(Letzte Änderung: 1.Jan 2024)

–!! wird kontinuierlich weiter entwickelt !!–

KONTEXT

Dieser Text gehört zum Thema BiG Wasser-Simulation.

In diesem Text soll eine Liste jener Faktoren angegeben werden, die für die Frage, wie viel Wasser zum Zeitpunkt X am Ort Y voraussichtlich zur Verfügung stehen wird, eine Rolle spielen.

FAKTOREN

BILD : Faktoren, die bei der Verfügbarkeit von Wasser eine Rolle spielen

Das Schaubild stellt eine grobe Skizze jener Faktoren dar, die für die Verfügbarkeit von Wasser zum Gebrauch im Alltag eine Rolle spielen. Eine ‚Skizze‘ deswegen, weil die ‚Realität‘ all dieser Faktoren viele Details aufweisen kann, die regional unterschiedlich sind.

Dennoch ist es hilfreich, sich diesen Gesamtzusammenhang sichtbar zu machen, damit man sieht, wie ‚alles mit allem‘ zusammenhängt. Das Wasser, welches aus dem Wasserhahn kommt, erzählt nicht, wo es herkommt. … aber es hat einen langen Weg hinter sich. Letztlich stammt unser Wasser immer ‚aus dem Himmel‘, da es nur so, als Regen, unsere Böden erreicht. Und der Bereich ‚Himmel‘, ist ein weltumspannendes System von Winden, die Wasserdampf transportieren, teilweise zu Wolken und Regentropfen (oder Schneeflocken, oder Hagelkörner, …) kondensieren, welche dann unter bestimmten Bedingungen nach unten abgegeben werden.

Nur ca. 10% der Verdunstung der Ozeane gelangt auf die Kontinente, und diese 10% Ozean-Verdunstung macht ca. 35-40% des Regens aus, der über den Kontinenten niedergeht. Die Verdunstungsleistung hängt stark ab von der Temperatur und der Aufnahmekapazität der Atmosphäre. Die Niederschläge über den Kontinenten werden zu 70% von den Wäldern durch Verdunstung wieder zurück gegeben und zu weniger als 50% von den Ackerflächen.

Aus Sicht von Schöneck mag dies Reden über Verdunstungsleistungen der Kontinente und Ozeane ’sehr weit weg‘ wirken, aber für ‚Winde‘ sind ein paar tausend Kilometer kein Problem. Und daher ist das, was ’so weit weg‘ erscheint, für uns doch relevant.

Am Beispiel des Amazonas-Regenwaldes sei die zentrale Bedeutung des Verdunstungsystems für die Wasserverfügbarkeit kurz illustriert: wenn der Amazonas-Regenwald seine unfassbare große Verdunstungsleistung nicht mehr erbringen kann, dann wird es in fast ganz Südamerika östlich von den Anden in weniger als 10 Jahren eine Wüste geben. Die Wasserverfügbarkeit im ‚glücklichen Viereck‘ von Südamerika, dort, wo Bevölkerungsdichte und Wirtschaftsleistung am höchsten in ganz Südamerika ist, dort, wo die berühmtesten Wasserfälle der Erde zu finden sind, dort ist das Volumen der Wasserfälle schon im Jahr 2019 um ca. 75% zurück gegangen! Im Jahr 2023 gab es die größte Trockenheit, die das Amazonasgebiet je erlebt hatte. … weil mindestens 50% des Regenwaldes mittlerweile zerstört sind. Der Zusammenbruch der Verdunstungsleistung des Regenwaldes steht nach Einschätzung von Fachleuten unmittelbar bevor.

Die Frage, wo denn unser Regen herkommt, wie viel davon, in welchen Zeiten, ist daher alles andere als eine Luxusfrage. Von ihrer Beantwortung wird abhängen, wie wir die Entwicklung der Niederschlagsmengen in Hessen einschätzen sollen: wird sich der bisherige Trend sinkender Niederschläge seit mehr als 20 Jahren bei gleichzeitig kontinuierlichem Anstieg der Temperaturen weiter fortsetzen oder gar verstärken?

