Der Wasserstand am Neusiedler See im Jahr 2022 — Sichtweisen eines Seglers und Statistikers

(for my English audience: this article is first published in German, an English version will follow)

Version 1.0 | 2022/05/09 | Erstversion des Articles

Kurzfassung

Wenn man jetzt im Mai in den Hafen oder ins Strandbad geht, sieht es eigentlich noch gar nicht so schlecht aus. Nicht besonders viel Wasser, aber doch etwas da. Optimistisch betrachtet könnte man meinen, dass das im Jahr 2022 nicht so schlimm werden muss.

Im langjährigen Mittel verliert der See durch Verdunstung aber von Mai bis Ende September 18 cm Wasser. Im Jahr 2021 waren es sogar mehr als 32 cm, die in diesem Zeitraum verloren gegangen sind.

Wenn Ihr Boot etwas mehr Tiefgang hat und Sie überlegen, ob Sie im Jahr 2022 im Neusiedler See segeln gehen wollen, dann besser jetzt gleich! Abzuwarten, ob es mit dem Wasserstand in der heurigen Segelsaison noch besser wird, wird vermutlich nicht mit Erfolg gekrönt sein.

Nur zwei der vergangen 23 Jahre hatten einen Sommer, wo der Wasserstand im See bis zum 1. September nicht gesunken ist. In fast zwei Drittel der Szenarien müssen wir ein Absinken des Wasserstands um 15 cm und mehr erwarten.

In Jahren 2003, 2013 und 2017 hatten wir sogar einen Verlust von 30 cm und mehr.

Ein einfaches statistisches Modell (lineares Regressionsmodell) zeigt:

  • In einem Sommermonat (Juni, Juli, August, September) gehen dem See im Durchschnitt konstant 58,2 mm Wasser verloren ( → also knapp 6 cm)
  • Jeder Tag mit einer Temperatur >25°C kostet weitere 3,33 mm ( → je 10 Tage > 25°C kosten etwa weitere 3,5 cm)
  • Ein Niederschlag von 1 cm bringt etwa 1,097 cm Wasserstanderhöhung

Angenommen wir haben einen Juli in dem es 12 Tage mit mehr als 25°C hat und in dem es 50 mm regnet. Dann beträgt die prognostizierte Wasserstandsveränderung minus 43 mm (Berechnet aus: -58 mm -3.33*12 +50*1,097)

Nehmen wir einmal an, alle Genehmigungen wären eingeholt, die Finanzierung ist gesichert, die Wasserzuleitung ist gebaut und das Wasser kann fließen. Es dauert etwa 10 Monate bis 10 cm zusätzlicher Wasserstand auf diese Weise erreicht ist.

Der mittlere Wasserstand des Neusiedler Sees beträgt am 9. Mai 2022 um 24 cm weniger als im Vorjahr. Folglich müsste die Wasserzuleitung etwas mehr als 2 Jahre lang fließen, um das wieder zubringen, was wir seit letztem Jahr verloren haben.

Warum ist der Wasserstand überhaupt ein Thema (für mich)?

Seit meiner frühesten Kindheit bin ich begeisterter Segler am Neusiedler See. Vom Opti und dem Zugvogel in den Laser, den Flying Dutchman, den 20er Jollenkreuzer und die Shark. Segeln hat für mich viele Dimensionen: Entspannung und Ausgleich bei wenig Wind, auspowern auf der Jolle bei viel Wind, Regatta segeln und mit Freunden gemütlich segeln und ein Flasche Wein genießen.

Der See ist mir aber nicht nur als Segelrevier wichtig. Als “Halb-Burgenländer” genieße ich ihn auch als wichtigen Teil der Landschaft und des Mikroklimas im Seewinkel.

In meinem Hauptberuf bin ich Berater für analytische Lösungen und Statistik bei einem großen Analytik Software Unternehmen. Die Analyse von Daten hat mir immer schon viel Freude gemacht. Umso mehr macht es mir Freude, Daten zum Wasserstand am Neusiedler See auszuwerten, wenngleich mir die Resultate in den letzten Jahren nicht gefallen.

