Süßwasservorräte und Klimawandel | Wasser | bpb.de

Einleitung

Wasserknappheit und ihre Folgen nehmen in vielen Teilen der Welt zu. Neben den Ursachen wie Bevölkerungswachstum, Urbanisierung und ökonomischer Entwicklung bestimmt auch das Klima über Wasserdargebot (die zur Verfügung stehende Wassermenge) und -nachfrage mit. Der bevorstehende Klimawandel wird nicht ohne Folgen für die Wasserversorgung von Mensch und Umwelt bleiben. Wasser ist essenziell für Ernährungssicherheit, Gesundheit und den Erhalt der Ökosysteme. Das Millenniumsziel zur Ernährung (zwischen 1990 und 2015 Halbierung des Anteils der Menschen, die Hunger leiden) erfordert beispielsweise, dass mehr als doppelt so viel Wasser wie heute für Bewässerungszwecke eingesetzt wird, wobei sich die größten Defizite in Südasien und Sub-Sahara-Afrika abzeichnen.

Durch steigende Wasserentnahmen der Menschen vor allem für die Nahrungsmittelproduktion, aber je nach Region auch für industrielle und andere Zwecke, werden aquatische und terrestrische Ökosysteme zunehmend beeinträchtigt, und damit gehen die Leistungen, die sie für den Menschen bereitstellen, verloren. Dies gilt insbesondere für Gewässer und Feuchtgebiete, aber auch für Landökosysteme, hier besonders aufgrund des Absenkens des Grundwasserspiegels sowie durch Niederschlags- und Verdunstungsänderungen.

Das Millennium Ecosystem Assessment (MEA) warnt insbesondere vor Wasserproblemen in den Trockengebieten der Erde, die 41 Prozent der Landoberfläche einnehmen und in denen mehr als zwei Milliarden Menschen wohnen, vor allem in Entwicklungsländern. Wasserknappheit und Klimaextreme erhöhen die Vulnerabilität dieser Menschen zusätzlich. Das MEA kommt nach der Untersuchung verschiedener Zukunftsszenarien zu dem Schluss, dass "am Ende dieses Jahrhunderts der Klimawandel mit seinen Folgen global die wichtigste direkte Triebkraft des Verlustes von Biodiversität und Veränderungen von Ökosystemleistungen sein wird".

Wasserknappheit ist nicht nur ein physikalisches Phänomen, sondern wird auch durch eine Reihe von sozioökonomischen und politischen Faktoren bestimmt. So ist der fehlende Zugang zu Wasser oft eine Folge von Fehlentscheidungen, politischen Konflikten oder auch der herrschenden Machtverhältnisse. Physikalische Wasserknappheit selbst resultiert aus der Differenz zwischen Wasserdargebot und -nachfrage. Dieses Defizit wächst zur Zeit in vielen Ländern und Regionen. Während die Wassernachfrage in den meisten Regionen ständig steigt, ist mit einer klimabedingten Abnahme des Dargebots in verschiedenen Trockenregionen zu rechnen.

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. 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. 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. Projektionen von Klimamodellen weisen auf eine weitere Intensivierung hin, 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. 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. 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 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.

Regionale Hotspots der Wasserkritikalität und Vulnerabilität

Zu den gegenwärtig am stärksten unter Wasserstress leidenden Regionen gehören Sub-Sahara-Afrika, Südwestasien und der Mittelmeerraum. V. Smakthin u.a. zeigen, dass in diesen Regionen sowie auch im Südwesten der USA gleichzeitig die Ökosysteme am stärksten unter anthropogenem Wassermangel leiden. Der Klimawandel droht in diesen Gebieten den Wassermangel noch weiter zu verschärfen. Die verschiedenen globalen Klimamodelle zeichnen ein recht konsistentes Bild für die großräumige Verteilung der kritischsten Regionen. Ein Vergleich von zwölf Modellen zeigt übereinstimmend die Abnahmen des Abflusses von 10 bis 30 Prozent bis 2050 in Südeuropa, dem Nahen Osten, dem südlichen Afrika und Teilen Amerikas als Folge des Klimawandels.

Der größte Teil der Trockengebiete mit hoher Klimavariabilität liegt in Entwicklungsländern. Hier ist die Vulnerabilität besonders hoch; zum einen wegen der extremen Klimabedingungen, zum anderen wegen der starken Abhängigkeit von der Landwirtschaft und den natürlichen Ressourcen sowie ihrer geringen (oft weiter abnehmenden) Anpassungsfähigkeit an Veränderungen. So werden gerade die heute schon am stärksten von Wasserstress betroffenen Regionen durch den Klimawandel am intensivsten zusätzlich belastet. Hinzu kommen in diesen Regionen noch ein großer Bevölkerungsdruck, schwache Institutionen, begrenzte finanzielle Ressourcen und technische Kapazitäten sowie eine unzureichende Infrastruktur. So beträgt z.B. das Pro-Kopf-Speichervolumen der Stauseen in den USA oder Australien mehr als das Hundertfache derer in Äthiopien. Der Klimawandel kann schon bestehende Ungleichheiten, wie in Bezug auf Wohlstand, Gesundheit, Wasser- und Nahrungssicherheit, weiter verschärfen.