QUELLEN

[1] Kurt Lechner, Hans-Peter Lühr, Ulrich V.E.Zanke (Hrsg.), Taschenbuch der Wasserwirtschaft. Grundlagen – Maßnahmen – Planung, 10.Aufl., 2021, Springer Verlag

[2] Hamburger Bildungsserver, Der globale Wasserkreislauf, https://bildungsserver.hamburg.de/themenschwerpunkte/klimawandel-und-klimafolgen/wasserkreislauf-global-254514

[3] Nobre AD, 2017, Das Zukünftige Klima Amazoniens. Wissenschaftlicher Evaluierungsbericht. Realisierung ARA, CCST-INPE, e INPA. São
José dos Campos, Brasilien, 42p,URL: http://www.ccst.inpe.br/wp-content/uploads/2014/11/Das_Zukunftige_Klima_Amazoniens.pdf

[4] ] Victor Gorshkov , V.V. Gorshkov , A.M. Makariev, Biotic Regulation of the Environment. Key Issues of Global Changes. Springer, 2000

[5] Fernsehbeitrag: arte.de, 8.Dez 2023, Die fliegenden Flüsse des Amazonas – Zum Film heißt es: Die Wolkenansammlungen über dem Regenwald des Amazonas enthalten riesige Wassermassen, mehr als der Amazonas selbst. Wenn diese „fliegenden Flüsse“ auf die Anden treffen, werden sie in Richtung Süden gedrängt und regnen über den Städten Südamerikas ab. Seit mehr als 20 Jahren erforscht Professor Antonio D. Nobre das Geheimnis dieser Wasserströme in der Atmosphäre. URL: https://www.arte.tv

AKTUELLE WETTERMELDUNGEN vom DWD

Diese Meldungen beginnen mit Schöneck. Man kann aber durch Ersetzung des Namens jede andere Gemeinde in Deutschland auswählen. Auf der sich öffnenden Seite findet man viele weitere wichtige Wettermeldungen.

Wetterseite des DWD (Deutscher Wetterdienst), Start mit Schöneck (URL: https://www.dwd.de/DE/wetter/warnungen_gemeinden/warnWetter_node.html?ort=Sch%C3%B6neck)

Vorbemerkung zu den folgenden Faktoren

Diese Texte sind noch nicht vollständig, sondern sollen in den kommenden Wochen und Monaten weiter entwickelt werden. Hilfreiche Kommentare sind jederzeit willkommen. Emails bitte an ‚big@oksimo.org‘ mit dem Stichwort im Betreff ‚FAKTOREN‘. Danke!

FAKTOR: EINWOHNER und WASSER-VERBRAUCH

Unter einem ‚Faktor‘ wird hier eine identifizierbare Größe verstanden, deren ‚Zustand‘ den Zustand von anderen Faktoren beeinflussen kann.

Beispielsweise ist die Einwohnerzahl einer Kommune wichtig, weil jeder Einwohner pro Jahr einen durchschnittlichen Wasserbrauch hat, und dieser individuelle Verbrauch multipliziert sich dann mit der Einwohnerzahl. Also wenn ein Bürger im Main-Kinzig Kreis pro Tag 120 Liter Wasser verbraucht, dann wären dies im Jahr schon 365 x 120 Liter, also 43.800 Liter pro Jahr. Bei 1000 Liter als 1 m³ (Kubikmeter), wären dies 43,8 m³ pro Jahr. Nehmen wir an, in Schöneck leben 12.000 Menschen (also Einwohnerzahl=12.000), dann würden diese pro Jahr 43,8 m³ x 12.000 Wasser verbrauchen, also 525.600 m³.

Wie man weiß, können Einwohnerzahlen stark schwanken, abhängig von verschiedenen Faktoren.

FAKTOR: PFLANZEN und TIERE

Was man gerne übersieht: nicht nur wir Menschen können an Wasser leiden, auch alle Pflanzen und Tiere. Am direktesten fällt uns dies vielleicht auf, wenn Nahrungsmittel knapp und teuer werden, oder gar nicht mehr hergestellt werden können. In einem sehenswerten Fernsehbeitrag des hessischen Rundfunks aus dem Jahr 2022, wieder ausgestrahlt am 27.Nov 2023 [1], wird sehr deutlich aufgezeigt, wie die traditionelle Bewässerung der Landwirtschaft einfach nicht mehr funktioniert. Auch mehr Wasserbecken alleine sind keine Lösung. Es braucht intelligentere Bewässerungs- und Anbaumethoden. Diese gibt es schon in vielen Ländern seit Jahren. Aber die meisten Pflanzen und Tiere dienen ja nicht der Nahrung, sondern bilden unser Ökosystem, ohne das wir keine Sekunde leben können.

[1] HR – Hessischer Rundfunk, 27.Nov 2023, Ressource Wasser – unser wertvollster Rohstoff wird knapp!, URL: https://www.ardmediathek.de/video/ZDJlZTNkYTAtOTg3OC00ZTA5LWI0YzItMGJlZDhkOGYxNjVh (Wiederholung der Ausstrahlung von 2022).

