Terrestrischer Gesamtwasserspeicher

Die Wasserspeicherung auf den Kontinenten stellt eine zentrale Größe im globalen WasserkreislaufDer Wasserkreislauf beschreibt den Transport von Wasser aus den Meeren, durch die Atmosphäre, auf das Festland und von dort wieder zurück in die Meere. Das Wasser wechselt bei dieser Reise mehrfach seine Aggregatzustände, d.h. es bewegt sich als f... dar. Neben der Wasserspeicherung setzt sich der kontinentale Teil des WasserkreislaufDer Wasserkreislauf beschreibt den Transport von Wasser aus den Meeren, durch die Atmosphäre, auf das Festland und von dort wieder zurück in die Meere. Das Wasser wechselt bei dieser Reise mehrfach seine Aggregatzustände, d.h. es bewegt sich als f...s zusammen aus dem Niederschlag über den Landflächen, der Verdunstung von der Bodenoberfläche (von Wasserflächen, durch die Vegetation und über Industrie- und Energieproduktionsanlagen) und dem oberirdischen und unterirdischen Abfluss zurück in den Ozean. 

Die Wasserspeicherung ist dabei eine Zustandsgröße des WasserkreislaufDer Wasserkreislauf beschreibt den Transport von Wasser aus den Meeren, durch die Atmosphäre, auf das Festland und von dort wieder zurück in die Meere. Das Wasser wechselt bei dieser Reise mehrfach seine Aggregatzustände, d.h. es bewegt sich als f...s, die verschiedene Kompartimente auf den Kontinenten umfasst. Wasser wird an vielen verschiedenen Orten auf und unter der Landoberfläche mit unterschiedlichen Volumen und Verweildauern gespeichert. Dazu zählen

  • die Schneedecke,
  • Eis in Gletschern, Eiskappen oder im Permafrostboden,
  • die Wasserspeicherung in Oberflächengewässern wie Seen, Feuchtgebiete und Flüsse,
  • die in der Vegetation gespeicherte Wassermenge,
  • die Bodenfeuchte und
  • das Grundwasser.

Was ist die Gesamtwasserspeicherung?

Der GesamtwasserspeicherungDie Gesamtmenge des auf den Landmassen der Erde vorhandenen Wassers wird als Gesamtwasserspeicherung (TWS) bezeichnet. Wichtige Beiträge zum Gesamtspeicher sind Schnee, Eis (in Gletschern und Eisschilden), Oberflächenwasser (in Flüssen, Seen, Feuc... kommt für das Verständnis des globalen WasserkreislaufDer Wasserkreislauf beschreibt den Transport von Wasser aus den Meeren, durch die Atmosphäre, auf das Festland und von dort wieder zurück in die Meere. Das Wasser wechselt bei dieser Reise mehrfach seine Aggregatzustände, d.h. es bewegt sich als f...s eine besondere Bedeutung zu. Sie bilanziert den Gesamteffekt der Wasserflüsse Niederschlag, Verdunstung und Abfluss. Veränderungen der Wasserspeicherung zeigen daher an, wie sich die durch verschiedenste Prozesse verändernden Wasserflüsse, also zum Beispiel durch den Wechsel der Jahreszeiten, durch KlimaIm Unterschied zum Wetter, das sich auf tagesaktuelle oder sehr kurzfristige Ereignisse bezieht, meint Klima einen mittleren Zustand in der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum von 30 bis 40 Jahren hinweg. Beobachtet werden dabei alle Vorgänge...änderungen, Landnutzungsänderungen, durch die menschliche Nutzung, auf die Wasserbilanz und damit letztlich auf die Wasserverfügbarkeit auswirken. Mit GRACE und GRACE-FO lässt sich somit zum Beispiel die regelmäßige jahreszeitliche Veränderung der Wasserspeicherung bemessen. In der gemäßigten KlimaIm Unterschied zum Wetter, das sich auf tagesaktuelle oder sehr kurzfristige Ereignisse bezieht, meint Klima einen mittleren Zustand in der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum von 30 bis 40 Jahren hinweg. Beobachtet werden dabei alle Vorgänge...region Mitteleuropas erkennt man ein Auffüllen der Wasserspeicher im Winter durch Niederschlag bei gleichzeitig geringer Verdunstung und eine Zehrung der Wasserspeicherung im Sommer auf Grund der den Niederschlag übersteigenden Verdunstungsraten. In tropischen KlimaIm Unterschied zum Wetter, das sich auf tagesaktuelle oder sehr kurzfristige Ereignisse bezieht, meint Klima einen mittleren Zustand in der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum von 30 bis 40 Jahren hinweg. Beobachtet werden dabei alle Vorgänge...regionen zum Beispiel ist ein saisonales Maximum der Wasserspeicherung an die niederschlagsreiche Monsunzeit gekoppelt, das Minimum an die jährliche Trockenzeit mit geringen Niederschlägen. Derartige saisonalen Variationen der Wasserspeicherung stellen in vielen Regionen weltweit das dominierende Signal in den GRACE/GRACE-FO-Beobachtungen über den Kontinenten dar.

