Klimawandel

Wasserversorgungsbranche für die Herausforderungen gerüstet

e4-1-1-38523320_xxlWasserversorgungsunternehmen sind von Haus aus gewohnt, in langen Planungs- und Investitions­zeit­räumen zu denken und zu handeln. Dies führt zwangsläufig dazu, dass für sie sich häufig ändernde Rahmenbedingungen zum täglichen Geschäft gehören. Viele Entscheidungen basieren zwangsläufig auf Prognosen und errechneten Annahmen, müssen laufend kontrolliert und notfalls korrigiert werden.

Damit haben die Wasserversorger gute Voraus­set­zun­gen, auch die Herausforderungen des Klimawandels professionell zu managen. Zum anderen sind es keine grundsätzlich unbekannten Phänomene, mit der sich die Wasserversorgungsunternehmen bezüglich des Klimawandels auseinandersetzen müssen. Nur werden diese Phänomene künftig in anderer Konzentration und extremeren Formen auftreten.

e4-1-1-18559263_xxlEs gilt also, sich auf die qualitativen und quantitativen Aspekte des sich vielerorts verändernden Wasser­an­gebots um- und einzustellen. Aus der Vergangenheit abgeleitete Kenngrößen über die Verfügbarkeit der Ressourcen werden keine verlässliche Informations­grund­lage mehr sein, um zukünftige Verhältnisse einzuschätzen. Bei langfristigen Betriebs- oder Investitionsent­schei­dungen muss möglichst die gesamte Bandbreite der möglichen Klimaver­ände­rungen für die jeweilige Region genau analysiert und kontinuierlich beobachtet werden, um schnell auf Veränderungen und Schwankungen reagieren zu können.

e4-1-1-41444756_xxlfkDies wird in Industrie­län­dern, die – wie in Deutsch­land – über ein modernes und effizientes Wasser­ver­sor­gungs­system verfügen, weniger Probleme machen, als in armen Ländern, in denen es keine oder keine ausreichende Wasserver- und -entsorgung gibt.

Doch wenn auch in Mitteleuropa – im Vergleich zur weltweiten Entwicklung – nach bisherigen Erkenntnissen (2015) nur mit eher moderaten Veränderungen zu rechnen ist – wirken sich diese, wenn auch regional unterschiedlich – auf die Arbeit und die künftigen Inves­titionen der Wasserversorger aus. Vor allem im Hinblick darauf, dass es ja auch noch weitere Problemfelder zu bearbeiten gilt, wie z.B. vielerorts die wachsenden Schadstoffeinträge im Grundwasser.

Klimaveränderungen in den vergangenen rund 100 Jahren
Atmosphäre

Der Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur an der Erdoberfläche wird zwischen 0,74° C bis 0,85° C eingeschätzt. Wobei sich der Anstieg in den letzten 50 Jahren gegenüber den Jahren zuvor verdoppelt hat.

Der Prozess, so Wissenschaftler, verlaufe schneller als alle bekannten Erwärmungsphasen der letzten 65 Millionen Jahre. Dabei geht der Weltklimarat davon aus, dass über 50 Prozent der steigenden Erderwärmung vom Menschen verursacht wird.

Der sogenannte natürliche Treibhauseffekt wird im Wesentlichen von den Treibhausgasen Wasserdampf (H₂O), Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Methan verursacht. Seit der Industriellen Revolution verstärkt der Mensch diesen natürlichen Treibhauseffekt. Die Geschwindigkeit des Anstiegs der Treibhausgaskonzentration ist laut wissenschaftlichen Berechnungen und Messungen die schnellste der letzten 22.000 Jahre.

Ozeane

Die mittlere Erwärmung der oberen 75 Meter unserer Ozenane zwischen 1971 bis 2010 lag bei rund 11° C pro Dekade

Meeresspiegel

Der mittlere Meeresspiegel weltweit stieg zwischen 1901 und 1990 jährlich um ca. 1,2 mm. Seit 1993 sind Wissenschaftler bei ihren Berechnungen auf einen Anstieg von ca. 3 mm jährlich gekommen.

Der steigende Meeresspiegel bedroht vor allem Inselstaaten, die oft nur wenige Meter über dem Meeresspiegel liegen. Höhere Meeresspiegel machen aber auch Küstenregionen zu schaffen. Sie werden häufig anfälliger für Flutwellen, beispielsweise infolge von Tropenstürmen. Des Weiteren kann aufgrund steigender Meeresspiegel Salzwasser in küstennahes Grundwasser eindringen. Ein Land das stark gefährdet ist, ist beispielsweise Bangladesch.

