Wasser

Ein knappes Gut

Bild: piyaset/Fotolia

Wassermangel wird auf vielen Kontinenten zu einem drängenden Problem. Forscher entwickeln jetzt Modelle, mit denen sie vorhersagen können, wie viel Wasser in welcher Region zur Verfügung stehen wird – und sie überlegen, wie es sich am besten einsetzen lässt.

In diesem Sommer war das Ächzen in Deutschland unüberhörbar: zu wenig Niederschläge, schwierige Bedingungen für Landwirte und Gartenfreunde. Der Dürremonitor des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig belegt in der Tat, dass die Böden in vielen Regionen Deutschlands ungewöhnlich trocken waren – „moderate“ bis „außergewöhnliche“ Dürre nennen die Forscher diesen Zustand. Im Normalfall lässt sich aber mit dem Wasser, das in Deutschland zur Verfügung steht, gut haushalten.

Der Hydrologe Sergiy Vorogushyn vom Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ schaut in seiner Forschung auf eine Region, in der das anders ist: In Zentralasien ist Wasser ein knappes Gut. Dazu kommt eine natürliche Schwankung der Wassermenge zwischen schnee- und regenreichen sowie trockenen Jahren. Die Wissenschaftler suchen Antworten auf die Frage, die vor allem die Energie- und die Landwirtschaft umtreibt: Wie viel Wasser ist wann und wo genau vorhanden? „Um das zu erfassen, haben wir selbst im entlegenen Hochgebirge Messstationen installiert, mit denen wir präzise Klimadaten erheben können“, sagt Sergiy Vorogushyn: „Es galt, das Monitoring in der Region zu modernisieren und auszubauen, um eine bessere Datenbasis zu haben.“ Seit 2008 schon untersucht er mit zentralasiatischen Partnern im CAWa-Projekt („Water in Central Asia“) den Wasserhaushalt von Kasachstan, Kirgistan, Tadschikistan, Turkmenistan und Usbekistan.

Die Wissenschaftler beobachten auch Auswirkungen von Klimaveränderungen. „Wir konnten etwa nachweisen, dass 27 Prozent der regionalen Gletschermasse in den vergangenen 50 Jahren verschwunden sind. Es kommt zu großen Unterschieden im Wasserhaushalt zwischen den Jahren, und es wird schwierig, dies auszugleichen.“ Klar zu beobachten sei auch, dass es in der zweiten Sommerhälfte zunehmend trockener wird. Dies stelle die Region vor große Herausforderungen, denn in Tadschikistan, Turkmenistan und Usbekistan sind bis zu 90 Prozent der Landwirtschaft von künstlicher Bewässerung abhängig. „Erschwert wird die Situation dadurch, dass die traditionelle Landwirtschaft in der Region mit dem Anbau von Baumwolle und Reis zu viel Wasser benötigt“, so Sergiy Vorogushyn. Außerdem seien die Bewässerungssysteme  ineffizient und manches Wasser komme gar nicht erst an. Partner von der Universität Würzburg analysieren mit ihren satellitenbasierten Fernerkundungs-methoden daher auch bewässerte Flächen.

„Wassermanagement ist eine Daueraufgabe und erfordert langfristige Planung und Finanzierung“

Worauf kommt es vor allem an? „In der Region ist eine gute Wasserwirtschaft wichtig, und dafür sind Entscheidungsträger auf Vorhersagen angewiesen“, sagt der Hydrologe. Eine Besonderheit sei, dass aus Kirgistan und Tadschikistan große Teile des Wassers für die ganze Region stammen. Dort befinden sich Gletscher und Schneespeicher, von denen aus während der Schmelzperiode das Wasser in die tiefer gelegenen Regionen fließt; zudem entspringen in den Ländern mehrere Flüsse. Vor dem Zusammenbruch der Sowjetunion regelten Quoten die Wasserverteilung zwischen den sogenannten Ober- und Unterliegerstaaten, heute verhandeln die Länder die Verteilung untereinander. „Wir fokussieren uns zwar auf wissenschaftliche Fragestellungen“, sagt Vorogushyn, „jedoch unterstützt unser statistisches Wasservorhersagemodell auch den politischen Dialog.“ Ein klassischer Verhandlungskonflikt: Beim Betrieb von Wasserwerken gibt es zwei Varianten. Wenn Wasser im Herbst gespeichert wird, lässt es sich im Winter zur Energieerzeugung nutzen. Wird es im Frühjahr gesammelt, kann es im Sommer der Landwirtschaft zugute kommen. „Vier der Staaten nutzen unser Modell in ihren hydrometeorologischen Diensten. Dadurch haben sie eine einheitliche Datenbasis, wenn sie prognostizieren, wie viel Wasser in der nächsten Vegetationsperiode verfügbar ist. So gibt es weniger Missverständnisse am Verhandlungstisch.“

„Wassermanagement ist eine Daueraufgabe und erfordert langfristige Planung und Finanzierung“, so fasst es Dietrich Borchardt zusammen, Leiter des Themenbereichs Wasserressourcen und Umwelt am UFZ. Auch er ist in Zentralasien aktiv, vornehmlich in der Mongolei. „Neben der quantitativen Wasserknappheit gibt es auch die qualitative Knappheit, das ist sicherlich der unbekanntere Trend“, sagt Dietrich Borchardt. Laut der Umweltschutzorganisation WWF haben weltweit über 780 Millionen Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser und 2,6 Milliarden Menschen leben ohne grundlegende Sanitäreinrichtungen.

