Wissenschaft kompakt
Wasser - wichtig und spannend zugleich - Teil 2

Nicht erst seit dem erneut sehr trockenen Sommer wissen wir, wie
kostbar unser Wasser ist. Im heutigen Thema des Tages wird der
sogenannte Wasserkreislauf vorgestellt, der nicht nur für das Leben
auf der Erde, sondern auch für unser Wettergeschehen eine große
Bedeutung besitzt.

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 (siehe DWD-Lexikon https://www.dwd.de/DE/service/lexikon/Functions/glossar.html?nn=10334
6&lv2=102672&lv3=102734) 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 (kurz: WZN
https://www.dwd.de/DE/leistungen/wzn/wzn.html) 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

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst