Der Hydrologische Atlas Österreichs: Von der Idee zur Umsetzung

1. Lieferung

Die Motivation

Der Schutz und die nachhaltige Nutzung der Wasservorkommen erfordern umfassende Kenntnisse über die Komponenten des Wasserkreislaufes, ihre räumliche und zeitliche Verteilung sowie über Eingriffe des Menschen und die Qualität des Wassers. Von besonderer Bedeutung ist die Zusammenschau der verschiedenen Themenbereiche der Hydrologie und der Wasserwirtschaft, um besser mögliche Entwicklungen abschätzen zu können.

Für eine gesamtösterreichische Betrachtung liegen umfangreiche, auch kartographisch aufbereitete Informationen vor. Ein großer Teil davon basiert auf der Arbeit des Hydrographischen Zentralbüros, der jetzigen Abteilung Wasserhaushalt im Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft. Auch in den Atlanten einzelner Bundesländer sowie im Atlas der Republik Österreich (1961-1977) finden sich Karten zu dem Gesamtthema Wasser.

Allerdings sind diese Quellen nicht aufeinander abgestimmt, weisen keine gemeinsame Kartengrundlage auf, sind hinsichtlich des Zeit- und Flächenbezugs nicht kompatibel oder erschweren aus anderen Gründen eine ganzheitliche Sichtweise der Hydrologie Österreichs.

Schließlich waren auch die neuen hydrologischen Atlanten der Nachbarländer Schweiz und Deutschland ein Anreiz, einen Hydrologischen Atlas für Österreich zu erstellen.

Die Zielsetzungen

Beim Hydrologischen Atlas Österreichs steht das Bundesgebiet als Ganzes und nicht das einzelne hydrologische Einzugsgebiet im Mittelpunkt. Das hydrologische Fachwissen, das durch Beobachtung, Analyse und Forschung erarbeitet wurde, soll einem breiteren Publikum zugänglich gemacht werden. Der Hydrologische Atlas Österreichs (HAÖ) verfolgt daher folgende Zielsetzungen:

• Homogene Darstellung von hydrologischen und wasserwirtschaftlichen Informationen auf bundesweiter Ebene
• Die Kompilation von hydrologischen Analysen und Statistiken, um damit dem Planer im Bereich der Hydrologie und Wasserwirtschaft Grunddaten zur Verfügung zu stellen
• Bereitstellung der in den Karten dargestellten, sowie weiteren damit verknüpften Informationen als digitale Datensätze. Damit ist die Erwartung verbunden, dass ein breiter Anwenderkreis für hydrologische Arbeiten in Zukunft auf einen einheitlichen, konsistenten Datenbestand einfach zurückgreifen kann und diese Arbeiten sowohl effizienter durchgeführt werden können als auch untereinander besser vergleichbar werden.
• Das Bewusstsein, dass Wasser eine wertvolle Ressource darstellt, soll in der Öffentlichkeit gefördert werden. Durch bereitgestelltes Lehrmaterial zu ausgewählten Themen wird die Verwendbarkeit des HAÖ in Schulen und höheren Bildungseinrichtungen unterstützt.

Der Inhalt

Die inhaltliche Gliederung unterscheidet die Komponenten des Wasserkreislaufes sowie Kapitel über Wasser- und Stoffhaushalt, Wasserwirtschaft sowie Wasser und Umwelt. Zu jedem Kapitel sind rund 5 bis 10 Kartentafeln mit ausführlichen Erläuterungsblättern in deutscher und englischer Sprache vorgesehen.

Die Durchführung

Die Initiative, einen Hydrologischen Atlas für Österreich (HAÖ) zu erstellen, ging von der Österreichischen Gesellschaft für Hydrologie (ÖGH) anlässlich ihrer Gründung im Jahr 1994 aus. Das Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und konstruktiven Wasserbau (IWHW) der Universität für Bodenkultur erhielt nach einer Reihe von vorbereitenden Gesprächen im Jahre 1997 vom Hydrographischen Zentralbüro als Projektträger und Vertreter des Herausgebers BMLFUW den Auftrag, eine Machbarkeitsstudie durchzuführen. In der Folge wurden Prototypen sowohl in einer klassischen gedruckten Ausführung als auch eine digitale, GIS-basierte Version entwickelt. Auf dieser Grundlage wurde im Sommer 2000 mit der Realisierung des HAÖ begonnen.

