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4.2

Evapotranspiration

Die Schere zwischen aktueller und potenzieller Evapotranspiration geht auseinander

Mittlere jährliche Summe der aktuellen und potenziellen Evapotranspiration in NRW für den Zeitraum 1991-2020 (Datengrundlage: DWD).

Datenstand 31.12.2020
Messgröße Potenzielle Evapotranspiration und Aktuelle Evapotranspiration, jeweils mm
Räumliche Abdeckung Nordrhein-Westfalen (NRW)
Datenquelle Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV)
Fortschreibungsturnus jährlich
DPSIR-Indikator Impact
  • Bezug zum Klimawandel

    Die Erhöhung der Lufttemperatur und ein geändertes Niederschlagsverhalten wirken sich auf die Evapotranspiration aus. Dabei führen steigende Temperaturen zu höheren Verdunstungsraten (Evaporation). Dabei wirkt nicht nur das allgemein höhere Evaporationspotenzial, sondern auch die immer frühere stattfindende Transpiration durch die Vegetation, deren Aktivität immer früher im Jahr beginnt. Sich verändernde Niederschläge beeinflussen das zur Verfügung stehende Wasserangebot, wie zum Beispiel das pflanzenverfügbare Bodenwasser. Dieses ist Voraussetzung für die Transpirationsprozesse der Pflanzen. So können geringe Niederschläge in der Vegetationsperiode zu einer Abnahme der aktuellen Evapotranspiration führen, während gleichzeitig die potenzielle Evapotranspiration steigt. Je größer die Schere zwischen aktueller und potenzieller Evapotranpiration ist, desto höher ist der Trockenstress für die Vegetation.

  • Definition und Berechnung

    Die Evapotranspiration wird als Verdunstung von einer bewachsenen Bodenoberfläche (hier Gras über sandigem Lehm) modelliert. Sie ist die Summe aus Evaporation (Verdunstung einer unbewachsenen Landoberfläche oder freien Wasseroberfläche) und Transpiration (Verdunstung der Pflanzenoberfläche durch biotische Prozesse). Die Einheit für die Evapotranspiration ist analog zur jährlichen Niederschlagssumme in mm angegeben.

    Die Evapotranspiration wird in aktuelle und potenzielle Evapotranspiration unterteilt: Die aktuelle Evapotranspiration beschreibt dabei die tatsächlich aufgetretenen und gemessenen Werte. Die potenzielle Evapotranspiration hingegen stellt die aufgrund klimatischer Gegebenheiten maximal mögliche Evapotranspiration bei theoretisch uneingeschränkter Wasserverfügbarkeit dar.

    Die Werte der aktuellen und potenziellen Evapotranspiration stammen vom open data Server des Deutschen Wetterdienstes (DWD) und wurden mit dem Modell AMBAV (Löpmeier 1994) berechnet. Wie bereits beschrieben, wird hier das Modell auf eine Landesfläche angewendet, die hypothetisch komplett mit Gras bedeckt ist und der Boden aus sandigem Lehm besteht.

    Für alle Zeitreihen erfolgt eine Trendberechnung nach der Methode des Umweltbundesamtes zum Monitoringbericht 2019 zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel, kurz "DAS - Methode" genannt. Die Entwicklung der Trends wird tabellarisch dargestellt. Zusätzlich wird die Veränderung über die Zeitreihe berechnet. Für eine kurze Einführung in die Trendberechnung steht ihnen die Seite zur Methodik im Serviceteil zur Verfügung.

    Literatur:

    Löpmeier, F-J (1994): The calculation of soil moisture and evapotranspiration with agrometeorological models. In: Zeitschrift für Bewässerungswirtschaft (Germany).

  • Zeitreihe und Trend

    Betrachtet wir die aktuell verfügbare Klimanormalperiode 1991-2020. In diesem Zeitraum liegt der jährliche Mittelwert bei der potenziellen Evapotranspiration bei 505 mm. Die mittlere jährliche aktuelle Evapotranspiration liegt für diese Zeitreihe bei 448 mm.

    Die Trenduntersuchung mit den Werkzeugen der "DAS - Methode" ergab für die potenzielle Evapotranspiration einen signifikanten, quadratisch ansteigenden Umkehrtrend. Dieser steigt nach einem leichten Minimum im ersten Drittel der Zeitreihe sehr steil um 132 mm an, wenn Anfangs- und Endwerte dieser Trendlinie miteinander verglichen werden.

    Die aktuelle, also tatsächliche Evapotranspiration ist von der Wasserverfügbarkeit abhängig und liegt natürlicherweise unter der potenziellen Evapotranspiration. Hier konnte kein statistisch signifikanter Trend nachgewiesen werden.

    Trotzdem ist anhand der letzten Jahre der Einfluss der niederschlagsarmen Sommer bei gleichzeitig hohen Temperaturen sichtbar. Die Schere zwischen potenzieller und aktueller Evapotranspiration geht immer weiter auseinander. So zeigt das Jahr 2018 bei der potentiellen Evapotranspiration den höchsten Wert mit einer Summe von 777 mm für NRW und liegt damit mit den Jahren 2019 und 2020 deutlich über dem Durchschnitt der Messreihe. Gleichzeitig zählen die Werte der aktuellen Evapotranspiration für 2018 und 2020 zu den niedrigsten Werten der Zeitreihe.

    1991-2020
    in mm
    TrendMittelwertÄnderung
    Potenzielle Evapotranspiration-u505+132
    Aktuelle Evapotranspirationkt448-
  • Legende Trendsymbole

    Trendbeschreibung

    kssteigender Trend
    kffallender Trend
    kuTrend mit Trendumkehr: zuerst fallend, dann steigend
    knTrend mit Trendumkehr: zuerst steigend, dann fallend
    kqfallender quadratischer Trend
    ktkein Trend

    Trendbewertung

    +s+f+u
    +n+q
    günstige Entwicklung
    -s-f-u
    -n-q
    ungünstige Entwicklung
    kskfku
    knkqkt
    keine Bewertung der Entwicklung möglich oder gleichzeitig günstige und ungünstige Entwicklungsaspekte vorhanden

     

  • Stärken des Indikators

  • Schwächen des Indikators

  • Weiterentwicklung des Indikators

  • Datenquellen / Ergänzungen

Handlungsfeld Wasserwirtschaft und Hochwasserschutz

Jahr 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
akt. Evapotranspiration 399,1225053 453,9622179 435,335161 438,0459244 433,0687647 369,3003614 468,0322961 452,8411554 455,9231576 470,965888 450,1624324 478,8616038 423,6862864 477,5766367 461,3064557 440,8569346 493,9213593 468,6082011 451,3639457 401,3652709 422,281823 465,0270158 427,6850817 512,1110161 459,0408204 470,5894834 476,8334509 413,4136078 453,7396774 417,404926
pot. Evapotranspiration 556,3198049 590,1039345 546,3411466 579,5410555 577,7141455 499,340174 573,1651064 529,2143923 600,4550364 553,600952 561,2462506 558,7797103 656,2656441 571,3510872 574,1634932 610,1187764 609,7790021 593,8992037 597,6872032 572,5038875 621,283777 602,2355812 592,094226 630,3937823 671,8365685 628,7362571 653,5787171 776,6835214 616,8922656 628,3057074