Südliches Afrika

Erwartete Niederschlagsrückgänge im südlichen Afrika und steigende Temperaturen in allen Teilen Afrikas drohen, die zum Teil heute schon dramatische Wasserknappheit weiter zu verschärfen. M. De Wit u.a. zeigen, dass verschiedene globale Klimamodelle für große Teile des südlichen Afrikas übereinstimmend Niederschlagsrückgänge von mehr als zehn Prozent im Laufe des 21. Jahrhunderts prognostizieren. Dies überträgt sich nichtlinear in Rückgänge in der Wasserverfügbarkeit von teilweise mehr als 50 Prozent.

Zu den offensichtlichsten Effekten von nachlassenden Niederschlägen in den vergangenen Jahrzehnten in der Sahelzone gehört das Schrumpfen großer Seen. Zwar ist der steigende Wasserverbrauch durch den Menschen noch der Hauptgrund für das Verschwinden von Seen überall in Afrika, aber das Beispiel des Tschadsees macht die zunehmende Bedeutung von Klimaänderungen deutlich. Während die Niederschläge im Einzugsgebiet des Sees seit den sechziger Jahren um ca. 25 Prozent zurückgegangen sind, hat sich sein Zufluss um 50 Prozent und die Seeoberfläche um mehr als 90 Prozent reduziert. M. Coe schätzt, dass ca. die Hälfte dieser Schrumpfung auf Klimaänderungen zurückzuführen ist, die andere Hälfte auf die steigenden Wasserentnahmen (die aber gerade bei trockenerem und wärmerem Klima auch stärker zunehmen). Wichtig in der Wasserversorgung sind weiterhin kritische Grenzwerte, die möglicherweise durch den Klimawandel irgendwann überschritten werden, wie z.B. die erforderliche Mindestdauer der Regenzeit. Wird ein solcher Grenzwert durch fortschreitende Klimaänderung erreicht, kann es zum plötzlichen Zusammenbruch des Regenfeldbaus in einer ganzen Region kommen.

Nordwestindien

In den Trockengebieten im Nordwesten Indiens hängen Wasserversorgung, Nahrungsmittelproduktion und die Lebensbedingungen für Mensch und Ökosysteme stark von der alljährlichen Wiederkehr des Monsun ab, wobei mehr als 80 Prozent aller Niederschläge in den Monaten Juli bis September fallen. Änderungen im Monsunzyklus, insbesondere Abschwächungen oder Verkürzungen der Regenzeiten, hätten gravierende Auswirkungen auf die Lebensbedingungen in der Region. Regionale Klimamodelle für Nordwestindien weisen auf eine beschleunigte Erwärmung der Region hin, mit projizierten Erhöhungen der Durchschnittstemperaturen um ca. fünf Grad bis 2070 und entsprechend höherer Verdunstung.

Das bereits erwähnte beschleunigte Abschmelzen von Schnee und Eis aufgrund steigender Temperaturen kann im Himalaja beobachtet werden. Während damit kurzfristig die Abflüsse von Indus, Ganges und anderen Flüssen zunehmen (der Ganges führt in der trockenen Jahreszeit bis zu 70 Prozent Schmelzwasser) und entsprechende Überflutungen in Nordindien und Pakistan drohen, werden sich nach ca. 40 Jahren, wenn die Gletscher abgeschmolzen sind, die Abflüsse um mehr als 50 Prozent reduzieren. Von der Verlässlichkeit dieser Flüsse in der Trockenzeit hängt aber das Leben mehrerer hundert Millionen Menschen ab. Eine höhere Variabilität von Monsunereignissen trägt zu zusätzlichen Unsicherheiten in der Wasserversorgung bei und verschärft die Konkurrenz um das knappe Wasser.

Wie in Afrika kann das Überschreiten kritischer Grenzwerte gefährlicher sein als die zugrunde liegenden Änderungen von Temperatur und Niederschlag. Die ländliche Bevölkerung in den sehr trockenen Staaten Rajasthan und Gujarat hat z.B. gelernt, mit ein oder zwei aufeinander folgenden Dürrejahren umzugehen. Kommt es aber über Jahre hinweg zu keiner Wiederauffüllung des Grundwassers und zu keiner Nahrungsmittelproduktion, wie dies durch den Klimawandel wahrscheinlicher wird, versagen die traditionellen Anpassungsmaßnahmen.

