Gewässer-Monitoring nach Wasserrahmenrichtlinie: Nutzungsmöglichkeiten für NaturschutzfragenJ. Päzolt, LUA Brandenburg
mehr als 10.000 km Fließgewässer und 222 Seen
90 % der FGW und 72 % der Seenerreichen die Ziele nach WRRL nicht
Schwerpunkte
Fließgewässermonitoring1.
Seemonitoring (Makrophyten)2.
3. Gewässermonitoring mit Satellitendaten
FFH WRRL
Das Monitoring nach EU-WRRL
Einzugsgebiet mitca. 2500 km²
Fläche
Messstelle der überblicksweisen
Überwachung
Messstelle der investigativen Überwachung
Messstelle der operativen
Überwachung
Messstelle der Referenzgewässer
Messstelle der Interkalibration
Oberflächenwasserkörper (Definition)
Ein „Oberflächenwasserkörper“ im Sinne der WRRL ist ein einheitlicher und bedeutender Abschnitt eines Oberflächengewässers,
z. B. ein See,
ein Speicherbecken,
ein Fließgewässer,
ein Fluss oder Kanal,
ebenso ein Teil eines Fließgewässers, Flusses oder Kanals...
Grundlagen
• Typisierung der Gewässer
• Identifizierung von Belastungen
• belastungsbezogenes Monitoring
Fließgewässermonitoring
Typ 14:
Sandgeprägter
Bach
Sandbank
KiesbandTotholz
Prallbaum
Mäander
Beschattung
T90% < 14°C
Typ 16:
Kiesgeprägter
Bach
Kiesgrund
Sandbänke
Totholz
Prallbäume
Mäander
Beschattung
T90% < 14°C
Typ 12: Organisch geprägter (kleiner) Fluss
MäanderTorfgrund
besonnt
Makrophyten
T90% = 16 ...18 °C
Fließgewässertypen in Brandenburg
Typ Länge
organisch geprägter Bach 911 (14 %)
organisch geprägter Fluss 467 ( 7 %)
sandiger Bach 1588 (23 %)
sandiger Fluss 1158 (18 %)
Fließgewässer in Niederungen 890 (13 %)
Große Ströme 335 (5 %)
Seeausflüsse 680 (10 %)
Ermittlung der Belastungen von Fließgewässern
Punktquellen (z. B. Kläranlagen, industrielle Direkteinleiter) und diffuse Quellen (z. B. Düngemittel, Pflanzenschutzmittel)
Wasserentnahmen
Querbauwerke
Gewässerstrukturgüte
Ergebnis der Belastungsanalyse
Zielerreichung:
wahrscheinlich (10 %)
unklar (21 %)
unwahrscheinlich (69 %)
Bundesdurchschnitt: (Schätzung LAWA, Stand: April 2004)Bundesdurchschnitt: (Schätzung LAWA, Stand: April 2004)
wahrscheinlich: 11 %
unklar: 36 %
unwahrscheinlich: 53 %10142,5 km Fließgewässer
Verknüpfung von Belastungen und Fließgewässertypen zum belastungsbezogenen Monitoring
8 2 2 22027 5 25 661
OderElbe
I Ü R OI Ü R O
8 2 2 220
691 Messstellen 225 Messstellen
Überwachung von Fließgewässern (biol. MST)
Messstelle Biologie
100 m
Nutzungsmöglichkeiten für den Naturschutz
Fließgewässer mit flutender Wasservegetation
Flüsse mit Gänsefuß- und Zweizahn-Gesellschaften auf Schlammbänken
GewässerstrukturgütekartierungMakrophytenkartierungMakrozoobenthoskartierung 22 Probe (Lebendfänge)Fischmonitoring (zusätzliche Erfassung längerer Flußabschnitte)
Nutzungsmöglichkeiten für den Naturschutz
• Größenlimit von >50 ha
• Seentypen:tiefe geschichtete Seen mit großem Einzugsgebiet (10)ungeschichtete See mit großem Einzugsgebiet (11)Flussseen (12)tiefe geschichtete Seen mit kleinem Einzugsgebiet (13)ungeschichtete Seen mit kleinem Einzugsgebiet (14)
Monitoring von Seen (Makrophyten)
174 Seen kartiert (2002 bis 2005)
Entwicklung und Überprüfung von Erfassungs- und Bewertungsmethodik
MakrophytenIndex Brandenburg
Überblick kartierter Seen
Kartierte Seen
Transektekartierte Seen
Transektekartierte Seen
240
48
6
-
186
69*651123*insgesamt
90
74
186
301
16
2
-
51
30
16
31
46
2002
2003
2004
2005
Seen < 50 haSeen > 50 haJahr
*Mehrfachkartierungen
einheitlicher Monitoringstandard für Makrophyten-kartierungen in Brandenburg
Erfassungsmethodik 1
Transekte
Abschnitte
Verortung mittels GPS
10 m
2. Makrophyten
1. Stammdaten
4. Besonderheiten
3. Sedimente, Sedimentauflage
UMG
Erfassungsmethodik 2
Erfassungsmethodik 3
Wie?
