Hydrogeographie - Eine geographische Gewässerkunde des Binnenlandes

Wasserkreislauf / Wasserdargebot / Wasserbilanz

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Das Wassergleichnis von Goethe:

Vom Himmel kommt es,
zum Himmel steigt es,
und wieder nieder zur Erde muss es,
ewig wechselnd

Das Wasser auf der Erde befindet sich in einem ständig fortlaufenden Kreislaufsystem. Hierbei mag Heraklits Ausspruch gelten "alles fliesst" (panta rei), denn das Wasser ist einem fortwährendem Wechsel unterzogen.

Abb.1: Globaler Wasserkreislauf der Erde. Aus: http://www.dkrz.de

Es werden drei Wasserkreisläufe unterschieden (Pleiß 1977; vgl. Abb.1):

1. Meer - Atmosphäre - Meer

2. Meer - Atmosphäre - Land - Meer

3. Meer - Atmosphäre - Land

Globaler Wasserkreislauf

Das Wasser (vgl. Abb.1) zirkuliert in einem großen Wasserkreislauf (bezogen auf die Umsatzmenge) zwischen der Atmos- und Hydrosphäre über den Ozeanen und Meeren. Ein kleiner Wasserkreislauf erfolgt zwischen der Hydrosphäre der Ozeane und Meere über die Atmosphäre und der Landmasse der Kontinente.

Wasser wird durch Zufuhr von Sonnenenergie und die hieraus folgende Erwärmung der Atmosphäre verdunstet (Verdunstung). Der aufsteigende Wasserdampf kann zu Wolken kondensieren und aufgrund der Erddrehung von Winden transportiert werden. Als Niederschlag gelangt das Wasser auf Kontinente oder die Ozeane und Meere. Der große Wasserkreislauf über den Weltmeeren ist hierbei abgeschlossen. Wesentliches Element des kleinen Wasserkreislaufs ist das auf den Kontinenten abfliessende Wasser - der Abfluss. Der Abfluss schließt den kleinen Wasserkreislauf, außerdem sind beiden Wasserkreisläufe über den Abfluss der Kontinente zu den Weltmeeren miteinander gekoppelt.

Abb.2: Globaler Wasserkreislauf als geschlossenes Zirkulationssystem. Aus: WBGU (1997)

Das Zirkulationssystem des globalen Wasserkreislaufs ist ein geschlossenes System (vgl. Abb.2). Wasser zirkuliert und verändert seinen Zustand zwischen den Vorratsräumen oder Speichern. Als wichtigste Speicher des Wassers dienen (in Klammern = Wasservolumen in 1000 km³, nach WBGU 1997):

1. Ozeane / Meere (1.338.00)
2. Polareis / Gletscher (24.000)
3. Grundwasser (10.800)
4. Stillgewässer (Seen und Sümpfe) (102)
5. Bodenwasser (16,5)
6. Atmosphäre (12,9)
7. Fliessgewässer (2,1)
8. Biomasse (1,1)

Die einzelnen Elemente des Wasserkreislaufs (Verdunstung, Niederschlag und Abfluss) werden im Kapitel "Wasserhaushalt" eingehender behandelt.

Die Betrachtung des kleinen Wasserkreislaufs ist für die Hydrogeographie von besonderem Interesse, handelt es sich hierbei um die Kreislaufkomponenten der Binnengewässer. Hierbei ist - bezogen auf ein Skalenniveau oder Maßstab - der Regionale Wasserkreislauf von Bedeutung. Bezogen auf ein zu bestimmendes Gebiet werden die einzelnen Wasserkreislaufelemente flächenbezogen analysiert. Meist sind die betrachteten Gebiete einzelne Kontinente. Es werden jedoch auch Großlandschaften, Strom- und Flussgebiete, Staatsgebiete (Länder) oder Vegetations- und Klimaräume (oder Biome) untersucht.

Die Analyse des Lokalen Wasserkreislaufs erfolgt auf Ebene von Einzugsgebieten. Aber auch hier können spezifische Fragestellungen zu speziellen Gebietsbetrachtungen führen, z.B. Gebiete mit spezieller Land- oder Bodennutzung, Böden (Pedotope), geologischem Untergrund oder Lokalklima (vgl. Baumgartner und Liebscher 1996, Kap. 5.5.6 bis 5.5.7)

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Wasserdargebot

Das Wasserdargebot ist die Menge an Süßwasser die aus dem natürlichen Wasserkreislauf für eine bestimmte Zeit (z.B. ein Jahr) in einem bestimmten Gebiet als Ressource zur Verfügung steht.

In der Wasserwirtschaft ist das Wasserdargebot eine wichtige Größe als Grundlage zur quantitativen Berechnung der zur Verfügung stehenden Wassermenge in Einzugsgebieten. Es kann ein potentielles Wasserdargebot und ein genutztes Wasserdargebot unterschieden werden:

Das potentielle Wasserdargebot - also die Menge an Süßwasser die natürlicher Weise aus dem Wasserkreislauf zur Verfügung steht - beträgt in Deutschland 188 Mrd. Kubikmeter. Davon werden 20,2 Prozent (= 38,1 Mrd. Kubikmeter) genutzt (vgl. Tab.1), wobei Wärmekraftwerke für die öffentliche Versorgung einen erheblichen Anteil tragen. Legt man eine Bevölkerungszahl von 82,22 Mio. Einwohnern in Deutschland zu Grunde, so beträgt das zur verfügbare Süßwasser pro Kopf (in einem Jahr) 2286 Kubikmeter. Das enspricht einer verfügbaren Wassermenge von 6.263 Liter pro Kopf und pro Tag. Als Trinkwasser nutzen wir in Deutschland 127 Liter pro Kopf und pro Tag als Trinkwasser.

Die Zahlen zum Wasserdargebot in Deutschland machen klar das wir nicht unter Wassermangel leiden.

Allerdings ist das Wasserdargebot auf der Erde ungleich verteilt, so dass es vor allem in ariden Klimagebieten zu Wassermangel kommt.

Als Wassermangel können unterschieden werden (ENGELMANN, DYE und LEROY, 2000):

• periodischer Wassermangel oder Wasserknappheit, wenn zwischen 1700 und 1000 Kubikmeter Wasser pro Kopf und Jahr zur Verfügung stehen
• chronischer Wassermangel, wenn weniger als 1000 Kubikmeter Wasser pro Kopf und Jahr zur Verfügung stehen
• absoluter Wassermangel, wenn weniger als 500 Kubikmeter Wasser pro Kopf und Jahr zur Verfügung stehen

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick zu den Staaten wo chronischer Mangel herrscht bzw. in Zukunft zu erwarten ist:

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Wasserbilanz

Die quantitativen Angaben zur Menge der einzelnen Wasserkreislaufelemente (V=Verdunstung, N=Niederschlag und A=Abfluss) ist das Hauptanliegen der Wasserbilanzierung. Im Wasserhaushalt der Erde stehen die Wasserkreislaufelemente in einem einfachen Zusammenhang - der Wasserhaushaltsgleichung:

Die Wasserhaushaltskomponenten Abfluss, Niederschlag und Verdunstung setzen sich wiederum aus unterschiedlichen Komponenten zusammen (siehe Kapitel "Wasserhaushalt"). Die Erforschung des globalen Wasserkreislaufs und seine Bilanzierung schaut auf eine 100-jährige Geschichte (vgl. Abb.3).

Abb.3: Wasserhaushaltsbilanzen der Erde. Aus: Marcinek (2005)

Unabhängig von der Schwierigkeit die Wassermenge im globalen Wasserkreislauf zu bilanzieren, was sich an den Schwankungen der Daten zeigt (Abb. 3), sind die allgemeinen Fakten zum globalen Wasservorkommen der Erde klar:

Die Erde ist mit ca. 71 % mit Wasser bedeckt, den Rest nehmen die Kontinente ein. Die Verteilung der gesamten Wassermenge der Erde zeigt Abb.4:

Abb.3: Wasserhaushaltsbilanzen der Erde. Aus: http://www.wasserkonflikt.de

Lediglich 2,5 % des globalen Wasservorkommens ist Süßwasser und weniger als 1 % sind wiederum hiervon vom Menschen als Ressource nutzbar, da der Haupanteil des Süßwassers der Landmassen in Eiskappen und Gletschern gespeichert ist (vgl. Tab.3 und Abb.4).

Abb.4: Wasserverteilung auf der Erde. Nach WBGU 1997, verändert und ergänzt

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Text: M.Reiss