Das IWHW ist mit der Projektleitung und Koordination der Arbeiten zwischen Projektträger, Kartenautoren und kartographischer Ausarbeitung betraut, die am IWHW unter der kartographischen Beratung des Instituts für Geographie und Regionalforschung der Universität Wien durchgeführt wird. Die Autoren der einzelnen Karten repräsentieren die jeweils zu einem Thema in Österreich an führender Stelle tätigen Institutionen, wodurch der HAÖ zu einem Gemeinschaftswerk "der Hydrologen Österreichs" wird.

Ein wissenschaftlicher Beirat mit den Vertretern aller am Themenkreis Wasser besonders interessierten und kompetenten Institutionen stellt die Qualität des Werkes sicher. Als Herausgeber fungiert das Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, welches auch gemessen an seinen Verantwortlichkeiten und seinem Prinzip der Nachhaltigkeit bzw. als Lebensministerium an sich, diese Aufgabe übernommen hat.

Das Produkt

Der HAÖ ist eine Sammlung thematischer Karten, die aus einer klassischen, gedruckten Ausführung und einer digitalen, GIS-basierten Version besteht. Der gedruckte Atlas wurde als erweiterbare Kartensammlung konzipiert, die in drei Teillieferungen publiziert wird. Das Ziel war eine hochwertige kartographische Ausführung, mit der hydrologische Sachverhalte durch aussagekräftige und ansprechende Kartendarstellungen vermittelt werden. Zu jeder Karte gehören ausführliche Erläuterungsblätter, die die verwendete Datengrundlage, die Methodik und die Ergebnisse diskutieren. Karten und Erläuterungsblätter sind grundsätzlich zweisprachig, in Deutsch und Englisch, abgefasst. Durch die Zweisprachigkeit des HAÖ sollen auch internationale Interessenten angesprochen werden. Innerhalb Europas ist dies besonders wichtig, da u.a. die Staatengemeinschaft im Rahmen der Europäischen Union auf gesicherte, vergleichbare Untersuchungsergebnisse, auch auf dem Sektor Wasser im Hinblick auf die Erfordernisse der Wasserrahmenrichtlinie, zurückgreifen muss.

Die digitale, GIS-basierte Version stellt erstmals auf CD-ROM eine umfassende Sammlung hydrologischer Information in einheitlicher, aufeinander abgestimmter Form einem breiten Anwenderkreis zur Verfügung. Der digitale HAÖ enthält die für die gedruckten Karten verwendeten Datensätze, die mit GIS weiter bearbeitet werden können, sowie zusätzliche, mit den Karten verknüpfte textliche, tabellarische und graphische Informationen. Der benutzerfreundliche Zugang dazu wird durch eigens dafür entwickelte Betrachtungssoftware gewährleistet.

2. Lieferung

Ausgangslage

Der Hydrologische Atlas Österreichs (HAÖ) enthält seit der ersten Lieferung 2003 insgesamt 24 Kartentafeln mit Erläuterungen. Zu einem nennenswerten Teil handelt es sich hierbei um Grundkarten zu den Komponenten des Wasserkreislaufes. In einigen der vorgesehenen Kapitel, nämlich Wasserhaushalt, Wasserwirtschaft und Wasser und Umwelt waren noch keine Karten enthalten. Andere Karten waren im Inhaltsverzeichnis vorgesehen, konnten aber für die erste Lieferung noch nicht fertig gestellt werden.

Überblick über den Inhalt der 2. Lieferung

Die nunmehr vorliegende zweite Lieferung des HAÖ enthält 16 neue Kartentafeln, sodass insgesamt nun 40 Kartentafeln vorliegen.

