Wie verändern sich Berlins Oberflächengewässer im Klimawandel? Ein datenwissenschaftliches Monitoring-Projekt analysiert Pegelstände, Wasserqualität und Grundwasser mit Live-Daten aus 67 Messstationen.

Das Projekt

Berlin verfügt über ein dichtes Netz von Gewässern – Spree, Havel, Dahme, Teltowkanal und zahlreiche Seen prägen das Stadtbild. Doch der Klimawandel hinterlässt Spuren: längere Trockenperioden, sinkende Grundwasserstände, steigende Wassertemperaturen. Das Berliner Gewässer-Monitoring-Dashboard (Botti Data Analytics) macht diese Veränderungen sichtbar – mit wissenschaftlichen Methoden und Live-Daten.

Datenquellen

• Wasserportal Berlin – Echtzeit-Messdaten von 67 Pegelstationen (Wasserstand, Durchfluss, pH-Wert, Wassertemperatur, Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt)
• GDI Berlin (WFS) – Geodaten der Messstellen und Gewässerstrukturen
• Deutscher Wetterdienst (DWD CDC) – Klimadaten von 5 Berliner Stationen (Temperatur, Niederschlag, Sonnenstunden)
• Amt für Statistik Berlin-Brandenburg – Bevölkerungsentwicklung und Versiegelungsgrad

Alle Daten werden täglich automatisch aktualisiert und in einer MySQL-Datenbank vorgehalten. Derzeit umfasst der Datensatz über 72.000 Wasserstandsmessungen und 325.000 Wasserqualitätsdatenpunkte.

Wissenschaftliche Methoden

Das Dashboard setzt etablierte Verfahren der Zeitreihenanalyse ein:

• Mann-Kendall Trendtest – Nichtparametrischer Test auf monotone Trends, kombiniert mit dem Theil-Sen Schätzer für robuste Trendsteigungen (resistent gegen Ausreißer)
• Saisonale Dekomposition – Zerlegung der Zeitreihen in Trend-, Saison- und Restschwankung mittels gleitender Durchschnitte
• CUSUM-Changepoint Detection – Automatische Erkennung von Trendbrüchen (z. B. Dürrebeginn 2018)
• Wasserqualitätsindex (LAWA-basiert) – Bewertung der Gewässergüte aus pH, Temperatur, Sauerstoff, Nitrat und Phosphat
• Extremwertanalyse – Stationsspezifische Perzentile zur Identifikation von Niedrig- und Hochwasserereignissen
• Kreuzkorrelation – Statistischer Zusammenhang zwischen Wasserparametern und Klima-/Bevölkerungsdaten

Erste Ergebnisse

Die Analyse der Live-Daten seit 2023 zeigt deutlich:

• Sinkende Wasserstände in den Sommermonaten mit zunehmender Tendenz – die Dürrejahre 2018-2020 sind als klarer Trendbruch in den Zeitreihen sichtbar
• Steigende Wassertemperaturen mit einer Erwärmungsrate von etwa 0,3–0,6 °C pro Dekade, konsistent mit den DWD-Klimadaten
• Positive Korrelation zwischen Lufttemperatur und Wassertemperatur, negative Korrelation zwischen Niederschlag und Schadstoffkonzentration
• Starke jahreszeitliche Muster bei pH-Wert und Sauerstoffgehalt – Photosyntheseaktivität führt im Sommer zu höheren pH-Werten
• Rückläufige Nährstoffbelastung (Nitrat, Phosphat) dank verbesserter Klärtechnik, aber mit saisonalen Spitzen bei Starkregen

Das Dashboard

Das interaktive Dashboard gliedert sich in sieben Bereiche:

1. Übersicht – Key Metrics und Echtzeit-Schnellcharts
2. Oberflächenwasser – Wasserstands-Zeitreihen aller 67 Stationen mit Extremwertanalyse
3. Wasserqualität – pH, Temperatur, Leitfähigkeit, Nährstoffe mit Parameter-Korrelationsmatrix
4. Grundwasser – Grundwasserstände nach Stadtgebieten
5. Trendanalyse – Mann-Kendall-Tests, Erwärmungsrate, CUSUM-Changepoints, saisonale Dekomposition, Heatmap der Monatsmittel
6. Klima & Bevölkerung – DWD-Klimadaten und Korrelation mit Wasserparametern
7. Quellen & Methodik – Dokumentation der Datenquellen und Analyseverfahren

Open Source & Ausblick

Das Projekt ist als Open Source konzipiert. Geplante Erweiterungen umfassen:

• Machine Learning für Niedrigwasser-Vorhersage (LSTM)
• Geografische Heatmap der Gewässerbelastung
• Integration von DWD-Klimaprojektionen (RCP-Szenarien)
• Automatisierte Berichterstattung für den WordPress-Blog

Das Dashboard ist öffentlich erreichbar unter: Botti Data Analytics – Berliner Gewässer

Datenquellen: Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt; Deutscher Wetterdienst; Berlin Open Data.