FAKTOR: WASSERANGEBOT

Nehmen wir für den Start vereinfachend an, dass das Wasser über örtliche Wasserleitungen den einzelnen Haushalten zugeführt wird. Und nehmen wir weiterhin an, dass das örtliche Wasser ausschließlich aus örtlichen Brunnen entnommen wird. Dann würde die Förderkapazität der örtlichen Brunnen einen ersten Hinweis liefern, wie es um die Versorgung mit Wasser im Ort bestellt ist.

In Schöneck gibt es offiziell drei Brunnen:

Wasserangebot im Jahr [m³]	688.000,00
Herkunft aus Brunnen
Brunnen 1 [m³ pro Jahr] (Zahlen sind Wasserrechte, sind 2x so groß wie tatsächlicher Abfluss!)	470.000,00
Brunnen 2 [m³ pro Jahr]	130.000,00
Brunnen 3 [m³ pro Jahr]	88.000,00

Bezogen auf die Wasserrechte mit 688000 m³/Jahr wäre der offizielle Verbrauch mit 525600 m³/Jahr noch deutlich unter dem Limit. Berücksichtigt man, dass die Wasserrechte etwa doppelt so hoch sind wie der reale Wasserabfluss (schwankend, unterer Wert) mit 344.000 m³/Jahr, dann ergibt sich ein ganz anderes Bild: es würden dann 181600 m³/Jahr fehlen.

Bedenkt man, dass eine Kommune ja immer wieder auch neue Baugebiete ausweist, die dann zu neuen Wohngebieten werden, dann könnte die Einwohnerzahl durch ein einziges Wohngebiet locker um 2000 neue Mitbürger wachsen. Schöneck hätte dann plötzlich 14.000 Einwohner und hätte damit einen durchschnittlichen jährlichen Wasserverbrauch von 613.200 m³. Dies wäre immer noch unter dem Limit der Wasserrechte, aber das reale Wasserangebot eines Brunnens ist deutlich niedriger als die erlaubte Entnahmemenge, es ergäbe sich eine potentielle Differenz von -269.200 m³.

Dieses Zahlenspiel sollte aufhorchen lassen. Zwar kam es bislang in Schöneck noch nicht zu einem direkt erfahrbaren Wassermangel, aber im Sommer 2023 war das Wasserangebot — wie gut informierte Kreise sagten –, so sehr am Limit, dass die Hochbehälter an verschiedenen Orten Nachts nicht mehr aufgefüllt werden konnten. Auch passierte es im Jahr 2023, dass in einigen Gemeinden des Main-Kinzig Kreises geplante neue Wohngebiete keine Genehmigung bekamen, da einfach keine ausreichende Wasserversorgung garantiert werden konnte.

Welche Wasserkapazitäten im Laufe des Jahres 2023 tatsächlich verfügbar waren, das sollte noch besser geklärt werden. Unklar ist z.B. wie viel Wasser Schöneck nach 2021 noch von ‚außen‘ bekommt. Die OVAG (Oberhessische Versorgungsbetriebe AG) hat ab 2021 einen Großteil ihrer früheren Lieferung für Schöneck wegen Wassermangel stoppen müssen.

FAKTOR: GRUNDWASSER

Schöneck ist zwar — wie alle anderen Gemeinden auch — Teil eines umfangreichen Wasser-Versorgungs-Netzwerkes, aktuell bezieht es aber ca. 90% (? Genauer abklären?) des Trinkwassers aus den eigenen drei Brunnen: (i) Oberdorffelden, (ii) Wolfsbrunnen und (iii) Hellerborn Brunnen.

Brunnen ‚erzeugen‘ kein Wasser [8], sondern sie dienen dazu, Wasser ‚aus dem Boden‘ so zugänglich zu machen, so dass man es ‚abpumpen‘ kann. Die Gesamtheit des Wassers einer Region, das man als Trinkwasser aus dem Boden abpumpen kann, nennt man das ‚Grundwasser‘. [1] (Genauer: [6]) Grundwasser entsteht dadurch, dass Niederschläge versickern oder Wasser im Bereich von Oberflächengewässern in den Untergrund infiltriert.

Das Grundwasser kann sich für sehr lange Zeit entweder in speziellen geologischen Formationen ’speichern‘, weil es nicht entweichen kann, oder aber — der Normalfall — es bewegt sich aufgrund der ‚Schwerkraft‘ in immer tiefer gelegene Zonen.