Eis und Schnee

Die schnee- und eisbedeckten Flächen wurden deutlich kleiner: Beispielsweise schmolz zwischen 2002 und 2011 allein auf Grönland sechsmal soviel Eis, wie in den zehn Jahren davor gesamt. Und zwischen 1979 und 2012 wurde eine Verringerung der arktischen Eisfläche um 3,5 und 4,1 Prozent pro Dekade festgestellt.

Durch das verstärkte Abschmelzen von Gletschern, beispielsweise der Alpen oder im Himalaja, wird es in einer ersten Phase zwar zu einer Zunahme der Abflüsse kommen – langfristig wird es aber zum Versiegen dieser für viele Regionen der Erde lebenswichtigen Quelle aus den Gletschergebieten kommen.

Niederschläge

Ab ca. 1950 kam es zu einem Anstieg der Niederschläge in den Feuchtgebieten der Tropen und den mittleren Breiten der Nordhalbkugel sowie zur Abnahme der Niederschlagsmenge in trockenen Regionen sowie den Subtropen.

Durch lange Trockenperioden besteht die Gefahr, dass Quellen versiegen. Außerdem verlieren trockene Böden ihr Speichervermögen. Bei starkem Regen fließt mehr Wasser an den Oberflächen ab und dringt nicht mehr ins Erdreich ein, dadurch werden Grundwasserspeicher weniger aufgefüllt.

Wetterextreme

Ab Mitte des vorigen Jahrhunderts nehmen Kalte Tage und Nächte ab, während warme Tage und Nächte zunehmen. Häufigere Hitzewellen in Europa, Asien und Australien sowie vermehrte und intensivere Starkregenereignisse in Europa und Nordamerika.

Klimaveränderungen in Deutschland und Auswirkungen auf die Wasserversorgung

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  • Im Jahresdurchschnitt wird es deutschlandweit wärmer werden – im Sommer trockener und heißer, im Winter feuchter und milder
  • Regional wird es zu großen Unterschieden kommen
  • Die Wahrscheinlichkeit von Extremereignissen bekannter Phänomene – Starkregen, Hochwasser, Stürme oder Trocken- und Hitzeperioden – steigt

Die größten Probleme könnten lokale Wasserversorger in Gebirgsregionen bekommen, die häufig Quellen nutzen sowie Wasserversorger in kleinen Verbundnetzen. Größere Wasserversorger können aufgrund ihrer weiter verzweigten Netzstrukturen lokale Störungen zumeist einfacher kompensieren.

Da in Deutschland der Wasserverbrauch in den vergangenen 15 Jahren um rund 15 Prozent gesunken ist, tauchen vielerorts Forderungen nach einem Rückbau der Anlagen sowie einer Verkleinerung der Leitungsquerschnitte auf. Auf der anderen Seite wird es aber häufiger bzw. länger zu heißen und trocknen Phasen kommen, in denen der Wasserverbrauch überproportional ansteigt.

e4-1-1-33471707_xxlUm eine durchgängige, gleichmäßige Versorgungssicherheit zu gewährleisten, dürfen sich Wasser­versor­gungs­unter­nehmen nicht einfach am Durchschnitts­ver­brauch orientieren, sondern müssen jederzeit auch für die Spitzenabgabezeiten gerüstet sein. D.h. sie müssen künftig den Spagat schaffen zwischen allgemein rückläufigem Wasserverbrauch und häufigeren Ausnahmesituationen, ohne den hohen Qualitätsstandard des Trinkwassers zu vernachlässigen. Die Lösung ist hier, die Effizienz der Anlagen zu steigern, um jederzeit schnell reagieren zu können.

Ähnliche Probleme gibt es auch bei der Abwasserentsorgung: Hier sind es besonders die zu erwarteten vermehrten Starkregenereignisse, die es nicht zulassen, dass Abwasserkanäle verkleinert werden. Im Gegenteil, mancherorts muss über den Bau von zusätzlichen Regenüberlaufbecken nachgedacht werden, obwohl auch hier die durchschnittlichen Durchlaufmengen sinken.

e4-1-1-12939547_xxlDa sich der Klimawandel auch auf das Wasserdar­ge­bot auswirkt und es auch hier zu großen Schwankun­gen kommen kann – saisonal oder episodisch – wird sich die Wasserwirtschaft auch in Deutschland auf eine verringerte Wasserverfügbarkeit einstellen müssen. Hier sind beispielsweise Kooperationen mit anderen regionalen Wasser­ver­sor­gern eine Möglich­keit, für alle Fälle gerüstet zu sein, falls die Gewinnung bzw. der eigene Bezug nicht für Spitzenzeiten aus­reicht oder z.B. einzelne Brunnen aufgrund zunehmender externer Schadstoffeinträge nicht mehr genutzt werden können.

