Wie lange dauert es, bis Regenwasser ins Grundwasser kommt?

Regenwasser im Grundwasser: Tage bis Jahrzehnte Dauer

Die Frage wie lange dauert es bis regenwasser ins grundwasser kommt ist für unsere Trinkwasserversorgung entscheidend. Da Böden wie Filter wirken, variiert die Sickerzeit massiv je nach Untergrundstruktur. Ein Verständnis dieser natürlichen Prozesse hilft dabei, die Risiken für unsere Wasserressourcen besser einzuschätzen und rechtzeitig Schutzmaßnahmen für die Zukunft zu ergreifen.

Der lange Weg des Regentropfens

Die Frage, Wie lange dauert es, bis Regenwasser ins Grundwasser kommt?, lässt sich nicht pauschal beantworten. Die Dauer hängt maßgeblich von der Bodenbeschaffenheit ab und kann zwischen wenigen Tagen in sandigen Regionen bis zu mehreren Jahrzehnten in dichten Tonböden betragen. In manchen Teilen Deutschlands ist das Regenwasser von heute erst in über zehn Jahren als Grundwasser verfügbar. Ein Regentropfen auf sandigem Boden legt pro Tag etwa 1 bis 2 Meter zurück, während er in dichtem Ton weniger als 1 Zentimeter pro Jahr schafft. ^[1]

Die wichtigsten Einflussfaktoren auf die Versickerungsdauer

Neben der Bodenart spielen auch die Niederschlagsmenge, die aktuelle Bodenfeuchte, die Vegetation und die Tiefe des Grundwasserspiegels eine große Rolle. Entscheidend ist vor allem das Winterhalbjahr: Dann ruht die Vegetation, und die Verdunstung ist gering. So kann ein Großteil des Niederschlags versickern und zur Grundwasserneubildung beitragen. Im Sommer dagegen sind selbst bei durchschnittlichen Niederschlägen fallende Grundwasserspiegel normal, da ein Großteil des Wassers verdunstet oder von Pflanzen aufgenommen wird.

Wie verschiedene Bodenarten die Versickerung beeinflussen

Die Versickerungsgeschwindigkeit im Boden wird durch den sogenannten kf-Wert (Durchlässigkeitsbeiwert) beschrieben. Grobe Böden wie Sand und Kies sind sehr durchlässig, während feinkörnige Böden wie Ton und Lehm das Wasser stark bremsen. Die folgende Übersicht zeigt die Bandbreite für verschiedene Bodenarten:

Sand und Kies: Diese Böden haben große Poren und lassen das Wasser sehr schnell durch. Der kf-Wert liegt zwischen 10^-4 und 10^-2 m/s. Das bedeutet, das Wasser kann mehrere Meter pro Tag zurücklegen ^[2]. In grobsandigen bis kiesigen Böden kann das Wasser bereits innerhalb weniger Stunden im Grundwasser ankommen.

Lehm und Schluff: Diese Böden sind mitteldicht und haben kleinere Poren. Der kf-Wert liegt zwischen 10^-9 und 10^-6 m/s. Die Versickerung kann Monate bis Jahre dauern ^[3]. In lehmigen Böden kann es bis zu fünf Jahre dauern, bis das Wasser das Grundwasser erreicht.

Ton: Dichte Tonböden sind sehr schwer durchlässig. Der kf-Wert liegt unter 10^-9 m/s. Hier kann die Versickerung Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte dauern ^[4], was die Dauer Versickerung Regenwasser enorm verlängert. In Berlin-Prenzlauer Berg dauert der Prozess 25 bis teilweise 50 Jahre, während er im Spandauer Forst weniger als ein Jahr beträgt.

Schnelle Pfade: Präferentielle Fließwege

Die reine Matrixversickerung ist nicht der einzige Weg. Oft gibt es präferentielle Fließwege wie Wurzelgänge, Risse oder Tiergänge. Bei Starkregen kann Wasser über diese Makroporen innerhalb weniger Stunden in tiefere Schichten gelangen. Dies erklärt, warum Grundwasserpegel manchmal sehr schnell auf Starkregen reagieren, obwohl die umgebende Bodenmatrix eigentlich eine viel langsamere Versickerung erwarten ließe.

