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