Wie wird das Niedrigwassermonitoring durchgeführt?

Das derzeitige Niedrigwasserbeobachtungsnetz besteht aus 59 Abflussmessstellen. Die zugehörigen Einzugsgebietsgrößen schwanken zwischen 63 km² an der Cleurie (Grand-Est, Frankreich) und rund 27088 km² bei Cochem an der Mosel (Rheinland-Pfalz, Deutschland).

Für das Niedrigwassermonitoring der IKSMS dient der wöchentliche NM7Q als hydrologische Kenngröße, der als niedrigstes der an den 7 Tagen der zurückliegenden Woche errechneten arithmetischen Mittel des mittleren Tagesabflusses definiert ist (s. Abb. 1). Durch diese Zeitspanne von 7 Tagen können punktuelle und wöchentliche Abflussschwankungen an den Gewässern geglättet werden (Öffnung oder Schließung von Stauwehren, Einleitungen, …), die sich insbesondere an kleineren Gewässern zeigen.

Abbildung 1: Hydrologischer Parameter des Niedrigwassermonitorings (wöchentlicher NM7Q)

Der „aktuelle“ NM7Q der zurückliegenden Woche wird jeweils montags automatisiert berechnet und auf der Internetseite zeitnah zur Verfügung gestellt. Pro Kalenderwoche wird die Intensität der Situation auf Grundlage einer 6-stufigen Klassifizierung eingestuft. Wie in Abbildung 2 dargestellt gründet die Klassifizierung auf den Wiederkehrintervallen 2, 5, 10, 20 und 50 Jahre der pegelspezifisch angepassten Verteilungsfunktion der NM7Q-Zeitreihe (siehe Tabelle 1). Diese entsprechen den theoretischen jährlichen Unterschreitungswahrscheinlichkeiten von 50 %, 20 %, 10 %, 5 % und 2 %. Diese aktuellen wöchentlichen NM7Q werden als ungeprüfte Rohdaten gekennzeichnet veröffentlicht. Demgegenüber stehen die validierten NM7Q, die jährlich aus validierten Abflussmessdaten der Delegationen in die Niedrigwasserdatenbank eingespeist werden. Abbildung 4 gibt einen schematischen Überblick zum Datenfluss und den zugehörigen Verarbeitungsintervallen.

Abbildung 2: Definition der Abflussschwellenwerte (inkl. Wiederkehrintervall) und ihre Indizierung, um die Intensität des Niedrigwassers zu bewerten und zu kennzeichnen

Diese Schwellenwerte beruhen auf Zeitreihen des jährlichen NM7Q bis zum Jahr 2014. Teilweise reichen die Zeitreihen bis ins Jahr 1953 zurück (Abbildung 3, Tabelle 1). Eine Ausnahme bilden die vier Stationen der deutschen Wasser- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) St. Arnual (Saar), Fremersdorf (Saar), Trier (Mosel) und Cochem (Mosel), deren Zeitreihe bis 2017 reicht und im Falle der beiden Mosel-Stationen bis 1931 bzw. 1918 zurückreicht. Die jährlichen NM7Q treten überwiegend in den Sommermonaten auf, vereinzelt auch in den Wintermonaten (z.B. Rupt-sur-Moselle 1970, 1978).

Abbildung 3: Zeitreihe des jährlichen NM7Q von 1960 bis 2014 am Beispiel der Abflussmessstelle Epinal an der Mosel

Liegt eine ausreichend lange Zeitreihe vor, können alle Schwellenwerte bis hin zum Wiederkehrintervall 50 Jahre berechnet werden. Bei kürzeren Zeitreihen unterbleibt vorerst die Berechnung dieses Schwellenwertes. Alle sechs Jahre werden die Schwellenwerte einer Prüfung durch die IKSMS unterzogen. Klassifizierung, Wiederkehrintervalle und Nomenklatur wurden mit der IKSR abgestimmt.

Die Intensität des Niedrigwassers wird dadurch bestimmt, dass man den Wert des wöchentlichen NM7Q mit den Wiederkehrintervallen des jährlichen NM7Q vergleicht.

Abbildung 4: Datenfluss der Abflussmessstellen zum Niedrigwassertool der IKSMS

Tabelle 1: Ermittelte Abflussschwellenwerte in Abhängigkeit der Länge der Zeitreihe und der Verteilungsfunktion