Solche schnellen Pfade sind vor allem für den Stofftransport relevant. Schadstoffe können so ungefiltert ins Grundwasser gelangen. Für die langfristige Grundwasserneubildung und die Filterung von Schadstoffen ist jedoch die langsame Matrixversickerung entscheidend.

Das Winterhalbjahr: Die entscheidende Zeit für die Grundwasserneubildung

In Deutschland und anderen gemäßigten Klimazonen findet der Großteil der Grundwasserneubildung im Winterhalbjahr statt. Von November bis April ist die Verdunstung gering, und die Vegetation befindet sich in der Ruhephase, sodass sie kaum Wasser verbraucht. Dies sind wichtige Faktoren der Grundwasserneubildung. Die Böden sind zudem häufig wassergesättigt, sodass Niederschläge direkt versickern können.

Die Sommermonate spielen für die Grundwasserneubildung dagegen kaum eine Rolle. Selbst bei durchschnittlichen Niederschlägen ist der Grundwasserspiegel im Sommer oft fallend, weil die Verdunstung hoch ist. Ein einzelner Sommerregen füllt in der Regel nicht die Grundwasserspeicher auf, sondern befeuchtet lediglich die oberen Bodenschichten. Das hydrologische Winterhalbjahr ist daher entscheidend für die Regeneration der Grundwasserressourcen.

Wie viel Regen wird tatsächlich zu Grundwasser?

Nicht der gesamte Niederschlag erreicht das Grundwasser. Ein großer Teil verdunstet direkt, wird von Pflanzen aufgenommen oder fließt oberflächlich ab. Im langjährigen Mittel liegt die Grundwasserneubildung in Deutschland bei etwa 135 Millimetern pro Jahr. Das entspricht rund 135 Litern pro Quadratmeter. Von den 859 Millimetern Jahresniederschlag, die im Mittel fallen, werden nur etwa 135 Millimeter tatsächlich zu neuem Grundwasser. Diese Menge unterliegt jedoch starken jährlichen Schwankungen und ist regional sehr unterschiedlich. In Bayern wird nur aus etwa 20 bis 25 Prozent des Niederschlags tatsächlich Grundwasser gebildet. ^[7]

Warum Sommerregen den Grundwasserspiegel kaum anhebt

Viele Menschen wundern sich, warum selbst ein regenreicher Sommer die Grundwasserpegel nicht merklich ansteigen lässt. Oft stellt man sich die Frage: Wie schnell steigt Grundwasser nach Regen? Die Erklärung liegt in der Hydrologie: Im Sommer ist der Boden oft trocken, und die Verdunstungsrate ist hoch. Zudem benötigen die Pflanzen viel Wasser. Das Regenwasser wird daher zunächst von der Vegetation aufgenommen oder verdunstet, bevor es in tiefere Schichten vordringen kann. Erst wenn der Boden gesättigt ist, kann Wasser versickern. Dies ist im Sommer nur nach sehr lang anhaltenden Regenperioden der Fall.

Das Landesamt für Umwelt in Rheinland-Pfalz erklärt: Sommerniederschläge führen nur in Ausnahmefällen etwa bei sandigen Böden zu einem Anstieg des Grundwasserspiegels. Der nasse Winter 2023/24 hat dagegen zu einer deutlichen Erholung der Grundwasserstände geführt. Im Mai 2024 war in etwa wieder das Niveau von 2017 erreicht.

