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14.6.2006 | Von:
Holger Hoff
Zbigniew W. Kundzewicz

Süßwasservorräte und Klimawandel

Wasser und Klimawandel

Wasserkreislauf und Klima stehen in einer engen Wechselbeziehung und bedingen sich gegenseitig. Szenarien des zukünftigen Klimas weisen zahlreiche Unsicherheiten auf, insbesondere im Hinblick auf Veränderungen im Wasserkreislauf. Während die verschiedenen globalen Klimamodelle bezüglich der zukünftigen Temperaturentwicklungen recht gut übereinstimmen, gibt es bei Projektionen der Niederschläge erhebliche Unterschiede, zum Teil sogar entgegengesetzte Trends. Die Modelle weisen je nach zugrunde liegenden Szenarien (insbesondere für CO2-Emissionen und dahinterstehende Bevölkerungs- und Entwicklungsannahmen) komplexe Klimamuster auf. Infolgedessen zögern Wassermanager noch, die Folgen des Klimawandels in ihre langfristigen Planungen einzubeziehen.[3] Für die Planung z.B. von Stauseen oder Leitungssystemen, deren Lebenserwartung viele Jahrzehnte beträgt, werden verlässliche Vorhersagen zukünftiger Wasserverfügbarkeit gebraucht. So verlässt sich der Wasserbau nach wie vor auf die Analyse historischer Zeitreihen, deren Gültigkeit für die Zukunft immer problematischer wird. Es wächst aber der wissenschaftliche Konsens, dass eine Reihe von anthropogenen Klima- und hydrologischen Trends zu erwarten ist und einige davon auch bereits zu beobachten sind.

Globale Erwärmung

Die globale Erwärmung führt zu einer Intensivierung des Wasserkreislaufs, daraus resultieren eine stärkere Verdunstung, höhere Verdunstungsverluste von Wasseroberflächen wie Seen und Stauseen, ein höherer Bewässerungsbedarf (wenn nicht die Niederschläge gleichzeitig zunehmen) bzw. ein allgemein höherer pflanzlicher Wasserbedarf sowie ein global zunehmender Niederschlag. Diese Intensivierung des Wasserkreislaufs lässt sich bereits beobachten.[4] Mit Hilfe des Palmer Drought Severity Index (PDSI) zeigen A. Dai u.a., dass besonders trockene oder feuchte Bereiche global seit 1972 von 20 auf 38 Prozent zugenommen haben.[5] Projektionen von Klimamodellen weisen auf eine weitere Intensivierung hin,[6] mit möglichen Folgen für Häufigkeit und Intensität von Extremereignissen.

Ein weiterer mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erwartender Klimawandeleffekt ist bereits zu beobachten: das beschleunigte Abschmelzen von Schnee, Eis und Gletschern, die als natürliche Wasserspeicher fungieren, sowie mehr Regen und weniger Schneefall bei steigenden Temperaturen. Dies führt zu stärkeren Abflüssen im Winter und frühen Frühjahr und lässt weniger Wasser für den Sommer bzw. die Trockensaison übrig, wenn der Bedarf am höchsten ist. Die Frühjahrshochwasser fallen entsprechend höher aus, und mehr Wasser läuft ungenutzt in Richtung Meer ab, so dass die Wasserknappheit sich in Regionen, deren Wasserversorgung von Schmelzwässern bestimmt wird und die gleichzeitig über geringe künstliche Stauseen verfügen, erhöhen kann. Gegenwärtig lebt ca. ein Sechstel der Weltbevölkerung in solchen Regionen.[7] Dazu gehören z.B. die Anden, Nordindien sowie zum Teil auch Kalifornien.

Regionale Veränderungen von Niederschlag und Wasserverfügbarkeit

Während davon auszugehen ist, dass global der Niederschlag mit höheren Temperaturen zunimmt, kann es in einer Reihe von Trockenregionen aufgrund von reduzierten Niederschlägen, veränderten Regenzeiten und höherer Evapotranspiration auch trockener werden.[8] Die Umsetzung von Niederschlagsänderungen in Wasserverfügbarkeit erfolgt nicht linear. Geringe Niederschlagsabnahmen können sich im hydrologischen System verstärken, so dass wesentlich stärkere Abnahmen von Grundwasserneubildung resultieren, mit möglichen Konsequenzen auch für die Wasserqualität, wenn z.B. gleichzeitig die Entnahmen von Grundwasser zunehmen. Sinkende Grundwasserstände in Küstenbereichen führen oft zu Salzwasserintrusionen, die das Wasser unbrauchbar machen. Der Anstieg der Meeresspiegel aufgrund des Klimawandels beschleunigt diesen Prozess weiter. Ein Beispiel für eine solche Gefährdung stellt der Küstenaquifer in Israel und dem Gazastreifen dar. Klimawandel und Wasserverknappung, insbesondere in Kombination mit einer Veränderung in der Landnutzung, können weiterhin die Desertifikation von Trockenregionen, z.B. in Sub-Sahara-Afrika oder Asien, verstärken, mit Rückwirkungen auf den Wasserkreislauf.

Zunehmende Klimavariabilität und Extreme

Bei einer Intensivierung des Wasserkreislaufs durch Erwärmung muss auch mit mehr und heftigeren Extremereignissen gerechnet werden, wenn auch Beobachtungen diesen Trend noch nicht generell bestätigen können. Das IPCC[9] prognostiziert intensivere Niederschläge als "sehr wahrscheinlich in vielen Regionen" und verstärkte kontinentale Sommertrockenheiten als "wahrscheinlich in den meisten Kontinentalregionen der mittleren Breiten". Zum Teil hat das IPCC für diese Effekte auch bereits den Nachweis durch Beobachtungen erbracht.

Eine zunehmende Klimavariabilität verstärkt den Druck auf Institutionen und die Infrastruktur im Wassersektor und gefährdet die Versorgungssicherheit. Gegenwärtige Speicherkapazitäten reichen möglicherweise unter einem zukünftigen Klima mit zahlreicheren und heftigeren Dürren oder Fluten nicht mehr aus, und Wasserallokationen können nicht mehr nach den bisher geltenden Regeln erfolgen. Gleichzeitig ändert sich mit einer Zunahme der Niederschlagsintensitäten das Verhältnis von Abfluss zu Infiltration, so dass die Wasserspeicherung in Böden und im Grundwasser zurückgeht. Bodenerosion und Veränderungen in der Landnutzung können diesen Effekt weiter verstärken.

Fußnoten

3.
Vgl. H. Hoff, Planning for Climate Change, in: Water 21, International Water Association, (2003) 43 - 44.
4.
Vgl. T.G. Huntington, Evidence for Intensification of the Global Water Cycle: Review and Synthesis, in: Journal of Hydrology, (2006) 319, S. 83 - 95.
5.
Vgl. A. Dai/K. E. Trenberth/T. Qian, A global data set of Palmer Drought Severity Index for 1870 - 2002: Relationship with soil moisture and effects of surface warming, in: Journal of Hydrometeorology, (2005) 5, S. 1117 - 1130.
6.
Vgl. R.T. Wetherald/S. Manabe, Simulation of Hydrologic Changes Associated with Global Warming, in: Journal of Geophysical Research, 107(D19): 4379, doi:10.1029/2002D001195, 2002.
7.
Vgl. T.P. Barnett/J.C. Adam/D.P. Lettenmaier, Potential Impacts of a Warming Climate on Water Availability in Snow-Dominated Regions, in: Nature, (2005) 438, S. 303 - 309.
8.
Vgl. N.W. Arnell, Climate Change and Global Water Resources: SRES Emissions and Socio-economic Scenarios, in: Global Environmental Change, (2004) 14, S. 31-52.
9.
Vgl. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Climate Change 2001, Third Assessment Report, Cambridge 2001.