Deutschland hat kürzlich aufeinanderfolgende extreme Dürrejahre erlebt, gefolgt von niederschlagsreicheren Perioden, die im Winter 2023/2024 sogar teils zu langanhaltenden Überschwemmungen führten. Während die Dynamik der Grundwasserstände in Bezug auf Dürren bereits untersucht wurden, ist bislang wenig darüber bekannt, wie sich Grundwassersysteme erholen, sobald die meteorologischen Bedingungen wieder feuchter werden bzw. sich normalisieren. Aufgrund der nichtlinearen Reaktionen des Grundwassers sind Unterschiede in den Steuerungsfaktoren zwischen Dürreentwicklung und -erholung zu erwarten, die zu unterschiedlichen Dynamiken und Zeitversätzen während Trocken- und Feuchtphasen führen können. Ein umfassendes Verständnis dieser Grundwassererholung ist entscheidend, um die langfristige Wasserverfügbarkeit zu bewerten, gefährdete Regionen zu identifizieren und Management- sowie Anpassungsstrategien im Klimawandel zu unterstützen.

Die laufende Studie erweitert den großräumigen Analyseansatz unserer vorherigen Arbeit (Ebeling et al., 2025), um die Erholung des Grundwassers nach Dürreereignissen in ganz Deutschland zu untersuchen. Hierzu werden über 5000 Grundwasser-Messstellen ausgewertet, einschließlich neu verfügbarer Daten. Die Analyse konzentriert sich darauf, wie und wann sich die Grundwasserstände nach längeren Trockenperioden wieder normalisieren und wie sich die Merkmale zwischen klimatischen und hydrogeologischen Regionen unterscheiden. Im Mittelpunkt stehen drei zentrale Forschungsfragen:
(1) Wie lange benötigt das Grundwasser, um sich nach einer extremen, mehrjährigen Dürre zu erholen, und haben sich die Systeme seit 2018 vollständig erholt?
(2) Wie viel Niederschlag ist erforderlich, um sich von starken, mittleren und leichten Dürren zu erholen?
(3) Welche Steuerungsfaktoren erklären die beobachteten Unterschiede?

Ergänzend zur Anomalie-basierten Betrachtungsweise verfolgen wir hier einen Wasserbilanz-basierten Ansatz, der klimatische und grundwasserbezogene Anomalien (Dürreindizes) auch mit Niederschlagsmengen verknüpft. Dadurch soll der Zusammenhang zwischen der Erholungsdynamik, dem Ausmaß vorangegangener Defizite und den klimatischen Bedingungen, die eine Erholung auslösen, hergestellt werden. Der explizite Fokus auf die Erholungsphase berücksichtigt, dass Speicherdefizite, Wiederauffüllungsmechanismen und Dynamiken in der ungesättigten Zone ein asymmetrisches Verhalten bedingen können.

Wir erwarten deutliche räumliche Unterschiede in den Reaktionen der Grundwassersysteme in Abhängigkeit von Aquifertyp, Tiefe und klimatischer Region. Ähnlich wie bei der Grundwasserstandsdynamik (der Signaldämpfung) dürfte die Mächtigkeit der ungesättigten Zone ein wesentlicher Steuerungsfaktor sein: Flachgründige Systeme erholen sich vermutlich schneller, während tiefere Systeme Dürresignale über mehrere Jahre beibehalten können – selbst bei überdurchschnittlichen Niederschlägen. Diese Hypothesen werden in der Studie daten-getrieben überprüft und quantitativ bewertet.

Ebeling, P., Musolff, A., Kumar, R., Hartmann, A. & Fleckenstein, J. H. (2025) Groundwater head responses to droughts across Germany. Hydrol. Earth Syst. Sci., 29(13), 2925-2950