Was ist der Wasserkreislauf?

Einfach ausgedrückt ist der Wasserkreislauf - auch hydrologischer Kreislauf genannt - der Prozess, durch den sich das Wasser durch das Land, die Ozeane und die Atmosphäre der Erde bewegt. Der Kreislauf des Wassers in den drei natürlichen Zuständen - gasförmig, flüssig oder fest - sorgt dafür, dass sich die Wasservorräte ständig erneuern, die wir und alle anderen Lebewesen zum Überleben brauchen.

Von den Wasservorräten der Welt sind etwa 97 Prozent salzhaltig. Nur drei Prozent sind Süßwasser, das wir zum Trinken, Baden oder für die Bewässerung in der Landwirtschaft verwenden. Das meiste davon ist jedoch unerreichbar: eingeschlossen im Eis oder tief unter der Erde in Grundwasserleitern. Nur etwa ein Prozent des gesamten Wasservorrats der Erde ist ohne weiteres verfügbar, um das Leben auf der Erde zu erhalten.

Wie funktioniert der Wasserkreislauf?

Das in Seen, Flüssen, Ozeanen und Meeren enthaltene Wasser wird ständig von der Sonne erwärmt. Wenn sich die Oberfläche erwärmt, verdunstet das Wasser und wird zu Wasserdampf, der in die Atmosphäre entweicht. Wind kann diesen Verdunstungsprozess beschleunigen. Auch Pflanzen geben Wasserdampf durch die Poren (Stomata) ihrer Blätter und Stängel ab, was als Transpiration bezeichnet wird.

Sobald der Wasserdampf in der Luft ist, kühlt er ab und kondensiert. Das heißt, er lagert sich um winzige Schwebeteilchen wie Staub, Rauch oder andere Stoffe und bildet so Wolken. Diese Wolken bewegen sich in horizontalen Bändern, den sogenannten atmosphärischen Bändern, um den Planeten. Diese sind ein wichtiges Element des globalen Kreislaufs der Wettersysteme.

Wenn sich genügend Wasserdampf ansammelt, verbinden sich in den Wolken schwebenden Tröpfchen und werden größer. Schließlich werden sie zu schwer und fallen in Form von Regen - oder Schnee oder Hagel, je nach Lufttemperatur - zu Boden. Dieser Niederschlag füllt Flüsse, Seen und andere Gewässer auf, und der Kreislauf beginnt von neuem.

Unter dem Einfluss der Schwerkraft und des Drucks versickert das Wasser auch durch den Boden, wo es sich in unterirdischen Reservoirs oder Grundwasserleitern sammelt. In einem Prozess, der als Grundwasserfluss bezeichnet wird, bewegt es sich weiter in tiefere Lagen, manchmal über Tausende von Jahren, bevor es schließlich in ein Gewässer gelangt, und weiter in den Wasserkreislauf.

Wie der Klimawandel den Wasserkreislauf stört

Jüngste Forschungsergebnisse zeigen, dass sich der Wasserkreislauf in einigen Teilen der Welt als Reaktion auf den vom Menschen verursachten Klimawandel beschleunigt.

Wärmere Temperaturen heizen die untere Atmosphäre auf und erhöhen die Verdunstung. Dadurch gelangt mehr Wasserdampf in die Luft. Mehr Wasser in der Luft bedeutet eine größere Wahrscheinlichkeit von Niederschlägen, oft in Form von intensiven, unvorhersehbaren Stürmen. Umgekehrt kann eine erhöhte Verdunstung auch die Trockenheit in Gebieten verstärken, die zu Dürre neigen, da das Wasser in die Atmosphäre entweicht, statt auf dem Boden zu bleiben, wo es gebraucht wird.

Eine aktuelle Studie von Forschenden des Instituts für Meereswissenschaften in Barcelona, Spanien, veranschaulicht, wie der Klimawandel den Kreislauf beschleunigt. Dabei wurde der Salzgehalt der Meeresoberfläche analysiert, der mit zunehmender Wasserverdunstung steigt.

