Die Grundwassertemperatur im Ballungsraum von Berlin ist bzw. wird durch den Menschen nachhaltig verändert. Die Temperaturmessungen im oberflächennahen Grundwasser des Landes Berlin zeigen, dass im zentralen Innenstadtbereich die Durchschnittstemperatur z. T. um mehr als 5° C gegenüber dem dünner besiedelten Umland erhöht ist. Des Weiteren zeigen die Messung, dass sich dieser Temperaturanstieg zunehmend auch in größeren Tiefen mit mehr als 20 m bemerkbar macht. Die Ursachen für die Temperaturerhöhung sind vielfältig und stehen im direkten Zusammenhang mit der fortschreitenden baulichen Entwicklung, den vorhandenen Nutzungen an der Erdoberfläche und den Auswirkungen des Klimawandels. Es lassen sich direkte und indirekte Beeinflussungen der Grundwassertemperatur unterscheiden (s. Abbildung 1): Unter einer direkten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden alle Wärmeeinträge in das Grundwasser durch das Abwasserkanalnetz, Fernwärmeleitungen, Stromtrassen und unterirdische Bauwerke wie Tunnel, U-Bahnschächte, Tiefgaragen etc. verstanden. Sie umfassen auch Wärmeeinträge, die mit der Grundwasserwärmenutzung und -speicherung in Verbindung stehen. Unter einer indirekten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden Prozesse im Zuge der Urbanisierung verstanden, die mit der Veränderung des Wärmehaushalts der bodennahen Atmosphäre entstehen. Nach Gross (1991) sind als wichtige Größen zu nennen: Die Störung des Wasserhaushalts durch einen hohen Versiegelungsgrad. Die Veränderung der thermischen Oberflächeneigenschaften wie Oberflächenwärmeleitung und -wärmekapazität durch Versiegelung und Anhäufung von Baukörpern. Die Änderung des Strahlungshaushalts durch Veränderungen in der Luftzusammensetzung. Die anthropogene Wärmeerzeugung (Hausbrand, Industrie, Verkehr). Im Vergleich zum Umland wird durch diese Einflussgrößen eine Veränderung im Wärmehaushalt hervorgerufen. Die Stadt heizt sich langsam auf, speichert insgesamt mehr Wärme und gibt diese wieder langsam an die Umgebung ab, d. h., sie kann allgemein als ein riesiger Wärmespeicher betrachtet werden. Langfristig führt dieser Prozess zu einer Erhöhung des langjährigen Mittels der Lufttemperatur (vgl. Karte Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1981-2010, (vgl. Karte Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1981-2010, Karte 04.02 ). Von der langfristigen Erwärmung ist auch das oberflächennahe Grundwasser betroffen. Die physikalischen Eigenschaften, die chemische und biologische Beschaffenheit des Grundwassers ist temperaturabhängig. Die Folge einer Erwärmung können eine Qualitätsverschlechterung des Grundwassers und eine Beeinträchtigung der Grundwasserfauna zur Folge haben. Berlin bezieht sein Trinkwasser aus dem Grundwasser, welches fast ausschließlich im Land Berlin gewonnen wird. Auch ein Großteil des Brauchwassers für industrielle Zwecke wird dem Grundwasser entnommen. Daher ist dem Schutz des Grundwassers vor tiefgreifenden Veränderungen wie z. B. einer deutlichen Grundwassertemperaturerhöhung oder -erniedrigung eine große Bedeutung beizumessen – insbesondere vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Wasserwirtschaft. Seit 1978 werden zur Bestandsaufnahme und Beobachtung der Veränderungen in tiefen Grundwassermessstellen und Temperaturmessstellen, die über das ganze Stadtgebiet des Landes Berlin verteilt sind, verstärkt Temperaturtiefenprofile aufgezeichnet. Das vorliegende Kartenwerk soll die Fortschreibung der vorliegenden Dokumentation zur zeitlichen Veränderung der Grundwassertemperatur unter dem Stadtgebiet sein, als Genehmigungsgrundlage für Grundwassertemperatur verändernde Maßnahmen dienen und Eingangsdaten für die Planung und Auslegung von Anlagen zur Erdwärmenutzung zur Verfügung stellen. Zusätzlich kann es in Kombination mit anderen thematischen Karten wie z. B. der Geologischen Skizze ( Karte 01.17 ), der Grundwassergleichenkarte ( Karte 02.12 ) oder den geothermischen Potenzialkarten ( Karte 02.18 ) zur Entscheidungsfindung und Vorplanung einer energetischen Bewirtschaftung des Grundwassers herangezogen werden. Die Untergrundtemperatur ist eine wichtige Größe für die Auslegung von Erdwärmesondenanlagen. Grundwassertemperatur und