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Klimawandel

02. Mai 2012

Wasser-Management: Das Wasser macht sich rar

 Von Margit Mertens
Trocken und aufgerissen: ein Acker nahe Wriezen im Oderbruch in Brandenburg. Die Aufnahme entstand Anfang Mai 2011.  Foto: dpa

Der Klimawandel wird weitreichende Folgen auf das wertvolle Gut haben – nicht nur in südlichen Ländern, sondern auch in Deutschland.

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Reichlich Vorräte, aber am falschen Fleck

Wasser ist ein Umweltgut und gilt damit als schützenswerte Ressource – ebenso wie der Boden und die Luft. Auf der Erde gibt es insgesamt genügend Süßwasser, nur leider nicht immer dort und dann, wo und wann es gebraucht wird.
Von den weltweiten Wasservorräten sind nur 3,5 Prozent Süßwasser, von dem der größte Teil als Eis gebunden ist.
Theoretisch stehen weltweit im Jahr 118 000 Kubikkilometer Wasser zur Verfügung. Zum Vergleich: Durch den Rhein fließen jährlich im Mittel 60 Kubikkilometer.
49 Prozent des gesamten Süßwassers strömen ins Meer, die Hälfte beregnet Wälder, Steppen und Feuchtgebiete. 0,9 Prozent fließen in die Bewässerung und nur 0,1 Prozent verbraucht der Mensch, um seine Grundbedürfnisse und den Wasserbedarf der Industrie zu decken.
Für Essen und Alltagsprodukte wird dennoch beeindruckend viel Wasser benötigt. Beispielsweise stecken in einer Tomate 13 Liter virtuelles Wasser, in einem Kilo Lammfleisch 10 000 Liter, in einem PC 30 000 und in einer Tonne Papier 500 000.
Als virtuelles Wasser wird diejenige Wassermenge bezeichnet, die nötig ist, um ein Produkt zu erzeugen. In die Rechnung fließt auch verdeckter Wasserverbrauch ein – bei Fleisch etwa die Wassermenge, die in Form von Niederschlag und Bewässerung für die Felder und Wiesen gebraucht wird, die das Futter für die Tiere liefern.
Der Klimawandel wirkt sich in vielerlei Hinsicht auf den Wasserhaushalt der Erde aus: Er lässt die Gletscher abtauen, bewirkt Ernteausfälle durch Dürreperioden und bringt vermehrt Überschwemmungen mit sich.
Für die Landwirtschaft sind sinkende Niederschlagsmengen ein großes Problem. Für den Anbau steigt der Bedarf an Beregnungswasser. Wird es dem Grundwasser entnommen, so verringern sich die Vorräte dort oder der Pegel in Flüssen und Seen sinkt. Wird das Beregnungswasser von den Pflanzen aufgenommen und durch Transpiration in die Atmosphäre abgegeben, macht sich das in größeren Niederschlagsmengen in größerer Entfernung bemerkbar, nicht aber vor Ort.
„Achtung: Wasser!“ heißt die Publikation der Leibniz-Gemeinschaft, die in der Reihe Zwischenrufe erschienen ist. Sie befasst sich umfassend mit den Sekundäreffekten des Klimawandels auf das Wasser. Forscher verschiedener Fachrichtung wie Ökologie, Geophysik und Klimatologie haben Beiträge dafür verfasst.

Wenn es um Klimawandel geht, geht es immer auch um Wasser. So war es bei der Klimakonferenz vergangenen Dezember in Durban und so wird es im Juni sein bei der Tagung Rio+20 der Vereinten Nationen. Denn Wasser bedeutet Leben auf diesem Planeten und der Klimawandel wird dessen Verfügbarkeit verändern – auch in Deutschland.

Forscher der Leibniz-Gemeinschaft fordern deshalb in einer gemeinsamen Publikation, sich den Folgen zu stellen, und zwar mit einem wissenschaftlich und politisch interdisziplinär viel stärker vernetzten Wassermanagement auch auf nationaler Ebene. Deutschland müsse sich an den globalen Wandel anpassen.

Gewässerreich und wasserarm

„Wasser ist keine Gratisleistung der Natur, auch nicht in Deutschland“, sagt Uwe Grünewald von der Brandenburgischen Technischen Universität in Cottbus. Im Bereich des Wasserhaushaltes und der Wasserbewirtschaftung gehe es dringend darum, vorzusorgen und sich anzupassen. Denn in der auf Bewässerung angewiesenen Landwirtschaft muss künftig mit jedem Liter Wasser eine größere Menge Lebensmittel oder Energiepflanzen erzeugt werden. Hinzu kommen zunehmende Trockenheit in den Wachstumsphasen, Spätfröste, Starkregen, Hoch- oder Niedrigwasser und generell verschobene Vegetationsperioden.

Ein Beispiel: Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern sind paradoxerweise gewässerreich aber wasserarm. Da die Niederschlagsmengen in Deutschland von Südwesten nach Nordosten abnehmen, kommt es im nordöstlichen Tiefland inzwischen besonders im Sommer zu einer angespannten Wasserbilanz.

So beträgt die Niederschlagsmenge im Gebiet des Großen Stechlinsees im nördlichen Brandenburg im Jahresmittel 634 Liter pro Quadratmeter. Aber über der mehr als vier Quadratkilometer großen Fläche des bis zu 70 Meter tiefen, eindrucksvoll klaren Sees verdunstet mehr Wasser als durch Regen ersetzt wird. Nur die geringe Verdunstung von 85 Litern über der Landfläche sorgt dafür, dass sich das Grundwasser neu bilden und die zahlreichen Seen und Fließgewässer speisen kann.

