Die Zukunft der Wasserressourcen - Wie entscheidend ist der Klimawandel?

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1 Die Zukunft der Wasserressourcen - Wie entscheidend ist der Klimawandel? Wolfram Mauser Department für Geographie Ludwig-Maximilians-Universität München

2 Die Globale Wasserkrise Historische Perspektive auf 2025 IMWI 1995

3 Die Erde ist der Wasserplanet.5% 0.0% Atmosphäre 0.001% Ocean Salzwasser 96.5% Grundwasser 1.7% Eisschilde und Gletscher 1.77% Bodenwasser, Feuchtgebiete, Permafrost, und Flüsse 0.0%

4 Der Wasserkreislauf ist dynamisch

5 Die Biosphäre folgt dem Regen

6 Das dritte Gleichgewicht der Erde wenig atmosphärisches CO2 und H2O viel Gorshkov (2000) Ohne Leben besitzt die Erde wegen ihrer Wasservorkommens zwei stabile Zustände: 1. bei etwa -80 Grad Durchschnittstemperatur 2. bei etwa +20 Grad Durchschnittstemperatur Das Leben hat einen dritten Gleichgewichtszustand geschaffen:. bei etwa +15 Grad Durchschnittstemperatur

7 Die Schwankungen im. Gleichgewicht IPCC Projektionen Jahr 2100 CO 2 ( ) CH 4 ( ) heute-> Quelle: Petit et al., (1999) Nature 99

8 Wasser ist Niederschlag IPCC Report 2007 Änderung des Niederschlags vs Zusammenfassung aus 20 globalen Klimamodellen gepunktet: mind. 80% der Modelle stimmen im Vorzeichen überein

9 Wie nutzt die Erde das Wasser? Das Konzept des grünen und blauen Wassers X Grüner Wasserstrom in die Atmosphäre Blauer Wasserstrom in Flüssen/Seen nach Falkenmark (1999) grünes Wasser: wird von der Vegetation verdunstet (Einmalnutzung) blaues Wasser: fliesst in Flüssen und Seen (Mehrfachnutzung)

10 Wasser und die Menschen Niederschlag [mm/a] Bevölkerungsdichte [pro km²] Menschen leben dort, wo es Wasser gibt!

11 Bevölkerungswachstum 1. Wir werden mehr Wachstum mit Grenzen?

12 Wie nutzt der Mensch das grüne Wasser? Landnutzungsänderungen USA

13 Ertragssteigerung im Getreideanbau Resultat von Sortenwahl, Düngung und Pestiziden

14 Grünes Wasser und Landwirtschaft Wasser und CO 2 benutzen die gleichen Diffusionspfade enge Beziehung zwischen grünem Wasserstrom und Kohlenstofffixierung Nutzpflanze Transpirationskoeffizient (l/kg Trockenmasse) Kartoffel Zuckerrübe Hafer Mais Weizen Roggen

15 Stickstoff als Treiber des Wasserkreislaufs Biological N 2 Fixation Combustion of Fossil Fuels 21 Synthetic Fertilizer 78 Lightning < N 2 Fixation Rice, Soybeans, Alfalfa 4 in Tg N pro Jahr, Kroeze(1998) Green (2002)

16 Wie nutzt der Mensch das Wasser? Das Konzept des grünen und blauen Wassers X grünes Wasser: der Mensch nutzt heute bereits 67% der Weltreserven

17 Wofür nutzen Menschen das Wasser? Globaler durchschnittlicher Wasserverbrauch pro Tag: Blaues Wasser: Trink-, Sanitär- und Industriewasser Grünes Wasser: Nahrung 2400 kcal pflanzlich 600 kcal tierisch 1200 Liter pflanzlich 200 Liter tierisch Die globale Wasserknappheit steht in enger Beziehung zur Frage der Nutzung grünen Wassers für die Nahrungsmittelproduktion!!

18 Wieviel grünes Wasser steckt in unseren Grundnahrungsmitteln? 900 l => 1 kg 900 l => 1 kg 1,00 l => 1 kg,400 l => 1 kg 1,000 l => 1 l,900 l => 1 kg 4,800 l => 1 kg 6,100 l => 1 kg l => 1 kg Der Wasser (grün oder blau), das für die Produktion von Nahrungsmitteln gebraucht wird, wird als virtuelles Wasser bezeichnet

19 Virtuelles Wasser in Produkten Produkt Gehalt an virtuellem Wasser [Liter] 1 Tomate (70g) 10 1 Kartoffel (100 g) 25 1 Glas Bier (250 ml) 75 1 Tasse Kaffee (125 ml) Hamburger (150 g) Paar Schuhe iphone / aufladen / 0.5 Fazit: Wenns nach dem virtuellen Wasser geht ist ein Glass Bier allemal besser als eine Tasse Kaffee! Für den Gehalt an virtuellem Wasser ist es wichtig wo (und wie) Nahrung produziert wird! Land Getreide [l/kg] Rind [l/kg] USA China Indien Russland Indonesien Australien Brasilien Japan Mexiko Italien Niederlande Global

20 Warum steigt der virtuelle grüne Wasserverbrauch? Anzahl der McDonalds Restaurants weltweit Restaurants Länder Anzahl der Länder mit McDonalds Restaurants Land Verbrauch grünen Wassers [m³/p/jahr] USA 2400 Deutschland 1700 China 700 Indien 500 Jahr Der Verbrauch an virtuellem Wasser ist eng verbunden mit Lebensstilen und Essgewohnheiten

21 Wie stark sind wir heute vom Handel mit virtuellem Wasser abhängig? Handel mit realen Produkten ist zugleich Handel mit virtuellem Wasser Land Interner Grüner Wasser-Verbrauch (10 9 m³/yr) Externer Grüner Wasser-Verbrauch (10 9 m³/yr) Abhängigkeit vom Import grünen Wassers % Indonesien Ägypten Südafrika Mexiko Spanien Deutschand Japan UK Jordanien Niederlande Hoekstra (2009)

22 Was bringt die Zukunft? Szenarien zukünftiger Entwicklung bis 2050: Anwachsen der Erdbevölkerung auf ca. 9.5 Milliarden Menschen Anstieg des Erdtemperatur um 1.2 bis 5 Grad (IPCC). Auftauen von Permafrostböden in Kanada, Skandinavien und Sibirien, Reduzierung der Niederschläge im Mittelmeerraum Ausweitung der Wüsten um km²/jahr (~ Fläche Bayerns) Moderate Veränderungen des Niederschlags in Mitteleuropa Anstieg des Lebensstandards v.a. in China und Indien mit Erhöhung des Fleischkonsums in beiden Ländern

23 Zukunftsperspektive Wasser Verdopplung des Bedarfs!! Zweck Grüne Wasserflüsse weltweit 2050 [km³/jahr] Nahrungsmittelversorgung heute Auslöschung des Hungers Nahrungsmittel für Milliarden Menschen 900 Total Woher nehmen?

24 Es gibt keinen goldenen Weg! Aber mehrere Optionen bis 2050: Ausweitung der Agrarflächen zur Nutzung von mehr grünem Wasser: Niederschlag [mm/a] Bevölkerungsdichte [pro/km²] wirkliche eine Option? weil fast alles schon genutzt wird!

25 Ausweitung der landwirtschaftlichen Flächen - Klimawandel Globale Landeigung für Landwirtschaft: very good 0.4 barely suitable Veränderung bei +4 Grad: vs Globaler Durchschn: : : 0.5 better equal worse

26 Ausweitung der landwirtschaftlichen Flächen - Klimawandel Veränderung der landwirtschaftlichen Eignung bei einem Temperaturanstieg von 4 Grad bis zum Jahr 2100, Szenarion IPCC-SRES A1B

27 Ausweitung der landwirtschaftlichen Flächen - Klimawandel Veränderung der landwirtschaftlichen Eignung bei einem Temperaturanstieg von 4 Grad bis zum Jahr 2100, Szenarion IPCC-SRES A1B

28 Ausweitung der landwirtschatlichen Flächen - Klimawandel Aber Flächenexpansionen durch Klimawandel Quelle: Ramakutty(2008)

29 Es gibt keine goldenen Weg! Aber mehrere Optionen bis 2050: Ausweitung der Bewässerung: möglich auf bis zu etwa 150 % der heutigen Fläche (FAO, 2006) Wasser effizienter nutzen: More crop per drop = Reduzierung der Wasserverluste in der Landwirtschaft durch verbesserte Produktionsweisen Verbesserte Wassernutzungseffizienz der Pflanzen durch Züchtung (genetisch oder konventionell) Water sparen durch den Handel mit virtuellem Wasser Änderung der Lebensstile und Konsummuster

30 More Crop per Drop Fazit: fast der gesamte Globus (speziell sub-sahara Afrika and Zentralasien) kann die Wassernutzungseffizienz gewaltig steigern

31 More Crop per Drop Gewaltige Potentiale für Effizienzsteigerung: In SSH liegt der Maisertrag bei ca. 1 Tonne pro Hektar In Europa liegt der durchschnittliche Maisertrag bei ca. 8 Tonnen pro Hektar Die theoretische Grenze liegt wohl bei 20 Tonnen pro Hektar

32 More Crop per Drop Produktivität des grünen Wassers (kg/mm/ha) Produktionsniveau Europa Globaler Durchschnitt Mehr Ertrag - Mehr Effizienz! Getreide-Ertrag (t/ha) je höher der Ertrag, desto weniger Wasser braucht man, um 1 Tonne Getreide zu erzeugen! Wasser sparen durch intensivere Landnutzung, Steigerung bis 6 t/ha scheint bei Getreide sinnvoll!

33 Verbesserte Wassernutzungseffizienz durch CO 2 -Anstieg Energieumwandlungs-Effizienz morgen gestern heute Temperatur [ o C] Resultat: Stomata schliessen sich und passen sich dem höheren CO2- Gehalt an -> gleiche Photosyntheserate bei weniger Wasserverbrauch -> Bodenwasserspeicher ist später leer -> mehr Ertrag (10-25%)

34 Handel mit virtuellem Wasser spart reales Wasser Bespiel Mexiko: Mexiko importiert Getreide, Mais und Hirse aus den USA. Es braucht dort 7.1 Milliarde m³ grünes Wasser pro Jahr, um zu wachsen, wenn Mexiko die importierten Güter im Land produzieren würde, würde das dort 15.6 Milliarden m³ grünes Wasser pro Jahr benötigen aus globaler Sicht hat der Handel virtuellen Wassers zwischen USA to Mexiko in Form von Getreiden 8.5 Milliarden m³ grünes Wasser gespart!

35 Wo bleibt das Virtuelle Wasser? Beispiel Weizen Quelle: Hoekstra (2012) Wir wissen schon recht gut, wohin das virtuelle Wasser fließt. Die Kunden kommen allerdings in der Regel nicht für die Umweltschäden auf!

36 Wie entscheidend ist nun der Klimawandel? Die Zukunft der Wasserressourcen wird primär von der Nachfrage durch den Menschen und die Nachhaltigkeit ihrer Befriedigung bestimmt. - und nicht durch den Klimawandel!! Klimawandel ist das Symptom und nicht die Ursache. Er verändert regional das Angebot an Wasser, aber wohl kaum das globale Angebot. Regionale Ungleichgewichte des Angebots als Folge des Klimawandels wären leicht durch Handel mit virtuellem Wasser ausgleichbar. Entscheidend für die Nachfrage ist die Entwicklung von Bevölkerungszahlen und Lebensstilen Zukünftiges Verhalten wie die Siedler: expansion into great wild open Autarkie in der Nutzung grünen Wassers zur Nahrungsmittelerzeugung kann Wasserknappheit nicht lösen. ökologische Effizienzsteigerung bei der Nutzung ist die einzige Lösung!!

37 Wassernutzung in einer globalisierten Welt effizient, nachhaltig und gerecht! Wir brauchen globale institutionelle Übereinkommen um: die Landwirtschaft weltweit darin zu unterstützen, grünes Wasser effizienter zu nutzen, uns auf auf den maximale zulässgen nachhaltigen Wasserverbrauch pro Person zu einigen, uns auf eine globale Preispolitik für Wasser zu einigen. Sie muß die vollen Kosten für die Wassernutzung abdecken (Investitionen, Betrieb, Wartung, Wasserknappheitsaufschläge, Kosten für Umweltschäden), die minimalen Wasser-Grundrechte für jeden Menschen umzusetzen: Zugang zu sauberem Drinkwasser, Minimaler Anteil an den grünen Weltwasserreserven für jeden Menschen, uns auf Regeln für einen globalen Handel mit virtuellem Wasser zu einigen!

38 Danke für die Aufmerksamkeit!