Temperaturjahresgang Die wesentliche Wärmequelle für den oberflächennahen Untergrund bis in ca. 20 m Tiefe ist die Sonneneinstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft. Diese ist maßgeblich für die Oberflächentemperatur verantwortlich. Der oberflächennahe Boden wird durch die eingestrahlte Sonnenenergie erwärmt und dieser gibt die Wärme an die Atmosphäre und den Untergrund ab. Die Jahressumme des Strahlungsanteils der auf eine horizontale Oberfläche auftrifft (die sog. Globalstrahlung) beträgt im Land Berlin im Mittel ca. 1.000 kWh pro m² und Jahr. Sehr viele Einzelparameter an der Grenzfläche Luft/Erde beeinflussen das thermische Lokalklima. Die Farbe, Zusammensetzung, Oberflächenrauigkeit, Bedeckung, der Versiegelungsgrad, der Wasserhaushalt sowie die Ausrichtung zum solaren Strahlungseinfall urbaner Oberflächen entscheiden darüber, wie viel Energie aufgenommen und in der Bausubstanz „gespeichert“ bzw. von dieser an die Atmosphäre bzw. den Untergrund abgegeben wird. Grundsätzlich unterliegen die Temperaturen an der Erdoberfläche und somit auch der Wärmeeintrag bzw. -austrag periodischen Schwankungen mit einem Zyklus von einem Jahr, entsprechend dem Verlauf der Jahreszeiten. Die Oberflächentemperatur dringt mit abnehmender Intensität in den Untergrund ein. Die Eindringtiefe und die Geschwindigkeit, mit der die Wärme transportiert wird, ist unter anderem abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes. Beim Wärmetransport im Untergrund kann zwischen einem konduktiven und konvektiven Wärmetransport unterschieden werden. Während beim konvektiven Wärmetransport die Wärme durch Materie wie z. B. Grund- und Sickerwasser erfolgt, wird beim konduktiven Wärmetransport Energie ohne Materialbewegung im Gestein weitergeleitet. Im Gegensatz zur Sonneneinstrahlung als Hauptwärmequelle des oberflächennahen Bereichs besitzt der aus dem Erdinnern zur Oberfläche gerichtete Erdwärmestrom , der seinen Ursprung in der Wärmeentwicklung beim Zerfall radioaktiver Isotope hat, nur eine untergeordnete Bedeutung. In der kontinentalen Erdkruste ist die Wärmestromdichte – definiert als Wärmestrom pro Flächeneinheit senkrecht zur Einheitsfläche – regional verschieden. Nach Hurtig & Oelsner (1979) und Honarmand & Völker (1999) beträgt die mittlere Wärmestromdichte im Land Berlin zwischen ca. 80 und 90 mW/m². Daraus berechnet sich als Jahressumme eine Energiemenge zwischen ca. 0,7 und 0,8 kWh pro m² und Jahr und ist somit also ca. 1/1.000 geringer als die Globalstrahlung. Die Temperatur des oberflächennahen Grundwassers wird im Wesentlichen durch den Energieaustausch zwischen Sonne, Erdoberfläche und Atmosphäre, untergeordnet durch den aus dem Erdinneren zur Oberfläche gerichteten Wärmestrom bestimmt. Das langjährige Mittel der Lufttemperaturen 1981-2010 liegt in Berlin im Jahresmittel je nach Ort zwischen 9,3 °C und 10,4 °C (SenStadtWohn (2021)). Während die täglichen Schwankungen nur eine Tiefe von max. 1 m erfassen, reichen die jahreszeitlichen Schwankungen bis in eine Tiefe zwischen ca. 15 und 20 m. Ab dieser Tiefe, in der jahreszeitliche Einflüsse nicht mehr zu registrieren sind, – der sog. neutralen Zone -, steigt die Temperatur in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit der Gesteine und der regionalen Wärmestromdichte an (Abb. 2). Im Berliner Raum beträgt der durchschnittliche Temperaturanstieg im Bereich bis ca. 300 m Tiefe 2,5 bis 3 °C / 100 m. Oberflächengestalt und Grundwassersituation Das in nahezu ostwestlicher Richtung verlaufende Warschau-Berliner Urstromtal trennt die Barnim-Hochfläche im Norden von der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte im Süden der Stadt (Abb. 3). Die Geländehöhen des Urstromtales betragen 30 bis 40 m über NHN, während die Hochflächen durchschnittlich 40 bis 60 m über NHN liegen. Einzelne Höhen erheben sich bis über 100 m über das Meeresniveau. In Berlin ist der Porenraum der überwiegend sandig und kiesigen Sedimente der oberen 150 bis 200 m vollständig bis nahe an die Oberfläche mit Grundwasser erfüllt, das zur Trinkwasserversorgung der Stadt genutzt wird. Der Abstand vom Grundwasser bis zur Geländeoberkante (Grundwasserflurabstand) schwankt je nach Morphologie und Geologie zwischen 