Aufgrund der Vielfalt des geologischen Untergrunds und der Vielzahl von Faktoren, die sowohl die Grundwasserneubildung wie auch den Grundwasserabfluss beeinflussen, ist eine genaue Bestimmung des Umfangs des verfügbaren Grundwassers wie auch seine Dynamik (Zunahme, Abnahme in der Zeit) nicht leicht und meist nur näherungsweise bestimmbar. Typischerweise geschehen solche Bestimmungen über punktuelle Bohrungen oder einzelne hydrologische Messstationen. Diese Messungen liefern nur Fragmente.[7] Einen neuen Ansatz bilden Satelliten-Messungen anhand der Schwerkraft.[2,3,4,5a,b] Diese neue Verfahren sind zwar in ihrer Auflösung noch sehr grob (300 km Zellen), aber sie haben schon eine grundlegende neue Erkenntnis erbracht: seit Jahren nehmen die Grundwassermengen in manchen Regionen dieser Erde (Kalifornien, Nord-Indien, …) deutlich ab, da mehr entnommen als neu gebildet wird. Und dieses Phänomen findet sich in vielen Regionen aufgrund auch von lokalen Messungen.

Es wäre also sehr hilfreich, wenn wir die Datenbasis zur Grundwassersituation im Main-Kinzig Kreis allgemein deutlich verbessern könnten. (Siehe das positive Beispiel [7]) Schöneck ist ein Teil von der Gesamtsituation.

[1] Als ersten Überblick zur Thematik Grundwasser siehe die deutsche Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Grundwasser

[2] Franziska Konitzer: Unterirdisches Grundwasser, überirdische Beobachtung. In: Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement (zfv), Heft 6/2019, 114. Jg., Herausg.: DVW e. V., Wißner-Verlag, Augsburg 2019.

[3] Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches Geo-Forschungs-Zentrum GFZ, 14473 Potsdam, Pressemeldung 6.April 2020, GRACE-Follow On liefert Daten für eine neue Weltkarte der Dürre, https://www.gfz-potsdam.de/presse/meldungen/detailansicht/grace-follow-on-liefert-daten-fuer-eine-neue-weltkarte-der-duerre

[4] Ein Erklärungsvideo der NASA: https://www.youtube.com/watch?v=3IJOYhYibeQ

[5a] Tourian, M. J., Elmi, O., Shafaghi, Y., Behnia, S., Saemian, P., Schlesinger, R., and Sneeuw, N.: HydroSat: geometric quantities of the global water cycle from geodetic satellites, Earth Syst. Sci. Data, 14, 2463–2486, https://doi.org/10.5194/essd-14-2463-2022, 2022. Zusammenfasung: „Against the backdrop of global change, in terms of both climate and demography, there is a pressing need for monitoring of the global water cycle. The publicly available global database is very limited in its spatial and temporal coverage worldwide. Moreover, the acquisition of in situ data and their delivery to the database have been in decline since the late 1970s, be it for economical or political reasons. Given the insufficient monitoring from in situ gauge networks, and with no outlook for improvement, spaceborne approaches have been under investigation for some years now. Satellite-based Earth observation with its global coverage and homogeneous accuracy has been demonstrated to be a potential alternative to in situ measurements. This paper presents HydroSat as a database containing geometric quantities of the global water cycle from geodetic satellites. HydroSat provides time series and their uncertainty in water level from satellite altimetry, surface water extent from satellite imagery, terrestrial water storage anomaly represented in equivalent water height from satellite gravimetry, lake and reservoir water volume anomaly from a combination of satellite altimetry and imagery, and river discharge from either satellite altimetry or imagery. The spatial and temporal coverage of these datasets varies and depends on the availability of geodetic satellites. These products, which are complementary to existing products, can contribute to our understanding of the global water cycle within the Earth system in several ways. They can be incorporated for hydrological modeling, they can be complementary to current and future spaceborne observations, and they can define indicators of the past and future state of the global freshwater system. HydroSat is publicly available through http://hydrosat.gis.uni-stuttgart.de (last access: 18 May 2022​​​​​​​). Moreover, a snapshot of all the data (taken in April 2021) is available in GFZ Data Services at https://doi.org/10.5880/fidgeo.2021.017 (Tourian et al., 2021).“

[5b] Tourian, Mohammad; Elmi, Omid; Shafaghi, Yasin; Behnia, Sajedeh; Saemian, Peyman; Schlesinger, Ron; Sneeuw, Nico (2021): HydroSat: a repository of global water cycle products from spaceborne geodetic sensors. GFZ Data Services. https://doi.org/10.5880/fidgeo.2021.017

[6] Helmut Kobus, Bernhard Keim, Hans-Peter Koschitzky, Grundwasser, Kap.6 in: Kurt Lechner, Hans-Peter Lühr, Ulrich V.E.Zanke (Hrsg.), Taschenbuch der Wasserwirtschaft. Grundlagen – Maßnahmen – Planung, 10. Aufl. , 2021, Springer Verlag. In diesem Kapitel wird Grundwasser wie folgt definiert: Grundwasser ist „unterirdisches Wasser, das die Hohlräume der Erdrinde zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegung ausschließlich von der Schwerkraft und den durch die Bewegung ausgelösten Reibungskräften bestimmt wird.“(S.322)

[7] Ein exzellentes Beispiel für ein ganzes Netzwerk von 42 Grundwassermessstellen und deren Zugänglichkeit für alle Bürger bietet die Stadt Maintal: https://www.maintal.de/seite/134067/grundwassermessstellen.html . Dort auch eine Tabelle der Messwerte aller Grundwasserstellen ab dem Jahr 2011, alle drei Monate!

