Das Klima auf der Erde erwärmt sich bekanntlich – sowohl weltweit als auch in der Region Berlin-Brandenburg: Im Schnitt nahmen hier die Lufttemperaturen seit Beginn des 20. Jahrhunderts um rund zwei Grad Celsius zu, zeigen lange Messreihen.

Das Grundwasser hingegen hat sich im gleichen Zeitraum lokal wesentlich stärker erwärmt und es dürfte in den kommenden Jahrzehnten noch deutlich höhere Temperaturen erreichen. Das geht aus Untersuchungen der Landesgeologie hervor, die bei der Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz angesiedelt ist.

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"Welche Folgen das hat, auch für Lebewesen im Grundwasser, lässt sich derzeit kaum abschätzen", sagt Alexander Limberg, Leiter der Arbeitsgruppe Landesgeologie. "Umso wichtiger ist es, die Veränderungen im Untergrund zu erforschen und gegebenenfalls frühzeitig Schutzmaßnahmen zu ergreifen."

Die Beziehung zwischen Berlin und dem Grundwasser ist eine besondere. Aufgrund der Lage der Stadt im Urstromtal – markiert durch den Verlauf von Spree und später Havel – steht es vielerorts hoch und macht bei Bauvorhaben oft Probleme. Andererseits ist es in so großer Menge vorhanden, dass Berlin die einzige deutsche Millionenmetropole ist, die ihren Trinkwasserbedarf bis heute ausschließlich mit Grundwasser deckt, das nahezu vollständig im Stadtgebiet gefördert wird.

Cholera aus dem Grundwasser

Dass es deshalb vor Verunreinigungen zu schützen ist, wurde Mitte des 19. Jahrhunderts deutlich. Mehrere Tausend Menschen starben infolge von Cholera-Ausbrüchen. Bald hatte man das "unterirdische Wasser" in Verdacht, etwas damit zu tun zu haben. Nach einer Forderung des Arztes Rudolf Virchow wurden auf Veranlassung des Stadtbaurats James Hobrecht 1869 insgesamt 30 Rohre in den Untergrund getrieben, um das Grundwasser zu beobachten, sprich Wasserstand und Temperatur zu messen.

Der Ansatz war richtig: Später fand Robert Koch den Erreger, das Bakterium Vibrio cholerae, und man erkannte, dass diese aus Fäkalien ins Grundwasser gelangt waren und so zahlreiche Menschen infizierten. Virchows Forderung hatte aber noch einen weiteren Nutzen. Dank ihr gibt es in Berlin inzwischen seit 150 Jahren Grundwasserbeobachtungen, die längste Messreihe dieser Art in Deutschland.

Selbst während der Kriege hatte die Messreihe Bestand

Aus den anfangs 30 Messstellen sind inzwischen rund 1000 geworden, die automatisiert täglich den Wasserstand erfassen. Selbst während der Kriege zeigt die Messreihe kaum Unterbrechungen, sodass die Stadtgeschichte detailliert nachvollziehbar ist: trockene Jahre, in denen der Grundwasserstand zurückgeht, nasse Jahre, in denen er hoch ist, U-Bahn-Baustellen, für die das Grundwasser mittels Pumpen massiv abgesenkt wurde.

"Dies ist heute übrigens nicht mehr erlaubt", sagt Limberg. "Da weiträumiges Abpumpen unter anderem Bauwerke absinken lässt und damit schädigen kann, sind nur noch kleinere Eingriffe möglich." Zudem müsse das abgepumpte Grundwasser wieder in der Nähe im Untergrund versickert werden, damit der Wasserhaushalt ausgeglichen wird.

Limberg könnte stundenlang über das Auf und Ab in den Grundwassermessstellen reden und erklären, was die Ursachen dafür sind. Seine besondere Aufmerksamkeit gilt allerdings den Temperaturen im Untergrund. Ende der Achtzigerjahre begann er in Spandau mit einigen Messungen.

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In den Neunzigern baute der Forscher systematisch ein stadtweites Messnetz auf."Wozu denn das? Das nützt doch nichts", hätten viele Fachleute damals gesagt, erinnert sich der Geologe. Er machte weiter, zog auch die alten Aufzeichnungen hinzu, die bis in die Zeiten Virchows zurückreichen, und machte erstaunliche Entdeckungen.

Die Temperatur des Grundwassers wird weiter steigen

"Im Verlauf eines Jahres ändert sich die Temperatur in den oberen Schichten, entsprechend der Lufttemperatur und Sonneneinstrahlung ist es im Sommer wärmer und im Winter kälter", erläutert er. Der Einfluss reicht um die 20 Meter tief, darunter herrschen konstant circa acht Grad Celsius.

"Das gilt aber nur für weitgehend naturnahe Messstellen wie in Wäldern oder Wiesen." Dort, wo der Mensch eingreift, ändert sich das Wärmebudget. "Fernwärmeleitungen, Abwasserrohre, Häuser, U-Bahn-Schächte – all das bringt Wärme in den Untergrund", sagt Limberg. Selbst eine Asphaltstraße, die sich in der Sonne kräftig erwärmt, habe einen Effekt, der bis in 40 Meter Tiefe nachzuweisen ist.