"Die Beschleunigung des Wasserkreislaufs hat Auswirkungen sowohl auf den Ozean als auch auf den Kontinent, wo Stürme immer heftiger werden könnten", so Estrella Olmedo, die Hauptautorin der Studie, in einer Pressemitteilung. "Diese höhere Wassermenge, die in der Atmosphäre zirkuliert, könnte auch die Zunahme der Regenfälle erklären, die in einigen Polargebieten festgestellt wurden." Die Tatsache, dass es dort regne statt zu schneien, beschleunige wiederum das Schmelzen in diesen Gebieten, so Olmedo.

Wie wir den Wasserkreislauf stabilisieren können

Während sich eine drastische Reduktion der Treibhausgasemissionen schwierig gestaltet, und sich die sich daraus ergebenden klimatischen Verbesserungen nur langsam einstellen, sind zumindest einige Maßnahmen zur Stabilisierung des Wasserkreislaufs unmittelbar möglich.

Die Wiederherstellung von Feuchtgebieten und ein Umdenken in der Landwirtschaft hin zu wassersparenden und bodenschonenden Anbaumethoden können dazu beitragen, dass die Böden wieder mehr Wasser aufnehmen, reinigen, und speichern können.

Die Renaturierung von Flüssen und Wasserstraßen kann ebenfalls dazu beitragen, einen Teil der Schäden rückgängig zu machen. So führt der Rückbau von Dämmen und Wehren an Flüssen in Europa und anderswo dazu, dass frühere Überschwemmungsgebiete wieder aufleben. Diese können bei Starkregen viel Wasser absorbieren und sorgen außerdem dafür, dass sich die Grundwasserreserven auffüllen.

Städte können den Wasserkreislauf unterstützen, indem sie städtische Oberflächen durchlässiger machen. "Schwammstädte" nutzen poröse Oberflächen, damit das Wasser durch Straßen, Plätze und andere Räume sickern kann, anstatt ungenutzt in die Kanalisation abzufließen. Auf diese Weise wird zum einen Wasser gespeichert, das in Dürreperioden genutzt werden kann, gleichzeitig wird die Gefahr von Überschwemmungen verringert.

Wassermangel für Milliarden von Menschen 

Städte und Regionen im Einzugsgebiet des Hindukusch und des Himalaya-Gebirges in Zentralasien werden in den kommenden Jahren möglicherweise auf solche Lösungen zurückgreifen müssen, um kostbares Wasser aufzufangen, das nicht das ganze Jahr gleichermaßen zur Verfügung steht. Milliarden von Menschen sind dort auf auf Schmelzwasser von Schnee und Gletschereis in den Bergen angewiesen.

Laut einer Studie des International Centre for Integrated Mountain Development in Nepal aus dem Jahr 2019 wird jedoch erwartet, dass ein Drittel der großen Eisfelder im Himalaya bis zum Ende dieses Jahrhunderts verschwinden wird. Gelingt es den Menschen nicht, die die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen, wird der Verlust noch größer sein.

Ohne kontinuierlichen Abfluss von Schmelzwasser droht zunehmende Wasserknappheit für Milliarden von Menschen. Zwar kann das Grundwasser einen Teil des Defizits ausgleichen, doch auch dieses wird in den kommenden Jahrzehnten aufgrund des Klimawandels voraussichtlich abnehmen.

An Orten wie der von Indien verwalteten Region Ladakh im Hindukusch-Himalaya-Gebirge, haben Wissenschaftler in den letzten Jahrzehnten einen Rückgang der Schneefälle und ein Abtauen der Gletscher festgestellt. Damit ist es deutlich schwieriger geworden, dort Landwirtschaft zu betreiben.

"Die Region gehört ohnehin schon zu den anfälligsten und gefährdetsten Bergregionen der Welt", sagt Philippus Wester vom International Centre for Integrated Mountain Development. "Die Auswirkungen der Klimakrise auf die Menschen hier werden von einer Zunahme extremer Wetterereignisse über einen Rückgang der landwirtschaftlichen Erträge bis hin zu gehäuften Katastrophen reichen."

Adaption aus dem Englischen: Jeannette Cwienk