Wie oft?
Seen Mess-zyklus
Summe Mess-stellen
Proben/ Messstelle/
Beprobungsjahr
Proben/ Kalenderjahr
66 55 81
397 316 477
Chemie x x x 3-jährlich 202 6 404
Aufwuchsdiatomeen x x x 3-jährlich 1190 2 793
Fische x x 3-jährlich 793 1 264
Makrophyten x x x 3-jährlich 1190 1 397
Makrozoobenthos x 3-jährlich 316 2 211
Phytoplankton x x 3-jährlich 136 6 272
Qua
lität
s-ko
mpo
nent
en
Transektzahl
Erfassungsmethodik 4
T1T2
T3
T4
T5
T6
Dranser See
10 ≥ 42
9 30 bis < 42
8 20 bis < 30
7 12 bis < 20
6 6 bis < 12
52 bis < 6
4< 2
TransekteUferlänge (km)
• gleichmäßig verteilt• Validierung durch
Probenehmer
Wo?
Erfassungsmethodik 5
Bewertung aktueller Zustand
( )
⋅⋅+⋅= ∑
=
i
n
i
iaktwAUMGMIB
1
4,06,0
untere Makrophytengrenze (m) Transekt-deckung
Gewichtung
Zusammenhang zwischen TP und Makrophyten
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
TP [mg/l]
Myr spiNup lutPot pecNym alb
GrueCer demFon ant
Naj intRan cirPot pusPot perPot luc
Elo canNite obt
Cha conCha gloUlt aus
Cha tomUtr vul
Pot mucCha asp
Myr altMyr vert
Nit fleCha del
Cha filCha hisCha int
Cha rud
Untere Makrophytengrenze Index der Artzusammensetzung
y = -2,0294x - 2,3496
R2 = 0,6282
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-4,5 -3,5 -2,5 -1,5 -0,5ln TPgem
UM
G [m
]
y = 0,8772x - 0,4072
R2 = 0,4525
-5
-4
-3
-2
-1
0
-5 -4 -3 -2 -1 0
ln TPgem
I Art
en
y = 0,8564x + 5,4252
R2 = 0,7164
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0ln TPgem
MIB
Guter Zustand
Zusammenhang zwischen TP und Makrophyten
Nutzungsmöglichkeiten für den Naturschutz
•Sehr nährstoff- und basenarme Stillgewässer mit Strandlingsges.
•Nährstoffarme bis mäßig nährstoffreiche Stillgewässer mit Strandlings- oder
Zwergbinsen-Ges.
•Nährstoffarme bis mäßig nährstoffreiche kalkreiche Stillgewässer mit
Armleuchteralgen
•Natürliche und naturnahe nährstoffreiche Stillgewässer mit Laichkraut- oder
Froschbiss-Ges.