Mit den GRACE-Satelliten längerfristige Auswirkungen von Extremwetter erfassen

Aber auch langfristige Veränderungen der Wasserspeicherung sowie Auswirkungen von Extremereignissen auf den Wasserhaushalt können mit GRACE und GRACE-FO beobachtet und quantifiziert werden. So führen zum Beispiel die durch den KlimaIm Unterschied zum Wetter, das sich auf tagesaktuelle oder sehr kurzfristige Ereignisse bezieht, meint Klima einen mittleren Zustand in der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum von 30 bis 40 Jahren hinweg. Beobachtet werden dabei alle Vorgänge...wandel hervorgerufenen höheren Lufttemperaturen zur Schmelze von Eis und somit zu einer Abnahme der Wasserspeicherung. Der Eismassenverlust des grönländischen EisschildKontinentale Eismassen mit großer horizontaler Ausdehnung (mehrere tausend Kilometer) und Mächtigkeit (mehrere tausend Meter). Aktuell gibt es auf der Erde Eisschilde in Grönland und der Antarktis. Zum Zeitpunkt des letzten glazialen Maximums vor ...es ist hierbei das bei weitem stärkste Signal, aber auch der Gletscherrückgang in den vergletscherten Gebirgsregionen weltweit (z.B. Alaska, Patagonien, Zentralasien) zeigt sich durch langfristige negative Trends in den Daten. Einen langfristigen Rückgang der Wasserspeicherung sieht man aber auch in Regionen mit einer nicht nachhaltigen Grundwassernutzung (siehe Beitrag Grundwasser). Auswirkungen von mehrjährigen und interannuellen Variationen der Witterungsbedingungen werden sichtbar. Insbesondere treten in vielen Zeiträumen und Regionen weltweit die Perioden mit unterdurchschnittlichen Niederschlagsmengen und oft gleichzeitig erhöhten Lufttemperaturen als Phasen mit stark negativen Anomalien der Wasserspeicherung hervor, die oft mit hydrologischen und landwirtschaftlichen Dürreperioden einhergehen. Umgekehrt werden mit GRACE und GRACE-FO auch Maximalwerte der Wasserspeicherung erfasst, die im Zuge von langanhaltenden ergiebigen Regenfällen und damit verbundenen großräumigen HochwasserHochwasser sind immer wieder auftretende natürliche Ereignisse, die durch ein komplexes Zusammenspiel meteorologischer und hydrologischer Prozesse entstehen. Hochwasser wird der Zustand bei Gewässern genannt, bei dem sich der Wasserstand oder der A...ereignissen auftreten. Da GRACE und GRACE-FO die Veränderungen der GesamtwasserspeicherungDie Gesamtmenge des auf den Landmassen der Erde vorhandenen Wassers wird als Gesamtwasserspeicherung (TWS) bezeichnet. Wichtige Beiträge zum Gesamtspeicher sind Schnee, Eis (in Gletschern und Eisschilden), Oberflächenwasser (in Flüssen, Seen, Feuc... bemessen, zeigen die Daten eine andere zeitliche Dynamik als Daten zur oberflächennahen Bodenfeuchte. So können GRACE und GRACE-FO zum Beispiel die längerfristigen Auswirkungen von extremen Wetterereignissen erfassen, die bei Starkniederschlagsereignissen tiefere Bodenschichten oder das Grundwasser erst später als die oberflächennahen Schichten erreichen, oder noch lange nach Dürreperioden das anhaltende Wasserdefizit im tieferen Untergrund anzeigen.