0 m und wenigen Metern im Urstromtal sowie 5 bis über 30 m auf den Hochflächen (vgl. Karte Flurabstand des Grundwassers, Karte 02.07 ). Die Grundwasserentnahmen zur Trink- und Brauchwassergewinnung haben zur Ausbildung von weit gespannten Absenktrichtern der Grundwasseroberfläche geführt, die die natürlichen Grundwasserflurabstände und -fließgeschwindigkeiten erhöhen sowie die natürlichen Grundwasserfließrichtungen verändern. Dadurch sind in den Bereichen, in denen Brunnengalerien in der Nähe von Flüssen und Seen Grundwasser fördern, influente Verhältnisse entstanden, d. h. das Oberflächenwasser infiltriert als Uferfiltrat in das Grundwasser. Da das Oberflächenwasser aber durch vielfache Kühlwassereinleitungen von Heizkraftwerken ganzjährig erwärmt ist (wie z. B. im Bereich der Spree), führt diese Infiltration im Einzugsbereich des Oberflächengewässers zwangsläufig zu einer Erwärmung des Grundwassers. Besiedlungsstruktur und klimatische Verhältnisse Das Land Berlin besitzt eine polyzentrale Besiedlungsstruktur, die durch das Vorhandensein zweier Hauptzentren, mehrerer kleinerer Stadtzentren sowie einem dichten Nebeneinander von Wohnen, Grünflächen, Gewerbe und Industrie charakterisiert ist. Größere Gewerbegebiete und Industrieansiedlungen liegen bevorzugt an den vom Stadtkern radial zum Stadtrand gerichteten Siedlungs- und Entwicklungsachsen sowie an kanalisierten Oberflächengewässern. Vereinfacht lassen sich folgende Unterscheidungen treffen (vgl. Abb. 4): Grün- und Freiflächen Bebaute Flächen Bei der Betrachtung der lokalklimatischen Verhältnisse in Berlin zeigt vor allem die baulich hochverdichtete Innenstadt tiefgreifende Temperaturveränderungen gegenüber dem Umland. So beträgt das langjährige Mittel der Lufttemperatur zwischen 1981 und 2010 (vgl. Karte Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1981-2010 ( Karte 04.02 ) beispielsweise am nordöstlichen Stadtrand in Buch 9,5 °C, im Innenstadtbereich wird dagegen ein langjähriges Mittel von bis zu 10,4 °C gemessen.
Das beantragte Vorhaben zielt auf die Erarbeitung eines umfassenden Werkzeugs, das Fernerkundungstechniken und hydrologische Modellierung integriert, um Wasserdargebot und -bedarf in datenarmen Regionen wie Afghanistan zuverlässig zu bewerten, potenzielle Diskrepanzen zu erkennen und Strategien zur Verringerung von Dargebot-Bedarf-Diskrepanzen zu entwickeln. Das weitgehende Fehlen hydrometeorologischer Beobachtungssysteme in Afghanistan ist ein typisches Beispiel für das Problem der Datenknappheit in vielen Entwicklungsländern. Dies führt zu unzuverlässigen Ergebnissen und erschwert die fundierte Entscheidungsfindung sowie Umsetzung wirksamer Strategien der Wasserbewirtschaftung. Das Vorhaben zielt durch die Kombination fortschrittlicher Fernerkundungstechniken und leistungsfähiger hydrologischer Modelle auf eine - auch unter Knappheit konventionell gewonnener Daten - zuverlässige Bewertung von Wasserressourcen und -bedarf. Über das Untersuchungsgebiet hinaus, liefert dies Erkenntnisse, um die aus Datenknappheit resultierenden Herausforderungen anzugehen und unterstützen somit die globalen Bemühungen um ein nachhaltiges Wasserressourcenmanagement (WRM). Dies steht in engem Zusammenhang mit den Zielen für nachhaltige Entwicklung (direkt: SDG 6; indirekt: SDGs 1, 2, 12, 13). Mit dem Fokus auf den Herausforderungen in datenarmen Regionen, adressieren die Forschungen einen relevanten Bereich, um die SDGs voranzubringen, und zwar vor allem durch die Erarbeitung von Lösungen (wasserwirtschaftliche Konzepte in Verbindung mit Szenarien unterstützender Politiken) zum Abbau von Dargebot-Bedarf-Diskrepanzen. Die Entwicklung des Werkzeugs steigert die Ressourcen-Produktivität (Wasser, Land), fördert die nachhaltige Nutzung und stärkt die Resilienz der Bevölkerung. Die Ergebnisse helfen politischen Entscheidungsträgern, Wege für Investitionsstrategien zu finden, um den Auswirkungen des Klimawandels und der sich verschärfende Konkurrenz um Wasser in datenarmen Regionen zu begegnen (lokale Ebene - internationale Einzugsgebiete). Die Erfüllung des Projektziels wird durch spezifische Zielsetzungen strukturiert: Ziel 1: Entwicklung eines Werkzeugs, das hydrologische Modelle und Fernerkundungsprodukte