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Klimawandel

Bayerns Grundwasser hat sich erwärmt

Eine der 35 Messstellen, an denen die Forscher die Temperaturen des Grundwassers erfasst haben. (Bild: AG Angewandte Geologie / Uni Halle)

Die Klimaerwärmung spiegelt sich sogar im Grundwasser wider, verdeutlicht eine Studie: In den letzten Jahrzehnten haben die höheren Oberflächentemperaturen zu einer deutlichen Erwärmung des Grundwassers in Bayern geführt, zeigen Daten von 35 Messstationen. In einer Tiefe von 20 Metern ist das Wasser demnach nun im Mittel fast ein Grad wärmer als noch vor 30 Jahren. In anderen Regionen Deutschlands ist von einem ähnlichen Trend auszugehen. Die erhöhten Temperaturen im Untergrund könnten sich problematisch auf unterirdische Ökosysteme auswirken, sagen die Forscher. Einen Teil der Wärme könnte man allerdings auch mithilfe von Geothermie-Anlagen zur nachhaltigen Energiegewinnung nutzen.

Erwärmt sich die Luft, wirkt sich dies bekanntlich auch auf die Substanzen aus, mit denen sie Kontakt hat. Diese sogenannte thermische Kopplung prägt auch die Geologie: Steigen die durchschnittlichen Temperaturen in der Atmosphäre, erwärmen sich auch der Erdboden sowie die Flüssigkeiten der Wasserkreisläufe. Irgendwann spiegelt sich ein Erwärmungstrend deshalb auch im Grundwasser wider. „Der Untergrund reagiert im Gegensatz zur Atmosphäre allerdings sehr träge“, sagt Peter Bayer von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Da der Untergrund nicht auf kurzfristige Temperaturschwankungen und die Jahreszeiten reagiert und somit eher langfristige Trends anzeigt, stellt er einen besonders guten Indikator für den Klimawandel dar, erklärt der Geologe.

„Fiebermessen“ im Grundwasser

„Erwärmungseffekte im Untergrund konnten zwar bereits aufgezeigt werden, doch insgesamt gibt es noch immer wenige Daten“, betont Bayer. Deshalb hat er gemeinsam mit seinem Kollegen Hannes Hemmerle dem Thema nun eine Untersuchung gewidmet – und zwar in Bayern. Die beiden Geologen haben dort die Temperaturen des Grundwassers an 35 Stationen in unterschiedlichen Tiefen gemessen. Diese Daten konnten sie mit Messergebnissen vergleichen, die schon in den 1990er Jahren erfasst worden waren. In dieser Zeit stieg die durchschnittliche Lufttemperatur in Bayern um 1,05 Grad Celsius, sagen die Forscher. Die Messstationen sind in dem ganzen Bundesland verteilt – somit konnten die Vergleichsdaten einen weiträumigen Einblick in die Entwicklung der Grundwassertemperaturen der ganzen Region liefern, erklären Bayer und Hemmerle.

Die Vergleiche ergaben: Abgesehen von ein paar Ausnahmen, die mit regionalen Besonderheiten der Grundwasserzufuhr zu tun haben, zeichnete sich ein deutlicher Erwärmungstrend in den tiefen Wasserreservoirs ab. „Ab ungefähr 15 Metern hat der Klimawandel einen ganz klaren Einfluss, kurzfristige lokale oder saisonale Schwankungen sind dann nicht mehr zu verzeichnen“, erklärt Hemmerle. Wie die Geologen berichten, ist das Grundwasser in einer Tiefe von 20 Metern nun durchschnittlich fast 0,9 Grad Celsius wärmer als noch in den 1990er Jahren. In einer Tiefe von 60 Metern lag die Erwärmung noch bei etwa 0,3 Grad.

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Geothermische Nutzung möglich

Die Ergebnisse lassen sich zwar nicht eins zu eins auf Gesamtdeutschland übertragen. „Es ist aber davon auszugehen, dass der Trend der gleiche ist“, so Hemmerle. „Das Grundwasser wird sich wohl auch in einer verspäteten Reaktion auf die Lufttemperaturen noch weiter erwärmen und auch in Zukunft auf steigende Atmosphären-Temperaturen reagieren“, so der Geologe. Welche Folgen diese Erwärmung für das Leben im Untergrund haben könnte, lässt sich bisher noch schwer abschätzen, sagen die Wissenschaftler. Es ist allerdings bekannt, dass höhere Temperaturen das Wachstum von Mikroben beeinflussen und damit auch den Stoffumsatz im Untergrund. Möglicherweise könnten aber auch unterirdische Ökosysteme unter Druck geraten, die an sehr konstante Temperaturen angepasst sind, so Bayer und Hemmerle.

Der Folge des Klimawandels könnte man aber auch etwas Gutes abgewinnen, betonen die Wissenschaftler. Denn die Wärme des Grundwassers lässt sich durch Geothermieanlagen als eine nachhaltige Energiequelle nutzen. Bei diesen Systemen dient das vergleichsweise warme Wasser in über 15 Meter Tiefe im Winter der Erzeugung von Heizwasser. Dazu wird die geringe Wärme durch das Prinzip der Wärmepumpe gleichsam hochtransformiert. Dabei wirkt sich eine höhere Ausgangstemperatur des Grundwassers natürlich günstig aus. „Somit könnte wenigstens ein Teil der Wärme mithilfe der Geothermie wieder genutzt werden“, sagt Bayer abschließend.

Quelle: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Fachartikel: Frontiers in Earth Science, doi: 10.3389/feart.2020.575894

 

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