Großlysimeteranlage in Neuenkirchen_Sankt-Arnold_LYS_NRW (37107108): Digitaler Neustart für einen Referenzstandort

Regen fällt, versickert im Boden, verdunstet, fließt ab – und wird in Neuenkirchen-St. Arnold seit Jahrzehnten präzise beobachtet. Die Großlysimeteranlage (Neuenkirchen_Sankt_Arnold_LYS_NRW) gilt als Referenzstandort für Untersuchungen zum Bodenwasserhaushalt, weil sich dort Verdunstung, Versickerung, Bodenfeuchte und Wasserbilanz unter definierten Bedingungen erfassen lassen und die Daten als Vergleichsmaßstab für Messungen und Modellrechnungen dienen. Anlagen vergleichbarer Größe gibt es weltweit nur sechs – zwei davon in Deutschland, die übrigen in den USA und Kanada.
Die anstehende Modernisierung der Anlage ist Teil eines weitreichenden Kooperationsprojekts. Um das landeseigene hydrometeorologische Messnetz NRWs auf den neuesten Stand der Technik zu bringen, arbeiten drei Partner eng zusammen: das LANUV als Netzbetreiber, die Hochschule Hof für die wissenschaftliche Begleitung und das Unternehmen HST Systemtechnik für die ingenieurtechnische und informationstechnische Umsetzung.

Die Anlage im Detail

Die Großlysimeteranlage wurde vom damaligen Wasserwirtschaftsamt Münster zwischen 1962 und 1964 errichtet und nahm 1965 den Messbetrieb auf. Sie besteht aus drei quadratischen, seitlich und vertikal abgedichteten Becken mit je einer Grundfläche von 20 × 20 Metern und einer Tiefe von 3,50 Metern – entsprechend einer Auffangfläche von je 400 m² pro Becken. Die ursprüngliche Bodenschichtung aus geschichtetem Sand und Kies wurde bei der Beckenverfüllung möglichst originalgetreu nachgebildet.
Die drei Becken repräsentieren unterschiedliche Bewuchsformen: Grünland, Eichen-Buchen-Bestand und – bis 2006 – Weymouthskiefern, die seitdem durch Pionierwald mit überwiegend Laubholzbestand ersetzt wurden. Kontinuierlich erfasst werden unter anderem Sickerwassermengen pro Becken, Niederschlag in bodengleicher Höhe und in einem Meter Höhe, Lufttemperatur, Luftfeuchte, Sonnenscheindauer, Globalstrahlung sowie Windgeschwindigkeit in drei Messhöhen – 3, 6 und 9 Meter. Ergänzend dazu spielen Messwerte aus der Dendrologie eine wichtige Rolle: Über Dendrometer an den Stämmen der Waldbestände wird das mikrometergenaue Baumwachstum, also die Stammumfangsänderungen, überwacht. Diese Daten helfen dabei, die Transpiration der Bäume und die Reaktion der Vegetation auf Trockenperioden exakt mit dem Wasserhaushalt des Bodens zu verknüpfen.

Fachliche Neuaufstellung

Bislang ist der Betrieb der Anlage jedoch in wesentlichen Teilen durch manuelle Ablese-, Dokumentations- und Auswertungsschritte geprägt. Im Mittelpunkt der nun begonnenen Konzeptphase der drei Projektpartner steht die Frage, welche Messgrößen künftig automatisiert und in welcher zeitlichen Dichte erfasst werden sollen. Dazu gehören neben Niederschlag insbesondere Bodenfeuchte, Wasserstände, Abfluss, Versickerung und Verdunstung – genau jene Größen, die für das Verständnis des Bodenwasserhaushalts und für hydrologische Bewertungen entscheidend sind. Auch die dendrologischen Sensoren zur Messung des Baumwachstums sollen künftig in den digitalen Datenfluss integriert werden, um Wechselwirkungen zwischen Wasserverfügbarkeit und Pflanzenphysiologie in Echtzeit abzubilden.
Parallel dazu wird festgelegt, wie die Anlage technisch an den landesweiten Standard des hydrometeorologischen Messnetzes anschließt. Ziel ist eine einheitliche, anschlussfähige Infrastruktur, damit die in St. Arnold erhobenen Daten später ebenso verlässlich, auswertbar und weiterverwendbar sind wie die Daten anderer modernisierter Messstandorte des LANUV in Nordrhein-Westfalen.

Erste Modernisierungsschritte

Noch im laufenden Jahr beginnt die praktische Umsetzung mit einer Überprüfung des Bestands, einer Neuvermessung der Anlage und vorbereitenden technischen Anpassungen. Diese Arbeiten schaffen die Grundlage dafür, die Lysimeteranlage schrittweise von einem überwiegend manuell geprägten Betrieb in ein digital unterstütztes Messsystem zu überführen.
Das Zielbild ist fachlich klar umrissen: Künftig sollen Wasserhaushaltsprozesse automatisiert und kontinuierlich erfasst werden, damit Messwerte schneller verfügbar sind und sich systematisch in Datenplattformen und Modellanwendungen einbinden lassen. Gerade für Wasserhaushaltsanalysen, Dürrebeobachtung und die Bewertung von Bodenreaktionen auf Niederschlagsereignisse eröffnet das eine deutlich verbesserte Datengrundlage.

Bedeutung für das Messnetz

Die Modernisierung in St. Arnold läuft zeitlich parallel zur breiten Erneuerung des hydrometeorologischen Messnetzes in Nordrhein-Westfalen. Damit wird nicht nur die Fläche digital aufgerüstet, sondern zugleich ein Referenzstandort gestärkt, an dem sich Prozesse im Boden besonders differenziert nachvollziehen lassen.
Gerade diese Funktion macht die Anlage strategisch bedeutsam. Während viele Messstellen vor allem den atmosphärischen Input erfassen, ergänzt St. Arnold das Messnetz um die Perspektive dessen, was nach dem Niederschlag im Boden geschieht – von der Speicherung über die Versickerung bis zur Verdunstung durch die Baumkronen.

Ausblick

Die jetzt begonnenen Arbeiten markieren den Start einer Entwicklung, die über die reine Anlagenerneuerung hinausgeht. Die Lysimeteranlage soll künftig belastbare Referenzdaten liefern, mit denen sich Messreihen aus dem landesweiten Netz validieren, Modelle überprüfen und neue digitale Anwendungen fachlich absichern lassen.
Damit wird aus einem seit fast sechs Jahrzehnten betriebenen Forschungsstandort ein Baustein der künftigen hydrometeorologischen Dateninfrastruktur des Landes. Die Verbindung aus langjähriger Messpraxis und digitaler Modernisierung stärkt die Rolle von Neuenkirchen-St. Arnold als Standort, an dem sich der Bodenwasserhaushalt nicht nur beobachten, sondern künftig auch deutlich präziser und schneller auswerten lässt.