Wenn man jetzt im Mai in den Hafen oder ins Strandbad geht, sieht es eigentlich noch gar nicht so schlecht aus. Nicht besonders viel Wasser, aber doch etwas da. Optimistisch betrachtet könnte man meinen, dass das im Jahr 2022 nicht so schlimm werden muss.

Im langjährigen Mittel verliert der See durch Verdunstung aber von Mai bis Ende September 18 cm Wasser. Im Jahr 2021 waren es sogar mehr als 32 cm, die in diesem Zeitraum verloren gegangen sind.

Höhenangaben in Österreich erfolgen typischerweise als Meter über Adria (müA). Am 9. Mai 2022 hat der Neusiedler See einen Wasserstand von 115,22 müA.

Aus Gründen der besseren Illustration und leichteren Vorstellung verwende ich in diesem Artikel auch den Begriff “Wassertiefe” und berechne diese als Wasserstand in müA minus 114m. Der See ist natürlich nicht überall gleich tief, aber ich stelle die Angaben so dar, als wäre der Seeboden auf 114 müA und die Differenz ist die spürbare Wassertiefe am See.

Bei 115,22 müA wären das am 9. Mai 2022 also 1,22 m Wassertiefe.

Zusätzliche stelle ich noch die Tiefe vor der Hafenausfahrt Weiden am See dar. Dort habe ich im Jahr 2020 an einem Punkt gemessen, dass der Seeboden auf 114,18 müA liegt. Die 115,22 müA Wasserstand entsprechen also dort einer Wassertiefe-Hafenausfahrt von 1,04 m.

Simulation des Jahres 2022 — Was wäre, wenn der Sommer so verläuft wie 2021, 2019, 2010, 2003, …?

In der ersten Analyse werfen wir einen Blick auf die letzten verfügbaren Jahre, für die ich Daten habe. Das sind die Jahre 1999 bis 2021, also insgesamt 23 Jahre. Für diese Jahre wissen wir, wie es ab dem 9. Mai mit dem Wasserstand weitergegangen ist.

In meiner Simulation verkette ich nun den aktuellen Wasserstand im Jahr 2022 mit dem Wasserstand der vergangen Jahre. Genauer gesagt, ich verschiebe die Verlaufskurve der vergangenen Jahre, so dass sie am 9. Mai auch 115,22 müA hätte.

Auf Basis dieser Verschiebung können wir nun ableiten, wie das Jahr 2022 weitergehen würde, wenn sich der Wasserstand so entwickeln würde, wie in einem ausgewählten vergangenen Jahr.

In der folgenden Graphik ist dies graphisch dargestellt. Die schwarze Linie zeigt bis zum 9. Mai den Wasserstandsverlauf im Jahr 2022. Ab dem 9. Mai sind dann die letzten 23 Jahre angehängt, so dass man erkennen kann, welche Bandbreite und welche Szenarien hier möglich sind. Ein solche Darstellung ist informativer als ausschließlich von Mittelwerten oder Mittelwertsverläufen zu sprechen, denn sie gibt uns auch einen Eindruck über die Variabiltät und Minima und Maxima der letzten 23 Jahre.

Szenarien für die Wassertiefe im Jahr 2022 (Wasserstand minus 114m)

In der obigen Graphik erkennen wir, dass es in den letzten 23 Jahren

  • zwei Jahre (das sind 8,7 %) gab, in denen der Wasserstand zwischen Anfang Mai und Anfang September in etwa gehalten oder leicht verbessert werden konnte. Die Jahre 2010 und 2014 sind in obiger Graphik dunkelgrün eingefärbt.
  • es gab sechs Jahre (26,1 %), in denen der Wassertand bis zum 1. September (nur) um 4 cm bis 11 cm gesunken ist. Die Jahre 1999, 2005, 2006, 2008, 2009, 2020 sind in grün dargestellt.
  • in weiteren sechs Jahren (26,1 %) ist der Wasserstand bis zum 1. September um 15 cm bis 22 cm gefallen (Jahre: 2004, 2011, 2012, 2016, 2018, 2019 in orange dargestellt)
  • in den schlechtesten 9 Jahren (39,1 %) ist der Wasserstand zwischen 22 cm und 34,5 cm gefallen. (2000, 2001, 2002, 2003, 2007, 2013, 2015, 2017, 2021). Das schlechteste Jahr war 2003, wo der Wasserstand um 34,5 cm gefallen ist, gefolgt von 2013 und 2017 mit jeweils etwa minus 30 cm.

