Wasserprobleme und Klimawandel in den tropischen Anden

Einleitung

Die Anden besitzen die weltweit größte Dichte an tropischen Gletschern. Beobachtungen zeigen jedoch eine starke Abnahme der Gletscherbedeckung seit den 1970er Jahren.

Dieser Trend hat bei einzelnen Gletschern wie dem Chacaltaya Gletscher in Bolivien sogar bereits zum (nahezu) gänzlichen Verschwinden der Eisbedeckung geführt. Projektionen des Klimas für das 21. Jahrhundert sagen eine Fortsetzung des Abschmelzens und z.T. Verschwindens der Gletscher in den Anden voraus.

Da die Gletscher vielerorts eine zentrale Rolle für die zeitlichen Schwankungen des Wasserabflusses spielen, bringt die Abnahme der Gletscher in den Anden große Herausforderungen für eine zuverlässige Wasserversorgung mit sich. Dabei zeigen sich Auswirkungen der Gletscherschmelze unter anderem auf die Trinkwasserversorgung, Ökosysteme, Landwirtschaft und Elektrizitätsversorgung durch Wasserkraftwerke. Insbesondere stellen Gletscher die Grundlage der Wasser- und Energieversorgung für die drei Hauptstädte Lima (Peru), Quito (Ecuador) und La Paz (Bolivien) dar.

Neben den Gletschern sind auch tropische Feuchtgebiete, sogenannte paramos, vom Klimawandel bedroht. Während im südlichen Peru und in Bolivien Gletscher als Wasserspeicher dominieren, sind diese Feuchtgebiete überwiegend im Norden Perus, in Ecuador und in Kolumbien für die Wasserversorgung von Bedeutung. Diese Feuchtgebiete liegen in Höhen von etwa 3500m bis 5000m. Bei steigenden Temperaturen wandern sie in höhere Lagen ab. Zudem wirkt sich eine Änderung des Niederschlags auf die Wasserbereitstellung der Feuchtgebiete aus. Die größte Bedrohung für die Feuchtgebiete geht heute allerdings von der Nutzung durch Landwirtschaft und Bevölkerung aus.

Lage und Klima

Die Anden sind die längste Gebirgskette der Welt. Sie erstrecken sich über eine Länge von 7500 Kilometern, vom Norden des südamerikanischen Kontinents bei 10° N bis zu seiner Südspitze bei etwa 53° S. Die durchschnittliche Gipfelhöhe beträgt in den Tropen und Subtropen über 4000 m.

Eine Straße in den bolivianischen Anden

Im Gegensatz zu ihrer Nord-Süd Ausdehnung sind die Anden mit einer typischen Breite von weniger als 200 km sehr schmal. Eine Ausnahme bilden die Subtropen, in denen sich die Gebirgskette in die West-Anden (Cordillera Occidental) und Ost-Anden (Cordillera Oriental) aufteilt und zwischen diesen eine Hochebene (Altiplano) mit einer durchschnittlichen Höhe von etwa 4000 m bildet. Der höchste Berg, der nordöstlich von Santiago de Chile gelegene Aconcagua, ist 6960 m hoch.

Durch ihre ausgeprägte Orographie beeinflussen die Anden die großskalige atmosphärische Zirkulation über Südamerika. In den Tropen und Subtropen teilen sie den Kontinent in trockene (West) und feuchte (Ost) Regionen, während sich dieses Muster in den Außertropen umkehrt. Zudem haben sie einen Einfluss auf den Luftmassenaustausch zwischen Tropen und Außertropen.

In den tropischen Anden sind die Hauptquellen von Niederschlägen der Atlantik und das Amazonas-Becken. Saisonale Ostwinde transportieren die Feuchtigkeit im Süd-Sommer (Dezember-Februar) in die Anden. Im Süd-Winter ist es dagegen trocken. An der südperuanischen Westküste sorgt dagegen das subtropische Hoch für ein allgemein trockenes Klima. Während hier nur ca. 100 mm im Jahr an Niederschlägen fallen, sind es in der Gipfelregion der Anden bis über 1500 mm. Das trockene und zudem heiße Küstengebiet steht daher in einem deutlichen Kontrast zu dem eher kalten und feuchten Höhenlagen.