Ein Schwerpunkt dieser Lieferung sind die Karten der Wasserbilanz. Es wurde ein räumlich verteiltes Wasserbilanzmodell flächendeckend für Österreich angewendet und zur Erstellung der Karten des mittleren jährlichen Gebietsniederschlages, der mittleren jährlichen aktuellen Gebietsverdunstung, der mittleren Abflusshöhe und der klimatischen Wasserbilanz herangezogen. Die modellierten Wasserbilanzkomponenten entsprechen natürlichen mittleren jährlichen Werten. Diese Karten sind auch deshalb interessant, weil in die Anwendung des Wasserbilanzmodells Informationen mehrerer Karten des HAÖ eingingen. Insbesondere wurden die Einzugsgebietsgliederung, die Bodenübersichtskarte, die Bodenbedeckung, das Jahresmittel der Lufttemperatur, die mittlere Jahresniederschlagshöhe, die Dauer von Trockenperioden, die mittlere potentielle Jahresverdunstung, die Schneehöhen und Schneebedeckung, die Hydrogeologie sowie die Wasserstands- und Abflussmessstellen verwendet.

Das Kapitel Grundlagen versammelt wichtige, allgemeine Informationen. Dazu zählen eine topografische Übersichtskarte, das Gewässernetz, die Einzugsgebietsgliederung, eine Bodenübersichtskarte, die Bodenbedeckung und die Lufttemperatur. Neu in der zweiten Lieferung sind die Karte der Einzugsgebietsgliederung, deren Wert vor allem durch die Bereitstellung des GIS-Datensatzes in der digitalen Version zum Tragen kommt, und die Bodenübersichtskarte, die zum ersten Mal in einer sorgfältig georeferenzierten und auch bodenkundlich überarbeiteten Version vorliegt.

Das Kapitel Niederschlag, die wesentliche Eingangsgröße für das hydrologische System, wird derzeit durch neun Kartentafeln charakterisiert. Der mittlere jährliche Niederschlag für die Jahre 1961 – 1990 ist bereits in zwei Versionen vertreten, um auch methodische Unterschiede zum Ausdruck zu bringen. Die erste Variante ist das Ergebnis einer Modellrechnung mit unkorrigierten Niederschlagsdaten, und hat nicht den Anspruch, eine Wasserbilanzgleichung zu erfüllen. Die zweite Variante, die in der zweiten Lieferung neu ist, stellt den Gebietsniederschlag kleiner Einzugsgebiete als Ergebnis des Wasserbilanzmodells dar. Um die Wasserbilanzgleichung auch für kleine Einzugsgebiete zu erfüllen, waren lokale Anpassungen der Niederschlagshöhen vor allem in Gebieten mit geringer Messstellendichte durchzuführen. Die räumliche und zeitliche Variabilität der Niederschläge wird durch vier Karten im Maßstab 1 : 2 Millionen in einer eigenen Kartentafel illustriert.

Das Kapitel Verdunstung wird durch drei Karten präsentiert. Bereits die neue Messstellenkarte macht deutlich, dass dieses wichtige Element des Wasserhaushalts nur durch wenige direkte Beobachtungen erfasst ist. Während die potentielle Verdunstung aufgrund der Energiebilanz für einen Punkt berechnet und mit Hilfe von Höhenregressionen regionalisiert werden konnte, ist die aktuelle Evapotranspiration Ergebnis des bereits erwähnten Wasserbilanzmodells.

Schnee und Gletscher sind für das Alpenland Österreich von besonderer Bedeutung. Das neue Kartenblatt 4.1 stellt das ausgebaute Schneemessnetz dar und gibt einen Überblick über die Beobachtung unserer Gletscher.

Fließgewässer und Seen werden aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet. Dazu gibt es in dieser Lieferung drei neue Kartentafeln: Eine Darstellung der Niederwasserspenden – bezogen auf die Pegel – bringt regionale Unterschiede, deren Größe und Variabilität zum Ausdruck. In der Karte der mittleren Wassertemperaturen und deren Schwankungen sind auch die Seen berücksichtigt. Zum Vergleich ist die mittlere Lufttemperatur ebenfalls dargestellt. Die Karte der mittleren Abflusshöhen ist ebenfalls ein Resultat der Wasserbilanz. Sie erfüllt gemeinsam mit der Karte der mittleren Gebietsniederschläge und der aktuellen Gebietsverdunstung für jedes Gebiet die langfristige Wasserbilanzgleichung.