Die GRACE/GRACE-FO-Daten zu Veränderungen der Gesamtwasserspeicherung zeigen eine andere zeitliche Dynamik als Daten zur oberflächennahen Bodenfeuchte.

Der Nettoeffekt der mit GRACE und GRACE-FO über den gesamten Kontinentalflächen gemessenen zeitlichen Änderungen der GesamtwasserspeicherungDie Gesamtmenge des auf den Landmassen der Erde vorhandenen Wassers wird als Gesamtwasserspeicherung (TWS) bezeichnet. Wichtige Beiträge zum Gesamtspeicher sind Schnee, Eis (in Gletschern und Eisschilden), Oberflächenwasser (in Flüssen, Seen, Feuc... ist direkt mit den Variationen des Meeresspiegels verbunden (siehe Beitrag Meeresspiegel). Jede Abnahme bzw. Zunahme von TWS in der Summe über alle Kontinentalflächen führt direkt zu einem entsprechenden Anstieg bzw. Rückgang des Meeresspiegels. (Die Kapazität der Atmosphäre zur langfristigen Speicherung von Wasser ist sehr gering, sodass diese keine relevante Pufferfunktion übernehmen kann).

Wegen der grundlegenden Bedeutung der GesamtwasserspeicherungDie Gesamtmenge des auf den Landmassen der Erde vorhandenen Wassers wird als Gesamtwasserspeicherung (TWS) bezeichnet. Wichtige Beiträge zum Gesamtspeicher sind Schnee, Eis (in Gletschern und Eisschilden), Oberflächenwasser (in Flüssen, Seen, Feuc... für den globalen WasserkreislaufDer Wasserkreislauf beschreibt den Transport von Wasser aus den Meeren, durch die Atmosphäre, auf das Festland und von dort wieder zurück in die Meere. Das Wasser wechselt bei dieser Reise mehrfach seine Aggregatzustände, d.h. es bewegt sich als f... und ihrer Sensitivität für den Einfluss von KlimaIm Unterschied zum Wetter, das sich auf tagesaktuelle oder sehr kurzfristige Ereignisse bezieht, meint Klima einen mittleren Zustand in der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum von 30 bis 40 Jahren hinweg. Beobachtet werden dabei alle Vorgänge...änderungen auf den WasserkreislaufDer Wasserkreislauf beschreibt den Transport von Wasser aus den Meeren, durch die Atmosphäre, auf das Festland und von dort wieder zurück in die Meere. Das Wasser wechselt bei dieser Reise mehrfach seine Aggregatzustände, d.h. es bewegt sich als f... wurde TWS  vom Global Climate Observing System (GCOS), das von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und anderen Organisationen unterstützt wird, als Essentielle KlimaIm Unterschied zum Wetter, das sich auf tagesaktuelle oder sehr kurzfristige Ereignisse bezieht, meint Klima einen mittleren Zustand in der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum von 30 bis 40 Jahren hinweg. Beobachtet werden dabei alle Vorgänge...variable (Essential Climate Variables, ECV) definiert. ECV's sind physikalische, chemische oder biologische Zustandsvariablen des Erdsystems, die in zentraler Weise dazu geeignet sind, das KlimaIm Unterschied zum Wetter, das sich auf tagesaktuelle oder sehr kurzfristige Ereignisse bezieht, meint Klima einen mittleren Zustand in der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum von 30 bis 40 Jahren hinweg. Beobachtet werden dabei alle Vorgänge... der Erde und seine Veränderungen zu charakterisieren. Für die gegenwärtig 54 ECV's werden von GCOS regelmäßig der Zustand von globalen Beobachtungssystemen bewertet und Richtlinien für deren Verbesserung erarbeitet. GRACE und GRACE-FO bilden die Grundlage, um einen den Empfehlungen entsprechenden frei zugänglichen KlimaIm Unterschied zum Wetter, das sich auf tagesaktuelle oder sehr kurzfristige Ereignisse bezieht, meint Klima einen mittleren Zustand in der Atmosphäre über einen längeren Zeitraum von 30 bis 40 Jahren hinweg. Beobachtet werden dabei alle Vorgänge...datensatz für TWS bereitzustellen.

Text: Prof. Dr. Andreas Güntner, GFZ

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