Mittelmeerraum

Das Mittelmeer ist eine semi-aride Region, geprägt von hoher Variabilität und Winterniederschlägen. Der Wasserbedarf wächst rund um das Mittelmeer rasch, zum einen wegen der ökonomischen Entwicklung (Beispiel Tourismus), zum anderen aufgrund der Bevölkerungsentwicklung - im südlichen und östlichen Mittelmeer wird sich die Bevölkerung vieler Länder bis zur Mitte des Jahrhunderts verdoppeln. Eine signifikante Erwärmung (um 0,75 Grad in den vergangenen 100 Jahren) und abnehmende Niederschläge sind im Mittelmeerraum bereits beobachtet worden.

Das Mittelmeerklima steht in enger Verbindung mit globalen atmosphärischen Zirkulationen. So kann z.B. bei einer Verschiebung der Zugbahnen von Nordatlantik-Sturmtiefs nach Norden eine Reduktion der Winterniederschläge im Mittelmeerraum erwartet werden. Verschiedene Klimamodelle stimmen für das Mittelmeer weitgehend darin überein, dass es zu einer Abnahme der jährlichen Niederschlagsmengen kommen wird, insbesondere für das südliche und östliche Mittelmeer. Hinzu kommen eine verstärkte Trockenheit im Sommer und eine Temperaturerhöhung, die stärker ausfallen werden als im globalen Mittel erwartet.

Die Ergebnisse des EU-Forschungsprojekts MICE (Modelling the Impacts of Climate Extremes) weisen ebenfalls auf eine verstärkte Austrocknung sowie stärkere und intensivere Dürren mit sich verschärfender Wasserknappheit in weiten Teilen des Mittelmeers hin. Die Mittelmeerregion hat seit vielen Jahrhunderten oder sogar Jahrtausenden Anpassungsmaßnahmen an hohe Klimavariabilität und Wasserknappheit entwickelt. Eine der jüngeren Anpassungen an den Wassermangel ist der Import von so genanntem virtuellen Wasser bzw. der Import von Nahrungsmitteln mit dem dahinter stehenden Wasserverbrauch in anderen Ländern. Diese Importe sind in vielen Ländern des südlichen und östlichen Mittelmeers zum zentralen Stützpfeiler der Nahrungsmittelversorgung geworden, da das Wasser im Lande schon lange nicht mehr ausreicht, um die benötigten Mengen zu produzieren.

Kalifornien

Zum Teil liegen die Hotspots von Klimawandel und Wasserknappheit auch in den Industrieländern, wenngleich diese mit den Auswirkungen bislang besser fertig geworden sind. Für die westlichen USA werden durch steigende Temperaturen auch Auswirkungen auf die Schneedecke in den Bergen und den Schmelzwasserabfluss erwartet. Bis zum Jahr 2050 wird das Abflussmaximum im Frühjahr einen Monat früher eintreffen als gegenwärtig. Damit verlängert sich die wasserarme Sommerzeit, und es müssen zusätzliche künstliche Speicherkapazitäten geschaffen werden, welche den natürlichen Schneespeicher ersetzen. Daraus ergeben sich wiederum Auswirkungen auf die aquatischen Ökosysteme in diesen Einzugsgebieten. Solche Projektionen von Klimawandel und seinen möglichen negativen Folgen werden auch in einer "Executive Order" des Gouverneurs von Kalifornien benannt, und als Antwort darauf werden strikte Vorgaben für die Reduktion von Treibhausgasemissionen festgelegt.

Anpassung an den Klimawandel im Wassersektor

Inzwischen wird zwar die Notwendigkeit erkannt, Treibhausgasemissionen zu begrenzen; den einsetzenden Klimawandel kann das aber nicht mehr stoppen. Daher sind Anpassungsmaßnahmen möglichst pro-aktiv und nicht erst als Antwort auf Extremereignisse, Katastrophen und Notlagen erforderlich. Eine Anpassung an die gegenwärtige Klimavariabilität kann bereits helfen, die Folgen des kommenden Klimawandels zu mindern und damit einen Beitrag zu nachhaltiger Entwicklung zu leisten. Anpassungsmaßnahmen im Wassersektor sollten sich im Kontext von Integriertem Wasserressourcen-Management (IWRM) und nachhaltiger Entwicklung umsetzen lassen.