[8] BGR – Grundwasser, https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Wasser/grundwasser_node.html

FAKTOR: NIEDERSCHLÄGE & TEMPERATUR

Damit sich überhaupt Grundwasser im Boden bilden kann, braucht es Niederschläge, also ‚Wasser aus der Atmosphäre‘. [1] Falls es solches Wasser in der Atmosphäre gibt und dieses auch ‚abregnet‘, dann können viele verschiedene Prozesse stattfinden:

1. abhängig von der Temperatur wird ein Teil des Wassers verdunsten.
2. abhängig von der Bodenbeschaffenheit wird ein Teil des Wassers an der Oberfläche abfließen.
3. abhängig von der Bodenbeschaffenheit wird ein Teil des Wassers in die oberen Bodenschichten eindringen und kann dort von den Wurzeln von Pflanzen aufgesogen werden.
4. abhängig von der Bodenbeschaffenheit wird ein Teil des Wassers tiefer in den Boden eindringen; man nennt dies versickern. Dieser Teil kann dann zur Grundwasserneubildung beitragen. Die Zeit zwischen Niederschlag und effektiver Grundwasserneubildung kann zwischen Wochen (seltener) und Jahren dauern (häufiger).

Um einen groben Eindruck davon zu bekommen, wie sich die verschiedenen Prozesse zueinander verhalten, hier eine Modellrechnung aus dem Jahr 1990, gemittelt über ganz Deutschland:

TBWasser, 1990, S.49 [2]
	[mm]	[%]
Niederschlag Gesamt	790	100
Verdunstung	492	62,3
Abfluss Oberfläche	122	15,4
Grundwasser	177	22,4

Je nach spezifischen Gegebenheiten einer Region können diese Werte aber erheblich variieren.

Für das Projekt einer Voraussage der Wasserverfügbarkeit im Main-Kinzig Kreis mit spezieller Fokussierung auf Schöneck wird es wichtig sein, die allgemeinen Annahmen zu Niederschlägen, Temperatur, Bodenbeschaffenheit usw. mit möglichst konkreten und aktuellen Messwerten zu untermauern. Dazu einige weitere Quellen.

Temperaturentwicklung MKK: „Auch im Main-Kinzig-Kreis lässt sich ein Anstieg der Jahresmitteltemperaturen feststellen. Es liegen Daten zweier repräsentativer Messstellen vor: Die Station Kahl / Main liegt zwar knapp außerhalb der Landkreisgrenze, steht aber für den wärmeren Teil des Kreisgebiets im Westen. Die Messstelle Schlüchtern-Herolz repräsentiert die kühlere Mittelgebirgsregion im Osten. Für Letztere gibt es allerdings erst ab 1986 Daten. In Kahl / Main war die langjährig gemittelte Temperatur im 30-Jahreszeitraum 1991-2019 um 1,3 °C höher als noch im Zeitraum 1961-1990. Im hessischen Mittel betrug dieser An stieg nur 1 °C.“([4], S.20)

BILD : Ergänzung zum Text von [4],S.20

BILD : Ergänzung zum Text von [4],S.20

Einige Hinweise zu Niederschägen und ihren ‚Tendenzen‘ kann man den hessischen Daten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) entnehmen(Siehe dazu [5]).

Vergleicht man die Entwicklung anhand der Monate Januar und Juli, kann man zwei gegenläufige Trends erkennen: In der kühlen Jahreszeit (Januar) steigen die Niederschläge und in der warmen Jahreszeit (Juli) fallen sie.

Was bedeutet dies für die Grundwasserbildung im MKK? Dazu kann man im Umweltbericht 2020 des MKK nachlesen:

Dies bedeutet, obgleich die Niederschlagsmengen — siehe Tabellen zuvor — keinen eindeutigen Trend erkennen lassen (abgesehen vom Auseinanderdriften der Niederschläge in den kühlen und in den warmen Jahreszeiten), ist die Grundwasserbildung seit Anfang der 1970iger Jahren am Schwächeln. Eine andere Tabelle erstellt mit Hilfe eines Grundwasser-Neubildungs-Modells findet sich hier [6]:

