Der Himalaya und die angrenzenden Bergketten (oder Hochgebirge Asiens), die ausgedehntesten Eissysteme des Planeten außerhalb der Polarregionen, verfügen über das größte unerschlossene Wasserkraftpotenzial der Welt und sehen zahlreiche Dämme und Stauseen im Bau oder in Planung. Laut einer neuen Studie unter der Leitung von NUS-Forschern destabilisiert der Klimawandel jedoch die Landschaften und bedroht zahlreiche Wasserkraftprojekte.
In den letzten Jahren wurden im Himalaya erhebliche und weitreichende Auswirkungen auf Wasserkraftprojekte (HPPs) aufgrund klimabedingter Berggefahren gemeldet. Im Februar 2021 traf eine Fels-Eis-Lawine ein Himalaya-Gletschertal im Chamoli-Distrikt von Uttarakhand, Indien, und führte zu einer Kaskade von Murgängen und katastrophalen Überschwemmungen, die die beiden Wasserkraftprojekte, darunter eines im Bau, hinwegfegten. In ähnlicher Weise wurde im Juli 2016 das Upper Bhotekoshi HPP in Nepal durch die Flut des Gongbatongsha-Gletschersees zerstört.
Dr. Dongfeng Li, Hauptautor der Studie und Forschungsstipendiat der Abteilung für Geographie an der NUS-Fakultät für Kunst- und Sozialwissenschaften, sagte: „Unsere Studie wurde durch diese jüngsten HPP-Ausfälle im Himalaya angeregt. Wir dachten, solche Berggefahren könnten es sein Zusammenhang mit dem Klimawandel stehen und initiierte daher ein Projekt zur systematischen Untersuchung der Auswirkungen klimabedingter Gefahren auf Staudämme und Stauseen von Wasserkraftwerken im gesamten asiatischen Hochgebirge.“
Die in Zusammenarbeit mit internationalen Wissenschaftlern aus Großbritannien, Nepal, Australien, den Niederlanden, Kanada, der Schweiz, China und Kasachstan durchgeführte Studie bot Empfehlungen für klimawandelresistente Wasserkraftsysteme in Hochgebirgsgebieten. Es wurde veröffentlicht in Natur Geowissenschaften am 23. Juni 2022.
Die Studie, die Daten über Gletscher, Permafrost, typische Berggefahren und damit verbundene Zerstörungen durch Wasserkraft in der Region von den 1960er Jahren bis heute zusammenstellte und untersuchte, stellte fest, dass das durch die globale Erwärmung verursachte Schmelzen und Auftauen der Eissysteme das Volumen und den Zeitpunkt stark verändert von Wasser, das aus dem Hochgebirge Asiens geliefert wird, was nachteilige Auswirkungen auf nachgelagerte Nahrungs- und Energiesysteme hat, auf die sich Milliarden von Menschen verlassen.
Der Bau weiterer Stauseen zur Regulierung des Stromflusses und zur Erzeugung von Wasserkraft ist ein entscheidender Teil der Strategien zur Anpassung an diese Veränderungen. Die Studie ergab jedoch, dass diese Projekte anfällig für eine komplexe Reihe von interagierenden Prozessen sind, die die Landschaften in der gesamten Region destabilisieren.
Zu diesen Prozessen, die sich in Schweregrad und Veränderungsgeschwindigkeit unterscheiden, gehören Gletscherrückzug und -ablösung, Permafrost-Auftauen und damit verbundene Erdrutsche, Fels-Eis-Lawinen, Murgänge und ausbrechende Überschwemmungen aus Gletscherseen und durch Erdrutsche gestauten Seen. Das Ergebnis sind große Sedimentmengen, die mobilisiert werden und Stauseen auffüllen, Dammbrüche verursachen und Kraftwerksturbinen beschädigen können.
Trotz der sozialen und ökologischen Bedenken von Wasserkraftdämmen tragen sie zu einer nachhaltigen Energiewende bei, indem sie dazu beitragen, die CO2-Emissionen fossiler Brennstoffe zu reduzieren und das Erreichen der CO2-Neutralität zu unterstützen. „Der Bau von Dämmen und Stauseen ist der Schlüssel für zukünftige Wasserressourcen in Hochgebirgsgebieten, da der Klimawandel den Wasserkreislauf verändert“, sagte Professor Walter Immerzeel, Co-Autor der Studie und Forscher an der Universität Utrecht in den Niederlanden.
Um die nachteiligen Auswirkungen der klimabedingten Instabilität der Berglandschaft auf Dämme und Stauseen zu minimieren, identifizierte das Team die folgenden zukünftigen Maßnahmen. Zunächst sollten Karten zur Verteilung paraglazialer Zonen (oder nach Gletscherrückgang neu freigelegter Zonen), Sedimentertrag und Gefahrenanfälligkeit erstellt werden, die aktuelle und zukünftige instabile Landschaften und erosionsgefährdete Regionen besser abgrenzen, insbesondere für HPP-Hotspots. Die Entwicklung von Richtlinien zur Instandhaltung bestehender HPPs und zur Planung neuer HPPs sollte sich an solchen Gefahren- und Risikokarten orientieren.
Zweitens müssen Sedimentprobleme als grundlegende Überlegung für die Wasserkraftentwicklung angesehen werden. Der Zweitautor der Studie, Professor Xixi Lu vom NUS FASS Department of Geography, erklärte: „Bei der Planung zukünftiger Stauseen sollte die Auslegung der Speicherkapazität potenzielle Speicherverluste berücksichtigen, die mit zunehmenden Sedimentbelastungen aufgrund des Klimawandels einhergehen, und zusätzliche Speicher bereitstellen, um damit fertig zu werden klimabedingte Gefahren.“
Drittens sollten Überwachungs-, Prognose- und Frühwarnsysteme weiterentwickelt und umgesetzt werden. „Wir schlagen vor, die Überwachung von Gletschern, Permafrost, instabilen Hängen, Gletscherseen, Erosion und Sedimenterträgen durch eine Reihe von Ansätzen wie Fernerkundung und bodengestützte Beobachtungen zu verbessern“, betonte Dr. Tobias Bolch, einer der Co-Mitarbeiter der Studie. Autoren und Forscher an der University of St. Andrews in Großbritannien
Wichtig ist, dass die Autoren hoffen, dass politische Entscheidungsträger und Interessengruppen für solche neu auftretenden Gefahren sensibilisiert werden und vorausschauende Anpassungs- und Minderungsmaßnahmen ergreifen, um eine erfolgreiche nachhaltige Entwicklung der Wasserkraft in Hochgebirgsgebieten zu erreichen.
In Zukunft plant das Team, mehr fernerkundliche und feldbasierte Informationen zu sammeln, um die klimatischen, topografischen und tektonischen Treiber der vielfältigen und sich verstärkenden Berggefahren und ihre Auswirkungen auf Lebensgrundlagen und Infrastruktur besser zu verstehen.
Dongfeng Li et al., Wasserkraftsysteme im Hochgebirge Asiens bedroht durch klimabedingte Landschaftsinstabilität, Natur Geowissenschaften (2022). DOI: 10.1038/s41561-022-00953-y