Die folgende Tabelle zeigt den Wasserstand jeweils zum Monatsbeginn Juni, Juli, August, September und Oktober, unter der Annahme dass das Jahr 2022 so weitergeht, wie das jeweilige Referenzjahr.

Zusätzlich kann bei (anhaltendem) starkem Wind eine Wasserverfrachtung von 10 cm und mehr eintreten. Häfen in Breitenbrunn, Neusiedl und Weiden verlieren bei starkem NW- und N- Wind Wasser. Häfen in Rust, Mörbisch und Illmitz bei starkem S-Wind.

Demensprechend sind bei Wind obige Werte zu korrigieren.

In folgender Graphik sind die gleichen Daten wie in der Graphik zur Wassertiefe dargestellt. Allerdings wird hier die Tiefe vor der Hafenausfahrt Weiden am See auf der Y-Achse gezeigt. Diese ist um 18 cm geringer als bei der Berechnung der Wassertiefe mit 114 müA als Basis.

Es ist gut zu erkennen, dass es mehr als ein Drittel der Szenarien gibt, wo der Wassertand dort 80 cm oder weniger beträgt.

Szenarien für die Wassertiefe vor der Hafenausfahrt Weiden im Jahr 2022

Die monatliche Wasserstandsveränderung im Sommer — Ein statistisches Erklärungsmodell

Bereits im Jahr 2020 habe ich ein statistische Erklärungsmodell für die monatlichen Wasserstandsveränderungen in den Sommermonaten Juni, Juli, August und September gebaut und dieses auch in einem Youtube Webinar Vortrag publiziert.

Ziel dieses Modells ist es, den Einfluss von Regenmenge, Temperatur und der Wasserverfrachtung durch Wind auf die monatliche Veränderung des Wasserstands zu quantifizieren.

Man könnte für eine solche Aufgabe auch komplexe Machine-Learning Algorithmen verwenden. Letztendlich habe ich mich wegen der besseren Erklärbarkeit und der geringen Datenlage für ein einfaches lineares Regressionsmodell entschieden.

Ein solches Modell quantifiziert den Einfluss oder die “Vorhersagekraft” von Merkmalen (z.B: Durchschnittstemperatur, Niederschlagsmenge, …) auf eine Zielgröße “Wasserstandsveränderung am 1. des Monats im Vergleich zum 1. des Vormonats”.

Folgende Merkmale habe ich dabei dem Regressionsmodell zur Erklärung “angeboten”, diese sind jeweils pro Monat berechnet:

  • Niederschlag in mm
  • Anzahl der Regentage
  • Längstes Zeitintervall (in Tagen), in dem es nicht geregnet hat
  • Durchschnittstemperatur
  • Anzahl an Tagen mit einer Maximal Tempertur > 25°C
  • Anzahl an Tagen mit einer Maximal Tempertur > 30°C
  • Wasserverfrachtung jeweils zwischen Neusiedl, Breitenbrunn, Podersdorf und Illmitz

Die Berechnung der Gewichtung der Einflussgrößen erfolgt durch Statistiksoftware. Aufgabe des Statistikers ist es, die Auswahl der Einflussgrößen so zu gestalten, dass das Modell:

  • Eine hohe Vorsagekraft hat: “kann aus den verwendeten Variablen den Wasserstand gut vorhersagen”
  • Stabil ist: Die Ergebnisse sollen nicht von Monat zu Monat stark schwanken und auch für künftige Zeitperioden gelten.
  • Einfach zu interpretieren ist. (Ein häufiger Grund ein lineares Regressionsmodell und kein komplexes Machine Learning Modell zu verwenden)

Je nachdem wie viele der obigen Merkmale man in das Regressionsmodell gibt, schwankt der Erklärungsgrads des Modells zwischen 85,5 % und 88,1%. Damit ist gemeint, dass ~85%–88% der Wasserstandsveränderung durch das Modell erklärt werden können.
(für Statistiker: ich spreche hier vom nicht-adjustdierten R2)

Für die Darstellung und Interpretation habe ich mich letztendlich für ein einfaches Modell mit 2 Merkmalen entschieden:

  • Niederschlag in mm
  • Anzahl an Tagen mit einer Maximal Temperatur > 25°C

Es fällt uns leichter, sich die “Anzahl an heißen Tagen pro Monat” vorzustellen, als zu entscheiden, ob eine monatliche Durchschnittstemperatur von 19 Grad ein heißer Juli ist oder nicht. Daher habe ich für die einfachere Interpretation dieses Merkmal verwendet.

Das Modell hat nur mit diesen beiden Merkmalen einen Erklärungsgrad von 85,2 %. Die Parameter dieses Modells sehen wie folgt aus:

  • Konstante: -58,2
  • Anzahl Tage >25°C: -3,33
  • Niederschlag: +1,097

Die Modellgleichung ist wie folgt zu interpretieren:

  • In einem Sommermonat (Juni, Juli, August, September) gehen dem See im Durchschnitt konstant 58,2 mm Wasser verloren ( → also knapp 6 cm)
  • Jeder Tag mit einer Temperatur >25°C kostet weitere 3,33 mm ( → je 10 Tage > 25°C kosten etwa weitere 3,3 cm)
  • Ein Niederschlag von 1 cm bringt etwa 1,097 cm Wasserstanderhöhung

Angenommen wir haben einen Juli in dem es 12 Tage mit mehr als 25°C hat und in dem es 50 mm regnet.
Dann beträgt die prognostizierte Wasserstandsveränderung minus 43 mm (Berechnet aus: -58 mm -3.33*10 +50*1,097)

Was brauchen wir also, um im Sommer den Wasserstand halbwegs halten zu können: wenige heiße Tage und einen Niederschlag von mind 50–60 mm damit der Basiswasserverlust ausgeglichen ist.

Sehr häufig wird mir die Frage gestellt, ob ich vorhersagen kann, ob der See austrocknen wird, oder ob eine bestimmte Wassertiefe unterschritten wird. Obiges Ergebnis zeigt sehr schön, dass dies mit ziemlich hoher Genauigkeit möglich wäre, sobald man die Niederschlagsmenge oder die Anzahl der heißen Tage kennt.

Diese kennen wir für die Zukunft natürlich nicht. Wir können das Modell aber auch nutzen um Was-Wäre-Wenn Analysen durchzuführen und die künftigen Entwicklungen abzuschätzen. In meinem Video zeige ich das ab 14 min 50 sec beispielhaft für Werte in ausgewählten Sommermonaten.

Jeder möge sich selbst ein Bild machen, welche Erwartungen wir an Temperaturen und Niederschlagsmengen in Zeiten des Klimawandels haben können. Genauso, wie es in der Statistik aber Erwartungen (Erwartungswerte) gibt, gibt es auch Ausreißer vom langfristigen Trend. Und die Vergangenheitsdaten zeigen uns, dass wir mit zwei nicht zu heißen Jahren mit viel Gesamtjahresniederschlag auch schon viel Wasserstand zurückgewinnen könnten.

Wasser Marsch! — Wir füllen die “Badewanne”. Eine Milchmädchen-Rechnung

Nehmen wir einmal an, alle Genehmigungen wären eingeholt, die Finanzierung ist gesichert, die Wasserzuleitung ist gebaut und das Wasser kann fließen. Ohne hier ein Experte in solchen Fragen zu sein, würde ich persönlich schätzen, dass das nicht vor Ende 2025 der Fall sein kann.

Wieviel bringt nun die Wasserzuleitung? Ist das Problem “niedriger Wasserstand” dann binnen kurzem gelöst? Nicht dass ich das Ökosystem “Neusiedler See” als Badewanne bezeichnen würde, aber nehmen wir einmal an, wir können sie wirklich füllen, indem wir die Zuleitung aufdrehen. Wie lange dauert das?

Um sich dieses Szenario anschaulich zu überlegen, werfen wir einen Blick auf das Westufer des Neusiedler Sees. Dort mündet bei Donnerskirchen der Fluss Wulka in den Neusiedler See. Dieser hat lt. Wikipedia [… der mittlere Wassereintrag in den Neusiedler See liegt bei 1,2 m³/s …] eine Wassereinspeisung von 1,2 Kubikmeter pro Sekunde.

