Wasserressourcen und Klimawandel

Wasserverfügbarkeit

Die Wasserverfügbarkeit ist einerseits von den Wasserressourcen, andererseits von der Wasserentnahme abhängig. Übersteigt die Entnahme einen bestimmten Prozentsatz der Ressourcen, spricht man vom Wasserstress. Extremer Wasserstress liegt hiernach dann vor, wenn die Entnahme 40% der Ressourcen übersteigt. Global liegt dieses Verhältnis weit unter dieser Grenze. Nur 9% der 40 000 km³ Wasser, die zur Verfügung stehen, werden entnommen. Regional sind die Verhältnisse jedoch sehr verschieden, so dass nach der obigen Definition gegenwärtig 2,3 Milliarden Menschen unter extremem Wasserstress leben.

Diese Zahl wird sich bis zur Mitte des Jahrhunderts auf 5,2-6,8 Milliarden Menschen erhöhen. Die Ursachen liegen einerseits in sozio-ökonomischen Bedingungen (Bevölkerungszunahme, Wirtschaftswachstum), die die Wasserentnahme bestimmen, andererseits im klimatischen Wandel, der die Wasserressourcen beeinflusst. Der Klimawandel kann durch höhere Niederschläge in manchen Regionen auch zu einem höheren Wasserangebot führen. Nach Modellrechnungen wird sich global der Wasserstress in 61-75% der Landoberfläche erhöhen und in 14-29% verringern. Die Gründe für höheren Wasserstress liegen primär in der steigenden Entnahme, aber auch geringere Niederschläge und eine höhere Verdunstung sind daran beteiligt. Die betroffenen Regionen sind vor allem die, in denen der Wasserstress heute schon hoch liegt. Das sind z.B. der Nordosten Brasiliens, Teile von Nordamerika, Südeuropa, Teile von Mittelasien und Australien und große Teile Afrikas. Eine Erhöhung der Wasserentnahme aufgrund zunehmender Bevölkerung und ökonomischer Entwicklung wird vor allem in Afrika südlich der Sahara, in Lateinamerika und großen Teilen Asiens erwartet. Wo der Wasserversorgung günstiger wird, ist das primär durch höhere Niederschläge infolge des Klimawandels begründet, in 2. Linie auch durch eine effektivere Wassernutzung. Allerdings könnten auch, vor allem in Südasien, durch den Klimawandel viele Menschen weniger unter extremem Wasserstress leiden.

Die wichtigsten klimatischen Faktoren, die die Wasserverfügbarkeit beeinflussen, sind der Niederschlag und die stark temperaturabhängige Verdunstung. Regionen, in denen sich beide Parameter durch den Klimawandel so entwickeln, dass die Wasserressourcen abnehmen, sind vor allem der Mittelmeerraum, Südafrika, Mittelamerika und Südaustralien (vgl. Wasserkreislauf und Klima). Von erheblicher Bedeutung werden in vielen Regionen auch die Niederschlagsmuster sein. Allgemein wird damit gerechnet dass durch den Klimawandel die Variabilität der Niederschläge zunehmen wird. D.h. es fallen zu bestimmten Jahreszeiten mehr Niederschläge, zu anderen weniger, und es kommt zu stärkeren Gegensätzen zwischen Starkniederschlägen und Trockenphasen. Hierdurch sind sowohl Wasserressourcen betroffen, die sich aus Oberflächenwasser, wie solche, die sich aus neugebildetem Grundwasser speisen. Auch die Art der Niederschläge spielt eine nicht geringe Rolle. Durch die globale Erwärmung wird mehr Niederschlag als Regen denn als Schnee fallen. Dadurch wird es zu einer jahreszeitlichen Verschiebung des Abflusses zum Winter hin kommen und weniger Oberflächenwasser im sommer zur Verfügung stehen. Durch das Abschmelzen von Gebirgsgletschern kommt es zunächst zwar zu einer Zunahme der Abflüsse, langfristig aber zu deren Versiegen. Ein weiterer Klimafaktor, der in manchen Regionen die Wasserressourcen gefährdet, ist der steigende Meeresspiegel, der zum Eindringen von Salzwasser in küstennahes Grundwasser führen kann (vgl. Meeresspiegelanstieg in Asien: Bangladesch)

Wasserqualität

Die Wasserqualität ist sowohl für das Leben in einem Gewässer wie für den Wasserverbrauch von großer Bedeutung. Sie wird bestimmt durch die chemischen, physikalischen und biologischen Merkmale des Wassers, d.h. durch Art und Menge der gelösten Stoffe, durch Temperatur und Sedimentbestandteile sowie durch die Flora und Fauna im Wasser und am Boden. Diese Merkmale können durch äußere Einflüsse verändert werden, z.B. durch Einträge durch den Menschen, aber auch durch klimatische Veränderungen. So beinflusst eine Temperaturerhöhung die chemischen Prozesse im Wasser und im Boden. Höhere Temperaturen vermindern den Sauerstoffgehalt des Wassers, da sie die sauerstoffverbrauchenden bilogischen Aktivitäten verstärken und die Sättigungsgrenze von gelöstem Sauerstoff herabsetzen. Außerdem beschleunigen höhere Temperaturen die chemische Verwitterung in sen Böden, wodurch der Eintrag von organischen und mineralischen Sedimenten in die Gewässer, besonders in Verbindung mit Starkniederschlägen, erhöht wird. Auch die Menge des Oberflächenabflusses spielt eine wichtige Rolle, da sie die Stoffkonzentration beeinflusst. Ein geringerer Abfluss, z.B durch verminderte Niederschläge, kann die Spitzenkonzentration bestimmter chemischer Komponenten, z.B. von Nitrat, erhöhen. Höhere Nitrat- und Temperaturwerte verstärken das Algenwachstum, ebenfalls mit Folgen für den Sauerstoffgehalt des Gewässers. Die Zunahme von Starkniederschlägen auf der einen und Trockenperioden mit geringen Abflussmengen auf der anderen Seite, wie sie für viele Regionen der Erde vorhergesagt werden, werden also insgesamt in Verbindung mit einer höheren Temperatur die Gewässerbelastung erhöhen.

