Carlsons TSI-Index

Wissensdatenbank · 27. Juli 2026

Der trophische Zustand eines Sees lässt sich in Worten beschreiben (oligo-, meso-, eutroph) oder durch eine Zahl. Dafür ist Carlsons TSI (Trophic State Index) da, vorgeschlagen von R. E. Carlson 1977 (Limnology and Oceanography 22(2): 361-369). Eine Skala erlaubt, Gewässer zu vergleichen und Veränderungen über die Zeit zu verfolgen.

Woraus er besteht

Der TSI wird aus drei eng verwandten Fruchtbarkeitsindikatoren berechnet:

• Sichttiefe (Tiefe der Secchi-Scheibe, SD),
• Chlorophyll-a (Chl) - Algenbiomasse,
• Gesamtphosphor (TP).

Jeder davon liefert einen eigenen TSI-Wert. Die Skala ist an der Sichttiefe verankert: jede Halbierung der Secchi-Sichttiefe hebt den TSI um 10 Punkte. Ebenso viel bewirkt eine Verdopplung des Gesamtphosphors. Eine Verdopplung des Chlorophyll-a hebt den Index um knapp 7 Punkte - jede Komponente hat ihren eigenen, an Carlsons empirische Daten angepassten Koeffizienten.

Werte typischer Seen liegen ungefähr im Bereich 0-100, doch das ist ein praktischer Bereich und keine mathematische Grenze - die Formeln sind logarithmisch, ein extrem nährstoffreiches Gewässer kann also einen Wert über 100 ergeben.

Die Formeln (nach Carlson)

Die Zusammenhänge sind logarithmisch (SD in Metern, Chl und TP in µg/l):

• TSI(SD) = 60 − 14,41 · ln(SD)
• TSI(Chl) = 30,6 + 9,81 · ln(Chl)
• TSI(TP) = 4,15 + 14,42 · ln(TP)

Wie man die Skala liest

Je höher der TSI, desto größer die Fruchtbarkeit.

Welcher Indikator am wichtigsten ist

Wenn alle drei vorliegen, mittele sie nicht gedankenlos. In Carlsons klassischer Deutung kommt der biologischen Produktion TSI(Chl) am nächsten - Chlorophyll misst die Algenbiomasse direkt, während Sichttiefe und Phosphor indirekte Maße sind.

Der Mittelwert der drei Komponenten (der Rechner zeigt ihn nur als Hilfswert, wenn du den vollständigen Satz angibst) ist keine Bewertung des Seezustands - NALMS sagt ausdrücklich, dass Mitteln keinen Sinn ergibt. Der Mittelwert würde das beste Maß der Algenbiomasse (Chlorophyll) mit zwei indirekten Maßen vermengen. Die Abweichung zwischen den Komponenten dagegen ist eine Information:

• TSI(SD) deutlich höher als TSI(Chl) - die Sichttiefe wird von etwas anderem als Algen begrenzt, meist von mineralischer Trübung oder Huminstoffen;
• TSI(TP) deutlich höher als TSI(Chl) - Phosphor ist reichlich vorhanden, aber es gibt weniger Algen, als er erwarten ließe; die Produktion begrenzt meist ein anderer Faktor (häufig Stickstoff, Fraß der Algen durch Zooplankton oder Licht).

Die Abweichungen zwischen den Komponenten zu lesen (in der Literatur deviation analysis) gibt einen Hinweis darauf, was Algen und Licht im See begrenzt. Das ist eine Hypothese zur Überprüfung, keine Diagnose - und sie ist nur für Ergebnisse vom selben Datum und derselben Stelle sinnvoll, nachdem ein Fehler bei der Probenahme oder Analyse ausgeschlossen wurde.

Worauf zu achten ist

• Saison und Einzelmessung. Der TSI ist sinnvoll, wenn er aus der Vegetationsperiode und als Messreihe berechnet wird; ein einzelner Wert eines Tages beschreibt das Wetter, nicht den Zustand des Gewässers.
• Es ist ein Werkzeug für Seen. Der TSI wurde für stehende Gewässer der gemäßigten Zone entwickelt. Für Fließgewässer, Talsperren mit kurzer Verweilzeit und stark humose Gewässer wird er nur mit Vorbehalt angewendet.
• Der TSI ist keine Zustandsklasse nach WRRL. Er ist ein eigenständiger, US-amerikanischer beschreibender Index. Er ersetzt die Klassen des ökologischen Zustands nicht und lässt sich nicht in sie umrechnen - er ergänzt sie gut, kann aber nicht Grundlage einer formalen Bewertung sein.

🧮 Werkzeug: Carlson-TSI-Rechner - gib Sichttiefe, Chlorophyll-a oder Gesamtphosphor ein und sieh das Ergebnis jeder Komponente einzeln, mit ihrer Klasse gemäß der Tabelle oben. Ohne Anmeldung.

In der Praxis

Für den TSI brauchst du konsistente Messreihen von Sichttiefe, Chlorophyll-a und Gesamtphosphor - am besten von denselben Terminen und Messstellen, denn erst dann ist ein Vergleich der Komponenten sinnvoll. In LimnoLog erfasst du diese drei Parameter, und die Anwendung berechnet selbst TSI(SD), TSI(Chl) und TSI(TP) für jede Probe, in der die jeweilige Komponente vorliegt, und zeichnet sie nebeneinander in ein Diagramm; den Mittelwert (TSI_avg) berechnet sie nur, wenn alle drei vorliegen. Es genügt, diese berechneten Parameter zum Projekt hinzuzufügen. Achte auf die Einheit: Gesamtphosphor gibst du in der Anwendung in mg P/l ein (0,030 mg/l = 30 µg/l) - die Umrechnung in µg/l, die Carlsons Formel verlangt, steckt bereits in der Formel des Parameters.