Forschende des Forschungszentrums Jülich (FZJ) und der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben im Projekt WADKlim im Auftrag des Umweltbundesamtes die aktuellen und zukünftigen Entwicklungen des natürlichen Wasserdargebots und der Grundwasserverfügbarkeit in Deutschland erforscht: Dabei konnten sie Risiko-Gebiete identifizieren, in denen die Wasserversorgung aus dem Grundwasser in Trockenperioden kritisch ist oder werden könnte und deshalb Anpassungsmaßnahmen notwendig werden. Die Ergebnisse bilden eine Grundlage für politische Entscheidungsträger und landwirtschaftliche Akteure, um Wasserressourcen in Zukunft gerecht zu verteilen und Nutzungskonflikten um Wasser in Deutschland vorzubeugen.
In den beiden wegweisenden wissenschaftlichen Studien wurden hochauflösende Simulationen zum so genannten Wasserdargebot und offizielle statistische Daten zur Wassernutzung gemeinsam analysiert. Das Wasserdargebot gibt an, welche Mengen an Grund- und Oberflächenwasser potenziell genutzt werden können. Die Wissenschaftler:innen konnten erstmals flächendeckend bestimmen, wo die Wassernutzung potenziell nicht durch das natürliche Wasserdargebot gedeckt ist – also ein Defizit entstehen kann. Besonders problematisch wird diese Übernutzung in längeren Trockenperioden, wenn der Wasserbedarf steigt, die verfügbaren Reserven aber gleichzeitig immer knapper werden. Die Studien stellen wichtige wissenschaftliche Daten und Konzepte für das „Aktionsprogramm Wasser“ bereit, das durch die Bundesregierung in der „Nationalen Wasserstrategie“ beschlossen wurde.
In der ersten Studie analysierten die Forschenden den Zeitraum von 1961 bis 2020 und erstellten eine deutschlandweite Karte der „Wasser-Bilanz-Risiko-Gebiete“. In diesen Regionen wird der als nachhaltig geltende Grenzwert für die Nutzung von Grundwasser überschritten. Das bedeutet, dass mehr Wasser entnommen wird, als auf natürliche Weise dem Grundwasser wieder zuströmt. Mit dem Grundwassernutzungsindex wurde gezeigt, wie stark das Grundwasser in einer Region genutzt wird und wo es zu einer Übernutzung kommt. Darüber hinaus wurde erstmals berechnet, wie stark sich der jährliche Bewässerungsbedarf für landwirtschaftliche Flächen in Deutschland in den vergangenen Dekaden verändert hat. Diese Veränderungen wurden mit Hilfe von Simulationen sehr genau rekonstruiert, um zu zeigen, wo und wieviel mehr Wasser benötigt wird.
„Unsere Simulationen zeigen deutlich, wo wir schon heute die Grundwasserressourcen stärker nutzen als dies während einer längeren Dürre eigentlich angebracht wäre“, erklärt Dr. Frank Herrmann vom Institut für Bio- und Geowissenschaften – Agrosphäre des Forschungszentrums Jülich. „Mit diesen Daten können wir nicht nur die Wasserbewirtschaftung verbessern, sondern auch drohende regionale Nutzungskonflikte erkennen“.
In der zweiten Studie simulierten die Forschenden Zukunftsszenarien bis zum Jahr 2100, um die Wasserverfügbarkeit unter extremen und potenziell kritischen Bedingungen in einem Stresstest zu analysieren. Dabei konnten die Forschenden erstmals aufzeigen, wie sich die zunehmende Bewässerung in der Landwirtschaft bei zukünftigen Dürreperioden auf die Grundwasserreserven auswirkt und welche Regionen besonders unter Druck geraten können. Die Ergebnisse zeigen, dass die Entnahme von Grundwasser für die landwirtschaftliche Bewässerung in einigen Regionen Deutschlands in Zukunft wahrscheinlich eingeschränkt werden muss. Andernfalls könnte in diesen Regionen eine starke Konkurrenz zur öffentlichen Wasserversorgung entstehen. Das wissenschaftliche Design des Stresstests kann zukünftig als konzeptionelle Grundlage für weiterführende Studien dienen.
Die Untersuchungen basieren auf Simulationsmodellen, die am Forschungszentrum Jülich entwickelt wurden. Diese Modelle liegen auch dem Jülicher Wasser-Monitor zugrunde und sind in der wasserwirtschaftlichen Planung und Genehmigung in Nordrhein-Westfalen sowie anderen Bundesländern etabliert.
Beide Studien sind Teil des Arbeitspaketes „Aktuelle und zukünftige Entwicklungen des Wasserdargebotes und der Grundwasserverfügbarkeit“, einem Teilprojekt des Großforschungsprojektes „Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserverfügbarkeit − Anpassung an Trockenheit und Dürre in Deutschland“ (WADKlim) im Auftrag des Umweltbundesamtes.