Grundwasserneubildung in Deutschland: Zahlen und Fakten

Grundwasser ist die wichtigste Quelle für Trinkwasser in Deutschland. Rund 70 Prozent des Trinkwassers werden aus Grundwasserressourcen gewonnen. Die Grundwasserneubildung ist daher ein entscheidender Faktor für die Wasserversorgung. Im Zeitraum 2011 bis 2020 betrug sie jedoch nur etwa 79 Prozent des langjährigen Mittels von 136 mm pro Jahr. ^[9]

Die mittlere Netto-Grundwasserneubildung wird mit dem Modell mGROWA berechnet. Für den Zeitraum 1961 bis 2020 wurden Mittelwerte der Jahressummen ermittelt. Die Studie WADKlim zeigt, dass die Wasserverfügbarkeit in Deutschland durch den Klimawandel künftig abnehmen könnte, insbesondere in Trockenzeiten drohen Engpässe.

Versickerungsdauer im Vergleich

Die folgende Tabelle zeigt die Bandbreite der Versickerungsdauer in Abhängigkeit von der Bodenart:

Sand & Kies (locker, grobkörnig)

Mehrere Meter pro Tag (10 m/Tag möglich)

Weniger als 1 Jahr (in Spandau unter 1 Jahr)

10^-4 bis 10^-2 m/s (sehr hoch)

Norddeutsches Tiefland, Flussauen, Berlin-Spandau

Lehm & Löss (mittel-dicht)

Zentimeter pro Tag bis Millimeter pro Jahr

Monate bis Jahre (auf Lössböden 20 Jahre für 10 m Tiefe)

10^-9 bis 10^-6 m/s (mittel)

Mittelgebirge, Magdeburger Börde

Ton (dicht, feinkörnig)

Wenige Zentimeter pro Jahr oder weniger

Jahrzehnte bis Jahrhunderte (in Prenzlauer Berg 25-50 Jahre)

< 10^-9 m/s (sehr gering)

Alpenvorland, Eifel, Berlin-Prenzlauer Berg

Die Reise eines Tropfens in Berlin

Berlin hat eine besondere geologische Situation: In Spandau dominieren sandige Böden, während in Prenzlauer Berg dichte Tone vorherrschen. Ein Regentropfen, der im Spandauer Forst fällt, erreicht das Grundwasser in weniger als einem Jahr. Die Versickerungsgeschwindigkeit ist hier sehr hoch, und das Grundwasser ist anfällig für Verunreinigungen von der Oberfläche.

In Prenzlauer Berg ist die Situation völlig anders. Hier dauert der gleiche Prozess 25 bis 50 Jahre. Der dichte Tonboden lässt das Wasser nur sehr langsam durch. Der Tropfen braucht Jahrzehnte, um die Grundwasserleiter zu erreichen. Dies macht das Grundwasser in dieser Region weniger anfällig für kurzfristige Verschmutzungen, aber auch schwieriger zu regenerieren.

Diese unterschiedlichen Verhältnisse haben konkrete Auswirkungen: Bei einem Unfall mit Schadstoffen in Spandau müssten die Behörden sehr schnell handeln, um eine Kontamination des Grundwassers zu verhindern. In Prenzlauer Berg hätten sie mehr Zeit, da der Schadstoff Jahrzehnte brauchen würde, um in tiefere Schichten zu gelangen.

Der lange Weg durch Lössböden

In den Lössböden Mitteldeutschlands, beispielsweise in der Magdeburger Börde, ist die Versickerung extrem langsam. Ein Regentropfen, der dort fällt, braucht etwa mehrere Jahrzehnte, um eine Tiefe von 10 Metern zu erreichen.^[10] Diese Böden sind sehr dicht und haben eine geringe Durchlässigkeit.

Für die Landwirtschaft bedeutet dies, dass die Böden kaum Wasser aus tiefen Schichten nachziehen können. Die Pflanzen sind daher auf oberflächennahe Feuchtigkeit angewiesen. Gleichzeitig sind diese Böden gut für den Grundwasserschutz, da Schadstoffe sehr lange brauchen, um ins Grundwasser zu gelangen.

Allerdings macht diese Langsamkeit die Grundwasserneubildung in diesen Regionen auch anfällig für den Klimawandel. Wenn die Winter trockener werden, kann sich der Grundwasserspiegel nur sehr langsam erholen, was zu langfristigen Wasserknappheiten führen kann.