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.