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KIT und BGR entwickeln auf Basis künstlicher Intelligenz Zukunftsszenario: Infolge des Klimawandels drohen in Deutschland sinkende Grundwasserspiegel

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 jetzt in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.
Die Fachleute von BGR und KIT hatten mit Hilfe von künstlicher Intelligenz in verschiedenen Prognose-Modellen 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 an Hand unterschiedlicher Klimaszenarien zu bewerten. Die Klimaszenarien, die aus dem fünften Sachstandsbericht des Weltklimarats IPCC stammen, reichten von einer angenommenen Erwärmung der globalen Mitteltemperatur bis zum Jahr 2100 von unter 2 Grad, wie sie das Pariser Klimaabkommen als Zielmarke definiert, über ein mittleres Prognose-Modell (+2,6 Grad) bis zum so genannten „business-as-usual“-Szenario, das ohne entsprechende Klimaschutzmaßnahmen von einer Erwärmung um bis zu 5 Grad im Vergleich zum vorindustriellen Zustand ausgeht. „In die wissenschaftliche Untersuchung flossen ausschließlich direkte klimatische Einflüsse und Veränderungen ein, während anthropogene Faktoren wie z.B. Grundwasserentnahmen nicht einbezogen wurden“, hebt Andreas Wunsch (KIT) hervor.
Alle drei Szenarien weisen mehr oder weniger starke Entwicklungen mit Dürreeffekten, sinkenden Grundwasserspiegeln und einer veränderten Wasserverfügbarkeit auf. Während die beiden optimistischeren Klimaszenarien 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. „Vor allem für die nahe Zukunft sind die Ergebnisse dieser Prognose am relevantesten, da dieses Szenario der heutigen Situation am nächsten kommt“, betont Dr. Tanja Liesch (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 Dr. Stefan Broda (BGR). Eine Situation, die in den beiden schwächeren Erwärmungsszenarien nicht in diesem Ausmaß vorkommt. 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 veröffentlichten Ergebnisse sind im Rahmen des BGR-Vorhabens MENTOR erarbeitet worden, welches die Entwicklung einer auf dem maschinellen Lernen basierten, bundesweiten Grundwasserstandsvorhersage zum Ziel hat.


Link zur Veröffentlichung:
Deep learning shows declining groundwater levels in Germany until 2100 due to climate change | Nature Communications


Weiterführende Informationen zum Projekt MENTOR:
https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Wasser/Projekte/laufend/F+E/Mentor/mentor_projektbeschr.html

© Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)