UFZ-Newsletter Maerz 2016

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ UFZ-Newsletter | März 2016 3 beispielsweise, eine der zentralen Quel- len der Vorstudie, werden direkt aus den jeweiligen Ländern in die internationale Datenbank eingespeist – und welche Infor- mationen konkret erhoben werden und wie viele Messpunkte es gibt, das variiert von Land zu Land. „Die vorhandenen Zeitrei- hen und die geografische Abdeckung im Datenmaterial sind sehr lückenhaft“, sagt Dietrich Borchardt. Diese Informationen auf ihre Verwendbarkeit zu überprüfen, war deshalb eine der zentralen Aufgaben in der Vorstudie. Studie mit Brückenfunktion „Aus einer einzigen Wasserprobe lassen sich hunderte verschiedene Eigenschaften oder Inhaltsstoffe analysieren. Wir mussten also zunächst einmal herausfiltern, welche davon für das World Water Quality Assess- ment mit seinen Zielen entscheidend sind“, erläutert Borchardt. Welche das sind, ergibt sich unter anderem daraus, dass die Studie eine wichtige Brückenfunktion übernehmen soll: Bei den Vereinten Nationen etwa sind eine ganze Reihe von Organisationen für ihre Arbeit auf Informationen zur Wasser- qualität angewiesen, von der Weltgesund- heitsorganisation bis zur Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation. Sie alle benötigen indes spezifische Daten. „Wer sich die Wasserqualität mit Blick auf die menschliche Gesundheit anschaut, kann auf Hinweise etwa zum enthaltenen Phosphor verzichten und wird sich eher auf pathoge- ne Mikroorganismen konzentrieren“, sagt Dietrich Borchardt. „Wenn es hingegen um die Wasserversorgung für die Landwirt- schaft geht, ist gerade der Phosphorgehalt eine wichtige Information.“ Herauszufinden, welche Daten am dringendsten benötigt werden, war deshalb eine weitere Aufgabe der Vorstudie. Bei ihrer Arbeit haben sich die Wissen- schaftlerinnen und Wissenschaftler zunächst auf Lateinamerika, Afrika und Asien konzentriert. Das sind die Regionen, in denen vielfach die größten Lücken in den verfügbaren Messdaten bestehen. „Es gibt noch echte weiße Flecken“, sagt Dr. Ilona Bärlund, die als Managerin an dem Projekt mitarbeitet. Um dennoch eine flächende- ckende Aussage treffen zu können, haben die Forscher eine Methodenkombination gewählt: Wo Daten vorliegen, haben sie auf eine intelligente statistische Auswertung gesetzt. Zugleich haben sie ein integriertes globales Modellierungssystem eingesetzt, das die Oberflächenwassersysteme mit hoher Auflösung abbildet. Mithilfe der Modell- berechnungen können Aussagen dann auch für Regionen abgeleitet werden, aus denen keine konkreten Messdaten verfügbar sind. „In der Vorstudie haben wir auch geklärt, wo- rauf in einer gezielten Datenerhebung künftig geachtet werden muss, um die Lücken zu schließen“, erläutert Ilona Bärlund. Insbeson- dere die satellitengestützte Analyse, so die Hoffnung der Forscher, könnte dabei dank der rasanten technischen Fortschritte helfen. Gewaltige Tragweite der Veränderungen Neben den methodischen Klärungen hat die Vorstudie aber auch greifbare Ergebnisse zutage gefördert. Sie analysiert drei Arten von Verschmutzung – pathogene Verschmut- zungen, vor allem durch Fäkalien, organische Verschmutzungen sowie Versalzung. „Von 1990 bis 2010 haben auf den drei untersuch- ten Kontinenten die pathogene und die orga- nische Verschmutzung demnach bei mehr als 50 Prozent der Flussläufe zugenommen, die Versalzung ist in einem Drittel der Flussläufe angestiegen“, heißt es in der Studie. Auf konkrete Auswirkungen heruntergerechnet, wirken die Zahlen noch erschreckender: In Lateinamerika sind etwa ein Viertel aller Flusskilometer durch Fäkalien verschmutzt, also etwa 300.000 Kilometer. In Afrika sind Anwendung von GEMS Daten für vorläuﬁge Datenanalyse Modelltests anhand von GEMS Daten datengetriebene Analyse modellgetriebene Analyse Anwendung von Messdaten zur Berechnung statistischer Verteilung von kontinentaler Wasserqualität Anwendung von Modelldaten zur Abschätzung räumlicher und zeitlicher Verteilung von kontinentaler Wasserverschmutzung Modellanwendung zur Datengenerierung inkl. datenarmer Gebiete GEMS Daten Weltweit bestehen große Lücken bei den verfügbaren Messdaten zur Wasserqualität. Diese Grafik zeigt die Analyse der zugänglichen Daten in der GEMStat-Datenbank: zeitliche Abdeckung (grau schattiert) und Stationsdichte pro Einzugsgebiet (Größe der Kreise). Datenquelle: GEMStat, 2014; GIS-Datenquelle: GRDC, 2007 Abkürzungen: GEMS – Global Environmental Monitoring System / GRDC – Global Runoff Data Centre Schema der Datenanwendung und -generierung in der WWQA Vorstudie zur kombinierten daten- und modellgetriebenen Analyse. (GEMS – Global Environmental Monitoring System) 1990–1999 2000–2010 keine Daten Datenverfügbarkeit basierend auf GEMStat (zeitlicher Rahmen) < 0,5 0,5–1,5 > 1,5 Zahl der Messstationen/10.000 km2 Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ UFZ-Newsletter | März 20163

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