Vgl. Grundlagen des Klimas in Lateinamerika

Klimawandel in den tropischen Anden

Beobachtete Klimaänderungen

Beobachtungen zeigen eine besonders starke Temperaturerhöhung durch den Klimawandel in den Hochlagen der Anden. Messungen der Temperatur im Zeitraum von 1939 – 1998 ergeben dort einen Erwärmungstrend von durchschnittlich 0.11 Grad/Dekade, der damit deutlich über dem globalen Trend von 0.06 Grad/Dekade liegt. Dabei sind jedoch deutliche Unterschiede zwischen verschiedenen Höhen- und Hanglagen festzustellen.

Auf Grund der komplexen Orographie zeigen Messungen des Niederschlags ein weniger koherentes Bild. Dabei ist nördlich von 11° S eine Abnahme und südlich davon eine Zunahme des Niederschlags zu verzeichnen. Im bolivianischen Altiplano wurden zudem eine verspätet eintretende Regenzeit sowie seltenere und heftigere Niederschläge beobachtet.

Vgl. Klimaänderungen in den tropischen Anden

Projezierte Klimaänderungen

Klimaprojektionen für das 21. Jahrhundert sagen eine mittlere Temperaturerhöhung um etwa 3° für Südamerika vorher, wobei die Temperaturerhöhung in Hochlagen besonders stark ausfällt. In Bezug auf eine Änderung des Niederschlags zeigen Klimamodelle eine abnehmende Tendenz in den südlichen Anden. Da die Modelle die Niederschläge des heutigen Klimas nur bedingt zutreffend darstellen, sind die Projektionen mit Vorsicht zu interpretieren.

Regionalmodelle zeigen für die Andenregion für verschiedene Szenarien Temperaturerhöhungen um 2-7 ° Celsius bis zum Ende des Jahrhunderts. Bezüglich des Niederschlags sagen regionale Studien eine Abnahme des Niederschlags über dem Altiplano um 10-30% des heutigen Wertes voraus. Grund hierfür ist eine simulierte Abnahme der Ostwinde über dem Altiplano, die die Hauptquelle für Niederschlag in der Region darstellen.

Einfluss des Klimawandels auf die tropischen Gletscher

Beobachteter Gletscherrückgang

Die Gletscher der Anden sind auf Grund ihrer tropischen Lage und der Höhe sehr sensibel gegenüber Klimänderungen. Beobachtungen zeigen einen starken Rückgang der Gletscher in den tropischen Anden im 20. Jahrhundert, wobei das Abschmelzen in den 1970er Jahren stark zugenommen hat.

Der abschmelzende Gletscher Huayana Potosi in der Nähe der Stadt La Paz (Bolivien)

In Venezuela sind die 5 verbleibenden der 1952 existierenden 10 Gletscher seit 1850 um etwa 95% abgeschmolzen. In Kolumbien sind 8 von 14 Gletschern im letzten Jahrhundert verschwunden. In Ecuador hat die Eisbedeckung des Cotopaxi Gletschers zwischen 1976 und 2006 um 42 % abgenommen, während am Chimborazo eine Abnahme der Gletscherfläche um 59 % zwischen 1962 und 1997 beobachtet wurde. In Peru wird die Abnahme der Gesamt-Gletscherfläche zwischen 1970 und 2003 auf 22% geschätzt. In Bolivien ist der Chacaltaya Gletscher, einst das höchste Skigebiet der Welt, bereits komplett abgeschmolzen. Die Abnahme der Eisfläche der 376 Gletscher in der Cordillera Real wird zwischen 1975 und 2006 auf 43 % geschätzt. Zudem haben die 4 Gletscher, aus denen sich die Wasserversorgung der Stadt La Paz überwiegend speist, zwischen 1975 und 2006 um über 50% abgenommen.

