Die globale Grundwassererschöpfung beschleunigt sich, ist aber nicht unvermeidlich
Das Grundwasser nimmt weltweit rapide ab, oft in immer schnellerem Tempo.
In einem Artikel in der Zeitschrift Nature stellen Forscher der UC Santa Barbara die weltweit umfangreichste Bewertung der Grundwasserspiegel vor, die sich auf fast 1 700 Grundwasserleiter erstreckt. Die Arbeit ist nicht nur ein Alarmsignal für den Rückgang der Wasserressourcen, sondern bietet auch lehrreiche Beispiele dafür, wo die Dinge gut laufen und wie die Grundwasserknappheit gelöst werden kann. Die Studie ist ein Segen für Wissenschaftler, politische Entscheidungsträger und Ressourcenmanager, die daran arbeiten, die globale Grundwasserdynamik zu verstehen.
„Diese Studie wurde aus Neugierde durchgeführt. Wir wollten den Zustand des globalen Grundwassers besser verstehen, indem wir Millionen von Grundwassermessungen auswerten“, sagte Mitautorin Debra Perrone, eine außerordentliche Professorin im Umweltstudienprogramm der UC Santa Barbara.
Das Team stellte Daten aus nationalen und subnationalen Aufzeichnungen sowie aus der Arbeit anderer Agenturen zusammen. Die Studie dauerte drei Jahre, wovon zwei Jahre allein für die Bereinigung und Sortierung der Daten verwendet wurden. So viel Zeit ist nötig, um aus 300 Millionen Wasserstandsmessungen aus 1,5 Millionen Brunnen in den letzten 100 Jahren einen Sinn zu machen.
Als Nächstes galt es, die Datenflut in konkrete Erkenntnisse über globale Grundwassertrends umzuwandeln. Die Forscher durchforsteten über 1 200 Veröffentlichungen, um die Grenzen der Grundwasserleiter in den untersuchten Regionen zu rekonstruieren und die Entwicklung der Grundwasserstände in 1 693 Grundwasserleitern zu bewerten.
Ihre Ergebnisse stellen die bisher umfassendste Analyse der weltweiten Grundwasserstände dar und zeigen, dass die Grundwassererschöpfung weit verbreitet ist. Die Arbeit ergab, dass der Grundwasserspiegel in 71 % der Grundwasserleiter sinkt. Und dieser Rückgang beschleunigt sich vielerorts: Der Rückgang des Grundwassers in den 1980er und 90er Jahren hat sich von 2000 bis heute beschleunigt und verdeutlicht, wie ein schlimmes Problem noch schlimmer wurde. Der sich beschleunigende Rückgang tritt an fast dreimal so vielen Orten auf, wie zufällig zu erwarten wäre.
Eine Grundwasserabsenkung ist in trockeneren Klimazonen häufiger anzutreffen, wobei ein beschleunigter Rückgang vor allem in trockenen und halbtrockenen Anbauflächen zu beobachten ist – „ein intuitives Ergebnis“, so der Hauptautor Scott Jasechko, ein außerordentlicher Professor an der Bren School of Environmental Science & Management der Universität. „Aber es ist eine Sache, wenn etwas intuitiv ist. Es ist etwas ganz anderes, mit realen Daten zu zeigen, dass es tatsächlich so ist.
Andererseits gibt es auch Orte, an denen sich die Pegel stabilisiert oder erholt haben. In 16 % der Aquifersysteme, für die den Autoren historische Daten vorliegen, hat sich der Grundwasserrückgang der 1980er und 90er Jahre umgekehrt. Diese Fälle sind jedoch nur halb so häufig, wie es der Zufall erwarten ließe.
„Diese Studie zeigt, dass der Mensch mit gezielten, konzentrierten Bemühungen eine Wende herbeiführen kann“, sagte Jasechko.
Nehmen Sie zum Beispiel Tucson, Arizona. Das vom Colorado River zugeteilte Wasser wird verwendet, um die Grundwasserleiter im nahe gelegenen Avra Valley wieder aufzufüllen. Das Projekt speichert Wasser für die zukünftige Nutzung. „Grundwasser wird oft als ein Bankkonto für Wasser betrachtet“, erklärt Jasechko. „Durch das gezielte Auffüllen von Grundwasserleitern können wir dieses Wasser bis zu einem späteren Zeitpunkt speichern“.
Gemeinden können viel Geld für den Bau von Infrastrukturen ausgeben, um Wasser über der Erde zu speichern. Aber wenn man die richtige Geologie hat, kann man große Mengen Wasser unterirdisch speichern, was viel billiger, weniger störend und weniger gefährlich ist. Das gespeicherte Grundwasser kann auch der Ökologie der Region zugute kommen. Bei der Erstellung eines Forschungsberichts
im Jahr 2014 fand Perrone heraus, dass die Grundwasseranreicherung sechsmal mehr Wasser pro Dollar speichern kann als Oberflächenreservoirs.
