Die Aare wird immer wärmer – Dies hat Folgen für viele Fischarten und den Betrieb eines Kernkraftwerks

 |  27. Oktober 2019
Das Kernkraftwerk Beznau soll insgesamt 60 Jahre am Netz bleiben (Foto: Benjamin Schlegel)

Aufgrund des Klimawandels nehmen die Hitzetage zu. Das hat Auswirkungen auf die Wassertemperatur von Schweizer Flüssen und Seen. Bei der Aare kommt ein wichtiger Faktor hinzu: Das Kernkraftwerk Beznau erwärmt das Wasser im letzen Abschnitt deutlich.

Zunehmende Wassertemperaturen stellen ein Risiko für Fische und andere Wasserlebewesen dar. Neben der erhöhten Gefahr von Erkrankungen durch Parasiten und Bakterien zeichnet sich der niedrige Sauerstoffgehalt im Wasser verantwortlich für die Bedrohung der Fischbestände. Für viele einheimische Fischarten, vor allem für die Salmoniden (lachs- und forellenartige Fische), wird es kritisch, wenn die Wassertemperatur über rund 25 Grad Celsius klettert. Für die Äsche zum Beispiel, die es kühl und sauerstoffreich mag, können Wassertemperaturen ab 24 Grad bereits tödlich sein. Bei Bachforellen treten ab 17 bis 18 Grad Celsius wegen erhöhtem Sauerstoffbedarf Stresssymptome auf, was dazu führen kann, dass die Nahrungsaufnahme stark zurückgeht. Bleiben die Wassertemperaturen über mehrere Tage hinweg bei 24 Grad Celsius kann dies tödlich sein – bei 30 Grad Celsius tritt der Tod fast immer sofort ein. Äschen kommen in diesem Abschnitt der Aare häufiger vor als Forellen und sind die Hauptleidtragenden der steigenden Temperaturen.

Jahreshöchstwerte der Aare bei der Messstation Brugg vor Beznau (Messdaten: BAFU)

Von steigenden Wassertemperaturen ist auch die Aare betroffen (siehe obige Grafik). Die treibenden Kräfte der Erhitzung sind neben dem Klimawandel Kernkraftwerke: Wie der Bundesrat bestätigt, erhitzt das Kernkraftwerk Beznau I + II wegen seines fehlenden Kühlturmes den Fluss auf den letzten sieben Kilometern teilweise um über ein Grad Celsius bei Volllast, je nach Wassermenge gar bis zu 1.7 Grad Celsius. Dies hat auch deutliche Auswirkungen auf die Wassertemperatur des Rheins nach dem Zusammenfluss: Das Kernkraftwerk ist die grösste menschengemachte Wärmequelle bis Abfluss aus der Schweiz in Basel.

Beznau erwärmt die Aare um fast 1°C (Messdaten Tageshöchstwerte: BAFU)

Eine Auswertung der Tageshöchstwerte zwischen 1974 und 2018 belegt den Einfluss des Kernkraftwerks deutlich: Der Unterschied zwischen der Messstation Brugg (vor Beznau) und Felsenau (nach Beznau) beträgt im Median 0.87 Grad Celsius. Der Unterschied zwischen Brügg (Ausgang Bielersee) und Brugg beträgt im Vergleich lediglich -0.01 Grad Celsius.

Interessant ist dieser Fakt auch darum, weil die Distanz zwischen Brügg und Brugg rund 100 Kilometer beträgt, während das Flusswasser der Aare zwischen Brugg und Felsenau nur etwa 20 Kilometer zurücklegt. Die Temperaturunterschiede werden allerdings auch durch Zuflüsse beeinflusst (siehe folgende Grafik) und sind deshalb nicht konstant. So fliesst die Emme kurz nach Solothurn in die Aare, bei lokalen Gewittern führt sie viel kaltes Wasser mit sich. Kurz nach Brugg fliessen die eher kältere Reuss und die wärmere Limmat in die Aare und nach Beznau kann sich das Wasser in einem kleinen Stausee aufwärmen.

Die Messstationen des BAFU, an denen die Wassertemperatur gemessen wird, sind mit orangen Punkten abgebildet.