Wichtige Prozesse der Gletscherschmelze

Bezüglich der Netto-Volumenänderung, also dem Gleichgewicht zwischen Wachstum und Schmelzen, können Gletscher grob in zwei Bereiche aufgeteilt werden. Im oberen Teil des Gletschers, dem Akkumulationsgebiet, wird Schnee angesammelt und unter Druck in Eis umgewandelt. Hier findet unterm Strich ein Wachstum des Gletschers statt. Im unteren Teil des Gletschers, dem Ablationsgebiet, überwiegt das Schmelzen des Eises. Die zwei Bereiche werden von der sogenannten Gleichgewichtslinie voneinander getrennt, an der Eisbildung und Schmelzen im Gleichgewicht stehen.

Klimaänderungen wirken daher sowohl durch Änderungen des Niederschlags als auch der Temperatur auf die Gletscher ein. Während die Häufigkeit und Menge des Niederschlags vor allem das Wachstum eines Gletschers beeinflusst, wirkt sich eine Änderung der Temperatur auf das Schmelzen im unteren Bereich sowie auf die Art des Niederschlags (Schnee oder Regen) aus. Eine Temperaturerhöhung alleine verschiebt dabei die Gleichgewichtslinie in höhere Lagen, verkleinert somit das Akkumulationsgebiet auf Kosten des Ablationsgebiets, und verringert somit auf längere Sicht die gesamte mit Eis bedeckte Fläche.

Auf welche Weise Änderungen der zwei Einflussfaktoren Temperatur und Niederschlag das Wachstum und Abschmelzen einzelner tropischer Gletscher beeinflussen, ist von Fall zu Fall unterschiedlich. Dabei zeigen Gletscher in den Innertropen eine starke Empfindlichkeit gegenüber Temperatur- und Niederschlagsänderungen, während in den äußeren Tropen im Wesentlichen die Niederschlagsmenge von Bedeutung ist. Letzteres ist damit zu erklären, dass die Temperatur in den inneren Tropen entscheidend für die Niederschlagsform (Regen oder Schnee) über den Gletschern ist, während über den Gletschern der äußeren Tropen Niederschlag in Form von Schnee dominiert.

Vgl. Gletscher in den tropischen Anden

Einfluss der Gletscherschmelze auf die Wasserverfügbarkeit

Der Rio Rimac versorgt die Metropole Lima mit Wasser aus den Anden, hier bei Niedrigwasser.

Bedeutung der Gletscher für die Wasserversorgung

Mehr als 80% des Trinkwassers in den semi-ariden Tropen und Subtropen der Anden stammt aus Gebirgen. Gletscher haben dabei einen großen Einfluss auf die Wasserversorgung in den Anden. Starke saisonale Schwankungen im Niederschlag, d.h. stark ausgeprägte Wechsel zwischen Regen- und Trockenzeit, können von den tropischen Gletschern abgedämpft werden. Dabei wird Niederschlag in Form von Schnee auf den Gletschern abgelagert, zu Eis geformt und dann in der Trockenzeit durch Gletscherschmelze wieder abgegeben. Ein Verschwinden der Gletscher hat daher eine Verstärkung der saisonalen Unterschiede in der Wasserverfügbarkeit zur Folge. Diese Rolle der Gletscher als Wasserspeicher ist in den tropischen Anden von besonderer Bedeutung, wo im Unterschied zu Gebirgen niederer Breite durch Schneefall alleine kein Wasser gespeichert werden kann, da die intensive Sonneneinstrahlung in den Anden eine Schneeablagerung verhindert.