Das Kapitel Grundwasser wird durch eine Darstellung der wirtschaftlich interessanten Thermal- und Mineralwasseraufschlüsse vor dem geologischen Hintergrund ergänzt.

Das Kapitel Wasserhaushalt ist nun durch eine neue Kartentafel repräsentiert, die in vier Karten Vorgangsweise und Ergebnisse der mittleren Wasserbilanz präsentiert.

Im Kapitel Stoffhaushalt kommt zu den bisherigen Karten die hydrochemische Beschaffenheit nach Piper-Furtak dazu.

Eine Übersicht über die größeren Wasserkraftanlagen (über 5 MW) repräsentiert als erste Karte den Bereich der Wasserwirtschaft. Die Kraftwerke sind nach ihrer Betriebsweise (Lauf- oder Speicherkraftwerk, Schwellbetrieb, Pumpspeicherung) unterschieden und zusätzlich durch das Regelarbeitsvermögen charakterisiert.

Im Kapitel Wasser und Umwelt wird der ökologische Zustand der Gewässer und dessen Bedeutung für die Umwelt dargestellt. Zwei Kartentafeln sind dazu nun verfügbar, eine Darstellung des aktuellen hydrologischen und morphologischen Zustandes und, gewissermaßen im Gegensatz dazu, eine Tafel mit vier Karten der ursprünglichen, dem Naturraum entsprechenden Charakteristik der Gewässer.

Neue Funktionen im digitalen HAÖ

Wie schon die erste Lieferung, wird auch diese Lieferung durch eine digitale Version auf CD-ROM ergänzt, die weitere GIS-Datensätze zu allen Karteninhalten zur Verfügung stellt. Die mitgelieferte Betrachtungssoftware, der digHAO, wurde nicht nur um die neuen Karteneinträge erweitert, sondern weist in einigen Bereichen neue leistungsfähige GIS-Funktionen auf. Eine neue Codierung der Gewässerabschnitte und der Einzugsgebiete bildet die Hierarchie der Gewässer und Einzugsgebiete ab. Dadurch wurde es möglich, mittels digHAO nicht nur vorbereitete Informationen abzufragen und darzustellen, sondern einzugsgebietsbezogene Auswertungen interaktiv durchzuführen, wie beispielsweise die Ermittlung des Gebietsniederschlages für beliebige Pegeleinzugsgebiete.

Der Hydrologische Atlas Österreichs - 3. Lieferung

Die Ausgangslage

Die ersten konkreten Vorarbeiten zum Hydrologischen Atlas Österreichs (HAÖ) begannen mit der Pilotstudie im Jahre 1997. Der HAÖ enthielt nach den ersten beiden Lieferungen 2003 und 2005 insgesamt 40 Kartentafeln mit Erläuterungen. Damit wurden die Komponenten des Wasserkreislaufes sowohl durch Basiskarten zu Themen wie Messnetze, Bodenübersicht, Hydrogeologie oder Darstellungen langjähriger Mittelwerte als auch durch zahlreiche vertiefende Informationen, wie zur Wasserbilanz, zu Wasserkraftanlagen oder zu umweltrelevante Themen präsentiert.

Nunmehr, 10 Jahre später und mit der 3. Lieferung, liegt ein Werk vor, das den damals formulierten Zielsetzungen vollauf gerecht wird. Dies bestätigen Anwendungen des HAÖ als Grundlageninformation für hydrologische und wasserwirtschaftliche Untersuchungen in zunehmender Zahl aus dem Bereich der Behörden, der Wissenschaft, und von Zivilingenieuren.

Neues in der 3. Lieferung

Mit der vorliegenden dritten Lieferung wird der HAÖ durch 12 neue Kartentafeln vervollständigt. Damit wird die Hydrologie Österreichs durch 52 Kartentafeln mit insgesamt 100 Karten umfassend und zugleich kompakt präsentiert. Thematisch bieten die neuen Karten großteils vertiefende Information zu speziellen Fragestellungen.