•Dystrophe Gewässer
•Temporäre Karstseen und -tümpel
-Bewertung mit dem MIB oder-Verwendung der Rohdaten (Arten, UMG) inkl. zusätzlich erfasster Makrophyten
y = 0,7138Ln(x) + 0,8863
R2 = 0,71RMSE=0,41
1
2
3
4
5
1 10 100 1.000
Chl [µg/l]
MIB
a)
y = 1,0071Ln(x) - 0,068
R2 = 0,81RMSE=0,52
0
1
2
3
4
5
6
1 10 100 1.000
Chl [µg/l]
PS
I
b)Makrophyten Phytoplankton
Chl a und biologische Indices
Bewertung von Seen mit Satellitendaten
Ausschnitt aus dem Brandenburger Monitoringkonzept
Seen
Seenzahl Transektzahl Seenzahl Transektzahl Seenzahl Transektzahl
Aufwuchsdiatomeen 215 42 251 85 512 88 527
Fische 155 31 189 52 313 65 386
Makrophyten 215 42 251 85 512 88 527
Makrozoobenthos 75 14 284 39 244 29 172
Phytoplankton 133 31 52 65
2006 2007 2008Seen Gesamt
Das Monitoring gemäß EU-WRRL
CIS Guidance Monitoring:
Das Monitoring aller biologischen Qualitätskomponenten … in jedem Wasserkörper kann relativ aufwendig sein. Die Mitgliedsstaaten können alternativ repräsentative Arten oder Gruppen von Qualitätskomponenten monitoren.
Legende
Anzahl Standgewässer (> 1ha) je Blattschnitt
1 - 2
3 - 4
5 - 7
8 - 12
13 - 18
0
Standgewässer > 1ha
0 20 40 60 8010Kilometer
Verteilung der Seen in Brandenburg
10-50 ha;
511
größer 50 ha;
241
kleiner 10 ha;
2417
Seen ab 50 ha Größe
0
5
10
15
20
25
30
50 100 150 200
Seefläche [ha]
Pix
elza
hl
.
290 m
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
50 100 150 200
Seefläche [ha]P
ixel
zahl
.
15 m
20 m
30 m
Räumliche Auflösung von Sensoren
5 x 5 m 15 x 15 m 20 x 20 m 30 x 30 m
403/116 44/13 25/8 11/3
Seen ab 1 ha Größe
ab 4,6 ± 0,1n.b.ab 4,6 ± 0,7>101hypertrophIII
bis 4,5 ± 0,1ab 4,1 ± 0,6bis 4,6 ± 0,757-100polytroph2II/III
bis 4,0 ± 0,2bis 4,0 ± 0,5bis 4,0 ± 0,832-56polytroph1
bis 3,5 ± 0,1bis 3,5 ± 0,5bis 3,4 ± 0,618-31eutroph2
bis 3,0 ± 0,1bis 3,0 ± 0,5bis 2,8 ± 0,69,8-17eutroph1II
bis 2,5 ± 0,2bis 2,5 ± 0,6bis 2,2 ± 0,75,5-9,7mesotroph2I/II
bis 2,0 ± 0,2bis 2,0 ± 0,5bis 1,6 ± 0,73,1-5,4mesotroph1
bis 1,5 ± 0,3bis 1,5 ± 0,7bis 1,0 ± 0,90,9-3oligotrophI
LAWA-Trophie-Index
MIBPSIChl-Werte
nach LAWA (1998)
Trophie nach LAWA (1998)
Biooptischer Seetyp
Matrix zur Bewertung von Seen nach WRRL
Bewertung von Seen mit Satellitendaten
• sensorbasiertes Übersichtsmonitoring von großen (30m) und
kleinen Seen (5m)
• Monitoringfrequenz (WRRL+FFH) 6 x zwischen März und
Oktober (jährlich bis 3-jährl.)
• auf Basis des Satellitenübersichtsmonitorings ggf. Vorort-
Monitoring
• Atmosphärenkorrektur und radiometrische Auflösung erfordern
weitere Auswertungen
Bewertung von Seen mit Satellitendaten
Bsp. für ein Chl a-Monitoring
Reigber 2008
Zusammenfassung
• es bestehen Synergien zwischen FFH- und WRRL-Monitoring:a) für Seen beim Makrophytenmonitoring
b) für Fließgewässer bei Ermittlung von Habitatstrukturen, Makrophyten-, Fisch- und Makrozoobenthosinventar
• Zukünftig: Unterstützung des Vorort-Monitoringsdurch Satellitendaten (für Zustandserfassung von Seen)
FFH WRRL