Zuverlässige Klimadaten sind entscheidend für das Verständnis Grundwassersysteme. In Regionen wie dem Niederrheintal in Deutschland, wo das Grundwasser sowohl Ökosysteme als auch die Landwirtschaft versorgt, genaue Schätzungen der Niederschläge und der Evapotranspiration sind für die Bewertung der Anreicherung und des Kontaminationsrisikos unerlässlich.

Um die Eignung von Reanalyseprodukten für solche Anwendungen zu testen, wurden die ERA5-Land-Daten mit den Daten von 174 ECA&D (European Climate Assessment & Dataset) Stationen in ganz Deutschland für den Zeitraum 2011-2020 verglichen. ERA5-Land liefert stündliche Daten mit einer Auflösung von etwa 9 km, während ECA&D bietet tägliche Bodenbeobachtungen.

ERA5-Land zeigt für Niederschlag:

  • Eine Überschätzung in niedrigen und mittleren Höhenlagen, insbesondere in Frühling (März-Mai) und Winter (Dezember-Februar).
  • Eine Unterschätzung in großen Höhen, mit einer mittleren jährlichen Abweichung von ±25%.
  • Eine Unterschätzung der räumlichen Variabilität (Verhältnis der Standardabweichung ≈ 0,8; räumliche Korrelation ≈ 0,7).
  • Ausgezeichnete zeitliche Übereinstimmung mit ECA&D (zeitliche Korrelation > 0,95; CRMSE < 0,2).

ERA5-Land überschätzt zunehmend die Referenz-Evapotranspiration (ET₀) mit der Höhe, wobei die mittlere Verzerrung klein in geringer Höhe, mäßig in mittleren Höhenlagen, und deutlich größer in großen Höhen, besonders während Frühling (März-Mai) und Sommer (Juni-August).

Die Ergebnisse der Niederschlagsanalyse stimmen mit früheren Bewertungen überein (z. B. Hammoudeh et al., 2025) und bestätigen, dass ERA5-Land die zeitliche Klimadynamik zuverlässig erfasst, aber dazu neigt, lokale räumliche Schwankungen zu glätten.

ERA5-Land bietet eine hohe zeitliche Genauigkeit und eine breite Abdeckung für die Grundwassermodellierung. Wenn es ordnungsgemäß validiert und angepasst wird, ist es eine zuverlässige Quelle für Klimadaten zur Bewertung der Anreicherungs- und Verschmutzungsdynamik in empfindlichen Grundwasserleitern wie der Jülicher Zwischenscholle. Diese Daten sind für das Verständnis und den Schutz von Grundwasserressourcen unter zunehmendem Umweltdruck von entscheidender Bedeutung.