Quelle: Hydro Burgenland 2019 — https://wasser.bgld.gv.at/hydrographie/die-fluesse/trausdorf

Man kann jetzt diskutieren, ob die Wasserzuleitung um 50% mehr oder 50 % weniger bringt. Aber verwenden wir diese Zahl als Referenzwert für unsere Berechnung und nehmen an, die Wasserzuleitung bringt im Durchschnitt so viel Wasser wie die Wulka.

Der Neusiedler See hat eine Fläche von 320 Quadratkilometern. Wie lange würde es dauern, bis eine Zuleitung den Wasserstand des Sees um 10 cm erhöht hat?

  • Wenn wir auf einer Fläche von 320 km2 (=320.000.000 m2) 10 cm Wasser auftragen wollen, dann benötigen wir 32.000.000 Kubikmeter Wasser. Wer sich dieses Volumen bildlich vorstellen möchte, 2 Beispiele:
  • 1.) Das wäre z.B. ein Quader mit 1000 x 1000 m Bodenfläche und 32 Meter Höhe. → die Seestraße in Weiden zum See nach vorne und dann im rechten Winkel zum ÖSV Leistungszentrum in Neusiedl und das ganze etwas mehr als halb so hoch wie die Weinberge hinter Weiden und Neusiedl.
  • 2.) oder ein Würfel mit Kantenlänge 317 m. → die Breite des Uferbereichs in Weiden am See (vom Restaurant Fritz bis zur Hafeneinfahrt), zurück bis ins großen Becken im Seepark und so hoch wie sich das Leithagebirge bei Donnerskirchen über den See erhebt.

Wir rechnen weiter: 32.000.000 m3 dividiert durch (Vergleichswert der Wulka) 1,2 Kubikmeter pro Sekunde = ~26.600.000 Sekunden = ~7407 Stunden = ~308 Tage

Wenn die Zuleitung nun 1,2 Kubikmeter pro Sekunde bringt, dann dauert es etwa 308 Tage, bis 10 cm mehr Wasserstand erreicht ist. “Mehr Wasserstand” heißt hier genaugenommen “mehr Wasserstand als ohne Zuleitung”, denn Verdunstung durch Sonne und Wärme sowie die Einspeisung durch Niederschlag würde ja in beiden Fällen stattfinden und kann bei dieser Betrachtung weggelassen werden.

Eine etwaige Wasserzuleitung unter der Annahme “bringt so viel Wasser wie die Wulka” benötigt also etwa 10 Monate um 10 cm Wasser in den See zu bringen. In einem Monat bekämen wir also etwa 1 cm Wasser.

  • Der mittlere Wasserstand des Neusiedler Sees beträgt am 13. April 2022 um 25 cm weniger als im Vorjahr (115,47 vs 115,22 müA). Folglich müsste die Wasserzuleitung etwas mehr als 2 Jahre lang fließen, um um das wieder zu bringen, was wir seit letztem Jahr verloren haben.
  • Ein anderes Beispiel: An einem starken Regentag können gut 20 mm Niederschlag niedergehen. Ein Regentag kann also so viel Wasser bringen, wofür die Wasserzuleitung 2 Monate lang braucht.

Aus Wasserstands-Sicht sind 12 cm zusätzlicher Wasserstand pro Jahr natürlich besser als kein Zugewinn. Die obigen Berechnungen zeigen aber, dass es vom Zeitpunkt einer etwaigen Verfügbarkeit der Wasserzuleitung bis zum merklichen Heben des Wasserstands einige Zeit dauern wird und das nicht von heute auf morgen geht.

Nochmals der Hinweis: obige Berechnungen basieren auf der Annahme, dass die Zuleitung so viel Wasser bringt, wie der Fluss Wulka. Man kann jetzt argumentieren, dass wenn die Wasserzuleitung 50% mehr oder 50 % weniger bringt die obigenWerte in der Praxis anders aussehen (z.b ist in einem Artikel in der Yachtrevue vom August 2021 von 1–3,5 Kubikmetern pro Sekunde die Rede). Die obigen Werte geben aber einmal einen Anhaltspunkt.