integriert, um die Verfügbarkeit von Wasserressourcen und den -bedarf einzuschätzen. Ziel 2: Nach der Kalibrierung und Validierung des entwickelten Werkzeugs sollen politische Szenarien simuliert werden, um Änderungen von Wasserdargebot und -bedarf über Zeit und Raum zu bewerten. Ziel 3: Verbesserung der Fähigkeiten des Tools zur Bewertung von Bewässerungsmaßnahmen mit Hilfe von Leistungsindikatoren; Identifizierung von Defiziten, deren Ursachen und Erarbeitung von Optionen zur Verbesserung des WRM durch wasserwirtschaftliche Konzepte und Politik-Szenarien (Schwerpunkt: Intensivierung, Ausdehnung, Optimierung der Bewässerung). Ziel 4:Synthese von Maßnahmen auf der Dargebots- und Bedarfsseite zu integrierten Wassermanagementkonzepten, eingebettet in politische Szenarien.
Die im Jahr 2024 durchgeführten Temperaturmessungen im Grundwasser des Landes Berlin zeigen eine Erhöhung der Untergrundtemperaturen im zentralen Innenstadtbereich um bis zu 7 Grad Celsius gegenüber den Randbereichen. Des Weiteren zeigen die Messungen, dass die positiven Temperaturanomalien sich im Vergleich zu den vorherigen Messkampagnen seitlich und in die Tiefe ausdehnen. In der vorliegenden Veröffentlichung werden die Begriffe Grundwassertemperatur und Untergrundtemperatur synonym verwendet, da im gesättigten Bereich von einem thermischen Gleichgewicht zwischen Untergrund und Grundwasser ausgegangen wird. In städtischen Bereichen wird das Grundwasser durch verschiedene menschliche Aktivitäten erwärmt. Abwärme von Gebäuden, Industrieanlagen, Verkehrsinfrastrukturen und unterirdischen Versorgungssystemen (Fernwärmeleitungen, Abwasserkanäle) können die Temperaturen im Grundwasser im Vergleich zu ländlichen Gebieten um mehrere Grad erhöhen. In Menberg et al. (2013) wurde die Ausbreitung von Temperaturanomalien und die Entstehung unterirdischer Wärmeinseln in verschiedenen deutschen Großstädten untersucht. Die Überlagerung zahlreicher Wärmequellen bewirkt langfristig eine flächenhafte Erwärmung, die oft standortspezifisch durch lokale Faktoren gesteuert wird. Die Ursachen für die Temperaturerhöhung sind vielfältig und stehen im direkten Zusammenhang mit der fortschreitenden baulichen Entwicklung, den vorhandenen Nutzungen an der Erdoberfläche und den Auswirkungen des Klimawandels. Es lassen sich direkte und indirekte Beeinflussungen der Grundwassertemperatur unterscheiden (siehe Abbildung 1): Unter einer direkten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden alle Wärmeeinträge in das Grundwasser durch das Abwasserkanalnetz, Fernwärmeleitungen, Stromtrassen und unterirdische Bauwerke wie Tunnel, U-Bahnschächte, Tiefgaragen etc. verstanden. Sie umfassen auch Wärmeeinträge, die mit der Grundwasserwärmenutzung und -speicherung in Verbindung stehen. Unter einer indirekten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden Prozesse im Zuge der Urbanisierung verstanden, die mit der Veränderung des Wärmehaushalts der bodennahen Atmosphäre entstehen. Nach Gross (1991) sind als wichtige Größen zu nennen: Die Störung des Wasserhaushalts durch einen hohen Versiegelungsgrad. Die Veränderung der thermischen Oberflächeneigenschaften wie Oberflächenwärmeleitung und -wärmekapazität durch Versiegelung und Ansammlung von Baukörpern. Die Änderung des Strahlungshaushalts durch Veränderungen in der Luftzusammensetzung. Die anthropogene Wärmeerzeugung. Die Stadt heizt sich langsam auf, speichert Wärme und gibt diese nur langsam wieder an die Umgebung ab, d. h., sie kann allgemein als ein riesiger Wärmespeicher betrachtet werden. Langfristig führt dieser Prozess zu einer Erhöhung des langjährigen Mittels der Lufttemperatur (vgl. Karte Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1981-2010, Karte 04.02 ). Von der langfristigen Erwärmung im urbanen Raum ist auch das oberflächennahe Grundwasser betroffen. Eine Temperaturerhöhung hat Auswirkungen auf die Grundwasserbeschaffenheit und auf die im Grundwasser ablaufenden Prozesse. Höhere Temperaturen führen zu einer stärkeren Sauerstoffzehrung durch eine erhöhte mikrobiologische Aktivität und verändern die Löslichkeit von Gasen und Mineralen (Scheytt 2025). Die Stadt Berlin bezieht ihren Bedarf an Trink- und Brauchwasser ausschließlich