Weil im Hitzesommer 2018 die Wassertemperatur der Aare unterhalb des AKW Beznau mehrfach die Marke von 25 Grad Celsius überschritten hat (siehe folgende Grafik), hat das Bundesamt für Energie Anfang Juli 2019 mit einer Verfügung reagiert. Diese schreibt vor, dass das Kernkraftwerk seine Leistung um bis zu 50% drosseln muss, wenn die Gefahr besteht, dass die Flusstemperatur nach der Kühlwassereinleitung über 25 Grad Celsius steigt. Da eine Leistung unter 50 Prozent aus Sicherheitsgründen nicht möglich ist, muss das Kernkraftwerk abgeschaltet werden, wenn drei Tage nacheinander die 25-Grad-Marke bei der Maximaltemperatur überschritten wird. Zudem überprüfen das Bundesamt für Energie und das Bundesamt für Umwelt zurzeit, ob die Bewilligung des Bundesrates aus dem Jahr 1997 zur Einleitung von Kühlwasser in die Aare angepasst werden muss.

BAFU-Messstation Aare-Felsenau: Tage, an denen die Wassertemperatur 25°C überschritten hat. (Messdaten: BAFU)

Im Sommer 2019 kamen die Bestimmungen der Verordnung nur Ende Juli zur Anwendung. Das Kraftwerk musste die Leistung während fünf Tagen auf bis zu 50% runterfahren. Gemäss den Daten der Axpo-Messstation, die sich direkt nach dem Kernkraftwerk befindet, wurde die Temperatur während dieser fünf Tage dreimal erreicht respektive überschritten. Am 24. Juli wurden maximal 25 Grad gemessen, am 25. Juli 25.2 Grad und am 26. Juli 25.4 Grad. Am 27. Juli ist die Temperatur der Aare erstmals wieder unter den Richtwert gesunken. Das Abschalten des Kernkraftwerks war diesen Sommer nicht nötig.

In naher Zukunft dürfte sich dies aber ändern. Wie ein einfaches Prognosemodell für die nächsten zehn Jahre zeigt, wird die Wassertemperatur tendenziell weiter ansteigen. Dieser Anstieg bedeutet nicht, dass es nicht auch wieder einmal einen kalten und nassen Sommer geben wird. Zu unterscheiden ist nämlich zwischen Klima und Wetter – das Wetter ist tagesabhängig, während das Klima einem langfristigen Trend folgt und sich in extremen Wetterphänomenen manifestiert.

Das Kernkraftwerk wird somit vermutlich in Zukunft das eine oder andere Mal abgeschalten werden müssen, zumal es laut einem Bericht der NZZ noch 60 anstatt der ursprünglich geplanten 50 Jahre am Netz bleiben soll. Ob eine sechzig jährige Laufzeit politisch durchkommt, ist eine andere Frage. Gut möglich, dass das neue Parlament versuchen wird, dem einen Riegel zu schieben.

Prognosemodell

Um die Prognose zu erstellen, habe ich ein SARIMA Modell („Seasonal Autoregressiv Integrated Moving Average“) mit den monatlichen Höchstwerten gerechnet. ARIMA- Modelle können verwendet werden, um mit Zeitreihendaten Zukunftsprognosen zu erstellen. Das Saisonale kommt zur Anwendung, wenn der Trend saisonal ist, was bei diesen Daten der Fall ist: Die Temperaturen sind in den Wintermonaten immer viel tiefer als im Sommer. Es erfasst also den Zick-Zack-Kurs der Daten. Um das beste Modell zu finden, wurden mehrere Modell geschätzt und verglichen. Für die Prognose wurde das SARIMA(1,1,1,0,1,1,12) Modell verwendet, da es den bestehenden Daten am nächsten kommt. Die dunkelblaue Linie stellt dabei die gemessenen Monatshöchstwerte dar, die hellblaue Linie die Prognosen für die nächsten zehn Jahre. Die hellere Fläche um den Mittelwert stellt dabei das 95%-Konfidenzintervall dar. Das bedeutet, dass bei theoretischen 100 zukünftigen Werten, 95 davon in diesem Bereich liegen sollten. Oder anders ausgedrückt: hätten wir 100 Erden, würde die Temperatur auf 95 dieser Erden in diesem Bereich liegen. Das Konfinzenintervall ist eine Darstellung der Unsicherheit.

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