Schlussfolgerung und ein paar persönliche Sichtweisen

Ein häufige Frage ist, ob der See demnächst austrocknen wird. Wir sind einem solchen Ereignis im Jahr 2022 sicher näher, als wir es noch vor 10 Jahren waren. Einerseits, weil wir momentan schon recht wenig Wasser im See haben und somit auch keinen Puffer für weitere heiße Sommer haben. Zum anderen auch, weil die Klimaprognosen leider in die falsche (nicht erfreuliche) Richtung weisen.

Aber selbst, wenn der See nicht ganz austrocknet, und noch 50–70 cm erhalten bleiben, hat das schon massive Auswirkungen auf den Wassersport, auf den Tourismus, den Fährverkehr und auf die Fischerei.

Wird uns eine etwaige Wasserzuleitung retten? Ich kann das, wie oben im Artikel dargestellt, nur aus mengenmäßiger Sicht beantworten: kurzfristig wird sie uns nicht retten, denn es dauert seine Zeit, bis sie den Wasserspiegel entsprechend heben kann.

Alle anderen Überlegungen zu diesem Thema, in erster Linie zum Thema Ökologie (was passiert wirklich, wenn man hier Fremdwasser einleitet?) sowie Finanzierung (ein solches Projekt benötigt ein entsprechendes Budget) überlasse ich Experten, die hier fundiertere Aussagen als ich treffen können.

Ich werde diesen Artikel immer wieder aktualisieren und erweitern. Insbesondere die Simulation “Wenn das Jahr 2022 so weitergeht wie 2021, …” möchte ich regelmäßig auf das aktuelle Datum bringen.

Feedback, Anregungen und Ideen nehme ich gerne entgegen.

  • Entweder persönlich, wenn wir uns im Clubhaus, Hafen oder am Wasser treffen.
  • Dieser Artikel wurde von mir auch auf LinkedIn und XING in einem Beitrag erwähnt. Wer dort ein Benutzer-Profil hat, kann dort Kommentare zum Beitrag hinterlassen.
  • Per Email bin ich für diese Themen unter “sastools.by.gerhard@gmx.net” erreichbar.

Links

  • (sehr gute) Website der Hydrologie Burgenland mit Graphiken, Statistiken und Daten zum Wasserstand
  • K. Maracek, C. Sailer: Ebbe am Neusiedler See, wann kommt das Wasser zurück? — Eine Beurteilung der Situation aus hydrologischer und wasserwirtschaftlicher Sicht, 22.3.2022, Link.
  • Youtube Webinar: Simulations-Szenarien für den Wasserstand des Neusiedler Sees im Jahr 2020 Deutsch | Englisch
  • Vortragsfolien zum Vortrag “Steht uns das Wasser bis zum Hals? Oder doch nur bis zu den Knien? — Modellierung und Visualisierung der Wasserstandsveränderungen am Neusiedler See mit SAS Viya” auf der Predictive Analytics Konferenz, Wien, Oktober 2021
  • Yachtrevue 08/2020 — “Trockenkost”, Seite 28ff
  • Yachtrevue 08/2021 — “Heißes Eisen”, Seite 62ff
  • Yachtrevue 08/2021 — “Wasser marsch”, Seite 66
  • Yachtrevue 04/2022 — “Trübe Aussichten”, Seite 14
  • Hackl P, Ledolter J (2022). A Statistical Analysis of the Water Levels at Lake Neusiedl, accepted in Austrian Journal of Statistics
  • Ledolter J (2008). A Statistical Analysis of the Lake Levels at Lake Neusiedl. Austrian Journal of Statistics, 37, 147-160. doi:10.17713/ajs.v37i2.296.
  • Fluß Wulka — https://de.wikipedia.org/wiki/Wulka
  • Neusiedler See Wiki http://www.neusiedlerseewiki.at/Neusiedler_See
  • ORF Burgenland — Regen half Wasserstand im Neusiedler See nicht: https://burgenland.orf.at/stories/3153402/
  • Der Standard WWF: “Wir sollten den Neusiedler See sich selbst überlassen”, 7. Mai 2022

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Gerhard Svolba

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