Borchardt betont, dass der Kontakt mit kontaminiertem Wasser, aber auch die zunehmende Versalzung große Probleme seien. Weltweit fließen 80 Prozent des Abwassers unbehandelt wieder in die Ökosysteme zurück, schätzt die UNESCO. Verschärft wird die Situation durch das Bevölkerungswachstum. "Wir rechnen damit, dass sich die Abwasserproduktion in den nächsten 30 Jahren verdoppeln wird. Das macht die Sammlung und Aufbereitung von Abwasser so wichtig, mindestens genauso wichtig wie den Anschluss an Trinkwasser selbst", sagt Borchardt.

Genau dieser Aspekt des Wassermanagements wird in einer anderen Region, in Jordanien, greifbar. Auch hier ist das Wasser knapp, das Land hat ein semiarides – also sehr trockenes – Klima und gehört zu den wasserärmsten Ländern der Welt. Es wird mehr Grundwasser verbraucht als neu hinzukommt, und so sinkt der Grundwasserspiegel im Durchschnitt um einen Meter pro Jahr – seit 2015 sogar um 15 Meter pro Jahr. Versalzung droht.

Seit mehr als zehn Jahren arbeitet Roland A. Müller in Projekten an einem "integrierten Wasserressourcenmanagement" für Jordanien. Müller leitet am UFZ das Umwelt- und Biotechnologische Zentrum und hat einen technikorientierten Blick auf die Wasserknappheit. "In Ländern wie Jordanien ist es besonders wichtig, das wenige vorhandene Wasser integriert zu bewirtschaften. Und dabei spielt auch das Abwasser eine wichtige Rolle", sagt er. Dafür müssen verschiedene Sektoren ineinan-dergreifen: Wasser, Gesundheit, Umwelt, Raumplanung und Landwirtschaft. Roland A. Müller plädiert für naturbasierte Bodenfiltersysteme und generell für ein dezentrales Abwassermanagement – für Kläranlagen, die für bis zu 5.000 Einwohner ausgelegt sind. "Die Vorteile einer Kläranlage vor Ort sind, dass keine weiten Transportwege des Abwassers nötig sind und dass Investitionen nicht großteils für teuren Kanalbau verbraucht werden."

"Gerade der Grundwasserschutz hat uns viele Türen für die Zusammenarbeit mit der Politik geöffnet"

Die schnell wachsenden Städte in Jordanien kommen mit der Entwicklung von Infrastrukturen zur Wasserversorgung kaum hinterher. Bei Projektbeginn 2006 hatte das Land etwa fünf Millionen Einwohner. Heute sind es – mit den Menschen, die aus Syrien geflüchtet sind – etwa doppelt so viele. Zudem ist Jordanien von Bergen zerklüftet, was den Wassertransport erschwert. Und im länd-lichen Bereich ist die Abwasserentsorgung nicht ans Kanalnetz gebunden, sondern funktioniert vor allem über Sickergruben – aufgrund der durchlässigen Karstböden gelangt das Abwasser oft unbehandelt direkt ins Grundwasser. 

Diese Probleme gehen die Wissenschaftler an: „Ein dezentrales System lässt sich lokal schnell aufbauen und erlaubt flexibel auf die Dynamik des Bevölkerungswachstums zu reagieren“, sagt Müller. Es stehe außerdem mehr Wasser für die Landwirtschaft zur Verfügung, denn statt Frischwasser könne auf den Feldern wiederaufbereitetes Wasser genutzt werden. Schließlich werde das Grundwasser vor ungereinigtem Abwasser geschützt. "Gerade der Grundwasserschutz hat uns viele Türen für die Zusammenarbeit mit der Politik geöffnet." So mündete die Arbeit auch in ein politisches Rahmenwerk zum dezentralen Abwassermanagement für Jordanien. 

Wo aber ist der Bau einer Abwasseranlage am sinnvollsten? Wo muss durch neue Abwasser-systeme Grundwasser geschützt werden? Ein Planungstool mit dem Namen ALLOWS soll Behörden, Stadtverwaltungen und Unternehmen die Entscheidungsfindung erleichtern. Neben topografischen, hydrologischen und technischen Daten fließen dort auch sozioökonomische Informationen ein. Verschiedene Szenarien für zentrales und dezentrales Abwassermanagement erlauben den Entscheidern, die nötigen Mittel zu vergleichen und integrierte Abwassersysteme zu implementieren. Müller bilanziert: "Mit einem überschaubaren Einsatz von Technik lässt sich auch unter schwierigen Rahmenbedingungen sehr viel erreichen."

Deutscher Umweltpreis 2018

Für den Aufbau der dezentralen Abwasserlösung in Jordanien wurde das Forscherteam vom UFZ Ende Oktober mit dem Deutschen Umweltpreis ausgezeichnet. 

Deutscher Umweltpreis für Helmholtz-Forscher

Deutscher Umweltpreis an Leipziger Abwasser-Experten verliehen

 

09.11.2018 , Kristine August
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