropogene Einflüsse beurteilt werden. Für 284 von 573 untersuchten Grundwassermessstellen in Niedersachsen konnte zwischen 1981 und 2015 eine natürliche Gangliniendynamik nachgewiesen werden. Anthropogene Einflüsse waren an 221 Messstellen nachweisbar, für 68 Messstellen war keine Einordnung möglich. Eine Zuordnung konnte damit für 88 % der Messstellen erfolgen. Für unbeeinflusste und geringfügig beeinflusste Messstellen wurde eine hohe Anpassungsgüte erreicht. Über eine Kreuzvalidierung für zwei Zeiträume konnte die Prognosefähigkeit des Verfahrens für unbeeinflusste Messstellen dargelegt werden.
Abstract
Limitations in applying the Wiener-Multichannel filter to analyze anthropogenic influences on groundwater level dynamics require a new approach independent from reference observation wells. This article presents a simple approach to analyze the relation between groundwater elevations and climate parameters for groundwater monitoring wells. A theoretical “climatic groundwater level series” is derived from monthly climatic water balances considering the transforming effects of the unsaturated zone and local conditions on groundwater level dynamics. Comparing theoretical groundwater levels with observed groundwater level fluctuations allows analyzing the agreement with the temporal dynamics of climatic parameters as well as detecting possible anthropogenic influences. A total of 284 of 573 groundwater observation wells in Lower Saxony show natural groundwater level dynamics, while artificial impacts were found in 221 wells and 68 wells remain unclear. A classification was therefore possible for 88% of the wells. A high model performance was detected for wells without artificial impacts and with minor artificial impacts. A split-sample cross validation proves the predictive capacity of the model for wells with natural dynamics.
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Wriedt, G. Verfahren zur Analyse klimatischer und anthropogener Einflüsse auf die Grundwasserstandsentwicklung. Grundwasser 22, 41–53 (2017). https://doi.org/10.1007/s00767-016-0349-5
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