Beobachtete Auswirkungen der Gletscherschmelze

Auswirkungen der Gletscherschmelze auf die Wasserversorgung sind bereits in vollem Gange. So wird geschätzt, dass 30-45 % des Schmelzwassers aus der Cordillera Blanca in den Rio Santa auf dauerhafte Gletscherschmelze zurückzuführen ist. Dabei lässt sich die dauerhafte und langfristige Gletscherschmelze in zwei Phasen einteilen: Während das Volumen des Schmelzwassers in der ersten Phase konstant bleibt oder sogar zunimmt, zeigt es in der zweiten Phase durch das abnehmende Reservoir an Eis einen zurückgehenden bis versiegenden Trend.

Die Auswirkungen der Gletscherschmelze betreffen die Bevölkerung direkt durch die Trinkwasserversorgung, außerdem die Landwirtschaft, andine Ökosysteme und die Elektrizitätsversorgung durch Wasserkraftwerke. Bereits die kurzfristige Zunahme des Schmelzwassers führt dabei lokal zu großen Problemen wie einer Zunahme des Risikos von Überschwemmungen, Erdrutschen, Gletscherseeausbrüchen und Schäden in Ökosystemen. Langfristig gesehen stellt die geringe Wasserspeicherfähigkeit durch Gletscher eine große Herausforderung für die Trinkwasserversorgung dar.

Das bolivianische Altiplano in der Nähe der Stadt La Paz, eine durch extreme Trockenheit geprägte Region

Wie stark der Einfluss regional ausfällt, hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab: der Größe und damit Bedeutung eines Gletschers als saisonaler Wasserspeicher, dem Abstand des Standorts vom Ort der Gletscherschmelze sowie der Intensität der saisonalen Niederschlagsunterschiede. Daher sind Regionen mit generell trockenen Gebieten wie in Peru und Bolivien stärker von den Auswirkungen der Gletscherschmelze betroffen als die nördlicheren Länder Ecuador und Kolumbien, die generell ein feuchteres Klima aufweisen und bei denen Feuchtgebiete (paramos) eine wichtige Rolle für die Wasserspeicherung spielen.

Projektionen der Wasserverfügbarkeit im 21. Jahrhundert

Da Klimamodelle durch die geringe räumliche Auflösung insbesondere in bergigen Regionen Schwierigkeiten haben, Änderungen in Niederschlag und Temperatur akkurat vorherzusagen, sind Projektionen der Gletscherschmelze mit großen Unsicherheiten verbunden. Dennoch kann davon ausgegangen werden, dass sich der beobachtete Trend zu einer Abnahme der Gletscher fortsetzt und die damit verbundenen Schwierigkeiten in Bezug auf die Wasserversorgung zunehmen.

Neben dem Klimawandel stellt das prognostizierte Bevölkerungswachstum insbesondere in den Städten Südamerikas eine große Herausforderung für eine ausreichende Wasserversorgung dar. Dabei sind insbesondere die großen Andenstädte Bogota (Kolumbien), Quito (Ecuador), Lima (Peru) und La Paz (Bolivien) betroffen. Es wird geschätzt, dass das Bevölkerungswachstum alleine bereits bis 2050 zu einer Zunahme des Wassermangels um 50% führt. Trotz der mit Klimaprojektionen einhergehenden Unsicherheiten ist davon auszugehen, dass beide Faktoren, Bevölkerungswachstum und Klimawandel, insgesamt zu einer Abnahme der pro Kopf verfügbaren Wassermenge führen und damit große Herausforderungen für politische Anpassungsmaßnahmen darstellen.

Das Beispiel Rio Santa

Lage und Klima

Der Rio Santa und seine Nebenflüsse entspringen in der Cordillera Blanca, dem weltweit am stärksten vergletscherten tropischen Gebirge. Der Rio Santa fließt anschließend über eine Länge von 347 km von den Anden bis zur Küstenwüste Perus in den Pazifik. Das gesamte Einzugsgebiet des Rio Santa umfasst 12300 km² und reicht von 6768 m Höhe bis hinunter zur pazifischen Küste. Der Fluss wird zu einem Teil gespeist von den Gletschern der Cordillera Blanca.