Auswirkungen des sich ändernden Wasserdargebots

Mit dem Klimawandel werden sich die Süßwasserreserven – Gebirgsgletscher, Grundwasser sowie Flüsse und Seen – erheblich verändern. Die Gletscherareale – besonders wichtig für die Trinkwasserversorgung – werden kleiner. Als Folge produzieren Flüsse, die in diesen Gebieten entspringen nur noch während der Regenzeit Wasser. Schnee wird nur kürzere Zeit liegen bleiben und trockene Regionen, so die Prognosen, werden noch trockner und weiten sich aus. Andere Regionen dagegen werden unter Hochwasser und Überschwemmungen leiden.

Grundwasser
Auswirkungen bei sinkendem Grundwasserspiegel
  • In Regionen, in denen es zu dauerhaft sinkender, saisonal reduzierter oder ganz ausbleibender Grundwasserneubildung kommt, sinken dementsprechend die Grundwasserstände. Betroffen sind in erster Linie Gebiete mit vergleichsweise geringen Grundwasservorkommen, in denen es saisonal – beispielsweise aufgrund von langen und heißen Trockenperioden – nur wenig oder keine Niederschläge gibt. Diese haben kaum eine Möglichkeit, die Extremsituation aus eigener Kraft abzupuffern.
  • Die Qualität des Trinkwassers kann bei reduzierter Verdünnung bereits schadstoffbelasteter Grundwasservorkommen zu einer erhöhten Konzentration im Rohwasser führen. Dies würde den Aufbereitungsprozess verteuern.
  • Es kann aufgrund des geringen Vordrucks zu technischen Problemen bei Brunnenpumpen führen
Auswirkungen bei steigendem Grundwasserspiegel
  • In Regionen, in denen die Grundwasserneubildung fast ausschließlich im Winterhalbjahr stattfindet, ist dagegen mit steigenden durchschnittlichen Grundwasserständen zu rechnen. Im Worst Case – in Verbindung mit einem sinkenden Durchschnittswasserbedarf – kann dies zu Durchfeuchtungen und Schäden an den Bauwerken führen.
  • In Küstenregionen kann es zum Eindringen von salzhaltigem Wasser ins Grundwasser kommen, bedingt durch den zu erwarteten Meeresspiegelanstieg.
  • In anderen Regionen mit steigendem Grundwasserspiegel durch vermehrte Niederschläge wird eine Verbesserung des Wasserdargebots kommen.
Seen und Talsperren
Sinkende Wasserspiegel bei See- und Talsperren
  • Saisonal und zeitwelig sinkende Wasserspiegel verringern hier das Wasserdargebot genau dann, wenn der Wasserbedarf besonders groß ist. Zudem kann der Anteil des kalten Tiefenwassers sinken, ebenso wie der Vordruck an den Entnahmestellen.
Steigende Wasserspiegel bei See- und Talsperren
  • Bei starkem Regen kann es zu einer Beeinträchtigung der Rohwasserqualität kommen, mit der Folge höherer Sediments- und Partikel-Einträge Mikroorganismen.
Auswirkungen bei kleinen, flachen Gewässern
  • Diese Gewässer sind grundsätzlich stärker von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen als tiefere Gewässer.

Fließgewässer
Steigender Wasserspiegel bei Flüssen
  • Mit häufigerem Starkregen steigt die Hochwassergefahr. Überschwemmungen können die Qualität des Grundwassers beeinträchtigen, indem Einträge in den Boden gespült werden.
  • Extrem hohe Wasserstände können bei Uferfiltergewinnungsanlagen zu Überstauungen führen, was zum Eintrag belastender Stoffe führt.
Sinkende Wasserspiegel bei Flüssen
  • Starke Niedrigwasserführung kann die Wasserentnahme einschränken oder sie ganz unmöglich machen.
  • Mit sinkendem Flusspegel steigt die Schadstoffkonzentration externer Einträge und beeinträchtigt die Rohwasserqualität.

Weltweite Aspekte und Auswirkungen

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Die Klimaveränderungen weltweit
 

Die Folgen des Klimawandels werden vor allem die armen Länder zu spüren bekommen. Die Wasserverfügbarkeit wird besonders in Regionen, die bereits heute unter Wasserstress und Wassermangel leiden, weiter sinken. Die Verfügbarkeit der Ressource Wasser ist zum einen von den natürlichen Wasservorkommen abhängig, zum anderen von der Entnahmemenge und den Niederschlägen, die die Entnahmemenge im Idealfall wieder ausgleichen sowie der stark von der Temperatur abhängigen Verdunstung.

