Eine kürzlich von der University of Texas at Austin geleitete Übersichtsstudie gibt einen Überblick über die Süßwasservorräte der Erde und Strategien zu ihrer nachhaltigen Bewirtschaftung.
Veröffentlicht in Nature Reviews Erde & Umwelthebt die Studie die Zusammenhänge zwischen Oberflächen- und Grundwasser hervor und fordert diversifizierte Strategien für deren Bewirtschaftung.
„Ich betone gerne viele Lösungen und wie sie optimiert werden können“, sagte die Hauptautorin Bridget Scanlon, eine leitende Forschungswissenschaftlerin am UT Bureau of Economic Geology, einer Forschungseinheit der Jackson School of Geosciences.
Die Studie stützt sich auf Daten von Satelliten, Klimamodellen, Überwachungsnetzwerken und fast 200 wissenschaftlichen Arbeiten, um die Wasserversorgung der Erde zu analysieren, wie sie sich in verschiedenen Regionen verändert und was diese Veränderungen antreibt. Zu den Co-Autoren der Studie gehören fast zwei Dutzend Wasserexperten aus der ganzen Welt.
Der Forschung zufolge ist der Mensch in erster Linie auf Oberflächenwasser angewiesen. Weltweit macht es jährlich 75 % der Bewässerung und 83 % der kommunalen und industriellen Versorgung aus. Was wir an der Oberfläche sehen, ist jedoch eng mit der Grundwasserströmung verbunden. In den Vereinigten Staaten beginnen etwa 50 % des jährlichen Abflusses als Grundwasser. Und weltweit macht Oberflächenwasser, das in den Boden sickert, etwa 30 % der jährlichen Grundwasserversorgung aus.
Menschliche Eingriffe können den Wasseraustausch zwischen Oberflächen- und Grundwasserquellen stark beeinflussen. Etwa 85 % des von Menschen gepumpten Grundwassers in den USA gelten als „aufgefangen“ aus Oberflächenwasser, was zu einem Rückgang des Abflusses führt. Gleichzeitig kann die Bewässerung aus Oberflächenwasser die Grundwasserneubildung erhöhen, da bewässertes Wasser durch den Boden zurück zu Grundwasserleitern sickert.
Die Studie führt zahlreiche Beispiele menschlicher Aktivitäten an, die diesen Fluss zwischen Oberflächenwasser und Grundwasservorräten beeinflussen. Anfang bis Mitte des 20. Jahrhunderts hat beispielsweise die Oberflächenwasserbewässerung Grundwasserleiter im Columbia Plateau und in der Snake River Plain im Nordwesten der USA wieder aufgefüllt, während globale Modelle zeigen, dass das Grundwasserpumpen die Wassermenge, die in die Bäche fließt, um 15-21 % stark reduziert hat globale Wassereinzugsgebiete aufgrund der reduzierten Flüsse gefährdet.
Trotz ihrer inhärenten Verbindung werden Oberflächenwasser und Grundwasser häufig als getrennte Ressourcen reguliert und bewirtschaftet. Laut den Forschern hängt die zukünftige Wasserresilienz davon ab, zu erkennen, dass sich Oberflächenwasser und Grundwasser als eine einzige Ressource verhalten – und auf dieses Wissen zu reagieren.
Die Studie beschreibt verschiedene Wege zur Wasserbewirtschaftung durch natürliche und technische Lösungen, die dazu beitragen können, die Wasserversorgung zu erhöhen, die Nachfrage zu verringern, Wasser zu speichern und zu transportieren. Laut Scanlon besteht eine der besten Möglichkeiten zur Anpassung an zunehmende Klimaextreme darin, Wasser in nassen Zeiten zu speichern und in Dürrezeiten darauf zurückzugreifen.
„Wir haben Dürren und Überschwemmungen“, sagte sie. „Wir versuchen, diese Extreme zu bewältigen, und eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, Wasser zu speichern.“
Jährlich speichert die Welt etwa 7.000 bis 8.300 Kubikkilometer oder etwa die doppelte Wassermenge des Michigansees in Oberflächenreservoirs. Die Forscher sagten, es sei wichtig, auch die Grundwasservorräte weiterzuentwickeln, da sie bei langfristigen Dürren widerstandsfähiger seien als Oberflächenreservoirs. Die kontrollierte Wiederauffüllung von Grundwasserleitern kann Städten helfen, ihre Grundwasservorräte aufzubauen, indem Oberflächenwasser gesammelt und unterirdisch in Grundwasserleiter umgeleitet wird. Weltweit werden auf diese Weise jährlich etwa 10.000 Kubikkilometer Wasser gespeichert.
„Diese Art von integrierter Forschung, die Oberflächen- und Grundwasser verbindet, ist genau das, was benötigt wird, um dauerhafte Lösungen für Probleme wie die Süßwassernutzung zu entwickeln“, sagte Scott Tinker, der Direktor des Bureau of Economic Geology. „Zu oft werden Studien isoliert durchgeführt, und gut gemeinte Anwendungen haben unbeabsichtigte Ergebnisse.“
Matthew Rodell, ein Hydrologe am NASA Goddard Space Flight Center, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte, dass das Papier ein nützliches Kompendium von Forschungsergebnissen und potenziellen Lösungen für die Verwaltung der Wasserversorgung bietet und gleichzeitig die Wasserqualität aufrechterhält – eine Eigenschaft, die schwieriger zu überwachen ist entfernt als Quantität—im Verstand.
„Die Wasserqualität ist eines der nächsten Ziele in Bezug auf die Bewirtschaftung der Wasserressourcen“, sagte er. „Mir gefällt, dass das auch eingebaut wurde.“
Mehr Informationen:
Bridget R. Scanlon et al., Globale Wasserressourcen und die Rolle des Grundwassers in einer widerstandsfähigen Wasserzukunft, Nature Reviews Erde & Umwelt (2023). DOI: 10.1038/s43017-022-00378-6