Klimaanpassung im IWRM-Kontext

Das integrierte Wasserressourcenmanagement verfolgt gleichzeitig soziale, ökonomische und ökologische Ziele und muss daher verschiedene aufeinander abgestimmte Maßnahmen umfassen. Bei wachsender Unsicherheit durch den Klimawandel sind flexible Strategien ("adaptive management") erforderlich, die aber ständig an den jeweiligen Wissensstand angepasst werden müssen. Viele strukturelle und andere IWRM-Maßnahmen sind gleichzeitig auch Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel. Zu den strukturellen Maßnahmen gehört insbesondere das Auffangen und Speichern von Regenwasser, um die Niederschlagsvariabilität und Perioden des Wassermangels auszugleichen. Zunehmend wird Wasser auch unterirdisch als Grundwasser gespeichert, um Verdunstungsverluste bei hohen Temperaturen zu vermeiden.

Die Wiedernutzung von Abwasser und die Entsalzung von Meer- und Brackwasser erhöhen das Wasserdargebot und machen eine Region unabhängiger von Niederschlagsänderungen. In der Landwirtschaft ist die Bewässerung die wichtigste Antwort auf zu geringe oder unzuverlässige Niederschläge. Da die Landwirtschaft den allergrößten Teil des menschlichen Wasserverbrauchs ausmacht, ist hier auch das Potenzial für Einsparungen am größten, wie z.B. durch effizientere Bewässerung, Sortenwahl und Landmanagement. Auch im städtischen Bereich helfen Einsparungen, wie z.B. durch Reduktion der Verluste, um besser mit klimabedingter Wasserknappheit umzugehen. Auf nationaler Ebene kann das Umleiten von Wasser - weg von der Landwirtschaft und hin zu produktiveren Sektoren - die wirtschaftliche Entwicklung von der Wasserverfügbarkeit stärker entkoppeln mit der Konsequenz, dass mehr Nahrungsmittel importiert werden müssen, wie dies bereits in vielen Mittelmeerländern der Fall ist.

Klimaanpassung in der Entwicklungszusammenarbeit

Ähnlich wie zuvor für IWRM beschrieben, müssen Klimaanpassungsmaßnahmen im Wassersektor auch integraler Bestandteil der Entwicklungszusammenarbeit werden. Mainstreaming bedeutet hier, die Klimarisiken wie Wasserknappheit zu reduzieren und damit gleichzeitig zur Armutsbekämpfung und zum Umweltschutz sowie anderen Entwicklungszielen beizutragen. Leider berücksichtigen bislang nur sehr wenige Entwicklungsprojekte Klimarisiken. Andere kurzfristig als wichtiger erscheinende Probleme wie Umweltverschmutzung, Landdegradation, Hunger und Krankheiten werden unabhängig vom Klima behandelt. Erste Ansätze, Maßnahmen der Klimaanpassung in die Entwicklungszusammenarbeit zu integrieren, gibt es z.B. im Rahmen des GTZ-Klimaschutzprogramms, mit Pilotprojekten im Wassersektor in Nordwestindien und Nordafrika (Tunesien).

Perspektiven

Der Klimawandel ist noch nicht die wichtigste Ursache des Wassermangels, aber die gegenwärtige Klimavariabilität stellt bereits zahlreiche Regionen vor enorme Wasserprobleme. Es ist zu erwarten, dass die Ungleichgewichte und damit auch die Konflikte um Wasser - national wie international - weiter zunehmen werden. Bewusste Entscheidungen, die knapper werdende Ressource Wasser so zwischen Haushalten, Industrie, Landwirtschaft und natürlichen Ökosystemen zu verteilen, dass der größtmögliche Nutzen entsteht, werden damit immer wichtiger. Langfristige internationale Abkommen zur Verteilung von Oberflächen- und Grundwasser müssen die Klimarisiken berücksichtigen.

Der Klimawandel mit seinen Folgen für die Wasserversorgung stellt Verbindungen zwischen den verschiedenen Weltregionen her. Die Ursachen und Folgen liegen oft weit auseinander, wobei die Entwicklungsländer am stärksten unter den Folgen zu leiden haben und auf die Hilfe der Industrieländer bei der Anpassung angewiesen sind. Gleichzeitig jedoch werden die Industrieländer nicht von den Folgen des Klimawandels verschont bleiben. Dies haben schon die Flut-, Dürre- und Hitzewellen der vergangenen Jahre in Europa gezeigt. Darüber hinaus ist bei weiteren Klima- und Umweltkatastrophen mit noch mehr Konflikten und Umweltflüchtlingen zu rechnen. Betrachtet man die zahlreichen Hinweise auf den Klimawandel und seine zu erwartenden Folgen für die Wasserversorgung, erscheint ein weiteres Abwarten als unverantwortlich. Eine nachhaltige Entwicklung verlangt umfassende Anpassungsmaßnahmen statt späterer Katastrophenhilfe, um die sozialen und ökonomischen Kosten der bevorstehenden Wasserprobleme zu begrenzen.