Leider gibt es diese Daten nicht direkt, um den Trend präziser erfassen zu können. Allerdings findet sich in [7] folgender Kommentar: „Neben den zuletzt gehäuft aufgetretenen Trockenjahren 2018 -2020 ist bei der Grundwasserneubildung in Hessen bereits seit dem Jahr 2003 ein deutlicher Rückgang zu beobachten. In dieser Zeit traten allenfalls noch durchschnittliche, meist aber unterdurchschnittliche Neubildungsjahre auf. Neubildungsreiche Nassjahre, durch die Grundwasserspeicher wieder nachhaltig aufgefüllt werden, gab es zuletzt in den Jahren 2001 und 2002. Gegenüber der Referenzperiode von 1971 bis 2000 fiel die Grundwasserneubildung in Hessen in den letzten 20 Jahren durchschnittlich 27 Prozent niedriger aus. Es bleibt abzuwarten, ob sich der seit 2003 beobachtete Trend in der Zukunft fortsetzt.“

[1] Ob und wie viel Wasser in einer bestimmten Region abregnet, hängt einerseits vom Wetter bzw. vom Klima ab, andererseits von der Beschaffenheit der Oberfläche.

[2] Kurt Lechner, Hans-Peter Lühr, Ulrich V.E.Zanke (Hrsg.), Taschenbuch der Wasserwirtschaft. Grundlagen – Maßnahmen – Planung, 10.Aufl., 2021, Springer Verlag

[3] Umwelt-Bundesamt UBA, Sept.2023, Trockenheit in Deutschland – Fragen und Antworten. Was bedeuten Trockenheit und Dürre für Vegetation, Grundwasser und Landwirtschaft? Ist das bereits der Klimawandel? Und wie können wir uns anpassen? URL: https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/extremereignisseklimawandel/trockenheit-in-deutschland-fragen-antworten . Anmerkung: Hervorragender Überblicksartikel mit sehr vielen Links auf andere Quellen und vielen Datenerhebungen.

[4] Main-Kinzig-Kreis, Kreisausschuss, Amt für Umwelt, Naturschutz und ländlicher Raum, Umweltbericht 2020, EIN ÜBERBLICK ÜBER AKTUELLE THEMEN,
ENTWICKLUNGEN UND PROJEKTE, Stand: März 2021, URL: https://www.mkk.de/media/resources/pdf/mkk_de_1/buergerservice_1/lebenslagen_1/natur__umwelt__landwirtschaft_und_tierschutz_1/70_umwelt__naturschutz__laendlicher_raum_1/umweltbericht_1/MKK_Umweltbericht_2020.pdf

[5] Weitere Zeitreihen zu Temperatur, Niederschlag usw. vom Deutschen Wetterdienst (DWD): https://www.dwd.de/DE/leistungen/zeitreihen/zeitreihen.html

[6] HLNUG, Grundwasserneubildung, https://www.hlnug.de/themen/uatlas/umweltindikatoren-hessen/grundwasserneubildung

[7] HLNUG, Pressemitteilung: Keine Winterdürre. Grundwasser in Hessen leicht erholt, 16.Mai 2023, URL: https://umwelt.hessen.de/presse/grundwasser-in-hessen-leicht-erholt

FAKTOR: GRUNDWASSER-NEUBILDUNG

Der bisherige Text macht deutlich, dass sehr viele Faktoren ineinander spielen, damit es zu einer Grundwasserneubildung kommt. Da das Grundwasser als solches kein ‚festes Objekt‘ ist, auf das man einfach zeigen kann, sondern eine Flüssigkeit in einem verzweigten geologischen Raum, mit unterschiedlichsten Zu- und Abflüssen, mit vielen Besonderheiten, ist es unmöglich, seine aktuelle Ausdehnung einfach so zu messen. Auch einzelne punktuelle Bohrungen irgendwo bringen nicht unbedingt viel Aufschluss. Wer eine qualifizierte Ahnung davon bekommen will, wie man das dennoch machen kann — zumindest näherungsweise –, der kann sich durch die 1315 Seiten hindurch lesen, die das Taschenbuch der Wasserwirtschaft bietet.[1] Allerdings, es geht auch kürzer. Das Hessische Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie (HLNUG) beschreibt in einem Eintrag zur Grundwasserneubildung, wie man mit ausreichender Näherung den Vorgang der Grundwasserneubildung beschreiben kann.[2] Darin wird u.a. Bezug genommen auf das Modell von Hergesell & Berthold.[3] (Für einen alternativen Ansatz siehe: [7,8]).