Das Klima der Region unterscheidet sich stark zwischen dem humiden Hochland und den extrem trockenen Wüsten im Küstentiefland. In den tropischen Anden sind der Atlantik und das Amazonas-Becken die Hauptquelle von Niederschlägen. Saisonale Ostwinde transportieren die Feuchtigkeit im Süd-Sommer (Dez.-Febr.) in die Anden. Im Süd-Winter ist es dagegen eher trocken. An der südperuanischen Westküste sorgt dagegen das Hoch für ein durchgehend trockenes Klima. Während hier nur ca. 100 mm im Jahr an Niederschlägen fallen, sind es in der Gipfelregion der Anden bis über 1500 mm. Das trockene und zudem heiße Küstengebiet steht daher in einem deutlichen Kontrast zu dem eher kalten und feuchten Höhenlagen. Die Niederschläge im oberen Rio-Santa-Tal variieren zwischen 800 und 1299 mm im Jahr, wovon mehr als 80 % zwischen Oktober und Mai fallen. Die Temperaturschwankungen bewegen sich zwischen 0 °C und 9°C im Jahresgang, wobei die Tag- und Nachschwankungen wesentlich größer sind.

Bedeutung des Gletscherwassers

Das gesamte Einzugsgebiet des Rio Santa umfasst 12300 km². Das Gebiete reicht von 6768 m Höhe; der Abfluss mündet in den Pazifik. Der Wasserabfluss des Rio Santa stammt zu bis zu 25 % aus Gletscherwasser. In der Trockenzeit (Juni-August) sind es sogar 50%. Der Rest wird von Oberflächenabfluss durch Niederschläge und Grundwasser gespeist.

Von den Schmelzwassern der Gletscher und der Wasserführung des Rio Santa hängen einige hundert Tausend Menschen ab. Der Fluss ist grundlegend für die Lebensbedingungen der Bevölkerung und die wirtschaftlichen Aktivitäten in der Region:

1. Oberhalb von 5000 m stellen die Gletscher und die Berge eine Touristenattraktion dar.
2. 2000-4000 m: Quechua haben seit Jahrhunderten bewässerte Terrassenlandwirtschaft an den Berghängen betrieben.
3. Unter 2000 m spielt ein Wasserkraftwerk eine wichtige Rolle zur Stromproduktion für die Region.
4. Am Fuß der Anden wird das Wasser des Rio Santa für die Bewässerung ausgedehnter Agrarflächen in der kargen Küstenzone.

Über Jahrtausende waren die Gletscherwasser eine wichtige Grundlage für die indianischen Gemeinschaften in den Anden. Gegenwärtig leben 267 000 Menschen am oberen Rio Santa, z.T. in ländlichen Siedlungen und z.T. in kleineren und größeren Städten, wovon Huaraz mit 96 000 Einwohnern die größte ist. Historisch haben die Gletscher der Cordillera Blanca durch ihr Schmelzwasser für einen ausgeglichenen Abfluss auch in Trockenzeit und während Dürren gesorgt. Die Einwohner der Region sind mit ihren Lebensgewohnheiten und wirtschaftlichen Aktivitäten wie Viehzucht, Ackerbau und Tourismus zunehmend davon abhängig geworden. Seit den späten 1990er Jahren hat sich die Landwirtschaft im oberen Rio-Santa-Tal zunehmend auf bewässerungsintensive Produktion umgestellt. Und im trockenen Küstentiefland ist eine neue Agro-Exportzone entstanden, die ebenfalls auf intensive Wassernutzung angewiesen ist. Außerdem wird das Wasser des Rio Santa für Wasserkraftwerke genutzt, die 10 % der Wasserkraftkapazität des Landes ausmachen.

Veränderungen

Die sozialen und ökonomischen Veränderungen haben die Wasserressourcen in jüngster Zeit verstärkt beansprucht. Gleichzeitig wurde ein zunehmender Gletscherrückzug beobachtet. Die Gletscher sind bereits um 20-30 % seit 1970 geschrumpft. Da die Niederschläge etwa gleich geblieben sind, kann das nur auf die zunehmende Temperatur von 0,1 °C pro Dekade seit 1970 zurückzuführen sein. Gletscher über 5400 m werden in Zukunft schmelzen, aber überleben, die darunter werden wahrscheinlich verschwinden.

