Die Temperatur des Grundwassers zeigt im urbanen Raum ein räumlich und zeitlich komplexes Verhalten, das sich deutlich von klassischen hydrochemischen Parametern unterscheidet. Während chemische Parameter wie Nitrat oder Chlorid als Stoffkonzentrationen beschrieben werden und sich im Rahmen von Transport- und Reaktionsprozessen meist konservativ verhalten, ist die Temperatur eine Potenzialgröße der Wärmeenergie. Ihre Veränderung kann nicht nur physikalische, sondern auch chemische und biologische Prozesse im Grundwasser beeinflussen – und damit dessen Qualität.
In Städten wie Berlin, in denen das Trinkwasser ausschließlich aus dem Grundwasser gewonnen wird, ist das Verständnis der Temperaturveränderungen im Untergrund von zentraler Bedeutung, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.
Die Zunahme der oberflächennahen Untergrundtemperaturen steht in engem Zusammenhang mit steigenden Lufttemperaturen infolge des Klimawandels. Hinzu kommen urbane Effekte: Verdichtung und Flächenversiegelung reduzieren die Versickerung und damit die natürliche Kühlung des Bodens. Die letzten Jahrzehnte zeigen wie sich die Erwärmung langsam, aber stetig horizontal und vertikal im Untergrund ausdehnt. Die Ausbildung von sogenannten urbanen Wärmeinseln (UWI) betrifft nicht nur die Atmosphäre, sondern auch den Untergrund und das Grundwasser. Anthropogene Wärmequellen – etwa Wärmeverluste aus Gebäuden, Abwasserkanälen und Fernwärmeleitungen – sowie versiegelte Flächen tragen zusätzlich zur Erwärmung des Grundwassers bei.
Die Art der Flächennutzung beeinflusst den Wärmeeintrag in den Untergrund erheblich. Grünflächen wirken kühlend und verbessern lokal das Stadtklima. Maßnahmen wie Entsiegelung und dezentrale Regenwasserbewirtschaftung („Schwammstadt“-Konzept) können der Erwärmung des Untergrunds entgegenwirken.
Eine Zunahme der Grundwassertemperatur verändert weitere abiotische Randbedingungen, etwa die Sauerstofflöslichkeit, und stellt damit eine Herausforderung für den Grundwasserschutz dar. Eine nachhaltige Bewirtschaftung des urbanen Untergrunds muss daher den Schutz der Ressource Grundwasser mit den energetischen und stadtklimatischen Nutzungsansprüchen in Einklang bringen.