–!! Noch nicht fertig !!–

[1] Kurt Lechner, Hans-Peter Lühr, Ulrich V.E.Zanke (Hrsg.), Taschenbuch der Wasserwirtschaft. Grundlagen – Maßnahmen – Planung, 10.Aufl., 2021, Springer Verlag

[2] HLNUG, Umweltindikatoren Hessen. Grundwasserneubildung. Jährlicher Mittelwert [mm/a], 2022, https://www.hlnug.de/themen/uatlas/umweltindikatoren-hessen/grundwasserneubildung

[3] MARIO HERGESELL & GEORG BERTHOLD, Entwicklung eines Regressionsmodells zur Ermittlung flächendifferenzierter Abflusskomponenten in Hessen durch die Regionalisierung des Baseflow-Index (BFI), W3, Jahresbericht 2004, URL: https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/nachhaltigkeit/Baseflow-Index-Verfahren_HLUG_2004.pdf

[4] BGR – Bundesanstalt für Geologie und Rohstoffe, Hydrogeologische Karten für den Hydrologischen Atlas von Deutschland, URL: https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Wasser/Projekte/abgeschlossen/Beratung/Had/had_projektbeschr.html

[5] BGR – Geoportal: https://geoportal.bgr.de/mapapps/resources/apps/geoportal/index.html?lang=de#/geoviewer?metadataId=9ed3078e-9634-46f4-856c-54bd121be6f4

[6] BGR – Grundwasser, https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Wasser/grundwasser_node.html

[7] BGR und KIT: KIT und BGR entwickeln auf Basis künstlicher Intelligenz Zukunftsszenario: Infolge des Klimawandels drohen in Deutschland sinkende Grundwasserspiegel, URL: https://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Oeffentlichkeitsarbeit/Pressemitteilungen/BGR/bgr-KIT_2022-03-09_KI_klimawandel_grundwasserspiegel.html . Hier heißt es zusammenfassend: „Der Klimawandel hat unmittelbare Auswirkungen auf die Grundwasserressourcen. Auch in Deutschland drohen in den nächsten Jahrzehnten abnehmende Grundwasserspiegel. Dies ist das Ergebnis einer Studie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), die jetzt in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.“

[8] Wunsch, A., Liesch, T. & Broda, S., Deep learning shows declining groundwater levels in Germany until 2100 due to climate change. NATURE COMMUNICATIONS | (2022) 13:1221 | https://doi.org/10.1038/s41467-022-28770-2 , www.nature.com/naturecommunications

[9] HLBG – Hessisches Landesamt für Bodenmanagement und Geoinformation, ATKIS® Basis-DLM. Digitales Basis-Landschaftsmodell, Modellierung der landschaftsbezogenen Geoinformationen. Das digitale Basis-Landschaftsmodell (ATKIS® Basis-DLM) beschreibt die Erdoberfläche in Form von Objekten. Die Landschaft wird dazu nach vornehmlich topographischen Erscheinungsformen und Sachverhalten klassifiziert. Das digitale Basis-Landschaftsmodell (ATKIS® Basis-DLM) beschreibt die Erdoberfläche in Form von Objekten. URL: https://hvbg.hessen.de/landesvermessung/geotopographie/digitales-basis-landschaftsmodell . Hinweis: Das Downloadcenter findet sich hier: https://hvbg.hessen.de/geoinformation/open-data

FAKTOR: WO KOMMT DER REGEN HER?

(Letzte Änderung: 17.Dez 2023)

Die Grundwasserbildung hängt entscheidend vom Regen ab, von der Menge der Niederschläge. Aber, was ist mit dem Regen? Wo kommt er her? Ein internationales Netzwerk von vielen Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen weltweit haben nach jahrzehnte langer mühsamer Forschungsarbeit ein weltumspannendes System identifizieren können, welches dafür verantwortlich ist, dass es Regen gibt. Die Entstehung dieses Wasser erzeugenden Systems hat hunderte von tausenden Jahren gedauert, und wir heutigen Menschen sind gerade dabei, es in wenigen Jahren soweit zu zerstören, dass es dabei ist, zusammen zu brechen. Ein ausführlicher Bericht dazu entsteht HIER.

FAKTOR: LEITUNGSSYSTEME und WASSERINFRASTRUKTUR

Wenn es Grundwasser gibt, wenn es genügend Brunnen gibt, dieses Wasser verfügbar zu machen, benötigt es überall mehr oder weniger lange Leitungssysteme, um das Wasser ‚vor Ort‘ zum Bürger zu bringen. Die Main-Kinzig Wasserwerke haben dafür an die 1000 km Leitungen verlegt und müssen diese auch betreuen. Im Jahr treten durchschnittlich 200 Störungen auf, bei denen Leitungen Wasserverluste haben, dies summiert sich zu ca. 0.5 Mio m³ Wasser, was was alleine im MKK verloren geht. [1]

FAKTOR: OBERFLÄCHENWASSER

Oberflächenwasser kennen wir als abfließendes Regenwasser, das als Fließgewässer sich in Bächen und Flüssen — oder auch Seen — sammeln kann, oder als Starkregen niederkommt, der zeitlich begrenzt in großen Mengen herabstürzt und bei ungünstiger Oberflächengestaltung verheerende Schäden anrichten kann.

