Klimawandel verändert verfügbares Landwasser

Wasser ist das Lebenselixier von Ökosystemen und für den Menschen eine der wichtigsten natürlichen Ressourcen. Doch das verfügbare Landwasser – also was vom Niederschlag nach Verdunstung übrig bleibt – ist auf der Erde nicht nur ungleich verteilt, es verändert sich auch über die Zeit: Beobachtungen zeigen, dass die verfügbare Wassermenge in einigen Weltregionen seit ein paar Jahrzehnten abnimmt. Ein Beispiel ist Südeuropa, das zusehends trockener wird. Anderenorts nehmen die Wasserbestände tendenziell zu.

Nicht nur Ländern, die unter akutem Wassermangel leiden, drängt sich die Frage nach den Ursachen für die veränderte Wasserverfügbarkeit auf. Ist der menschengemachte Klimawandel schuld, oder lediglich zufällige Schwankungen im Klimasystem? Ein eindeutige Antwort auf globaler Ebene blieb bis heute aus.

Wasserdynamik über 112 Jahre rekonstruiert

Dass die steigende CO₂-Konzentration den komplexen globalen Wasserkreislauf auf vielfältige Weise beeinflusst, ist wissenschaftlich zwar unbestritten. Bisher war es allerdings nicht möglich, einen direkten Effekt der Erderwärmung auf die verfügbaren Landwasserressourcen in den vergangenen Jahrzehnten nachzuweisen. Die teilweise zu kurzen und qualitativ mangelhaften historischen Beobachtungsreihen erlaubten es nicht, die natürliche Klimavariabilität als Ursache für die beobachteten Veränderungen auszuschliessen.

Diesen Nachweis hat ein internationales Forscherteam unter Leitung von Sonia Seneviratne, ETH-Professorin für Land-Klima-Dynamik, nun erbracht. Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe von externe SeiteNature Geosciencecall_made berichten, rekonstruierten sie die weltweite Wasserverfügbarkeit an Land in den jeweils trockendsten Monaten der Jahre 1902 bis 2014 anhand von Klimamodellen und neuen Messdaten.

Um zu ermitteln, wie sich die Wasserverfügbarkeit über den Zeitraum veränderte, verglichen die Forschenden die rekonstruierten Wasserbestände der Jahre 1985 bis 2014 mit jenen der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. So bestimmten sie ein globales Muster der beobachteten Veränderungen des verfügbaren Landwassers in den vergangenen drei Jahrzehnten, wobei die Wasserverfügbarkeit in einigen Weltregionen zugenommen und in anderen abgenommen hat. In diesem Muster fanden die Forscher den Fingerabdruck des Klimawandels.

Klimasignal durch Simulation erkannt

«Wir konnten zeigen, dass das globale Veränderungsmuster gut mit den Effekten des Klimawandels übereinstimmt und sehr wahrscheinlich nicht durch natürliche Schwankungen entstanden ist», sagt Ryan Padrón, Postdoc in der Gruppe von Sonia Seneviratne und Erstautor der Studie.

Direkt beweisen kann man den Klimawandel in einer Beobachtungsreihe nicht. Um seine Rolle indirekt zu überprüfen, verwendete das Team die sogenannte Attributions-Methode. Dabei vergleicht man eine Beobachtungsreihe mit Simulationen von Klimamodellen, die sowohl mit als auch ohne menschgemachte CO₂-Emissionen berechnet werden. «Wenn nur die Modellsimulation mit menschlichem Einfluss das Muster der beobachteten Veränderungen wiedergeben, was hier der Fall ist, kann man daraus schliessen, dass der Klimawandel in den Beobachtungen nachweisbar ist», erklärt Padrón.

Trockenere Trockenzeiten ausserhalb der Tropen

Sonia Seneviratne ergänzt: «Unsere Studie ist die erste, welche die für uns Menschen so wichtige Wasserverfügbarkeit in der Trockenzeit auf globaler Ebene mit dem Klimawandel verbindet. Die Resultate zeigen unter anderem eine Tendenz zu mehr Trockenheit in den nördlichen Mittelbreiten, die auch die Schweiz beinhalten, wo die Bedingungen im Sommer trockener wurden».

Generell weist die rekonstruierte globale Wasserverfügbarkeit auf intensivere Trockenzeiten in aussertropischen Breitengraden hin. Betroffene Regionen umfassen Europa, das westliche Nordamerika, Nordasien, das südliche Südamerika, Australien, und Ostafrika.

Die Forschenden halten fest, dass die intensivierten Trockenzeiten im Allgemeinen durch die stärkere Verdunstung (aufgrund höherer Temperatur und Einstrahlung) bedingt sind und nicht durch verringerten Niederschlag.

Es gibt aber auch Regionen, in denen die Menge verfügbaren Wassers in der Trockenzeit zunahm: Beispiele sind das Binnenland Chinas, Südostasien oder die Sahelzone.