„Seit etwa 30 Jahren wird der Wassermangel durch die inzwischen spürbaren Auswirkungen des Klimawandels verstärkt“, schreiben Forscher des Berliner Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in der Publikation. Die Folgen: sinkende Seewasserstände, verminderte Grundwasserneubildung und eine Verschiebung der Niederschläge vom Sommer in den Winter.

Das Grundwasser sinkt, kleine Seen, Bäche und Feuchtgebiete fallen trocken. Dieser Wassermangel wird sich weiter verschärfen, wenn die Niederschläge in der Region wie prognostiziert bis 2050 im Jahresmittel um bis zu 60 Liter pro Quadratmeter abnehmen. Durch menschliche Eingriffe und den Klimawandel sind in einer Reihe von Seen des nordostdeutschen Tieflandes die Pegel in den letzten Jahrzehnten um bis zu drei Meter gefallen. Bereits in zehn Jahren wird die verfügbare Wassermenge für den steigenden Bedarf der landwirtschaftlichen Bewässerung nicht mehr reichen, haben die IGB-Forscher berechnet. „Dies erfordert bereits jetzt ein Umdenken“, fordern sie.

Auch die Artenvielfalt leidet darunter: Durch eine erhöhte Wassertemperatur, mehr Pflanzennährstoffe und weniger Sauerstoff im Tiefenwasser hat sich das Artenspektrum der Seen verschoben. Die IGB-Forscher sehen darin eine dramatische Entwicklung. „Unsere Binnengewässer sind (noch) Zentren der biologischen Vielfalt, vergleichbar mit den Korallenriffen oder den tropischen Regenwäldern“, schreiben sie. Obwohl Seen und Flüsse nur 0,8 Prozent der Erdoberfläche bedecken, beherbergen sie zehn Prozent aller bekannten Tierarten und ein Drittel aller Wirbeltiere. Diese Vielfalt nimmt jedoch rasant ab – stärker als in allen anderen Ökosystemen.

Wo mehr Biomasse gebraucht wird, steigt der Bedarf an künstlicher Bewässerung für die Landwirtschaft. Das gilt für Lebens- und Futtermittel sowie für Energiepflanzen. Die Entnahme dieses Beregnungswassers verringert das ohnehin schwindende Grundwasser oder senkt die Pegel von Seen oder Flüssen. Daher empfehlen die Leibniz-Experten, gebrauchtes Wasser wie Regenwasser oder gereinigtes Abwasser in den Landschaftswasserhaushalt zurückzuführen, statt es in Bäche und Flüsse einzuleiten.

Um zu überwachen, ob sich durch eine solche Kreislaufnutzung Nährstoffe oder Schadstoffe im Oberboden oder im Grundwasser anreichern, haben Forscher des Instituts für innovative Mikroelektronik in Frankfurt/Oder Pegelsonden entwickelt. Sie messen Wasserstand und -temperatur sowie den pH-Wert, Salz- und Sulfatgehalt des Grundwassers. Da die Sonden selbstständig über ein Funknetz kommunizieren, sind keine Kabeltrassen erforderlich.

Ein weiteres Wasserproblem wird auf Borkum untersucht. Dabei geht es darum, dass die Süßwasservorräte an Küsten und auf kleinen Inseln durch das Eindringen von Salzwasser, Intrusion genannt, gefährdet sind. Nach Ansicht von Experten des Leibniz-Instituts für Angewandte Geophysik (LIAG) in Hannover stellt die Salzwasserintrusion und die damit verbundene Verknappung von Süßwasser ein Problem von Küsten und Inseln weltweit dar. In Deutschland sind etwa die ost- und nordfriesischen Inseln betroffen, in Indonesien die Inseln und Atolle des Spermonde-Archipels.

Inseln ab einer Größe von etwa eineinhalb Hektar besitzen eine Süßwasserlinse. Diese schwimmt wie ein Eisberg auf dem versalzenen Grundwasser. Die Süßwasserlinse wird ausschließlich durch versickernde Niederschläge gespeist. Dieses Regenwasser ist leichter als das Salzwasser und hat einen höheren Druck, so dass sich beide Wasserschichten nicht vermischen. Bis sich eine stabile Linse bildet, können mehrere hundert Jahre vergehen, haben LIAG-Wissenschaftler berechnet. Fällt klimabedingt weniger Niederschlag bei gleicher Süßwasserentnahme, verdrängt das Salzwasser zunehmend die ohnehin geringere Menge des Süßwassers.

Beispiel Borkum

Süßwasserlinsen kleiner Inseln sind den Forschern zufolge verwundbar durch Überflutungen, Erosion und veränderte Grundwasserneubildung. Hinzu kommen die Eingriffe durch den Menschen wie Übernutzung der Brunnen, Schadstoffeintrag über den Boden oder Zerstörung der Uferbereiche.

Auf Borkum nun haben die Geophysiker vom Hubschrauber aus die Süß- und Salzwasservorräte kartiert, die durch ihre unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit gut abgrenzbar sind. Auf der Basis dieser Ergebnisse entwickelten sie Simulationsmodelle, an denen sich ablesen lässt, wie sich zum Beispiel der Bau von Brunnen auf die Grenze zwischen Süß- und Salzwasser auswirkt.

Auf der Insel können nun die Standorte von Brunnen und das Wassermanagement optimiert werden. Die Forscher hoffen, ihr Verfahren, nun auch bald auf tropische Inseln wie das indonesische Spermonde-Archipel übertragen zu können. Dort sind durch den Anstieg des Meeresspiegels mittlerweile viele Brunnen ausgetrocknet. Trinkwasser muss teilweise per Schiff angeliefert werden.

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