Die Grundwasseranreicherung in Tucson ist ein Segen für die örtlichen Grundwasserleiter, doch die Entnahme von Wasser hat dazu geführt, dass der mächtige Fluss an der Oberfläche schrumpft. Der Colorado erreicht nur noch selten sein Delta im Golf von Kalifornien. „Diese Eingriffe in das Grundwasser können mit Kompromissen verbunden sein“, räumte Jasechko ein.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, sich auf die Reduzierung der Nachfrage zu konzentrieren. Dazu gehören häufig Vorschriften, Genehmigungen und Gebühren für die Grundwassernutzung, erklärte Perrone. Zu diesem Zweck untersucht sie derzeit die Wassergesetze im Westen der USA, um diese verschiedenen Eingriffe zu verstehen. Unabhängig davon, ob es um das Angebot oder die Nachfrage geht, scheint die Erholung der Grundwasserleiter ein Eingreifen zu erfordern, so das Ergebnis der Studie.
Die Autoren ergänzten Messungen aus Überwachungsbrunnen mit Daten des Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE). Die GRACE-Mission besteht aus Zwillingssatelliten, die auf ihrer Umlaufbahn um die Erde den Abstand zwischen ihnen präzise messen. Auf diese Weise können sie kleine Schwankungen in der Schwerkraft des Planeten aufspüren, die Aufschluss über die Dynamik von Grundwasserleitern in großem Maßstab geben können.
„Das Schöne an GRACE ist, dass es uns erlaubt, die Grundwasserbedingungen zu erforschen, wo wir keine Daten vor Ort haben“, sagte Perrone. „Unsere Bewertung ist eine Ergänzung zu GRACE. Dort, wo wir über In-situ-Daten verfügen, können wir die Grundwasserbedingungen auf lokaler Ebene erforschen – eine entscheidende Auflösungsstufe, wenn es um das Management der Erschöpfung geht. Diese lokale Auflösung ist entscheidend, wie die Autoren herausfanden, da benachbarte Grundwasserleiter unterschiedliche Trends aufweisen können.
Allerdings geben die Trends des Grundwasserspiegels nicht das ganze Bild wieder. Selbst wenn die Grundwasserleiter stabil bleiben, kann sich die Entnahme von Grundwasser auf nahegelegene Flüsse und Oberflächengewässer auswirken und dazu führen, dass diese in den Untergrund sickern, wie Perrone und Jasechko in einem anderen Nature-Artikel aus dem Jahr 2021 beschrieben.
Die Autoren analysierten auch die Niederschlagsvariabilität der letzten vier Jahrzehnte für 542 Aquifere. Sie fanden heraus, dass 90 % der Grundwasserleiter, bei denen sich der Rückgang beschleunigte, an Orten liegen, an denen die Bedingungen in den letzten 40 Jahren trockener geworden sind. Diese Trends haben wahrscheinlich die Grundwasserneubildung verringert und den Bedarf erhöht. Andererseits können Klimaschwankungen auch dazu führen, dass sich das Grundwasser erholt, wenn die Bedingungen feuchter werden.
Diese Studie über Überwachungsbrunnen ergänzt eine Veröffentlichung von Perrone und Jasechko aus dem Jahr 2021. Diese Studie stellte die größte Bewertung der weltweiten Grundwasserbrunnen dar und schaffte es auf die Titelseite der Zeitschrift Science. „Die Überwachungsbrunnen liefern uns Informationen über die Versorgung. Und die Grundwasserbrunnen geben uns Aufschluss über die Nachfrage“, so Perrone.
„Zusammengenommen ermöglichen sie uns zu verstehen, welche Brunnen bereits versiegt sind oder am ehesten versiegen werden, wenn der Grundwasserspiegel sinkt“, fügte Jasechko hinzu.
Perrone und Jasechko untersuchen nun, wie sich der Grundwasserspiegel im Laufe der Zeit im Zusammenhang mit dem Klimawandel verändert. Die Verknüpfung dieser Veränderungsraten mit den Tiefen der tatsächlichen Brunnen wird bessere Vorhersagen darüber ermöglichen, wo der Zugang zum Grundwasser gefährdet ist.
„Die Erschöpfung des Grundwassers ist nicht unvermeidlich“, sagte Jasechko. Fein aufgelöste, globale Studien werden es Wissenschaftlern und Behörden ermöglichen, die Dynamik dieser verborgenen Ressource zu verstehen.
Quelle
UC Santa Barbara 2024 | Harrison Tasoff | Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)
