Auswirkungen auf den Wasserhaushalt

Der Klimawandel beeinflusst den gesamten Wasserkreislauf. Sowohl die ober- wie auch die unterirdischen Gewässer sind dadurch Veränderungen bezüglich Wassermenge und -qualität unterworfen. Dies hat direkte Auswirkungen auf die Wasserkraft, die Wasserversorgung, die Siedlungsentwässerung, die Schifffahrt, die Landwirtschaft, die Ökologie und die wasserbedingten Naturgefahren.

Links befindet sich schneebedecktes Gras mit kahlen Bäumen. Rechts fliesst ein Fluss durch eine sonnige Winterlandschaft.

Im Rahmen des Projekts „Klimaänderung und Hydrologie in der Schweiz" (CCHydro) des Bundesamts für Umwelt (BAFU) wurden die Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt der Schweiz untersucht. Erstmals konnten wissenschaftlich verlässliche Aussagen zu den Veränderungen des Wasserhaushalts in der Schweiz bis zum Ende des 21. Jahrhunderts gemacht werden.

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Auswirkungen der Klimaänderung auf Wasserressourcen und Gewässer (PDF, 4 MB, 25.10.2018)

Synthesebericht zum Projekt "Klimaänderung und Hydrologie in der Schweiz" (CCHydro)

Um das hydrologische Prozessverständnis weiter zu verbessern und den Wissensstand zu aktualisieren, wurde das Projekt „Hydrologische Grundlagen zum Klimawandel“ (Hydro-CH2018) initiiert. Es bildet einen der Themenschwerpunkte des Netzwerks „National Centre for Climate Services“ (NCCS) des Bundes.

Aufbauend auf den aktualisierten Klimaszenarien 2018 sollen neue hydrologische Szenarien erstellt werden. Ein besonderer Fokus wird auf die Themenbereiche Extremereignisse (Hoch- und Niedrigwasser), natürliche und künstliche Wasserspeicher sowie Gewässertemperaturen und -ökologie gelegt. Ebenso sollen Klimadienstleistungen („climate services“) für den Bereich Wasser erarbeitet und verfügbar gemacht werden. Dies sind wissenschaftlich basierte Informationen und Daten über den vergangenen, heutigen und zukünftigen Wasserhaushalt. Sie dienen Behörden, Politik, Wirtschaft und Gesellschaft, klimabedingte Risiken zu verkleinern. 

Abflussregime 

Im Alpengebiet ist die Temperaturzunahme die wichtigste Einflussgrösse auf die jahreszeitlichen Veränderungen der Abflüsse: Die Schneefallgrenze steigt an und die Schneereserven im Winter und die Gletschervolumen bzw. die Gletscherflächen schwinden.
Die jahreszeitlichen Verteilungen der Abflüsse (Regime) werden sich fast in der ganzen Schweiz verändern. Im Winter werden die Abflüsse in vielen Gebieten deutlich zunehmen, im Sommer hingegen werden sie zurückgehen. Heute noch weitgehend unbekannte Regimetypen mit einem jahreszeitlichen Abflussmaximum im Winter und einem deutlichen Minimum im August werden erscheinen. Die Jahresabflussmengen in der Schweiz verändern sich bis in die nahe Zukunft (2035) eher wenig und werden in vergletscherten Gebieten vorübergehend sogar zunehmen. Bis in die fernere Zukunft (2085) werden die Jahresabflüsse zumeist leicht abnehmen.

Regionen mit ähnlichen Veränderungen der saisonalen Abflussverhältnisse auf Grund des Klimawandels. Es werden die Mittelwerte der beiden Zeitfenster 2020 – 2049 und 2070 – 2099 betrachtet. Die Berechnungen gehen vom Szenario mit mittleren Emissionen SRES-A1B aus. Alle Regionen zeigen eine Zunahme der Abflüsse im Winter und eine Abnahme im Sommer, wobei Zeitpunkt und Ausmass der Veränderungen je nach Region variieren. Besonders betroffen ist der Alpenraum (Blautöne), weniger stark betroffen sind das Mittelland, der Jura, die Voralpen sowie die sehr hoch gelegenen Gebiete im südlichen Wallis (hellbraun). (Quelle: Köplin et al. 2012; Rössler et al. 2014)