aus den lokalen Grundwasservorkommen, wobei die Uferfiltration den Großteil ausmacht. Dem Schutz des Grundwassers vor tiefgreifenden Veränderungen wie z. B. einer Temperaturerhöhung aber auch einer Temperaturerniedrigung ist daher eine große Bedeutung beizumessen – insbesondere vor dem Hintergrund einer zunehmenden geothermischen Nutzung und einer nachhaltigen Wasserwirtschaft. Durch erhöhte Untergrundtemperaturen wird auch die Verdunstungsrate erhöht und folglich die Grundwasserneubildung reduziert. Seit 1978 werden durch die Senatsverwaltung umfangreiche Temperaturmessungen in Grundwassermessstellen im Stadtgebiet durchgeführt, um langfristige Veränderungen der Untergrundtemperatur zu untersuchen. Neben den berlinweiten Messkampagnen in Grundwassermessstellen werden seit 2008 in speziell ausgebauten Temperaturmessstellen mehrfach im Jahr Temperaturtiefenprofile gemessen. Diese Temperaturmessstellen bestehen aus einem geringdimensionierten Vollrohr ohne Filteranbindung an das Grundwasser, so dass diese annähernd bis zur Geländeoberfläche mit Wasser befüllt werden können und eine Temperaturmessung auch im wasserungesättigten Untergrund ermöglichen. Die Erfassung der Temperatur in den oberen 20 Metern erfolgt seit 2021 in einigen Temperaturmessstellen mit Hilfe von Temperaturmessketten automatisiert. Die Temperatur wird an 20 Messknoten in unterschiedlichen Tiefen täglich erfasst. Diese zeitlich hochaufgelösten Messungen ermöglichen eine standortspezifische Betrachtung der oberflächennahen Temperaturen und saisonalen Wärmeeinträge in den Untergrund. In Grundwassermessstellen können (in Abhängigkeit vom Rohrdurchmesser und Temperaturgefälle) Vertikalströmungen die Temperaturschichtung im Messstellenrohr stören, wodurch nicht alle Grundwassermessstellen für die Erfassung von Temperaturtiefenprofilen uneingeschränkt geeignet sind. Besonders in den oberen 20 Metern unter der Oberfläche, in denen jahreszeitlich bedingt die größten Temperaturschwankungen auftreten, kann es im Winter zu beeinträchtigten Messungen kommen, wenn kälteres Wasser wärmeres überlagert (Grundwasser 1987). Gleichzeitig können auffällige Temperaturprofilverläufe Hinweise auf bauliche Defekte (z.B. undichte Rohrverbindungen) einer Messstelle geben. Das vorliegende Kartenwerk der Grundwassertemperatur (2024) soll die Fortschreibung der vorliegenden Dokumentation zur zeitlichen Veränderung der Untergrundtemperatur im Land Berlin bilden, als Genehmigungsgrundlage für grundwassertemperaturverändernde Maßnahmen dienen und Eingangsdaten für die Planung und Auslegung von Anlagen zur Erdwärmenutzung zur Verfügung stellen. Zusätzlich kann es in Kombination mit anderen thematischen Karten wie z. B. der Grundwassergleichenkarte (Umweltatlas: Karte 02.12 ), der Karte für Bohrtiefen der oberflächennahen Geothermie (Geoportal: Bohrtiefen ) oder den geothermischen Potenzialkarten (Umweltatlas: Karte 02.18 ) zur Vorplanung einer energetischen Bewirtschaftung des Grundwassers herangezogen werden. Die Untergrundtemperatur stellt eine wichtige Größe für die Auslegung von Anlagen der oberflächennahen Geothermie dar. Untergrundtemperatur und Temperaturprofile Grundsätzlich unterliegen die Temperaturen an der Erdoberfläche und somit auch der Wärmeeintrag bzw. -austrag periodischen Schwankungen, entsprechend dem Verlauf der Jahreszeiten und dem Tag-Nacht-Zyklus. Die Sonneneinstrahlung beeinflusst die Temperatur an der Erdoberfläche stark und verursacht tägliche und saisonale Temperaturschwankungen im Untergrund. Diese Schwankungen werden jedoch mit zunehmender Tiefe immer mehr gedämpft (siehe Abbildung 2). Die minimalen und maximalen Temperaturen je Messtiefe gleichen sich mit zunehmender Messtiefe immer weiter an, so dass bei der Betrachtung kurzer Zeiträume (< 3 Jahre) in einer Tiefe von 20 m keine Temperaturveränderung mehr messbar sind. Die Eindringtiefe und die Geschwindigkeit, mit der Wärme transportiert wird, ist unter anderem abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes. In wassergesättigten Schichten ist die Wärmeleitfähigkeit größer als in ungesättigten Schichten. Folglich haben der Flurabstand (Abstand zwischen Geländeoberfläche und Grundwasseroberfläche) und die Mächtigkeit