Klimawandel verändert Abflussmenge von Flüssen

Global betrachtet verändern sich Fliessgewässer aufgrund des Klimawandels

Die Wassermengen in Flüssen haben sich in den letzten Jahrzehnten weltweit stark verändert. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der ETH Zürich konnte nun belegen, dass der Klimawandel dafür auf globaler Ebene eine entscheidende Rolle spielt, nicht aber Gewässermanagement und Landnutzung.

Hochwasser am Rhein 2021 – Foto © Franziska Vogt für Solarify

Der Klimawandel beeinflusse den Wasserhaushalt der Erde: Je nach Region und Jahreszeit könne er zu mehr Überschwemmungen oder Dürren führen und sich auch auf die Wassermengen in Flüssen auswirken. Die Abflussmengen seien ein wichtiger Indikator für die Wasserressourcen, die Mensch und Umwelt zur Verfügung stünden, hießt es in einer Pressemeldung der ETH Zürich vom 11.03.2021. Wieviel Wasser regional verfügbar sei, hänge auch von weiteren Faktoren wie direkten Eingriffen in den Wasserhaushalt oder der Landnutzung ab: Werde beispielsweise Wasser zur Bewässerung abgezweigt, über Stauseen reguliert, oder würden Wälder abgeholzt und stattdessen Monokulturen angebaut, könne dies ebenfalls die Wassermenge in Flüssen verändern.

Wie stark sich die Abflussmengen in verschiedenen Weltregionen während der letzten Jahrzehnte verändert hätten,  sei bisher aber auf globaler Ebene noch nicht anhand von konkreten Messdaten untersucht worden, heißt es weiter. Ebenso sei die Frage, ob global sichtbare Veränderungen auf den Klimawandel oder auf direkte menschliche Eingriffe in den Wasserhaushalt und die Landnutzung zurückzuführen seien, bislang nicht geklärt.

Nun ist es einem internationalen Forschungsteam unter Leitung der ETH Zürich gelungen, den Einfluss dieser Faktoren aufzuschlüsseln. Dazu analysierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Daten von 7250 Abfluss-Messstationen weltweit. Die Studie, die nun in der Fachzeitschrift Science erschienen sei, belege: Wie viel Wasser Flüsse führten, habe sich zwischen 1971 und 2010 stark verändert. Es zeigten sich komplexe Muster: Manche Regionen seien trockener geworden, etwa der Mittelmeerraum oder der Nordosten Brasiliens, während anderswo die Wassermengen zugenommen hätten, zum Beispiel in Skandinavien, so die Wissenschafler.

Suche nach den Ursachen

“Die eigentliche Frage war jedoch, was die Ursache für diese Veränderungen ist”, sagt Lukas Gudmundsson, Erstautor der Studie und Oberassistent in der Gruppe von Sonia Seneviratne, Professorin am Institut für Atmosphäre und Klima der ETH.

Um das herauszufinden, führten die Forschenden mehrere Computersimulationen durch. Sie verwendeten globale hydrologische Modelle, die sie mit beobachteten Klimadaten aus dem untersuchten Zeitraum fütterten (1971 bis 2010). Die Ergebnisse der Modellrechnungen hätten gut mit der Analyse der Flussmessdaten übereingestimmt, sagt Gudmundsson. “Das heisst, dass die klimatischen Bedingungen die beobachteten Trends bei den Abflussmengen erklären können”.

In einem zweiten Durchgang schlossen die Forschenden in ihre Simulationen zusätzlich direkte menschliche Veränderungen ein, um den Einfluss dieser Faktoren zu untersuchen. Das Ergebnis habe sich dadurch jedoch nicht geändert. “Veränderungen im Wasser- und Landmanagement sind offenbar nicht die Ursache für die globalen Veränderungen in Flüssen”, folgert Gudmundsson.

Gewässermanagement und Landnutzung könnten allerdings lokal zu grossen Schwankungen der Abflüsse führen. “Uns ging es aber nicht um lokale, sondern um globale Trends, die über längere Zeiträume sichtbar werden”, erklärt Gudmundsson. Deshalb betrachteten die Forschenden nicht isoliert die Daten einzelner Messstationen, sondern fassten diese für die Analyse zu grösseren, subkontinentalen Regionen zusammen. Dadurch sei es möglich geworden, 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 habe die Simulation mit den tatsächlichen Daten übereingestimmt, im zweiten Fall jedoch nicht. “Daraus lässt sich ableiten, dass die beobachteten Veränderungen ohne den Klimawandel sehr unwahrscheinlich sind”, so Gudmundsson.

Die Studie sei die erste, die mit Messdaten nachweise, dass der Klimawandel einen global sichtbaren Einfluss auf die Fliessgewässer habe. “Dies war nur durch die gute Zusammenarbeit der beteiligten Forschenden und Institutionen aus zwölf verschiedenen Ländern möglich”, betont Gudmundsson. Auch die gesammelten Daten von den 7250 Messstationen weltweit seien ein Gemeinschaftswerk: Die Forschenden haben sie mit australischen Kollaborationspartnern in einer Vorgängerstudie zusammengetragen. Sie stellten den grössten weltumspannenden Datensatz zur Wassermenge in Flüssen dar, der heute verfügbar sei. “Dank dieser Daten konnten wir die Modelle validieren und zeigen, dass sie die Realität gut abbilden”, sagt Gudmundsson.

Das heisse, dass die Modelle auch verlässliche Szenarien liefern könnten, wie sich Flüsse künftig weiter verändern würden. Solche Projektionen stellten für betroffene Regionen eine wichtige Planungsgrundlage dar, um die Wasserversorgung sicherzustellen und sich an den Klimawandel anzupassen, erläutert der Erstautor der Studie.  – Claudia Hoffmann –

Literaturhinweis

Gudmundsson L et al. Globally observed trends in mean and extreme river flow attributed to climate change. Science (2021). doi: 10.1126/science.aba3996

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->Quelle: ETHZ.ch/de/klimawandel-beeinflusst-flusssysteme-weltweit