Im Projekt IsoGW soll eine deutschlandweite interpolierte Karte der stabilen Isotope (δ2H, δ18O) und Tritium (3H) im Grundwasser als Fachanwendung für Ingenieurbüros, Trinkwasserversorger und Forschungsinstitute verfügbar sein. Dazu wurde ab 2023 eine Datenbank erstellt, welche fortlaufend mit neuen Daten gefüttert wird. Das Zusammenspiel zwischen der Datenbank, den daraus abgeleiteten Interpolationen und der Darstellung als Kartendienst im Internet ist bereits erarbeitet. Die Bereitstellung der Daten und Isoscapes (interpolierte Isotopenkarten) erfolgt über die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), einem der Projektpartner im IsoGW-Verbund. Derzeit werden konkrete Interpolationsansätze diskutiert und getestet.

Datenbank bündelt historische und neue Wasserisotopendaten in Deutschland

Parallel zum technischen Aufbau der Datenbank und der Programmierung der Nutzeroberfläche, läuft die Datenrecherche weiter. Das Projekt fokussiert sich zum einen auf historisch bestehende Daten aus den letzten Jahrzehnten (Bild 1), welche zuerst digitalisiert, geprüft und anschließend der Datenbank hinzugefügt werden. Zum anderen werden auf Bundeslandebene und in Zusammenarbeit mit den zuständigen Landesämtern neue Probenahmen geplant und durchgeführt. Die Neubeprobungen werden voraussichtlich bis Mitte 2025 abgeschlossen sein. Die Analysen finden laufend in den Laboren der Verbundpartner statt. Neben den Grundwasserisotopendaten aus LURCH-IsoGW werden auch die im Rahmen des German Isotope Network (GIN) erhobenen Niederschlags- und Oberflächenwasser-Isotopendaten in der Datenbank zur Verfügung stehen.
Die nächsten Schritte fokussieren sich auf die Komplettierung des Datenbestandes aus den historischen Daten und die neuen Beprobungen, die Weiterentwicklung des Webprototypen zur Bereitstellung der Daten und Karten sowie die Entwicklung der passenden Interpolationsalgorithmen. Dabei erfordern stabile Isotope und radiogenes Tritium sehr unterschiedliche Herangehensweisen.

Bild 1: Datenlage der historischen Daten im September 2024. Zusätzlich werden aktuell Ergebnisse aus laufenden Probenahmen & Analysen hinzugefügt um gewisse Lücken aufzuheben (Poster für das Halbzeitstatusseminar, 17. September 2024, Frankfurt).

Hydrologische Prozesse durch Proben dokumentieren

An den Pilotstandorten in Sonthofen (Iller), Sulzfeld (Main), Berlin (Havel), Lehmen (Mosel), Wackersberg (Isar), sowie an den verschiedenen Lysimeter-Standorten, werden weiterhin regelmäßige Beprobungen und Isotopenanalysen durchgeführt. Dadurch werden wichtige hydrologische Prozesse (z. B. Uferfiltration, Starkregeneffekte, Grundwasserneubildung) über mindestens ein Jahr abgebildet. Die Aktivitäten sowie die daraus abgeleiteten Ergebnisse werden dem Fachpublikum regelmäßig im Rahmen von wissenschaftlichen Konferenzen präsentiert. In diesem Kontext ist bereits eine Masterarbeit entstanden. Sie untersucht die Uferfiltration am Wannsee in Berlin mittels stabilen Wasserisotopen (J. Krauss, 2024). Weitere Abschlussarbeiten im Zusammenhang mit dem Projekt sind aktuell in Planung (BfG, FAU).

Aus den historischen Messwerten in Bayern wurde eine Veröffentlichung in HESS eingereicht (Gaillard et al., 2024, in revision, HESS). Ein Leitfaden, um die Anwendung der stabilen Isotope stärker in die Praxis einzubringen, befindet sich derzeit in der Erstellung. Er wird dabei helfen, Erfahrungen und Empfehlungen aus unseren Pilotstandorten bei Versorgern, Behörden und Beratungsbüros besser bekannt zu machen. Um die Zielgruppe, an die unser Produkt gerichtet ist, besser zu definieren und deren Anforderungen und Erwartungen besser zu kennen, wurde eine Umfrage unter den potenziellen Nutzern durchgeführt. Die ersten Ergebnisse liegen bereits vor und werden laufend für die Umsetzung in unseren Webprototypen berücksichtigt.

Bild 2: Zeitverlauf der δ18O-Werte, gemessen am Pilotstandort Wannsee (Berlin) und der Lufttemperatur.
Die Messstellen entlang des beprobten Transekts weisen sinkende δ18O Signaturen mit zunehmender Entfernung zum See, welches ein Rückschluss auf den Anteil an Uferfiltrat und Grundwasser in jeder Messstelle ermöglicht. Weiter zeigen die am See gelegenen Messstellen einen deutlichen zeitlichen Verlauf, der auf die erhöhte Verdunstung über dem See (erhöhte δ18O Werte) in den Sommermonaten zurückzuführen ist (Masterarbeit J. Krauss, 2024).

Projektpartner