Von Annabel Murphy und Laura Tucker
Wasser, eine wesentliche natürliche Ressource für das Leben auf der Erde, ist bedroht. Wasserknappheit und -unsicherheit, vor allem bedingt durch den Klimawandel, sind weltweit zu kritischen Problemen geworden, die durch ineffiziente Wassernutzung und -bewirtschaftung nur noch verschärft werden.
Mit dem wärmsten Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen – 2023 – und mehreren Gebieten weltweit, die von einer weit verbreiteten Dürre betroffen sind, erreicht das Problem der Wasserknappheit den Siedepunkt. In Indien ist das Problem so schlimm, dass Landwirte untereinander Krieg um ihren gerechten Anteil an den rasch schwindenden Wasserressourcen führen, während in Frankreich lokale Konflikte um Wasser zu gewalttätigen Konflikten geworden sind.
Überdenken des Grundwassers bei Trockenheit
Das Grundwasser steht im Mittelpunkt der wasserwirtschaftlichen Herausforderungen, denn es liefert 65 Prozent des Trinkwassers und 25 Prozent für die landwirtschaftliche Bewässerung in den 27 Mitgliedstaaten der EU.
Die Hauptprobleme für das Grundwasser sind die Übernutzung und der Klimawandel, insbesondere in Regionen, die von Verstädterung und Bevölkerungswachstum betroffen sind, wobei die Erschöpfung des Grundwassers eine ganze Reihe negativer Auswirkungen hat.
Wie viele andere Teile Südeuropas leidet auch der Süden Portugals unter der Trockenheit und dem Rückgang der Niederschläge, was sich auf die Produktivität des Agrarsektors der Region auswirkt, erklärt Vânia Sousa, Umweltforscherin an der Universität der Algarve.
„Angesichts der Auswirkungen des Klimawandels ist nicht damit zu rechnen, dass die Dürre nachlässt. Wir müssen gemeinsam an neuen nachhaltigen Lösungen arbeiten, um die regionale Wasserknappheit zu lösen“, betonte sie.
Das eGroundwater-Projekt
Das von Umweltwissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern der Universität Algarve geleitete und mit Klimadaten wie Bewässerungsprognosen und historischen Wettermustern unterstützte Projekt „eGroundwater“ ist eine mobile Anwendung, in deren Mittelpunkt ein kollektiver, bürgergesteuerter Ansatz für die Grundwasserbewirtschaftung steht.
Die eGroundwater-Plattform soll Landwirten und Grundwassernutzern konsolidierte Informationen über den Zustand der Wasservorräte und technische Spezifikationen liefern und den Nutzern die Möglichkeit geben, ihre eigenen Daten hochzuladen und auszutauschen.
Die App enthält saisonale meteorologische Vorhersagen des Copernicus-Dienst zur Überwachung des Klimawandels (C3S), die zur Vorhersage kumulativer Niederschläge in landwirtschaftlichen Gebieten verwendet werden. Das hilft den Landwirten, ihre Wasserquoten vorherzusagen und die Wassernutzung während der Bewässerungssaison zu optimieren.
Darüber hinaus werden CMIP6-Klimaprojektionen von C3S verwendet, um zukünftige Anreicherungsszenarien zu kommunizieren und zu antizipieren, wie sich der Klimawandel auf den Grundwasserspiegel auswirken kann. Diese Informationen werden den Grundwassernutzern im Rahmen von Workshops vorgestellt, damit sie ein Feedback geben und Anpassungsmaßnahmen im Hinblick auf die künftige Verfügbarkeit von Grundwasser entwickeln können.
Paradigmenwechsel in der Wassernutzung und -bewirtschaftung
Innovationen wie die eGroundwater-Anwendung stellen einen Paradigmenwechsel in der Wassernutzung und -bewirtschaftung dar, indem sie die Macht wieder in die Hände der Wassernutzer legen. Das Konzept hat sich in nahe gelegenen Regionen wie Marokko, Algerien und Spanien bewährt.
Vânia Sousa, die das Programm anführt, sagt, dass ein großer Teil des bisherigen Erfolgs in der Transparenz und der Verantwortung liegt – aber alles mit der Erfassung und Eingabe von Klimadaten beginnt.
