Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Grundwasser erwärmt sich im Gleichtakt

11.11.2014

Die Klimaerwärmung macht vor nichts halt – auch nicht vor dem Grundwasser, wie eine neue Studie von Forschern der ETH Zürich und dem KIT zeigt: Zeitverzögert und gedämpft folgen die Temperaturverläufe des Grundwassers jenen der Atmosphäre.

Für ihre Studie konnten die Forscher auf lückenlose Langzeit-Temperaturmessungen von Grundwasserströmen um die Städte Köln und Karlsruhe zurückgreifen. Die Betreiber der dortigen Wasserwerke messen seit 40 Jahren unter anderem auch die Temperatur des vom Menschen weitgehend unbeeinflussten Grundwassers.


In Gebieten mit ungleichmäßigem Niederschlag und schwer erreichbaren Grundwasservorkommen werden Zisternen als Pufferbehälter für die Wasserspeicherung verwendet.

Chris Zielecki / Flickr

Das ist einmalig und für die Forscher ein rares Gut. «Für uns waren diese Daten ein Glück», betont Peter Bayer, Oberassistent am Geologischen Institut der ETH Zürich. Trotz intensiver Recherche hätten sie keine andere vergleichbare Messreihe finden können. Offenbar sei es für Wasserwerke zu wenig interessant oder zu aufwendig, Grundwassertemperaturen konsequent über lange Zeit hinweg zu messen. «Oder die Daten sind nicht digitalisiert und nur auf Papier archiviert», vermutet der Hydrogeologe.

Gedämpftes Abbild der Atmosphärenerwärmung

Anhand der Messwerte konnten die Forscher aufzeigen, dass sich das Grundwasser nicht nur erwärmt, sondern die Erwärmungsschritte, die auch in der Atmosphäre beobachtet wurden, nachvollzieht. «Die Erderwärmung wird im Grundwasser direkt abgebildet, wenn auch gedämpft und mit einer gewissen Zeitverzögerung», fasst Bayer die wichtigsten Erkenntnisse, die ihre Arbeit zutage brachte, zusammen.

Die Forschenden veröffentlichten ihre Arbeit in der Fachzeitschrift Hydrology and Earth System Sciences.
Die Daten zeigen auch, dass sich das bodennahe Grundwasser bis in eine Tiefe von rund 60 Metern in den vergangenen 40 Jahren im Zug der Klimaerwärmung statistisch signifikant erwärmt hat. Diese Wassererwärmung folgt dem Muster der Erwärmung des örtlichen und regionalen Klimas, welches seinerseits demjenigen der globalen Erwärmung folgt.

Das Grundwasser zeigt wie die Atmosphäre mehrere, in unregelmässigen Zeitabständen erfolgte Temperatursprünge. Diese «regime shifts» sind auch beim Erdklima zu beobachten, wie die Forscher in ihrer Studie schreiben. Es habe ihn überrascht, wie schnell das Grundwasser auf den Klimawandel reagiert habe, sagt Bayer.

Wärmetausch mit dem Untergrund

Die Erdatmosphäre hat sich in den vergangenen 50 Jahren um durchschnittlich 0,13 Grad Celsius pro Jahrzehnt erwärmt. Diese Erwärmung macht auch vor dem Untergrund nicht halt, wie andere Klimawissenschaftler mit Bohrungen weltweit in den vergangenen zwei Jahrzehnten nachgewiesen haben. Allerdings betrachteten die Forscher meist nur Böden, die kein Wasser enthalten respektive in denen keine Grundwasserströme vorkommen.

Dass das Grundwasser vom Klimawandel nicht verschont bleibt, zeigten Forscher der Eawag und der ETH Zürich in einer Studie, die vor drei Jahren erschien. Diese bezog sich allerdings auf «künstliches» Grundwasser. Um es anzureichern, wird in bestimmten Gebieten Flusswasser versickert. Der Temperaturverlauf des so erzeugten Grundwassers entspricht daher demjenigen des Flusswassers.

Die neue Studie hingegen befasst sich hingegen mit vom Menschen wenig beeinflussten Grundwasser. Dass sich der natürliche Grundwasserstrom im Zuge des Klimawandels ebenfalls erwärme, sei plausibel, so Bayer weiter. «Das Temperaturungleichgewicht zwischen Atmosphäre und Untergrund gleicht sich natürlicherweise aus.» Der Energietransfer laufe über Wärmeleitung und den Grundwasserstrom ab, wie bei einem Wärmetauscher. Dadurch werde die mitgeführte Wärme im Untergrund verbreitet und ausgeglichen.

Die Konsequenzen ihres Befundes sind indes nur schwer abzuschätzen. Möglicherweise beeinflussen die wärmeren Temperaturen einerseits unterirdische Ökosysteme, andererseits die Lebensräume, die vom Grundwasser abhängen. Dazu gehören kalte Bereiche in Fliessgewässern, wo der Grundwasserstrom aufstösst. Für kälteliebende Lebewesen wie gewisse Fische könnte die Erwärmung des Grundwassers negative Folgen haben.

Konsequenzen schwer abzuschätzen

Höhere Grundwassertemperaturen beeinflussen auch den Chemismus des Wassers, insbesondere die chemischen Gleichgewichte von Nitrat oder Karbonat. Denn chemische Reaktion laufen bei höheren Temperaturen meist schneller ab. Auch die bakteriologische Aktivität könnte sich bei steigenden Wassertemperaturen erhöhen. Wird das Grundwasser wärmer, könnten sich unerwünschte Bakterien wie Erreger von Magen-Darm-Erkrankungen besser vermehren. Die Forschenden können sich aber auch positive Effekte vorstellen. «So könnte der Wärmeüberschuss des Grundwassers geothermisch genutzt werden» ergänzt Kathrin Menberg, die Erstautorin der Studie.


Weitere Informationen:

https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2014/11/grundwasser-erwaermt-sich-im-gleichtakt.html

Anna Maltsev | ETH Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Expedition ans Ende der Welt
29.11.2016 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lakkolithe können auch während eines Vulkanausbruchs entstehen
24.11.2016 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie