Immer trockenere Sommer, aber auch zunehmende Starkregenereignisse stellen uns in unserem Umgang mit Wasserressourcen vor neue Herausforderungen. Steigender Wasserbedarf und intensive Nutzung verschärfen die Situation zusätzlich. Der aktuelle UN-Report „Global Water Bankruptcy“ warnt, dass viele Wassersysteme weltweit bereits übernutzt sind. Wird Wasser auch in Deutschland knapp? Und wie lässt sich Wasser künftig nachhaltiger nutzen – auch in Deutschland? Forschende am Forschungszentrum Jülich arbeiten daran, Wasser besser zu verstehen und nachhaltiger zu nutzen. Professor Stefan Kollet und Dr. Frank Herrmann vom Institut für Bio- und Geowissenschaften – Agrosphäre erläutern das Thema im Gespräch.
Frank Herrmann: Wassermangel kann auch in Deutschland kurzfristig auftreten, zum Beispiel während einer längeren sommerlichen Dürrephase. Dies war beispielsweise im Jahr 2018 in einigen Teilen Deutschlands der Fall. Auf großen Flüssen musste teilweise der Schiffsverkehr eingestellt werden, weil die Pegelstände zu niedrig waren. Auch das ist eine Ausprägung von Wassermangel. In solchen Zeiten steigt natürlich auch die Nachfrage nach Wasser in anderen Bereichen: Landwirte müssen ihre Felder bewässern, Städte benötigen mehr Trinkwasser und auch private Haushalte verbrauchen mehr Wasser. Dadurch kann es in einzelnen Regionen auch zu Wasserknappheit kommen. Die Bundesregierung hat dazu in der „Nationalen Wasserstrategie“ festgestellt, dass es für solche Fälle ein Regelwerk für die Nutzungspriorisierung geben sollte. Die Wissenschaft arbeitet gerade intensiv an Handlungsempfehlungen und so genannten Leitplanken für die Priorisierung. Das ist auch immer wieder Thema auf nationalen Fachkonferenzen.
Internationale Studien warnen inzwischen vor einer globalen Übernutzung von Wasserressourcen. Wie ordnen Sie diese Entwicklung aus wissenschaftlicher Sicht ein und was bedeutet sie für Deutschland?
Stefan Kollet: Ein neuer UN-Bericht spricht vom „Wasserbankrott“ in vielen Weltgegenden und besonders dort, wo Wasser landwirtschaftlich genutzt und übernutzt wird. In Deutschland gibt es sicherlich auch Regionen, in denen Wasser lokal und regional zeitweise knapp werden kann. Allerdings schwankt die Verfügbarkeit hier stark je nach Region und Jahreszeit: Während es in einigen Gebieten oder Jahren zu Trockenheit kommt, gibt es andernorts oder zu anderen Zeiten ausreichend oder sogar zu viel Wasser. Meiner Meinung nach können wir in Deutschland definitiv nicht von Wasserbankrott sprechen. Tatsächlich wird es in Zukunft darum gehen, unsere Wassersicherheit vor dem Hintergrund des Klimawandels, zunehmender Extremereignisse und Bedarfe zu sichern. Das ist eine große Herausforderung.
Auf welche Veränderungen müssen wir uns künftig einstellen? In welchen Bereichen werden Wasserknappheit oder Nutzungskonflikte besonders relevant?
Frank Herrmann: Die meisten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind sich mittlerweile einig, dass wir vor einem komplexen Zusammenspiel aus Klimawandel, steigender Wassernutzung und regional sehr unterschiedlichen Bedingungen stehen. Dürrephasen können zukünftig häufiger auftreten und stärker ausgeprägt sein. Das wird viele Sektoren betreffen, wie etwa Landwirtschaft, Energieproduktion, Industrie oder die öffentliche Wasserversorgung. Wie stark einzelne Regionen betroffen sind, lässt sich allerdings nur schwer vorhersagen. Deshalb müssen wir landesweit vorbereitet sein. Die Wissenschaft hat dafür das Konzept sogenannter „Stresstests“ für Wassersysteme etabliert. Dabei werden sektorübergreifende Szenarien entwickelt, die eintreten, wenn eine Dürreperiode über längere Zeit anhält. In solchen Szenarien können aus planerischer Perspektive mögliche Nutzungskonflikte erkannt und vorgebeugt werden. Wir analysieren beispielsweise, wie viel Wasser noch in Flüssen und im Grundwasser zur Verfügung steht, wie hoch der Bedarf verschiedener Nutzer ist und welche Nutzung im Notfall eingeschränkt werden müsste.
Welche Rolle spielen die unterschiedlichen Interessen von Landwirtschaft, Industrie, Städten und Naturschutz beim Wassermanagement?
Frank Herrmann: Diese Sektoren sind auf vielfältige Art und Weise vom sogenannten Wasserdargebot abhängig – also von der Menge an Wasser, die in einer Region tatsächlich zur Verfügung steht, etwa in Flüssen, Seen, Böden und im Grundwasser. Gleichzeitig sind viele Nutzer über gemeinsame Wasserversorgungssysteme miteinander verbunden, etwa über Trinkwasserleitungen, Grundwasserleiter oder Talsperren. Wenn Wasser knapp wird, können deshalb Nutzungskonflikte entstehen. In diesem Fall gibt es einen gesetzlichen Vorrang der öffentlichen Wasserversorgung, vor allem, weil dadurch unsere Trinkwasserversorgung sichergestellt wird. Langfristig ist es jedoch das Ziel eines nachhaltigen und vorsorgenden Wassermanagements, die Bedürfnisse und Interessen aller Nutzer möglichst gut auszubalancieren. Deshalb ist es notwendig, die Wasserbedarfe der Sektoren und das Wasserdargebot in sogenannten hydro-ökonomischen Modellsystemen gemeinsam zu analysieren. Diese Modelle verbinden Informationen über Wasserverfügbarkeit, also Niederschläge oder Grundwasser, und Wasserbedarf verschiedener Nutzer. So lässt sich simulieren, wie sich unterschiedliche Entscheidungen auf das gesamte Wassersystem auswirken.
Solche Modelle spielen auch im Projekt „Solution Lab Rur-Erft“, kurz SLRE, eine wichtige Rolle. Dort entwickeln Sie einen hydro-ökonomischen digitalen Zwilling der Region. Was bedeutet das konkret?
Stefan Kollet: In SLRE, das Teil der Forschungsinitiative „Wassersicherheit für Mensch und Umwelt“ der Helmholtz-Gemeinschaft ist, bringen wir verschiedene sehr fortschrittliche Modellsysteme zusammen, die im Spannungsfeld Klima-Wasser-Natur-Mensch derzeit schon angewendet werden. Diese Modelle sind teils auf einzelne Fragestellungen spezialisiert.
Hydrologische Modelle berechnen zum Beispiel, wie sich Niederschlag im Boden verteilt und wie viel Wasser dann auch ins Grundwasser versickert. Andere analysieren, wie viel Bewässerungswasser für spezielle Ackerfrüchte notwendig ist oder wie sich Hochwasserwellen in den Flusssystemen aufbauen und ausbreiten. Zusätzlich gibt es Modelle, die wirtschaftliche Aspekte betrachten, etwa den Wasserbedarf von Landwirtschaft und Industrie. Diese Modelle liefern jeweils wertvolle Daten und Erkenntnisse – allerdings nur für ihren spezifischen Anwendungsbereich.
Wir wollen alle diese Modellsysteme verbinden, was gegenwärtig noch eine große Herausforderung ist. Daraus soll dann ein digitaler Zwilling der Region entstehen. Das bedeutet, wir können dann simulieren, wie sich das gesamte Wassersystem unter verschiedenen Bedingungen entwickelt – etwa bei längeren Dürreperioden oder Starkregen. Und wir wollen mithilfe neuer Möglichkeiten der Künstlichen Intelligenz diese Daten und Erkenntnisse künftig noch besser aufbereiten und so für das Wassermanagement in der Praxis verfügbar machen. Da kommt unser „Interactive Solution Room“ oder übersetzt der „Interaktive Lösungsraum“ ins Spiel.
Zum vollständigen Interview.