Kryosphäre

Bis Ende dieses Jahrhunderts wird sich die Gletscherfläche in den Schweizer Alpen weiter stark verringern. Gletscher werden nur noch in den hoch gelegenen Gebieten der Berner und Walliser Alpen zu finden sein. Je nach verwendetem Modell und Klimaszenario ist von einem Verlust von 60 bis 80 % der heute noch in der Schweiz vorhandenen Gletscherfläche auszugehen.
Das grösste Eisvolumen wird sich Ende des Jahrhunderts im Einzugsgebiet der Rhone (Wallis) befinden, wo heute etwa 80 % des Schweizer Gletschervolumens zu finden ist. Das Einzugsgebiet des Rheins verliert dagegen bis auf wenige Eisreste im Berner Oberland alle Gletscher. Das Engadin und das Tessin sind bis Ende des Jahrhunderts vollständig eisfrei. 

Entwicklung der in den Schweizer Gletschern gespeicherten Wasservolumen (Rhone- und Rhein-Einzugsgebiete, Engadin und Tessin) seit Ende der kleinen Eiszeit. Die Werte seit Ende der kleinen Eiszeit sind abgeschätzt (die Unsicherheit beträgt 20 bis 30 %) und bis 2100 simuliert.

Schnee ist eine wichtige Wasserressource in der Schweiz. Schneeschmelze dominiert in alpinen Gebieten den Abfluss während 1/3 des Jahres (März bis Juni). Die Schneedecke reagiert sehr sensitiv auf Veränderungen der Temperatur und des Niederschlags und ist deshalb ein guter Indikator für Klimaveränderungen. Infolge der Temperaturerhöhung fällt bereits heute besonders in tieferen Lagen ein höherer Anteil des Niederschlags in Form von Regen und nicht als Schnee. Zusätzlich verschiebt sich die Schneeschmelze aufgrund der höheren Temperaturen hin zu einem früheren Zeitpunkt. Dies führt zu einer Verkürzung der Zeit mit Schneebedeckung und zu einer Verringerung der Wassermenge, die im Schnee zwischengespeichert wird. Bis Ende des Jahrhunderts wird sich dieser Trend noch verstärken.

Extremereignisse

Eine wärmer werdende Atmosphäre kann mehr Wasserdampf aufnehmen und bietet damit ein höheres Potenzial für Starkniederschläge. Zusätzlich führen die steigenden Temperaturen dazu, dass Niederschlag verstärkt als Regen und nicht als Schnee fällt (insbesondere im Frühjahr und Herbst in alpinen und voralpinen Einzugsgebieten, und im Sommer auch in sehr hoch gelegenen Gebieten). Deshalb ist mit einer Zunahme der Häufigkeit und Intensität von mittleren und grossen Hochwasserereignissen, sowie einer Verlängerung der potenziellen Hochwasserzeit im Frühling und Spätherbst zu rechnen. Nicht bekannt ist, wie sich die atmosphärische Zirkulation und damit die Häufigkeit von Hochwasser auslösenden Wetterlagen infolge des Klimawandels verändern werden. Gleichzeitig sind mit der Zunahme von heissen und trockenen Sommern häufigere und länger andauernde Niedrigwasserperioden, insbesondere im Spätsommer, zu erwarten.

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© Esther Scheidegger, BAFU

Bodenfeuchte und Verdunstung

Die CH2018 Klimaprojektionen erwarten für die Schweiz wärmere und trockenere Sommer mit längeren und häufigeren Trockenperioden. Bei höheren Temperaturen kann auch mehr Wasser verdunsten. Alle diese Faktoren werden somit zu einer Verringerung der Bodenfeuchte im Sommer führen. Ob in einem zukünftigen Klima auch tatsächlich mehr Wasser durch Verdunstung verloren geht, wird davon abhängen, wieviel Wasser im Boden für die Verdunstung noch zur Verfügung steht und welchen Wasserbedarf die Vegetation haben wird. Anpassungsmassnahmen in Land- und Forstwirtschaft (z.B. klimaangepasste Kulturen, Bewässerung) werden auch in der Schweiz notwendig werden.