der ungesättigten Zone einen starken Einfluss auf den Wärmeeintrag in den Untergrund. Beim Wärmetransport im Untergrund kann zwischen konduktivem und konvektivem Wärmetransport unterschieden werden. Während beim konvektiven Wärmetransport die Wärme durch Materie wie z. B. Grund- und Sickerwasser erfolgt, wird beim konduktiven Wärmetransport Energie ohne Materialbewegung im Gestein weitergeleitet. Häufig liegt eine Mischung aus beiden Wärmetransportarten vor. Der Wärmeeintrag von der Oberfläche ist variabel und in oberflächennahen Schichten oft viel stärker als der geothermische Wärmefluss aus der Tiefe, der hier kontinuierlich und relativ schwach ist. Mit zunehmender Tiefe nimmt der Einfluss des geothermischen Wärmeflusses zu. Das langjährige Mittel der Lufttemperaturen 1981-2010 liegt in Berlin im Jahresmittel je nach Ort zwischen 9,3 °C und 10,4 °C (SenStadtWohn 2021, Umweltatlaskarte 04.02 ). Während die täglichen Schwankungen nur eine Tiefe von max. 1 m erreichen, können die jahreszeitlichen Schwankungen bis in eine Tiefe von 15 bis 20 Meter reichen (Abbildung 3, linke Grafik). Ab dieser Tiefe, in der jahreszeitliche Einflüsse nicht mehr zu registrieren sind, der sog. neutralen Zone, steigt die Temperatur in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit der Gesteine und der regionalen Wärmestromdichte in unbeeinflussten Gebieten an. Im Vergleich zu unbeeinflussten Temperaturprofilen ist der natürliche Temperaturgradient bei anthropogen überprägten Profilen erst in größeren Tiefen erkennbar. Beeinflusste Temperaturtiefenprofile zeigen eine charakteristische Abnahme der Temperatur mit zunehmender Tiefe bevor der natürliche Temperaturgradient den Temperaturverlauf erst viel tiefer umkehrt. In Abbildung 3 ist in der rechten Grafik eine Abnahme der Temperatur bis 70 m Tiefe zu erkennen. Darunter deutet sich der natürliche Temperaturanstieg durch den terrestrischen Wärmestrom an. Im Berliner Raum beträgt der durchschnittliche natürliche Temperaturgradient zwischen 50-100 m Tiefe ungefähr 2,5 – 3 °C / 100 m. Für eine detaillierte Auswertung der Gradienten sind die zu betrachtende Tiefe sowie geologische und hydrogeologische Daten zu berücksichtigen. Die Eindringtiefe der jahreszeitlichen Temperaturschwankungen und damit die Tiefenlage der neutralen Zone wird maßgeblich durch die geogenen Faktoren wie den Grundwasserflurabstand, die Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität der geologischen Schichten sowie die Grundwasserneubildung bestimmt. Zusätzlich kann eine Zunahme des Wärmeeintrags von der Oberfläche die Tiefenlage der neutralen Zone langfristig verschieben. In Berlin liegt die neutrale Zone in Abhängigkeit von den oben genannten Einflüssen in der Regel zwischen ca. 15 und 20 m unter Geländeoberkante (Henning & Limberg, 2012). Innerhalb eines Jahres ist keine Veränderung der Temperatur unterhalb von 15-20 m Tiefe in Temperaturmessstelle 70005 messbar (siehe Abbildung 4). Bei der Betrachtung eines längeren Zeitraums (2014 – 2024) ist erkennbar, dass die Temperaturprofile einen Temperaturanstieg zeigen, welcher mit zunehmender Tiefe geringer ausfällt. Dieser Trend der Temperaturzunahme ist in allen Temperaturmessstellen unterschiedlich stark ausgeprägt (vgl. Abbildung 4). Die Messstelle 70003 zeigt zwischen 2019 und 2021 auffällig erhöhte Durchschnittstemperaturen in 20 m Tiefe, welche aus einem unterkellerten Bauvorhaben neben der Messstelle resultierten. Die Messungen während der Bauphase zeigen erhöhte Wärmeeinträge, die sich mit der Zeit gedämpft im Untergrund verteilen. Im Jahr 2024 ist die durchschnittliche Temperatur in 20 m Tiefe wieder auf ein zu erwartendes Niveau gesunken. In Abhängigkeit vom jeweiligen Standort der Messstelle zeigen sich deutliche Unterschiede in den beobachteten Temperaturen sowie auch im Temperaturverlauf mit zunehmender Tiefe unter der Geländeoberkante. Im oberflächennahen Bereich (< 5 m Tiefe) treten die niedrigsten Untergrundtemperaturen in der Regel im Frühjahr (Februar bis Mai) und die höchsten im Herbst (September bis Oktober) auf. In Tabelle 1 sind für einige Temperaturmessstellen verschiedene Temperaturkennwerte gegenübergestellt, die aus Messungen im Beobachtungszeitraum Januar 2024 bis Dezember 2024 resultieren. 