Einen Schwerpunkt stellen drei Kartentafeln der saisonalen Trends in der Wasserbilanz, speziell in Niederschlag und Abfluss, dar. Methodisch an die bereits in der 2. Lieferung enthaltenen Karten der langjährigen mittleren Wasserbilanz anknüpfend, wurden die Wasserbilanzkomponenten in Monatsschritten für die Jahre 1951-2000 berechnet und einer saisonalen Trendanalyse unterzogen. Die Ergebnisse der Trendanalyse sind für den Niederschlag und die Abflusshöhen jahreszeitlich zusammengefasst und bezogen auf kleine Einzugsgebiete in je einer Kartentafel dargestellt. Die Karten zeigen, dass deutliche jahreszeitliche und regionale Unterschiede im Trendverhalten festzustellen sind. Eine signifikante räumliche Grenze bildet der Alpenhauptkamm. Während die Niederschläge nördlich der Alpen insbesondere im Herbst stark zu- und im Sommer abnehmen, ist der Süden, speziell Kärnten, fast durchgehend von einer Abnahme der Niederschläge betroffen. Die Trends in den Niederschlägen erklären auch entsprechende Trends in den Abflüssen. Vor allem im Westen Österreichs sind diese natürlichen Trends von Einflüssen der Wasserkraftwirtschaft überlagert. Saisonale Verschiebungen zwischen den Trends von Niederschlag und Abfluss werden durch Karten der Trends in der jahreszeitlichen Speicheränderung erklärt.

Die Karte "Extreme Mehrtagesniederschläge" zeigt die für das Entstehen von Hochwässern wichtigen lang andauernden Niederschlagsereignisse. In dieser Darstellung wird unter anderem auch deutlich, dass selbst eine 30-jährige Beobachtungsdauer noch nicht ausreicht, die regionale Charakteristik von Extremereignissen zuverlässig anzugeben.

Die wesentlichen Ergebnisse der letzten Gletscherinventur sind in einer Karte der Veränderungen von Gletschern im 20. Jahrhundert zusammengefasst. In einer Übersichtsdarstellung der Gletschergruppen und anhand Detaildarstellungen ausgewählter Gletscher wird ihr signifikanter Rückgang in den letzten Jahrzehnten dokumentiert.

Das Kapitel Fließgewässer und Seen wird durch zwei Auswertungen vervollständigt, die sich auf die Analyse von Extremwerten beziehen: Die Niederwasserspenden q95 werden in einer regionalisierten, flächenhaften Darstellung aufbereitet und langjährige Mittelwerte mit dem Extremjahr 2003 verglichen. Dem steht eine Analyse der Abflussbeiwerte von 45000 Ereignissen an xx Pegeln gegenüber, die auch für die Beurteilung von Hochwässern Rückschlüsse zulässt.

Im Kapitel Stoffhaushalt informiert die Karte "Bodenerosion" über den Anteil landwirtschaftlicher Flächen die durch Oberflächenabfluss erosionsgefährdet sind. Zwei Blätter mit insgesamt acht Karten stellen die geogen bedingten Konzentrationen wichtiger Inhaltsstoffe im Grundwasser dar.

Die Karte der Abwassereinleitungen und punktuellen Gefährdungen im Kapitel Wasserwirtschaft dokumentiert insbesondere den erreichten hohen Ausbaugrad der Abwasserreinigung, der direkt mit der bereits in einer früheren Karte dokumentierten Verbesserung der biologischen Gewässergüte in Beziehung zu setzen ist.

digHAO - Version 3.0

Um die Inhalte des HAÖ für eigene Analysen direkt zugänglich zu machen, wird auch diese Lieferung durch eine digitale, GIS-basierte Version auf CD-ROM ergänzt. Sie enthält alle Datensätze zu den Karten mit ausführlicher Beschreibung in einem offen zugänglichen Format (ESRI Shapefiles). Darüber hinaus sind weitere ausgewählte Daten, wie z. B. repräsentative Zeitreihendaten an den Messstellen der Hydrographie Österreichs enthalten. Die mitgelieferte Betrachtungssoftware wurde um die neuen Karteneinträge erweitert und weist in einigen Bereichen neue leistungsfähige GIS-Funktionen auf. Neu in der 3. Lieferung ist auch eine Anbindung an den Internet-Zugang eHyd zu den hydrographischen Daten des BMLFUW.