Wasserstress wird zunehmen

Übersteigt die Entnahmemenge die Ressourcen um 40 Prozent, spricht man von extremem Wasserstress. Nach dieser Definition leiden derzeit 2,3 Milliarden Menschen unter extremem Wasserstress. Berechnungen und Prognosen gehen bis Mitte des Jahrhunderts von einer Steigerung auf 5,2 bis 6,8 Milliarden aus und damit mit einer Verstärkung von Hunger und Armut auf der Welt.

Die Ursachen liegen in einer Kombination von soziokulturellen Bedingungen, wie Wirtschaftswachstum und Bevölkerungszunahme. Diese bestimmen die Höhe der Wasserentnahme sowie des Klimawandels, der sich stark auf die Wasserressourcen auswirkt.

Regionen, in denen die Wasserressourcen durch den Klimawandel negativ beeinflusst werden, sind u.a. der Mittelmeerraum, Südafrika, Südaustralien und Mittelamerika.

Variabilität und Art der Niederschläge verändern sich

Ein Problem kann auch die zunehmende Variabilität von Niederschlägen sein, die erheblich zunehmen kann: D.h. es kommt zu extremen Gegensätzen zwischen Starkniederschlägen und Trockenphasen. Dies hat Auswirkungen auf die Oberflächengewässer, aber auch auf die Grundwasserspeicher.

Durch den Klimawandel wird künftig mehr Regen als Schnee erwartet. Dies führt zu jahreszeitlichen Verschiebungen beim Abfließen zum Winter hin. Im Sommer wird dagegen weniger Oberflächenwasser zur Verfügung stehen.

Wenn die Niederschlagsmenge steigt

In anderen Regionen kann es dagegen zu höheren Niederschlagsmengen kommen, was zu einem höheren Wasserangebot führen kann und / oder aber auch zu Überschwemmungen und anderen durch Starkregen ausgelösten Katastrophen, die wiederum die natürlichen Wasserressourcen verschmutzen können.

Problemfelder Wasser

Gefahren für das Trinkwasser

Sauberes Wasser ist ein hohes Gut. 2010 erklärte es die UN daher zu einem Menschenrecht. Es gibt ohne Wasser weder Landwirtschaft noch Industrie. Und ohne Wasser kann der Mensch nur wenige Tage überleben. Aber nur 0,3 Prozent der weltweiten Wasservorräte, die sehr ungleich verteilt sind, stehen direkt als Trinkwasser zur Verfügung. Während die Industrie­län­der i.d.R. ausreichend mit qualitativ hochwertigem Trinkwasser versorgt sind, gilt dies nicht für Milliarden Menschen in den Schwellen- und Entwicklungs­ländern. Doch zunehmend sind auch Länder, die bisher über ausreichend sauberes Wasser verfügten, betroffen. Die Gründe hierfür sind vielfältig:

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Übernutzung der Wasserressourcen
D.h. es wird mehr Grundwasser ver­braucht, als die Natur durch Nieder­schläge wieder bereit­stellen kann. Die Verur­sacher kommen vor allem aus der indu­striellen Fertigung, besonders aus der Nahrungs­mittel­produktion. Weltweiter Spitzenreiter beim Wasser­ver­brauch ist eindeutig die Land­wirtschaft, die rund 75 Prozent der Wasser­vorräte verbraucht. > more
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Bevöl­kerungs­wachstum und demografischer Wandel
Dieses treibt den Wasser­konsum ebenfalls in die Höhe, indem z.B. der Nahrungs­mittel­bedarf steigt. So wird sich der Wasser­bedarf Indiens bis 2050 laut UNEP-Prognose um ca. 30 Prozent erhöhen. > more

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Klimawandel
Die globale Erwärmung wirkt sich direkt auf den globalen Wasserkreislauf aus. Heftigere Regenzeiten, aber auch längere Trockenzeiten in bereits schon trockenen Regionen werden erwartet, was meist unmittelbar Ernteausfällen zur Folge hat. Seit den 1970er Jahren haben sich die „sehr trockenen“ Regionen bereits verdoppelt. Häufigere Dürreperioden werden z.B. zudem für Teile von Südafrika oder Brasilien vorausgesagt. > more
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Wasserverschmutzung
Aufgrund der zunehmenden Verstädterung sowie Industrie-Abwässer und -Abfälle nehmen irreversible Umweltschäden zu. Bereits heute sind rund 200 Millionen Chinesen aufgrund eines jahrzehntelangen, unkontrollierten Industriewachstums ohne Zugang zu sauberem Trinkwasser. > more