„Eines der kritischsten Probleme bei der Grundwasserbewirtschaftung ist die Datenknappheit. Big Data und erweiterte Informationssysteme (EIS) sind der Schlüssel zur Überwindung dieses Hindernisses, indem sie Nutzern und Managern nützliche, präzise und fundierte Daten und Informationen liefern.“
Die Plattform ermöglicht Simulationen der Wassernutzung, die gemeinsame Entwicklung neuer Bewirtschaftungsszenarien und die Einrichtung eines Bürgerinformationssystems über die Verfügbarkeit und Dynamik des Grundwassers, das die Grundlage für die eGroundwater-Lösung bildet.
Copernicus-Daten unterstützen Landwirte
Der Copernicus-Dienst zur Überwachung des Klimawandels (C3S) arbeitet zunehmend daran, die Entwicklung praktischer Umweltlösungen wie die eGroundwater-Lösung zu unterstützen.
Ihre Datenerfassungstechniken umfassen Erdbeobachtungssysteme (Drohnen, Fernerkundung) und automatische Sensoren (Bodenfeuchtigkeit) – Instrumente, die Gemeinden und Unternehmen helfen, sich auf den Klimawandel vorzubereiten.
Daten über die Bodenqualität können beispielsweise Aufschluss darüber geben, ob die Pflanzen mit der optimalen Wassermenge versorgt werden und ob die Bewässerung um bis zu 20 Prozent reduziert werden kann, ohne die Produktivität zu verringern.
„Diese innovativen Lösungen, die die Wissenschaft mit den Bedürfnissen und dem Verhalten der Menschen verbinden, funktionieren, und es ist von entscheidender Bedeutung, dass neue Lösungen erforscht werden, da wir uns auf einen weiteren potenziell trockenen und heißen Sommer zubewegen“, sagte Sousa.
Neben eGroundwater bietet Copernicus eine breite Palette von Satelliten- und In-situ-Klimadaten und Überwachungsdiensten zur Unterstützung des Umweltmanagements an, darunter Initiativen wie das Global Drought Observatory (Teil des Copernicus Emergency Management Service).
Zu den Initiativen in Europa, die Copernicus-Daten nutzen, gehören die vom NERC finanzierte European Groundwater Drought Initiative und der Groundwater Drought Index von FutureWater, der derzeit in Südspanien getestet wird, wo eine nicht nachhaltige Grundwassererschließung die Wassersicherheit und geschützte Ökosysteme gefährdet.
Ein Pilotprojekt für die Zukunft
In der Fallstudie zur Grundwasserleiter Campina de Faro in der Algarve deutet das frühe Interesse der Landwirte an dem eGroundwater-Projekt darauf hin, dass die Region einer strukturellen Lösung für die Wasserknappheit aufgeschlossen gegenübersteht.
Die Aktivitäten des Projekts haben den Forschern der Universität der Algarve auch geholfen, ein besseres Verständnis für die menschlichen Einflüsse auf das Grundwassersystem, das hydraulische Verhalten und die Beziehungen zu den angrenzenden Gewässern zu entwickeln.
Auch wenn es in der Anfangsphase noch einige Hindernisse gibt, wie z. B. die Ungewissheit über die derzeitige Verteilung, das geringe Vertrauen der Nutzer und der fehlende Anreiz für die Landwirte, ihren Wasserverbrauch zu verfolgen, sind die Wissenschaftler zuversichtlich, dass Initiativen wie diese weiter erforscht werden – insbesondere in regionalen Umgebungen, in denen sie leichter zu handhaben sind.
„Dieses Pilotprogramm befindet sich zwar noch in einem frühen Stadium, aber es gibt deutliche Anzeichen dafür, dass es sowohl für die Landwirtschaft als auch für die Touristen sehr viel effizienter und angenehmer sein könnte. In sozialer Hinsicht bringt es gute Ergebnisse, da wir uns gegenüber Gleichrangigen mehr verantwortlich fühlen als gegenüber Regierungen in einer weit entfernten Stadt.
Aus diesem Grund glaube ich wirklich, dass lokale, ortsbezogene Bewegungen der Schlüssel zum Aufbau von Widerstandsfähigkeit gegen Klimaauswirkungen und daraus folgende Ereignisse wie Dürren sind“, schloss Sousa.