Die künftige Wasserqualität wird allerdings vor allem von den direkten und indirekten menschlichen Aktivitäten in der Landwirtschaft, der Industrie und in Haushalten bestimmt werden. Den größten Einfluss wird die Art der landwirtschaftlichen Nutzung in den Einzugsgebieten der Flüsse, vor allem die Anwendung von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln, haben. Der Einfluss des Klimawandels wird demgegenüber relativ gesehen nur von geringer Bedeuntung sein. Die wenigen Studien zu dieser Frage lassen vermuten, dass z.B. für die Nitratkonzentration Änderungen des Abflussvolumens eine größere Rolle spielen als eine Erhöhung der Wassertemperatur. Die Wassertemperatur ist aber offensichtlich von größerer Bedeutung für das Phytoplankton und den Sauerstoffgehalt, wie eine Modellsimulation bezogen auf einen Japanischen See (Suwa See im Hochland von Honshu in Nagano) ergab, nach der sich in den Sommermonaten das relative Wachstum des Phytoplanktons in 5 m Tiefe um maximal bis zu 60% erhöhen und der Sauerstoffgehalt um über 60% bis zum Ende des 21. Jahrhunderts reduziert werden könnte.

Wasserverbrauch

Der anthropogene Klimawandel wird sehr wahrscheinlich auch Auswirkungen auf den weltweiten Wasserverbrauch haben. Gegenüber anderen Einflussfaktoren wie dem Bevölkerungswachstum, der wirtschaftlichen Entwicklung oder dem Wassermanagement wird das Ausmaß allerdings eher gering sein, wie die bisherigen Erfahrungen schon gezeigt haben. So ist in den Vereinigten Staaten die totale Wasserentnahme von 1900 bis 1990 von 40 auf über 400 Milliarden Gallonen gestiegen, woran klimatische Veränderungen nur einen marginalen Anteil hatten.

In Privathaushalten reagieren die Menschen beim Duschen und Waschen und besonders bei Gartenbewässerung und Rasensprengen auf Temperatur- und Niederschlagsverhältnisse. Studien in den USA haben für den Bundesstaat Utah ergeben, dass bei einer Temperaturerhöhung um 2,2 °C der private Wasserverbrauch im Sommer um 2,8 % steigt, im Juni sogar um bis zu 16%. Für Großbritannien wurde bei einer Temperatursteigerung um 1,1 oC bis 2021 eine Zunahme des privaten Verbrauchs um 4% berechnet. Auch im industriellen Sektor ist bei einer globalen Erwärmung mit einer Erhöhung des Wasserverbrauchs zu rechnen. Eine Erhöhung der Wassertemperatur in Seen und Flüssen reduziert die Wirkung von Kühlsystemen, z.B. bei Kernkraftwerken, mit der Folge eines erhöhten Bedarfs an Kühlwasser. Vor allem aber ist die Bewässerung in der Landwirtschaft in hohem Maße von klimatischen Bedingungen abhängig. Unter wärmeren und trockeneren Bedingungen nimmt nicht nur die Menge Wasser pro bewässerte Fläche zu, sondern auch die bewässerte Fläche selbst. Verglichen mit der Periode 1951-1980 war der Wasserverbrauch für Bewässerungszwecke in den trockeneren und um 1 °C wärmeren 30er Jahren in den US-Staaten Nebraska bei Mais um 19% und in Kansas bei Mais, Weizen und Hirse um 14% höher.

Wasserwirtschaft

Die meisten Untersuchungen, die sich mit den Folgen des Klimawandels für den Wasserhaushalt befassen, sehen von Anpassungsmaßnahmen der Wasserwirtschaft an klimatische Veränderungen ab. Tatsächlich konzentriert sich die Wasserwirtschaft in ihren Konzepten primär auf eine wachsende Nachfrage an Brauch- und Trinkwasser durch eine Zunahme der Bevölkerung bzw. deren erhöhte Konzentration in bestimmten Regionen, durch ein sich wandelndes Konsumverhalten sowie durch einen höheren Bedarf in Landwirtschaft und Industrie. Als ein Faktor unter anderen werden aber zunehmend auch mögliche klimatische Veränderungen, die nicht nur die Nachfrage-, sondern vor allem die Angebotsseite betreffen, in der Planung berücksichtigt. Damit ist die Wasserwirtschaft mit zwei zusätzlichen Schwierigkeiten konfrontiert. Erstens sind die Prognosen über die regionalen Folgen des Klimawandels relativ unsicher, und zweitens betreffen sie vor allem die Wasserressourcen, die in den Planungen des Wassermanagements gewöhnlich als stabil vorausgesetzt werden. Inwieweit angesichts dieser Schwierigkeiten eine wirksame Vorsorge getroffen werden kann, hängt von zahlreichen Faktoren in den einzelnen Staaten ab wie den Kapazitäten der wasserwirtschaftlichen Einrichtungen, der Gesetzeslage, dem Stand der Technologie, dem sozialen Wohlstand u.a. Nicht zuletzt spielt die Erfahrung von klimatischen Extremereignissen wie Dürren und Überschwemmungen eine große Rolle, die zu verstärkten Vorsorgemaßnahmen Anlass geben können.

Siehe auch

• Wasserressourcen
• Wassernutzung
• Wasserkreislauf
• Wasserkreislauf und Klima

Literatur

• Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg 2004