Technische Universität Berlin

Damit die Quellen nicht versiegen

Die Ergebnisse des Forschungsprojektes „MedWater“ können helfen, das Konfliktpotential um die Ressource Wasser in Israel und den Palästinensischen Autonomiegebieten zu reduzieren

Der Grundwasserleiter Western Mountain Aquifer ist eine der wichtigsten Wasserressourcen für Israel und die Palästinensischen Autonomiegebiete. Aus ihm beziehen die Menschen ihr Trinkwasser. Sie nutzen ihn zur Bewässerung ihrer Felder und somit zur Nahrungsmittelproduktion und von ihm lebt die Natur. 30 Prozent des Niederschlags gelangt in den Grundwasserleiter und trägt so zur Grundwasserneubildung bei. Nun prognostizieren Berechnungen, dass die Grundwasserneubildung bis zum Jahr 2070 um 16 Prozent zurückgehen wird. Dazu muss man wissen, dass der Western Mountain Aquifer 20 Prozent des benötigten Trinkwassers in Israel und in den Palästinensischen Autonomiegebieten bereitstellt.

Wachsende Bevölkerung, intensiv betriebene Landwirtschaft

Diese Prognose ist eines der wichtigsten Ergebnisse des internationalen Forschungsprojektes „MedWater“, das von der Hydrogeologin und TU-Professorin Dr. Irina Engelhardt koordiniert wird. „Bei diesem Grundwasserleiter zeichnen sich seit Jahren Probleme dahingehend ab, dass sein Grundwasserspiegel sinkt und Quellen versiegen wie die Yarkon-Quelle Anfang der 1970er-Jahre. Ursachen dafür sind unter anderem eine stetig wachsende Bevölkerung, eine immer intensiver betriebene Landwirtschaft und klimatische Veränderungen. „Unsere Klimaprognosen sagen bis 2070 für die Grundwasserneubildungszone einen Temperaturanstieg um zwei Grad Celsius im Winter und eine Niederschlagsabnahme um circa 60 Prozent im Herbst voraus“, sagt Prof. Dr. Irina Engelhardt, die an der TU Berlin das Fachgebiet Hydrogeologie leitet. Im hydrologisch relevanten Untersuchungsgebiet des Western Mountain Aquifer leben circa sechs Millionen Menschen.

Gerechter Zugang für alle

Wenn dieser Grundwasserleiter zunehmend trocken fallen würde, hätte das also schwerwiegende Folgen für die Menschen und die Natur. Ziel des „MedWater“-Projektes war es deshalb, Prognosemodelle zu erarbeiten, die Aussagen darüber treffen, wie sich der Wasserhaushalt in dem Grundwasserleiter in den kommenden 50 Jahren entwickeln wird unter Einbeziehung von Daten über die Bevölkerungsentwicklung, die Landnutzung durch die Landwirtschaft, den Wasserbedarf für die Ökosysteme und klimatische Veränderungen. „Diese Prognosemodelle sind natürlich kein Selbstzweck, sondern die Grundlage dafür, den Western Mountain Aquifer als Wasserreservoir zu erhalten, Strategien zu entwickeln, das Wasser effizienter und nachhaltiger zu nutzen und vor allem den gerechten Zugang zu Wasser allen dort lebenden Bevölkerungsgruppen auch künftig zu ermöglichen“, sagt Irina Engelhardt. Neben der Voraussage über die geringere Grundwasserneubildung bis 2070 prognostizieren die Modelle der Wissenschaftler unter anderem auch, dass bei einer intensiven Nutzung der Grundwasserspiegel in den nächsten fünf Jahren um zwei Meter und bis 2040 um weitere drei Meter sinken könnte. Bei einer ressourcenschonenderen Nutzung könnte sich der Grundwasserleiter allerdings erholen, sodass der Grundwasserspiegel bis 2040 um bis zu zwölf Meter steigen könnte.

Geringe Speicherfähigkeit

Der Western Mountain Aquifer erstreckt sich in Israel und in den Palästinensischen Autonomiegebieten über eine Fläche von 9000 Quadratkilometern, von Haifa im Norden bis zur Negev-Wüste im Süden und von Jerusalem im Osten bis zur Mittelmeerküste im Westen. Er ist ein Karst-Grundwasserleiter. So werden Grundwasserleiter bezeichnet, die aus Kalkstein bestehen und in denen sich viele unterirdische Hohlräume befinden, die durch Karströhren und Risse miteinander verbunden sind. Die Fließgeschwindigkeit in einem Karstgrundwasserleiter ist hoch, seine Speicherkapazität aufgrund der Karströhren und Risse jedoch gering. Bei Regen steigt das Grundwasser schnell an, fließt aber ebenso schnell wieder ab. „Diese geringe Speicherfähigkeit macht Karstgrundwasserleiter für Klimaveränderungen anfällig, da wir durchschnittlich nicht nur geringere Niederschläge, sondern auch eine stärkere Konzentration der Niederschläge auf Extremereignisse erwarten“, sagt Philipp Nußbaum, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Hydrogeologie und „MedWater“-Projektmanager. Und diese Anfälligkeit war ein Grund dafür, weshalb die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Konzept zur nachhaltigen Nutzung dieser Grundwasserressource entwickelten.

Gefahr: Salzwasser aus dem Mittelmeer

Dieses Konzept, das das internationale Forschungsteam erarbeitete, besteht zum einen aus mehreren Modellen, so aus einem Strömungsmodell, das ein tiefergehendes Verständnis liefert über die komplexe Funktionsweise eines solchen Karstgrundwasserleiters, einem hochaufgelösten, regionalen Klimamodell, um Temperatur- und Niederschlagsänderungen bis 2070 vorherzusagen und einem Modell zur Berechnung von sogenannten Ökosystemleistungen im Einzugsgebiet wie zum Beispiel die Produktion von Lebensmitteln. Zum anderen gehört zu dem Konzept eine webbasierte Entscheidungshilfe, die auf diesen Modellen beruht. „Diese Entscheidungshilfe ermöglicht es Verantwortlichen vor Ort, mit den entwickelten Modellen fiktive Änderungen im Grundwassermanagement zu testen. So können zum Beispiel neue Brunnen gesetzt und Pumpraten angepasst werden“, sagt Philipp Nußbaum. „Wichtig dabei ist, dass der Grundwasserspiegel bestimmte Grenzwerte, die sogenannte ‚Red Line‘, nicht unterschreitet, da sonst Salzwasser aus dem Mittelmeer in den Aquifer eindringen und die Wasserqualität langfristig beeinträchtigen könnte.“

An dem „MedWater“-Projekt sind neben weiteren Kooperationspartnern aus Deutschland Teams aus Israel, den Palästinensischen Autonomiegebieten, Frankreich und Italien beteiligt. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit zwei Millionen Euro finanziert. Die wissenschaftlichen Arbeiten erfolgten im „MedWater“-Projekt in Kooperation mit Prof. Dr. Martin Sauter von der Georg-August-Universität Göttingen und Prof. Dr. Thomas Köllner von der Universität Bayreuth. „MedWater“ basiert auf einer langjährigen deutsch-israelischen-palästinensischen Zusammenarbeit, die das BMBF in den Vorgängerprojekten „SMART“ und „SMART Move“ förderte.

Autorin: Sybille Nitsche

Weiterführende Informationen

Prof. Dr.

Irina Engelhardt

Fachgebiet Hydrogeologie

irina.engelhardt@tu-berlin.de

Philipp Nußbaum

Fachgebiet Hydrogeologie

philipp.nussbaum@tu-berlin.de