Klimawandel verändert Abflussmenge von Flüssen

Der Klimawandel beeinflusst den Wasserhaushalt der Erde: Je nach Region und Jahreszeit kann er zu mehr ?berschwemmungen oder D¨¹rren f¨¹hren und sich auch auf die Wassermengen in Fl¨¹ssen auswirken. Die Abflussmengen sind ein wichtiger Indikator f¨¹r die Wasserressourcen, die Mensch und Umwelt zur Verf¨¹gung stehen. Wieviel Wasser regional verf¨¹gbar ist, h?ngt auch von weiteren Faktoren wie direkten Eingriffen in den Wasserhaushalt oder der Landnutzung ab: Wird beispielsweise Wasser zur Bew?sserung abgezweigt, ¨¹ber Stauseen reguliert, oder werden W?lder abgeholzt und stattdessen Monokulturen angebaut, kann dies ebenfalls die Wassermenge in Fl¨¹ssen ver?ndern.

Wie stark sich die Abflussmengen in verschiedenen Weltregionen w?hrend der letzten Jahrzehnte ver?ndert haben, wurde bisher aber auf globaler Ebene noch nicht anhand von konkreten Messdaten untersucht. Ebenso war die Frage, ob global sichtbare Ver?nderungen auf den Klimawandel oder auf direkte menschliche Eingriffe in den Wasserhaushalt und die Landnutzung zur¨¹ckzuf¨¹hren sind, bislang nicht gekl?rt.

Nun ist es einem internationalen Forschungsteam unter Leitung der ETH Z¨¹rich gelungen, den Einfluss dieser Faktoren aufzuschl¨¹sseln. Dazu analysierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Daten von 7250 Abfluss-Messstationen weltweit. Die Studie, die nun in der renommierten Fachzeitschrift externe Seite Science erschienen ist, belegt: Wie viel Wasser Fl¨¹sse f¨¹hren, hat sich zwischen 1971 und 2010 stark ver?ndert. Es zeigen sich komplexe Muster: Manche Regionen sind trockener geworden, etwa der Mittelmeerraum oder der Nordosten Brasiliens, w?hrend anderswo die Wassermengen zunahmen, zum Beispiel in Skandinavien.

Suche nach den Ursachen

?Die eigentliche Frage war jedoch, was die Ursache f¨¹r diese Ver?nderungen ist?, sagt Lukas Gudmundsson, Erstautor der Studie und Oberassistent in der Gruppe von Sonia Seneviratne, Professorin am Institut f¨¹r Atmosph?re und Klima der ETH.

Um das herauszufinden, f¨¹hrten die Forschenden mehrere Computersimulationen durch. Sie verwendeten globale hydrologische Modelle, die sie mit beobachteten Klimadaten aus dem untersuchten Zeitraum f¨¹tterten (1971 bis 2010). Die Ergebnisse der Modellrechnungen stimmten gut mit der Analyse der Flussmessdaten ¨¹berein. ?Das heisst, dass die klimatischen Bedingungen die beobachteten Trends bei den Abflussmengen erkl?ren k?nnen?, sagt Gudmundsson.

In einem zweiten Durchgang schlossen die Forschenden in ihre Simulationen zus?tzlich direkte menschliche Ver?nderungen ein, um den Einfluss dieser Faktoren zu untersuchen. Das Ergebnis ?nderte sich dadurch jedoch nicht. ?Ver?nderungen im Wasser- und Landmanagement sind offenbar nicht die Ursache f¨¹r die globalen Ver?nderungen in Fl¨¹ssen?, sagt Gudmundsson. 

Gew?ssermanagement und Landnutzung k?nnen zwar lokal zu grossen Schwankungen der Abfl¨¹sse f¨¹hren. ?Uns ging es aber nicht um lokale, sondern um globale Trends, die ¨¹ber l?ngere Zeitr?ume sichtbar werden?, sagt Gudmundsson. Deshalb betrachteten die Forschenden nicht isoliert die Daten einzelner Messstationen, sondern fassten diese f¨¹r die Analyse zu gr?sseren, subkontinentalen Regionen zusammen. Dadurch wurde es m?glich, den Einfluss des Klimawandels in den Daten zu erkennen.

Einfluss der Treibhausgase

Die Rolle des Klimawandels konnten die Forschenden mit der sogenannten Attributions-Methode untermauern: Sie verglichen ihre Messdaten mit Simulationen von Klimamodellen, die einmal mit den menschengemachten Treibhausgasen berechnet wurden und einmal ohne diese. Im ersten Fall stimmte die Simulation mit den tats?chlichen Daten ¨¹berein, im zweiten Fall jedoch nicht. ?Daraus l?sst sich ableiten, dass die beobachteten Ver?nderungen ohne den Klimawandel sehr unwahrscheinlich sind?, sagt Gudmundsson.

Die Studie ist die erste, welche mit Messdaten nachweist, dass der Klimawandel einen global sichtbaren Einfluss auf die Fliessgew?sser hat. ?Dies war nur durch die gute Zusammenarbeit der beteiligten Forschenden und Institutionen aus zw?lf verschiedenen L?ndern m?glich?, betont Gudmundsson. Auch die gesammelten Daten von den 7250 Messstationen weltweit waren ein Gemeinschaftswerk: Die Forschenden trugen sie mit australischen Kollaborationspartnern in einer Vorg?ngerstudie zusammen. Sie bilden den gr?ssten weltumspannenden Datensatz zur Wassermenge in Fl¨¹ssen, der heute verf¨¹gbar ist. ?Dank dieser Daten konnten wir die Modelle validieren und zeigen, dass sie die Realit?t gut abbilden?, sagt Gudmundsson.

Das heisst, dass die Modelle auch verl?ssliche Szenarien liefern k?nnen, wie sich Fl¨¹sse k¨¹nftig weiter ver?ndern werden. Solche Projektionen stellen f¨¹r betroffene Regionen eine wichtige Planungsgrundlage dar, um die Wasserversorgung sicherzustellen und sich an den Klimawandel anzupassen.