Nahaufnahme einer sumpfigen Wiese.
© BAFU

Gewässertemperatur, Wasserqualität und Gewässerökologie

Steigende Lufttemperaturen, die Einleitung von warmem Wasser aus Kühl- und Abwasserreinigungsanlagen und das Fehlen schattenspendender Ufervegetation haben in den letzten Jahrzehnten die Wassertemperaturen vieler Oberflächengewässer deutlich ansteigen lassen.

Eine höhere Wassertemperatur bewirkt, dass weniger Sauerstoff im Wasser gelöst wird. Gleichzeitig steigt die biologische Aktivität, womit ihr Sauerstoffbedarf zunimmt. Zusätzlich finden für Wasserlebewesen gefährliche Krankheitserreger in wärmerem Wasser eine stärkere Verbreitung. Tiefere Pegelstände in den Sommermonaten werden weitere Zunahmen der Gewässertemperaturen verursachen und dadurch das Überleben gewisser Organismen gefährden. Hinzu kommt, dass bei geringen Abflussmengen Abwässer weniger stark verdünnt werden und die Gewässerqualität negativ beeinflusst wird.

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Die Entwicklung der Wassertemperaturen von 1954 bis 2017 in ausgewählten Flüssen der Schweiz. Dargestellt sind gleitende Mittel (über 7 Jahre) als Linien und die letzten vier Jahresmittel als Punkte bzw. Kreuze (Luft).

Grundwasser

In den Grundwasserleitern des Juras, des Mittellands und der Voralpen erfolgt die Grundwasserneubildung durch Regen und Schneeschmelze. Es ist deshalb davon auszugehen, dass diese im Winter zunehmen und im Frühling infolge der fehlenden Schneeschmelze abnehmen wird. Die Grundwasserneubildung in alpinen Flusstalschottern wird mit abnehmender Schnee- und Gletscherschmelze im Sommer ebenfalls zurückgehen. Während den – wie von den Klimaszenarien prognostiziert – häufiger und länger anhaltenden Trockenperioden dürfte die Grundwasserexfiltration in die Fliessgewässer zunehmen. Veränderungen der Grundwasserneubildung werden neben der Grundwassermenge auch die Grundwassertemperatur beeinflussen. Bei den durch Flusswasserinfiltration gespeisten Grundwasserleitern wird daher ein Anstieg der Grundwassertemperatur beobachtet, wie auch in urbanen Gebieten, u.a. durch Wärmeeintrag aus der Gebäudekühlung. Ansteigende Grundwassertemperaturen können eine Zunahme der mikrobiellen Aktivität, wie auch eine Abnahme der Sauerstoffkonzentration und im Extremfall Eisen- und Manganausfällungen bewirken.

Spiegelung eines Baumes im Grundwasser in Bad Zurzach.
© BAFU

Feststofftransport

Eine Zunahme von Starkniederschlägen, das Auftauen des Permafrostbodens sowie das Schmelzen der Gletscher können zu mehr Erosion, Hangrutschungen und Bergstürzen führen. Damit steht auch mehr Material für den Feststofftransport in den Gewässern zur Verfügung. Ein erhöhter Feststofftransport verändert das Abflussverhalten und die Gerinnemorphologie. Dies kann negative Folgen im Bereich Hochwasserschutz haben, zur Leistungseinschränkung von Wasserkraftwerken führen und die Gewässerökologie negativ beeinflussen.

Hochwasser am 24.08.2005 im Lütschental aus der Vogelperspektive.
© BAFU

Weiterführende Informationen 

Letzte Änderung 08.11.2018

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Kontakt

Bundesamt für Umwelt BAFU
Abteilung Hydrologie

Papiermühlestr. 172
3063 Ittigen

hydrologie@bafu.admin.ch
www.bafu.admin.ch

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NCCS-Themenschwerpunkt: Hydrologische Grundlagen zum Klimawandel

Hydro-CH2018 untersucht, wie sich der Klimawandel auf die Wasserressourcen und die Naturgefahren auswirkt, und entwickelt hydrologische Szenarien.

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