Abstract (deu)
Grundwasser kann aufgrund vieler Faktoren einen erheblichen Einfluss auf Seesysteme nehmen, wie beispielsweise auf den Hydrochemismus, die Mischdynamik und den Wasserhaushalt. Diese Studie war Teil des SeeZeichen Projektes, welches sich mit der räumlichen Verteilung und der saisonalen Dynamik unterschiedlicher Eintragspfade in Seen, wie beispielsweise Grundwasser, befasste. Zur Identifikation von Grundwasserzutritten wurden im Projekt verschiedene physikalische, chemische und isotopische Methoden einzeln und in Kombination getestet. Hauptuntersuchungsgebiet war der Bodensee. Die entwickelten Methoden wurden auf Übertragbarkeit auf andere Seen, wie den Steißlinger See und den Ammersee, überprüft und verifiziert. In dieser Arbeit lag das Augenmerk auf den Untersuchungen des Steißlinger Sees. Bisherige Studien widmeten sich hauptsächlich der Klimahistorie und den Sedimentabfolgen des Steißlinger Sees, wobei unter anderem beobachtet wurde, dass der See vermutlich zu einem Großteil durch Grundwasser gespeist wird. Aufgrund der seit Jahren bestehenden Annahme, dass der Steißlinger See hauptsächlich durch Grundwasser gespeist und beeinflusst wird, lag der Fokus dieser Studie auf der Detektion und Quantifikation des Grundwassers.
Für die Datenerfassung wurden physikalische, chemische und isotopische Parameter gemessen und anschließend eine inverse Modellierung mit Phreeqc durchgeführt. Außerdem wurde die als für die Quantifizierung und Detektion von Grundwasser am Bodensee geeignete Methode auf dessen Anwendbarkeit und Übertragbarkeit auf den Steißlinger See eingesetzt. Ein weiteres Ziel dieser Studie war die Lokalisierung der Aquifer-Schicht des einströmenden Grundwassers und dem damit in Verbindung stehenden Einfluss auf die Seeschichtung sowie die Erfassung der saisonalen Durchmischung und Zirkulation des Steißlinger Sees.
Um die Herkunft und Quantität des einströmenden Grundwassers am Steißlinger See zu verifizieren, wurden im Jahr 2016 und 2017 in regelmäßigen Intervallen physikalische, chemische und isotopische Parameter entlang von Tiefenprofilen und in Sedimentnähe gemessen, Wasserproben genommen, CTD-Messungen durchgeführt und Analysen im Labor gemacht. Außerdem wurde für hochaufgelöste Messungen der zeitlichen Variabilität zwischen Dezember 2016 und Dezember 2017 eine Dauermessstation an der seetiefsten Stelle betrieben. Für eine präzise Ermittlung des Grundwasseranteils und der Bestimmung des Sättigungsindex von Kalzit, wurde zusätzlich zu den Messungen eine Modellierung sowie inverse Modellierung mittels Phreeqc durchgeführt. Alle angewendeten Methoden, wie zum Beispiel die Messung von NO3-N oder δ18O, zeigten, dass das Grundwasser durch eine quartäre, karbonatische und stark durchlässige Aquifer-Linse in einer Tiefe von ~15 m eintritt, welche durch lokalen Niederschlag gespeist wird. Durch das Eintreten des Grundwassers in dieser Tiefe bildet sich zwischen den Frühlings- und Herbstmonaten im See eine ausgeprägte Grundwasserschicht oberhalb des Hypolimnions. Die Austauschprozesse zwischen Hypolimnion und Grundwasserschicht führen dazu, dass sich während den Herbst- und Wintermonate ein homogener Wasserkörper im Hypolimnion ausbildet. Aufgrund des fortlaufend infiltrierenden Grundwassers in den See und der Homogenität des Hypolimnions, weist der Steißlinger See in den Wintermonaten eine temporäre inverse Stratifizierung auf. Durch einen leichten Unterschied der Wassertemperatur und der Wasserdichte zwischen Epi- und Hypolimnion im Winter, bleibt ein vollständiger Mischungsprozess aus und wird nur annähernd erreicht, was auch an der isotopischen und chemischen Homogenität entlang der Wassersäule im Frühling erkennbar ist.
Eine Akkumulation des Grundwassers wurde zwischen Frühling- und Herbstmonaten bis hin zu 77,2 % im September 2017 im Hypolimnion beobachtet, was unter anderem zu einer Stabilisierung der Seeschichtung führt. Die Berechnungen des Grundwasseranteils mittels Phreeqc zeigen die höchsten Werte im September 2017 im Nord-Osten und in der Mitte des Sees.