Hydrogeologie
Hydrogeologie

BMBF: GroW MedWater Verbundprojekt

Ziele

Nachhaltige Bewirtschaftung politisch und ökonomisch relevanter Wasserressourcen in hoch-dynamischen Festgesteinsgrundwasserleitern des Mittelmeerraumes.

Das Projekt

Ein universeller und gerechter Zugang zu sauberem Wasser steht im Fokus von Ziel 6 der 17 Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen. Nachhaltige Wassernutzung setzt ein besseres Verständnis davon voraus, wie Grundwasserressourcen von globalen Veränderungen wie dem Klimawandel beeinflusst werden. Die Versorgung von ca. 10 % der Weltbevölkerung erfolgt über die Entnahme aus Karstaquiferen. Wegen ihrer schnellen Reaktionszeiten, die mit sich ändernden Klimabedingungen noch unberechenbarer werden, erfordern sie flexiblere Managementkonzepte.

Strategien

Im MedWater-Projekt werden neue Managementstrategien und -werkzeuge für die nachhaltige Nutzung knapper Grundwasserressourcen aus Karstaquiferen im mediterranen Raum entwickelt. Hauptuntersuchungsgebiet ist der Western Mountain Aquifer in Israel und den Palästinensischen Autonomiegebieten. Die Ziele sind:

  • Ein besseres Verständnis von Karstaquiferen mit mediterranem Klima
  • Die Prognose der kurzfristigen Entwicklung der Systeme in Abhängigkeit von äußeren Faktoren
  • Bessere Wassernutzungs- und Wasserverteilungsstrategien, z.B. optimierte Pumpraten

Förderung

MedWater wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als Teil der Fördermaßnahme Globale Ressource Wasser (GRoW) gefördert.

Förderkennzeichen: 02WGR1428A

Projektlaufzeit: Juli 2017 – Juni 2021

MedWater Imagefilm

© Olaf Michalke

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Ansätze

Virtuelles Wasser

Berechnung der Grundwasserneubildung

Die Grundwasserneubildung eines Aquifers kann durch verschiedene Methoden bestimmt werden. In MedWater werden drei Ansätze untersucht: Hydro-pedotransfer Funktionen, SWAT-Modelle und neuronale Netze. Die Ergebnisse fließen in die Entwicklung eines Grundwassermodells und eines Decision Support Systems für den Western Mountain Aquifer ein.

Einzelkontinuummodell

An der TU Berlin wird ein Einzelkontinuum- MODFLOW-Modell des Aquifers entwickelt, um zukünftige Grundwasserstände unter verschiedenen Szenarien zu berechnen. Dieses Modell untersucht die Anwendung eines stochastischen Ansatzes, da dies eine geringere Menge an Daten erfordert. Das Modell basiert auf Informationen zur Aquifergenese.

Multikontinuummodell

An der Universität Göttingen entwickeln wir mit HydroGeoSphere ein Multikontiunuummodell des Aquifers. Dieses Modell verfolgt einen deterministischen Ansatz und berücksichtigt verschiedene Arten des Grundwasserflusses in der gesättigten und ungesättigten Zone.

Optimierung

Das Einzelkontinuumsmodell wird mit einem Optimierungsalgorithmus gekoppelt, der kontinuierlich Vorschläge für verbesserte Managementstrategien macht. Die Optimierung des Grundwassermanagements erfolgt unter Berücksichtigung von verschiedenen (oft miteinander konkurrierenden) Faktoren.

Ökosystemleistungen & virtuelles Wasser

Mit einem SWAT-Modell werden Auswirkungen auf lokale Ökosystemleistungen in verschiedenen Szenarien quantifiziert. Weitere SWAT-Modelle werden für Wassereinzugsgebiete entwickelt, in denen Israels Hauptimportgüter angebaut werden, um virtuelle Wasserströme nach Israel und die Auswirkungen auf Ökosystemdienstleistungen global darzustellen.

Decision Support System

Hauptprodukt des Projekts ist ein web-basiertes Decision Support System (DSS), welches auf dem entwickelten MODFLOW-Modell basiert und bei einer nachhaltigen Bewirtschaftung des Western Mountain Aquifer hilft. Die Anwendung ermöglicht eine effizientere Wassernutzung und den Erhalt vorhandener Ressourcen. Das DSS wird in Zusammenarbeit mit Stakeholdern vor Ort entwickelt und getestet.

Transfer

Die Ergebnisse werden auf andere Karstaquifere mit mediterranem Klima übertragbar sein. In MedWater werden die Erkenntnisse aus dem Western Mountain Aquifer in zwei Transferregionen validiert und auf ihre Generalisierbarkeit überprüft. Im Capodifiume-Einzugsgebiet bei Neapel in Italien wurden bereits Messgeräte installiert, um Veränderungen im Wasserhaushalt besser zu verstehen. Die zweite Transferregion ist das Plateau-de-Sault-Einzugsgebiet in Frankreich.

Fernerkundung spielt eine entscheidende Rolle bei der Analys von Aquiferen mit vergleichbaren Eigenschaften auf globaler Ebene. Mit den gewonnenen Daten entwickeln wir einen Grundwasserstress-Index und bewerten die Vulnerabilität von Karstaquiferen gegenüber Klimaveränderungen. Daraus werden Empfehlungen für ein nachhaltiges Management von Karstaquiferen mit mediterranem Klima abgeleitet.

Partner

Projektkoordination: TU Berlin (FG Hydrogeologie)

Nationale Partner

  • Universität Bayreuth (FG Ökologische Dienstleistungen)
  • Universität Göttingen (FG Angewandte Geologie)
  • Universität Würzburg (FG Fernerkundung)
  • BAH Berlin
  • VisDat Geodatentechnologie GmbH
  • Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

Internationale Partner

  • Bureau de Recherches Géologiques et Minières, FR
  • Montpellier Méditerranée Métropole, FR
  • Università degli Studi di Napoli Frederico II, IT
  • Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici, IT
  • Ben-Gurion University of the Negev, IL
  • Hebrew University of Jerusalem, IL
  • Ariel University, IL
  • Hydrological Service Israel, IL
  • Mekorot Water Company Ltd., IL
  • Palestinian Water Authority, PS