Starkregen

Bedingt durch die Veränderung klimatischen Bedingungen in den letzten Jahren haben Starkregenereignisse deutlich zugenommen. Es zeigt sich, dass die aktuellen Oberflächen diese Wassermengen nicht aufnehmen können und daher diese außergewöhnlichen Wassermengen entweder zu starken Überschwemmungen führen oder direkt in die Kanalisation strömen, die diesen Wassermengen nicht gewachsen sind. Außerdem richten die Wassermassen beim Herabströmen auf der Oberfläche große Schäden an. Das neue Zauberwort hier heißt ‚Schwammstadt‘ [1]: man gestaltet alle verfügbaren Oberflächen so, dass diese Niederschläge weitgehend absorbieren können.

Im Rahmen der Verbesserung der Niederschlagsverwertung gewinnt auch die Strategie der hausnahen Wasserbehälter eine neue Dringlichkeit. Dies würde aber auch Baumaßnahmen und eine Veränderung der Abwasser-Gebührenordnung bedingen.[1]

FAKTOR: ABWASSER

Letzte Änderung: 1.Jan 2024

–!! Achtung: Dieser Abschnitt muss sehr überarbeitet werden !!–

Fehlende Punkte: (i) Abwasser kann auch eine Quelle für Wärmepumpen sein (Beispiel Hamburg) (ii) Abwasser kann recycelt werden für neues Trinkwasser (Beispiel Barcelona)

Abwasser entsteht entweder aus Regenwasser, das von der Kanalisation aufgefangen wird oder aus dem Brauchwasser, das von offiziellen Wassernutzern in die Kanalisation abgeleitet wird.

Kläranlagen

In dem Maße, wie das primäre Wasser immer knapper wird, erhöhen sich die Anforderungen an die Kläranlagen, Teile des Wasser als ‚Brauchwasser‘ wieder verwertbar zu machen. Dies stellt große Anforderungen sowohl an die Kläranlagen (Erweiterungen und Neubauten mit Genehmigungs- und Bauzeiten über 10 Jahre!). Außerdem braucht es dazu nicht nur eine deutliche Verbesserung der Abwasserfilterungen sondern auch andere Leitungssysteme als bisher. [1]

[1] Siehe das Beispiel der Stadt Offenbach im Beitrag: HR – Hessischer Rundfunk, 27.Nov 2023, Ressource Wasser – unser wertvollster Rohstoff wird knapp!, URL: https://www.ardmediathek.de/video/ZDJlZTNkYTAtOTg3OC00ZTA5LWI0YzItMGJlZDhkOGYxNjVh (Wiederholung der Ausstrahlung von 2022).

[2] Hamburg-Wasser, https://www.hamburgwasser.de/umwelt/energiegewinnung/abwasserwaerme, Heizen mit Abwasser oder Kühlen mit Grundwasser – was wie eine wenig glaubwürdige Science Fiction-Geschichte klingt, ist längst hanseatische Realität. Seit Jahren beschäftigt sich HAMBURG WASSER mit Technologien, welche die energetischen Potenziale des Wassers optimal ausschöpfen sollen. Und die haben es ganz schön in sich. Aus Abwasser wird Fernwärme: Rund 450.000 Kubikmeter Abwasser landen täglich in Deutschlands größtem kommunalen Klärwerk im Hamburger Hafen. Dort wird es nicht nur umweltgerecht gereinigt, aus dem Klärschlamm gewinnen wir noch Rohstoffe wie Phosphor und wertvolle Energie in Form von Faulgas. Eine bisher weitgehend ungenutzte Ressource wollen wir jetzt gemeinsam mit den Hamburger Energiewerken nutzen: Denn das Abwasser, das unser Klärwerk verlässt, verfügt mit 12 bis 22 Grad Celsius noch über jede Menge Restwärme (Hinweis auf diesen Artikel von GW).

[3] Julia Macher, Zeit online, 1.Jan 2024, Eine Stadt sitzt auf dem Trockenen, https://www.zeit.de/politik/ausland/2023-12/spanien-barcelona-wassermangel-trockenheit/komplettansicht. Nach Monaten der Trockenheit geht Barcelona das Trinkwasser aus. Die Bewohner sind zum Sparen angehalten. Notfalls müssen ab März Tankschiffe das Wasser bringen. (Hinweis auf diesen Artikel von FM).