Karstgrundwasserleiter bedecken 40 % der Fläche im Alpenraum und versorgen Großstädte wie Wien und Innsbruck mit Trinkwasser (Goldscheider et al. 2025). Aufgrund der schnellen Reaktion auf hydrologische Ereignisse und der Rolle der temperaturgesteuerten Schneeschmelze für die Grundwasserneubildung sind Karstsysteme in den Alpen besonders anfällig gegenüber künftigen Klimaänderungen. Um die Karstwasserressourcen im Alpenraum unter dem Einfluss des Klimawandels nachhaltig zu bewirtschaften, bedarf es robuster, generalisierbarer Modelle, die auf viele Quellen anwendbar sind. Datengetriebene Ansätze wie Künstliche Neuronale Netze oder Speichermodelle sind für diese Aufgabe besonders geeignet, da sie mit wenig systemspezifischem Vorwissen und leicht verfügbaren Eingangsdaten auskommen. Häufig erfordern sie jedoch eine Abschätzung des Einzugsgebiets (EZG) – ein Parameter, der bei Karstquellen aufgrund komplexer unterirdischer Fließsysteme oft unbekannt und nur aufwändig bestimmbar ist, aber wichtige Eingangsgrößen wie Grundwasserneubildungsfläche, Gebietsniederschlag oder Höhenverteilung liefert.

In diesem Beitrag wird eine vereinfachte Methode zur Näherung von Größe und Lage des EZGs vorgestellt. Die Mindestgröße wird aus der mittleren Schüttung und der mithilfe globaler ERA5-LAND-Daten bestimmten Neubildung abgeschätzt, während die Lage über das scheinbare, topographische Einzugsgebiet sowie vorhandene Tracerdaten angenähert wird. Die Form des EZGs wird idealisiert als Kreis angenommen. Das Verfahren wird auf einen neuen, alpenweiten Karstquelldatensatz (Joger et al. 2025) angewendet und in drei Schritten bewertet: (1) visuell anhand gut untersuchter Quellen mit bekanntem EZG, (2) objektiv über den „Intersection over Union“ (IoU) aus der Objekterkennung und (3) hinsichtlich des Einflusses auf Modellierungsergebnisse auf ein konzeptionelles Speichermodell. Hierfür wird das Speichermodell KarstMod (Mazzilli et al. 2019) einmal als Referenz auf Grundlage des bekannten EZGs kalibriert und einmal unter ansonsten gleichen Bedingungen mit Hilfe des genäherten EZGs.

Wie erwartet zeigen die visuellen Vergleiche von bekannten EZG und deren Näherung bei komplexen Karstsystemen teils deutliche Abweichungen in Lage und Größe. Der IoU liegt für die 55 untersuchten Quellen mit mutmaßlich bekanntem EZG im Mittel bei 0.32 und maximal bei 0.73, wobei der theoretische Maximalwert von 1 aufgrund der kreisförmigen Näherung praktisch kaum erreichbar ist. Nichtsdestotrotz zeigt die konkrete Anwendung der genäherten EZG für die Modellierung mit KarstMod keine signifikanten Unterschiede in der Modellgüte. Die vorgestellte Methode bietet somit einen pragmatischen Ansatz zur Abschätzung von unbekannten Karsteinzugsgebieten für die datengetriebene Schüttungsmodellierung und eignet sich besonders für großräumige Modellierungsprojekte, die effiziente und übertragbare Verfahren erfordern.

Goldscheider, N., Xanke, J. und Liesch, T.: Verbreitung von Carbonatgesteinen und Karstwasserressourcen im Alpenraum. Grundwasser (2025). https//doi.org/10.1007/s00767-025-00596-x

Joger, F. et al.: Ein neuer Benchmark-Datensatz zu Karstschüttungen und Einzugsgebiets-Attributen im Alpenraum. 30. FH-DGGV-Tagung Leipzig (2026).

Mazzilli, N. et al.: KarstMod: A modelling platform for rainfall - discharge analysis and modelling dedicated to karst systems. Environmental Modelling & Software 122 (2019). https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2017.03.015