Wasser

Klimawandel führt zu sinkendem Grundwasser

KIT und BGR entwickeln auf Basis Künstlicher Intelligenz Prognosemodelle über die zukünftige Entwicklung des Grundwasserspiegels. In jedem Fall ist ein Rückgang deutlich spürbar.
10.03.2022

KIT-Forscher haben für ihre Vorhersagen Verfahren des Maschinellen Lernens auf Grundlage vorhandener Grundwasserdaten aus ganz Deutschland eingesetzt.

 

Der Klimawandel hat unmittelbare Auswirkungen auf die Grundwasserressourcen. Auch in Deutschland drohen in den nächsten Jahrzehnten abnehmende Grundwasserspiegel. Dies ist das Ergebnis einer Studie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR).

Die Fachleute von BGR und KIT hatten mithilfe Künstlicher Intelligenz in verschiedenen Prognosemodellen untersucht, wie sich der Klimawandel im 21. Jahrhundert auf die Grundwasserressourcen in Deutschland auswirken wird. Dafür nutzten sie Verfahren des Maschinellen Lernens (Deep Learning), um auf Grundlage vorhandener Grundwasserdaten aus ganz Deutschland für verschiedene Standorte die Entwicklung des Grundwasserspiegels anhand unterschiedlicher Klimaszenarien, die aus dem fünften Sachstandsbericht des IPCC stammen, zu bewerten.

Drei Klimaszenarien

Die Modelle reichten von einer angenommenen Erwärmung der globalen Mitteltemperatur bis zum Jahr 2100 von unter zwei Grad Celsius, wie sie das Pariser Klimaabkommen als Zielmarke definiert, über ein mittleres Prognosemodell (plus 2,6 Grad) bis zum sogenannten Business-as-usual-Szenario, das ohne entsprechende Klimaschutzmaßnahmen von einer Erwärmung um bis zu fünf Grad im Vergleich zum vorindustriellen Zustand ausgeht.

Alle drei untersuchten Klimaszenarien führen laut der Expert:innen zu mehr oder weniger starken Entwicklungen mit Dürreeffekten, sinkenden Grundwasserspiegeln und einer veränderten Wasserverfügbarkeit. Während die beiden optimistischeren Szenarien geringer ausgeprägte und zahlenmäßig weniger deutliche Tendenzen aufweisen, stellten die Fachleute von KIT und BGR im Fall des stärksten der drei Erwärmungsszenarien für die meisten Standorte einen Trend zu signifikant abnehmenden Grundwasserspiegeln fest.

Schwierige Lage in Nord- und Ostdeutschland

„Vor allem für die nahe Zukunft sind die Ergebnisse dieser Prognose sehr relevant, da dieses Szenario der heutigen Situation am nächsten kommt“, betont Tanja Liesch vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) des KIT. „Besonders sichtbar sind die zukünftigen negativen Auswirkungen in Nord- und Ostdeutschland, wo es bereits heute entsprechende Entwicklungen gibt. Hier drohen vor allem gegen Ende des Jahrhunderts längere Perioden mit niedrigen Grundwasserständen“, unterstreicht Stefan Broda von der BGR. Diese Situation kommt in den beiden schwächeren Erwärmungsszenarien nicht in diesem Ausmaß vor.

Für die Fachleute von KIT und BGR ist dies ein Indikator dafür, dass eine Minderung der Treibhausgasemissionen einen positiven Effekt auf die künftigen Grundwasserstände haben kann. Die Ergebnisse der Studie wurden in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.