Grundwasser wandelt sich mit dem Klima

Erwärmung im Gleichtakt

Die Klimaerwärmung macht vor nichts halt – auch nicht vor dem Grundwasser, wie eine neue Studie von Forschern der ETH Zürich und dem KIT zeigt: Zeitverzögert und gedämpft folgen die Temperaturverläufe des Grundwassers jenen der Atmosphäre. In Gebieten mit ungleichmäßigem Niederschlag und schwer erreichbaren Grundwasservorkommen werden Zisternen als Pufferbehälter für die Wasserspeicherung verwendet.

Für ihre Studie konnten die Forscher auf lückenlose Langzeit-Temperaturmessungen von Grundwasserströmen um die Städte Köln und Karlsruhe zurückgreifen. Die Betreiber der dortigen Wasserwerke messen seit 40 Jahren unter anderem auch die Temperatur des vom Menschen weitgehend unbeeinflussten Grundwassers. Das ist einmalig und für die Forscher ein rares Gut.

„Für uns waren diese Daten ein Glück“, betont Peter Bayer, Oberassistent am Geologischen Institut der ETH Zürich. Trotz intensiver Recherche hätten sie keine andere vergleichbare Messreihe finden können. Offenbar sei es für Wasserwerke zu wenig interessant oder zu aufwendig, Grundwassertemperaturen konsequent über lange Zeit hinweg zu messen. „Oder die Daten sind nicht digitalisiert und nur auf Papier archiviert“, vermutet der Hydrogeologe.

Gedämpftes Abbild der Atmosphärenerwärmung

Anhand der Messwerte konnten die Forscher aufzeigen, dass sich das Grundwasser nicht nur erwärmt, sondern die Erwärmungsschritte, die auch in der Atmosphäre beobachtet wurden, nachvollzieht. „Die Erderwärmung wird im Grundwasser direkt abgebildet, wenn auch gedämpft und mit einer gewissen Zeitverzögerung“, fasst Bayer die wichtigsten Erkenntnisse, die ihre Arbeit zutage brachte, zusammen. Die Forschenden veröffentlichten ihre Arbeit in der Fachzeitschrift Hydrology and Earth System Sciences.

Die Daten zeigen auch, dass sich das bodennahe Grundwasser bis in eine Tiefe von rund 60 Metern in den vergangenen 40 Jahren im Zug der Klimaerwärmung statistisch signifikant erwärmt hat. Diese Wassererwärmung folgt dem Muster der Erwärmung des örtlichen und regionalen Klimas, welches seinerseits demjenigen der globalen Erwärmung folgt.

Das Grundwasser zeigt wie die Atmosphäre mehrere, in unregelmässigen Zeitabständen erfolgte Temperatursprünge. Diese regime shifts sind auch beim Erdklima zu beobachten, wie die Forscher in ihrer Studie schreiben. Es habe ihn überrascht, wie schnell das Grundwasser auf den Klimawandel reagiert habe, sagt Bayer.