Ein Beispiel ist das Yanamarey-Einzugsgebiet. Der Yanamarey ist ein Nebenfluss des Rio Santa. Sein Einzugsgebiet in der Cordillera Blanca wird zu einem großen Teil vom Yanamarey Gletscher gespeist. Dieser zeigt einen beschleunigten Rückzug an der Gletscherzunge mit einer Rate von 8 m pro Jahrzehnt seit 1970. Er ist immer weniger in der Lage, die Abflussmenge des Flusses in der Trockenzeit auszugleichen, bei der sich immer stärker die saisonal stark schwankenden Niederschläge bemerkbar machen. Schon zwischen 1970 und 1997 ist die Gletscherbedeckung Perus um 22 % zurückgegangen. Falls die Ursache in der globalen Erwärmung liegt, die nach Ansicht mancher Forscher zumindest daran beteiligt ist, müsste mit einem völligen Verschwinden der Vergletscherung der Sierra Blanca in den nächsten 50 Jahren gerechnet werden. Allenfalls die Gletscher über 5400 m könnten vielleicht überleben.

Während die Jahresmitteltemperatur zwischen 1951 und 1999 um 0,35-0,39 zugenommen hat, hat die Gletscherbedeckung seit 1970 um 25 % abgenommen. Die Gletscherzunge des Yanamarey Gletschers hat sich seit den frühesten Messungen von 1948 um 800 m zurückgezogen. Nach 1970 betrug die Rückzugsrate pro Jahrzehnt 8 m. In den letzten 6 Jahren zog sich der Gletscher sogar um 30 m pro Jahr zurück. Ähnlich sind auch andere Gletscher in der Sierra Blanca und in den gesamten tropischen Anden geschmolzen. Falls die Ursache in der globalen Erwärmung liegt, die nach Ansicht mancher Forscher zumindest daran beteiligt ist, müsste mit einem völligen Verschwinden der Vergletscherung der Sierra Blanca in den nächsten 50 Jahren gerechnet werden.

Nach Umfragen ist sich die Bevölkerung im Yanamarey-Einzugsgebiet der Gletscherschmelze durchaus bewusst. Im oberen Yanamarey-Tal wurde deutlich weniger Schnee und Eis sowie das Abbrechen von Gletschereis in 'riesigen Brocken' beobachtet. Die Menschen sind über den beschleuinigten Rückzug der Gletscher tief besorgt und führen ihn auf den Klimawandel zurück. Viele berichten über Folgen für die Gesundheit der Tiere, die landwirtschaftliche Produktion und die Wasserverfügbarkeit. Vor allem der Rückgang der Wasserressourcen im letzten Jahrzehnt während der Trockenzeit wurde von fast allen Interviewten bestätigt. Die Landbevölkerung hängt zu einem großen Teil von der Bewässerung kleiner Parzellen ab, für die es in den letzten Jahren zunehmend schwieriger geworden ist, genügend Wasser zu bekommen, um das bisherige Produktionsniveau zu halten.

Einzelnachweise

Klimadaten zum Thema

Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie eigene Klimakarten aus Klimamodelldaten für Südamerika erzeugen:
Temperatur,
Frosttage,
Eistage oder
Niederschlag,

Hier finden Sie eine Anleitung zur Visualisierung der Daten.

Schülerarbeiten zum Thema

Schülerarbeiten zum Thema des Artikels aus dem Schulprojekt Klimawandel:

• Tropische Gletscher Welche Ursachen und Folgen hat das Abschmelzen tropischer Gletscher am Kilimandscharo und in den Anden? (Gymnasium Grootmoor, Hamburg)

Lizenzhinweis

Kontakt: Dieter Kasang