1 Umweltatlas: Stadtklimatische Zonen (2000): https://www.berlin.de/umweltatlas/klima/stadtklimatische-zonen/ Aus Tabelle 1 wird ersichtlich, dass generell mit zunehmender Versiegelung eine Zunahme der Grundwassertemperaturen zu beobachten ist. Die niedrigsten Temperaturen in 3 m Tiefe werden im Februar und höchsten Temperaturen im September/Oktober gemessen. Die mittlere Temperatur in 20 m Tiefe zeigt auch einen Zusammenhang mit der stadtstrukturellen Lage bzw. dem Grad der Versiegelung, d.h. Temperatur der neutralen Zone ist standortabhängig. In Abbildung 5 sind die Messdaten einer Temperaturmesskette der Messstelle 70005 für den Messzeitraum Juli 2021 bis März 2026 dargestellt. Die saisonalen Temperatursignale an der Oberfläche werden zeitlich verzögert und gedämpft in den Untergrund geleitet, d.h. die hohen Lufttemperaturen im Sommer sind erst mehrere Monate später im Winter gedämpft im Untergrund messbar. Die Wärmetransportprozesse im Untergrund werden hauptsächlich durch den Wassergehalt, die Porosität und die Gesteinszusammensetzung beeinflusst. Wassergesättigte Schichten leiten Wärme besser als trockene, da Wasser die Wärmeleitfähigkeit stark erhöht (weniger Dämpfung). Für das Sommerhalbjahr (Mai-Oktober) sind die mittleren Niederschläge signifikant höher (SenStadtWohn 2021, Umweltatlaskarte 04.02 ), wodurch der Wärmetransport in den Untergrund begünstigt wird. Die Porosität kann ebenfalls einen starken Einfluss auf die thermischen Eigenschaften des Bodens haben, da viele mit Luft gefüllte Poren eine schlechte Wärmeleitung ergeben und viele mit Wasser gefüllte Poren eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit bedingen. Ebenso hat das Material des Korngerüsts einen Einfluss, z.B. besitzt Ton eine hohe Wärmekapazität und kann Wärme gut speichern, folglich wird das Temperatursignal dann stärker gedämpft. Die Auswertung verschiedener Grundwassermessstellen im Innenstadtbereich mit Daten aus den letzten Jahrzehnten zeigt, dass langfristig ein Anstieg der Grundwassertemperatur in größeren Tiefen zu verzeichnen ist. Die in der Grundwassermessstelle 7063 zwischen 1984 und 2024 durchgeführten Messungen in Abbildung 6 zeigen eine immer stärkere Abweichung der Temperaturtiefenprofile von dem ungestörten Temperaturverlauf, wobei die Abweichung mit der Tiefe abnimmt. Ein Vergleich mit dem angenommenen „ungestörten“ Temperaturverlauf zeigt bis in ca. 70 m Tiefe einen deutlichen Anstieg der Untergrundtemperatur. In 40 m Tiefe beträgt dieser Temperaturunterschied im Vergleich zur Messung Mai 1984 ca. 1 °C. Dieser beobachtete Temperaturanstieg ist auf eine Veränderung des Lokalklimas durch vermutlich eine Zunahme der Wohnbebauung zurückzuführen, die in den 1960 bis 1970er Jahren in unmittelbarer Nähe errichtet worden ist. Möglicherweise steht die Temperaturzunahme auch im Zusammenhang mit einem Rupeltonfenster und damit verbundenem Salzwasseraufstieg. Der „ungestörte“ Temperaturverlauf wurde aus dem Bohrprofil, der für den Standort angenommenen mittleren Wärmestromdichte und der ungestörten mittleren Oberflächenjahres¬temperatur theoretisch berechnet (Henning Energie- und Umweltberatung, 2010). Die Messungen von 2015, 2021 und 2024 zeigen einen fortschreitenden Temperaturanstieg. Dieser Temperaturanstieg ist bis in Tiefen von ca. 80 m sichtbar. Da im Umfeld der Messstelle in diesem Zeitraum keine signifikanten Veränderungen durch z. B. Bebauung/Flächenversiegelung bekannt sind, die eine Veränderung des Lokalklimas bewirken könnte, besteht in diesem Fall wahrscheinlich ein Zusammenhang mit den steigenden Lufttemperaturen in Folge des Klimawandels und einer Beeinflussung mit sich überlappenden Faktoren wie Versiegelung, Bebauung, Verkehr und Abwärmeeinträgen. Topographie und Hydrogeologie Das in nahezu Ost-West-Richtung verlaufende Warschau-Berliner Urstromtal trennt die Barnim-Hochfläche im Norden von der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte im Süden der Stadt (Abbildung 7). Die Geländehöhen des Urstromtales liegen bei 30 bis 40 m über NHN, während die Hochflächen durchschnittlich bei 40 bis 60 m über NHN liegen. Einzelne Höhen erheben sich bis über 100 m über den Meeresspiegel. Das Normalhöhennull (NHN) bezeichnet die Bezugsfläche für die Angabe von Höhen über dem Meeresspiegel in Deutschland. Im geologischen Untergrund von Berlin ist der Porenraum, der überwiegend sandig und kiesigen Sedimente der oberen 150 bis 200 m, vollständig bis nahe an die Geländeoberfläche mit Grundwasser erfüllt, das zur Trinkwasserversorgung der Stadt genutzt wird. Der Abstand zwischen Grundwasseroberfläche und Geländeoberkante (Grundwasserflurabstand) schwankt je nach morphologischen und geologischen Gegebenheiten zwischen 0 m und wenigen Metern im Urstromtal sowie 5 bis über 30 m auf den Hochflächen (vgl. Karte Flurabstand des Grundwassers, Karte 02.07 ). Die Grundwasserentnahmen zur Trink- und Brauchwassergewinnung führen zur Ausbildung von weit gespannten Absenktrichtern der Grundwasseroberfläche in den Wasserschutzgebieten, wodurch die natürlichen Grundwasserflurabstände und -fließgeschwindigkeiten erhöht sowie die natürlichen Grundwasserfließrichtungen verändert werden. Dadurch sind in den Bereichen, in denen Brunnengalerien in der Nähe von Flüssen und Seen Grundwasser fördern, influente Verhältnisse entstanden, d. h. das Oberflächenwasser infiltriert als Uferfiltrat in das Grundwasser. Das Oberflächenwasser wird durch erhöhte Lufttemperaturen im Sommer und vielfache Kühlwassereinleitungen von Heizkraftwerken ganzjährig erwärmt (wie z. B. im Bereich der Spree) und führt durch die Infiltration im Einzugsbereich des Oberflächengewässers zwangsläufig zu einer Erwärmung des Grundwassers. Flächennutzung, Versiegelung und klimatische Verhältnisse Das Land Berlin besitzt eine polyzentrale Besiedlungsstruktur, die durch das Vorhandensein zweier Hauptzentren, mehrerer kleinerer Stadtzentren sowie einem dichten Nebeneinander von Wohnen, Grünflächen, Gewerbe und Industrie charakterisiert ist. Größere Gewerbegebiete und Industrieansiedlungen liegen bevorzugt an den vom Stadtkern radial zum Stadtrand gerichteten Siedlungs- und Entwicklungsachsen sowie an kanalisierten Oberflächengewässern (siehe Abbildung 8). Vereinfacht lassen sich folgende Unterscheidungen treffen (SenStadt 2015, Umweltatlaskarte 06.01 ): Grün- und Freiflächen (34,6 %) Bebaute Flächen (inkl. Straßen) (59,3 %) Gewässer (6,1 %) Bei der Betrachtung der lokalklimatischen Verhältnisse in Berlin zeigt vor allem die baulich hochverdichtete Innenstadt tiefgreifende Temperaturveränderungen gegenüber den Randbereichen. So beträgt das langjährige Mittel der Lufttemperatur zwischen 1981 und 2010 (vgl. Karte Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1981 – 2010, Karte 04.02 ) beispielsweise am nordöstlichen Stadtrand in Buch 9,5 °C, im Innenstadtbereich wird dagegen ein langjähriges Mittel von bis zu 10,4 °C gemessen. Die Temperaturabweichungen auf globaler sowie lokaler Ebene für Berlin in Abbildung 9 zeigen, dass seit Beginn der 1980er Jahre ein deutlicher Anstieg der Lufttemperaturen im Vergleich zum langjährigen Mittel zu beobachten ist. Die globale Temperaturabweichung vom langjährigen Mittel beträgt im Jahr 1995 ca. 0,5 °C und im Jahr 2024 ca. 1,3 °C. Diese wachsenden Abweichungen sind auch lokal in Berlin an verschiedenen Klimastationen festzustellen und führen zu einer merklichen Störung des Temperaturgleichgewichts im oberflächennahen Untergrund. In Abbildung 10 sind verschiedene Temperaturentwicklungen in 12 bzw. 20 m Tiefe für den Zeitraum 1979 – 2024 dargestellt. Die in Potsdam ermittelte Bodentemperatur in 12 m Tiefe ist im Zeitraum zwischen 1984 und 2019 um ca. 1,4 °C gestiegen. Die Messungen der Bodentemperatur an der Säkulärstation Potsdam wurden im Jahr 2019 eingestellt. In der Grundwassermessstelle 7063 in Berlin Neukölln stieg im Betrachtungszeitraum von 1984 bis 2024 die Temperatur in 20 m Tiefe um 1,5 °C an. In der Messstelle 6007 in Berlin Gesundbrunnen ist ein ähnlicher Temperaturanstieg zu verzeichnen. Die Messstelle 6005 in Berlin Wedding zeigt einen erheblich stärkeren Anstieg der Temperatur mit 4,6 °C von 1979 bis 2024, welche auf veränderte Wärmeeinträge durch eine veränderte Flächennutzung in der Umgebung hindeutet. Die Grundwassermessstelle 6005 befindet sich am Becken des Nordhafens, weshalb auch thermische Einträge aus Oberflächengewässern eine Rolle spielen können.