Wasser - wichtig und spannend zugleich

Bereits im Thema des Tages vom 19.09.2022 wurden die Eigenschaften von Wasser beschrieben, die das Molekül so besonders und in mancherlei Hinsicht sogar einzigartig machen. Dabei wurde auch erwähnt, dass rund 70% unserer Erde mit Wasser bedeckt sind. Schätzungsweise handelt es sich dabei um 1,4 Milliarden Kubikkilometer Wasser, wobei ein Kubikkilometer bereits eine Billion Litern entspricht. Insgesamt ergeben sich daraus also 1,4 Trilliarden Liter Wasser, eine Zahl mit 21 Nullen. Eine unvorstellbar große Menge an Wasser also!

Diese enorme Wassermenge ist dabei Teil eines geschlossenen Systems, bei dem kein Wasser verloren geht – dem sogenannten „Wasserkreislauf“. Bereits in der Schule wird das Wissen über diesen vermittelt. Laut Definition versteht man darunter „die Summe der weltweiten durch Niederschlag, Verdunstung und Abfluss bedingten Wassertransporte über Land und den Ozeanen“.

Kurze Auffrischung gefällig? Scheint die Sonne, erwärmt sich die Erdoberfläche und somit auch die unmittelbar darüber liegende Luftschicht. Dabei verdunstet Wasser vom Boden, aber auch aus Ozeanen, Flüssen und Seen oder von der Vegetation und wird zu Wasserdampf. Die erwärmte Luft, die leichter ist als vergleichsweise kältere, steigt in der Folge zusammen mit dem Wasserdampf in höhere, aber auch kältere Luftschichten auf. Dabei kühlt sie sich ab. Da kältere Luft jedoch weniger Wasserdampf speichern kann als wärmere, wird ab einer gewissen Höhe und Abkühlung die sogenannte Taupunkttemperatur erreicht, bei der die Luft gesättigt ist und Kondensation einsetzt. Dann bilden sich viele winzige Wassertröpfchen, die wir als Wolke wahrnehmen. In großen Höhen, wo die Temperatur deutlich unterhalb des Gefrierpunktes liegt, können auch kleine Eiskristalle entstehen, die in ausreichender Menge Eiswolken bilden. Die Tröpfchen bzw. Eiskristalle können unter geeigneten Bedingungen weiter anwachsen und kollidieren, bis sie schließlich groß und schwer genug sind, um zu Boden zu fallen. Der Niederschlag in Form von Regen, Schnee, Graupel oder Hagel, der den Erdboden erreicht, versickert schließlich wieder im Boden, fließt in Flüsse, Seen und die Meere ab oder wird von der Vegetation aufgenommen. Dann kann das Wasser erneut verdunsten, womit sich der Wasserkreislauf schließt. Das Grundwasser gehört ebenfalls zum Wasserkreislauf. Regenwasser, das durch die Böden und Gesteinsschichten in den Untergrund sickert (Infiltration), füllt unsere Grundwasserbestände auf.

Das Weltzentrum für Niederschlagsklimatologie im DWD kommt zu dem Schluss, dass jedes Jahr auf der Erde durch Niederschläge, Verdunstung und Abfluss mehr als 500.000 Kubikkilometer Wasser bewegt werden. Dies macht zwar nur einen kleinen Teil der weltweit vorhandenen Wassermassen aus, entspricht aber immerhin 10.000 Mal der gesamten Wassermenge des Bodensees, der rund 48 Billionen Liter umfasst. Im globalen Mittel kann man so von einer Niederschlagssumme von rund 1000 Liter pro Quadratmeter pro Jahr sprechen. Zum Vergleich: In Deutschland fallen im Schnitt rund 800 Liter pro Quadratmeter.

Eine riesige Menge an Wasser wird also Jahr für Jahr in diesem Kreislauf umgewälzt. Auch der Klimawandel wird zumindest an der Gesamtmenge an Wasser, die sich im Umlauf befindet, nichts ändern. Zu Veränderungen kommt es dennoch und diese machen sich bereits heute schon bemerkbar, beispielsweise in der Verteilung der Niederschläge. In einigen Regionen wird es weniger, in anderen Regionen dagegen mehr Niederschläge geben, die dort mitunter auch heftiger ausfallen können.

In Dürreperioden trocknen die Böden wiederrum stark aus und können dann bei plötzlich auftretenden Starkregenereignissen nur begrenzt Wasser aufnehmen. Statt zu versickern, fließt das Wasser oberflächlich ab und trägt dabei möglicherweise Erde und Gestein ab (Bodenerosion) oder sorgt für Überschwemmungen. Darüber hinaus können sich der fehlende Wassernachschub und hohe Verdunstungsraten bei Dürren, aber auch das auf den trockenen Böden meist nur oberflächlich abfließende Wasser sowie eine übermäßige Grundwasserentnahme negativ auf den Grundwasserspiegel auswirken. In der Folge kann zukünftig auch in Deutschland regional und vorübergehend die Gefahr von Engpässen bei der Wasserverfügbarkeit entstehen.

So macht es durchaus Sinn, auch die Nutzung unserer Wasserressourcen genauer unter die Lupe zu nehmen. Dies soll dann in einem weiteren Thema des Tages in den kommenden Wochen thematisiert werden.

MSc.-Met. Sebastian Schappert
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 11.10.2022