Wasser für alle

Für den Menschen nutzbares Grundwasser beträgt nur sechs Prozent des globalen Grundwasservorrats, berechnen Forscher.

Grundwasser ist eine wertvolle Ressource, denn in Gebieten, in denen es kaum Oberflächenwasser und nur wenig Niederschläge gibt, sind es die Grundwasserreserven, auf die die Menschen zurückgreifen müssen. Allerdings ist der Wasserverbrauch in den letzten Jahrzehnten enorm gestiegen: Wasser wird nicht nur für Ernährung und Landwirtschaft, sondern auch für Industrie und Energie benötigt. Besonders in der Nähe von Städten wird daher der Grundwasservorrat angezapft, oft mit gravierenden Folgen für die betroffenen Ökosysteme. Denn Grundwasser erneuert sich nur langsam, so dass oftmals die Entnahme die Neubildungsrate übersteigt und somit für fallende Pegel in den Grundwasserleitern sorgt.

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Trotz der großen Bedeutung des Grundwassers ist bisher nur wenig über die gesamte Menge an Grundwasser sowie die davon für den Menschen nutzbaren Anteile bekannt. Daher haben Forscher in einer neuen Studie den gesamten globalen Grundwasservorrat sowie die Menge und Verteilung von für den Menschen verfügbarem Anteilen auf Grundlage neuer Daten abgeschätzt. 

Welches Grundwasser ist nutzbar?

Interessant für die menschliche Nutzung sind oberflächennahe Grundwasservorräte, die durch Bohrungen erreicht werden können. Oberflächennahe Grundwasservorräte erneuern sich aus geologischer Sicht schneller als tiefer gelegene und stellen damit eine nachwachsende Ressource dar. Tiefer liegendes Grundwasser ist, soweit überhaupt zugänglich, oftmals salz- oder metallhaltig oder von schlechter Qualität, so dass es nicht zur Verwendung geeignet ist.

Für ihre Studie unterteilten die Forscher die Grundwasservorräte in „modernes Grundwasser“ (jünger als 50 Jahre), „junges Grundwasser“ (jünger als 100 Jahre) und „altes Grundwasser“ (restliches Grundwasser, zwischen 100 und mehreren Millionen Jahren alt).

180 Meter Wasserhöhe

Zunächst wurde der globale Grundwasservorrat bestimmt: Da die letzten Datenerhebungen dazu über 40 Jahre zurück lagen, nutzten die Forscher neue Daten von 40.000 Messungen weltweit auf Grundlage von vier Gesteinstypen mit unterschiedlicher Porosität: Kalksedimente, Sandstein und andere siliziklastische Sedimente, vulkanische und kristalline Gesteine. Aus diesen Daten modellierten sie den globalen Grundwasservorrat in den oberen zwei Kilometern der kontinentalen Erdkruste auf 22,6 Millionen Kubikkilometer. Würde man diese Menge gleichmäßig auf der globalen Landoberfläche verteilen, ergäbe das eine Wasserhöhe von 180 Metern über dem Erdboden.

Von größerem Interesse, weil direkt zugänglich, war für die Forscher das „moderne Grundwasser“, das sich erst in den letzten 50 Jahren (also innerhalb einer menschlichen Lebensspanne) erneuert hat. Um dieses Grundwasser zu identifizieren, nutzten die Forscher das radioaktive Wasserstoff-Isotop Tritium (³H), das zur Zeit der oberirdischen Atombombenversuche vor 50 Jahren eine hohe Konzentration in der Atmosphäre erreichte und jetzt auch im Grundwasser nachweisbar ist. Dazu nutzten sie die Daten von 3.769 Tritium-Messungen im Grundwasser aus 55 Staaten.

Die Ergebnisse kombinierten sie mit Modellberechnungen der Flächen von 933.639 Wasserscheiden, so dass sie letztlich auf eine Menge von 0,35 Millionen Kubikkilometern modernen Grundwassers kamen. Das sind etwa 6 Prozent des totalen Grundwasservorrats, die sich auf der globalen Landfläche auf etwa 3 Meter Höhe verteilen würden.

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Aus ihren Modellen konnten die Forscher ebenso die Verteilung des modernen Grundwassers berechnen. Wenig überraschend gibt es in ariden Zonen nur wenig, während in Gebirgen und Tropen hohe Grundwasservorräte zu finden sind, vor allem im Amazonasbecken, im Kongo sowie entlang der nord- und südamerikanischen Gebirgsketten.

Schutzbedürftige Ressource

Die ermittelte Summe des modernen Grundwassers erscheint gering im Vergleich zum gesamten Grundwasservorrat, trotzdem übertrifft sie alle anderen Komponenten des globalen Wasserkreislaufs bei weitem. So ist der moderne Grundwasservorrat dreimal größer als die globale Summe des Oberflächenwassers, das die nächstgrößte Komponente im Wasserkreislauf darstellt.

Allerdings ist dieser Wasservorrat auch sehr verletzlich, wie die Forscher betonen. Da er sich schnell neu bildet und oberflächennah liegt, ist er auch besonders anfällig für Verschmutzungen durch Industrie und Landwirtschaft sowie durch Klimaveränderungen. 

Auf Grundlage dieser Ergebnisse können nun die Grundwasservorräte verschiedener Regionen besser kontrolliert werden. Denn trotz der vergleichbar großen Menge an nutzbarem Grundwasser ist der Vorrat begrenzt. Mit den neuen Ergebnissen wäre es in Zukunft möglich, genauer zu bestimmen, ob die Grundwasserentnahme in einem Gebiet noch nachhaltig ist oder die Neubildungsrate übersteigt und damit übernutzt wird. In Zeiten des Klimawandels ist das eine wichtige Voraussetzung, um die Wasservorräte nicht zu stark zu belasten und damit Wassermangel vorzubeugen.