Auf einer Karte zeigt Limberg, wie sich die Temperatur des Grundwassers in 20 Metern Tiefe berlinweit verteilt: In den Randlagen sind es etwa acht bis zehn Grad, also nahe der mittleren Lufttemperatur. Im Zentrum sind es hingegen über 13 Grad, örtlich bis zu 20 Grad. Zwar ist dort auch die Lufttemperatur höher, aber nicht in diesem Ausmaß.

Die Temperatur des Untergrunds und somit des Grundwassers wird in den nächsten Jahrzehnten noch weiter steigen. Modellrechnungen mit einem moderaten Erderwärmungsszenario (A1B) zufolge werden es bis 2100 nochmals drei Grad mehr sein.

"Abgesehen davon, dass dadurch auch das Trinkwasser kaum noch kalt aus dem Hahn kommen wird, mache ich mir große Sorgen um die Lebewesen im Grundwasser", sagt der Geowissenschaftler. Tatsächlich wurden an mehreren Stellen Tiere im Grundwasser gefunden: Mikroorganismen, aber auch Flohkrebse, Asseln und Würmer – allesamt höchstens einen Millimeter groß, eher kleiner, denn sie müssen in die Poren der Sandschichten passen, die mit Grundwasser gefüllt sind.

Sorge um die Fauna im Wasser

Berlin ist kein Sonderfall, überall gibt es Lebewesen im Grundwasser. Darauf wies Christian Griebler von der Universität Wien bei einem Kolloquium anlässlich des 150-Jahr-Jubiläums der Berliner Messungen hin. "Die meisten Wasserversorger reden nur ungern darüber, weil sie die Reaktionen der Bevölkerung fürchten", sagt er. "Aber das ist normal und ein Zeichen guter Wasserqualität."

An 21 der 181 untersuchten Messstellen in der Hauptstadt fanden sich kleine Tierchen in den Proben, berichtet Limberg. Ausnahmslos am Stadtrand, nicht jedoch in den Innenstadtgebieten. "Es könnte mit der Temperatur zusammenhängen, aber das wissen wir noch nicht genau."

Weitere Aufklärung soll eine Messkampagne mit der Untersuchung der Mikrofauna im Herbst bringen, bei der erneut Proben entnommen werden. Mit einem von Griebler entwickelten Verfahren werden erstmalig in Berlin Menge und Aktivität der Mikroorganismen bestimmt, um Hinweise darauf zu erhalten, ob das Grundwasser in einem guten Zustand ist – und wo nicht, weiterzuforschen, welche Gründe das hat. Und da gibt es viele: Schadstoffe, Wasserchemie, aber vielleicht auch die Wärme.

"Eine aktuelle Doktorarbeit hat ergeben, dass bei Temperaturen ab 14 Grad Celsius viele der im Grundwasser lebenden Krebsarten verschwinden", sagt Limberg. "Es gibt jedoch noch keinen klaren Grenzwert, für den man sicher weiß: Ab hier wird es gefährlich." Hier müsse unbedingt weitergeforscht werden – bevor es zu spät ist und die Tierwelt leidet. "Wir haben nur das eine Grundwasser, das müssen wir schützen."

Exkurs: Das Grundwasser reicht – noch

Der Grundwasserstand ändert sich je nach Wetter. Je mehr Niederschlag fällt, desto höher steigt es in den durchlässigen Schichten. Infolge des sehr trockenen Sommers 2018 ist das Grundwasserniveau derzeit bis zu 0,6 Meter niedriger als vor einem Jahr.

Allerdings war 2017 ein sehr nasses Jahr, sodass die unterirdischen Speicher gut gefüllt waren und der Rückgang der vergangenen Monate nicht besorgniserregend, sagt Alexander Limberg.

Selbst wenn noch ein weiteres trockenes Jahr folgte, wäre die Versorgung der Berliner mit frischem Trinkwasser gewährleistet. Trotzdem sollte nur so viel Wasser entnommen werden wie nötig und Verunreinigungen vermieden werden.

Für die künftige Versorgung wird derzeit von der Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz gemeinsam mit den Berliner Wasserbetrieben (BWB) und Brandenburger Behörden der "Masterplan Wasser" erarbeitet. Die Prognosen von vor zehn Jahren hatten sich als "überholt" erwiesen. Durch umfassenden Zuzug und die gute Wirtschaftslage in der Hauptstadt stieg der Rohwasserbedarf in den vergangenen Jahren wieder an.

Die wachsende Stadt könne weiterhin versorgt werden, sagt Jens Feddern, Leiter Wasserversorgung der BWB. "Wir müssen aber unbedingt mit Brandenburg zusammenarbeiten, um die Versorgung sicherzustellen."

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Schließlich müsse die Wasserentnahme so gesteuert werden, dass beispielsweise die Ökologie der Gewässer berücksichtigt wird und auch weitere Nutzungen. Eine massive Seespiegelabsenkung wie einst im Schlachtensee infolge starker Förderung möchte heute keiner mehr.