Wie entscheidend ist der Klimawandel?

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Die Zukunft der Wasserressourcen Wie entscheidend ist der Klimawandel?
Wolfram Mauser
Department für Geographie
Ludwig-Maximilians-Universität München
Hans-Eisenmann Akademie Weihenstephan
5.2.14
Die Globale Wasserkrise
Historische Perspektive auf 2025
IMWI 1995
5.2.14
Die Erde ist der Wasserplanet
3.5%
0.03%
Grundwasser
1.7%
Ocean
Salzwasser
96.5%
Atmosphäre
0.001%
Eisschilde
und
Gletscher
1.77%
Bodenwasser,
Feuchtgebiete,
Permafrost,
und
Flüsse
0.03%
5.2.14
Der Wasserkreislauf ist dynamisch
5.2.14
Die Biosphäre folgt dem Regen
5.2.14
Das dritte Gleichgewicht der Erde
atmosphärisches CO2 und H2O
wenig
viel
Gorshkov (2000)
Ohne Leben besitzt die Erde wegen ihrer Wasservorkommens zwei stabile Zustände:
1. bei etwa -80 Grad Durchschnittstemperatur
2. bei etwa +320 Grad Durchschnittstemperatur
Das Leben hat einen dritten Gleichgewichtszustand geschaffen:
3. bei etwa +15 Grad Durchschnittstemperatur
5.2.14
Die Schwankungen im 3. Gleichgewicht
IPCC
Projektionen
Jahr 2100
CO2 (450-1100)
CH4 (1500-3700)
heute->
Quelle: Petit et al., (1999) Nature 399
5.2.14
Wasser ist Niederschlag
IPCC Report 2007 –
Änderung des Niederschlags 2080-2099 vs. 1980-1999
Zusammenfassung aus 20 globalen Klimamodellen
gepunktet: mind. 80% der Modelle stimmen im Vorzeichen überein
5.2.14
Wie nutzt die Erde das Wasser?
Das Konzept des grünen und blauen Wassers
3
3X
3
3
Grüner Wasserstrom
3
in die Atmosphäre
3
3
3
3
3
3
3
Blauer Wasserstrom
in Flüssen/Seen
nach Falkenmark (1999)
• grünes Wasser: wird von der Vegetation verdunstet (Einmalnutzung)
• blaues Wasser: fliesst in Flüssen und Seen (Mehrfachnutzung)
5.2.14
Wasser und die Menschen
Niederschlag [mm/a]
Bevölkerungsdichte [pro km²]
Menschen leben dort, wo es Wasser gibt!
5.2.14
Bevölkerungswachstum
1.
Wir werden mehr – Wachstum mit Grenzen?
5.2.14
Wie nutzt der Mensch das grüne Wasser?
Landnutzungsänderungen USA
5.2.14
Ertragssteigerung im Getreideanbau
Resultat von Sortenwahl, Düngung und Pestiziden
5.2.14
Grünes Wasser und Landwirtschaft
Wasser und CO2 benutzen die gleichen Diffusionspfade
 enge Beziehung zwischen grünem
Wasserstrom und Kohlenstofffixierung
Nutzpflanze
Transpirationskoeffizient
(l/kg Trockenmasse)
Kartoffel
250 – 500
Zuckerrübe
350 – 450
Hafer
400 – 600
Mais
300 – 400
Weizen
250 – 550
Roggen
400 – 700
5.2.14
Stickstoff als Treiber des Wasserkreislaufs
Biological
N2 Fixation
90-130
Combustion of
Fossil Fuels
21
Synthetic
Fertilizer
78
Lightning
<3
N2 Fixation
Rice, Soybeans,
Alfalfa
43
in Tg N pro Jahr, Kroeze(1998)
Green (2002)
5.2.14
Wie nutzt der Mensch das Wasser?
Das Konzept des grünen und blauen Wassers
3
3X
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
• grünes Wasser: der Mensch nutzt heute bereits 67% der Weltreserven
5.2.14
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
2300 Liter
1200 Liter
tierisch
pflanzlich
Die globale Wasserknappheit steht in enger Beziehung zur Frage der Nutzung
grünen Wassers für die Nahrungsmittelproduktion!!
5.2.14
Wieviel grünes Wasser steckt in
unseren Grundnahrungsmitteln?
900 l => 1 kg
900 l => 1 kg
3,400 l => 1 kg
1,300 l => 1 kg
1,000 l => 1 l
6,100 l => 1 kg
3,900 l => 1 kg
4,800 l => 1 kg
16 000 l => 1 kg
Der Wasser (grün oder blau), das für die Produktion von Nahrungsmitteln
gebraucht wird, wird als “virtuelles Wasser” bezeichnet
5.2.14
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)
140
1 Hamburger (150 g)
2400
1 Paar Schuhe
8000
1 iPhone / aufladen
16000 / 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
Rind
[l/kg]
[l/kg]
USA
849
13193
China
690
12560
Indien
1654
16482
Russland
2375
21028
Indonesien
-
14818
Australien
1588
17112
Brasilien
1616
16961
Japan
734
11019
Mexiko
1066
37762
Italien
2421
21167
Niederlande
619
11681
Global
1300
15500
5.2.14
Anzahl der Länder mit McDonalds Restaurants
Anzahl der McDonalds Restaurants weltweit
Warum steigt der virtuelle grüne
Wasserverbrauch?
Restaurants
Länder
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
5.2.14
Wie stark sind wir heute vom Handel mit
virtuellem Wasser abhängig?
Handel mit realen Produkten ist zugleich Handel mit virtuellem Wasser
Interner Grüner
Wasser-Verbrauch
(109 m³/yr)
Externer Grüner
Wasser-Verbrauch
(109 m³/yr)
Abhängigkeit vom
Import grünen
Wassers %
Indonesien
242
28
10
Ägypten
56
13
19
Südafrika
31
9
22
Mexiko
98
42
30
Spanien
60
34
36
Deutschand
60
67
53
Japan
52
94
64
UK
22
51
70
Jordanien
1.7
4.6
73
4
16
82
Land
Niederlande
Hoekstra (2009)
5.2.14
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 50 000 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
5.2.14
Zukunftsperspektive Wasser
Verdopplung des Bedarfs!!
Zweck
Grüne Wasserflüsse weltweit
2050 [km³/Jahr]
Nahrungsmittelversorgung heute
7 800
Auslöschung des Hungers
2 200
Nahrungsmittel für 3 Milliarden Menschen
3 900
Total
13 900
Woher nehmen?
5.2.14
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!
5.2.14
Ausweitung der landwirtschaftlichen
Flächen - Klimawandel
Globale Landeigung
für Landwirtschaft:
1961-1990
1.0
very good
0.4 barely suitable
Veränderung bei +4
Grad:
2071-2100 vs.
1961-1990
Globaler Durchschn:
1960-90: 0.51
2071-00: 0.53
better
equal
worse
5.2.14
Veränderung der landwirtschaftlichen Eignung bei einem Temperaturanstieg von
4 Grad bis zum Jahr 2100, Szenarion IPCC-SRES A1B
1961-1990
5.2.14
Veränderung der landwirtschaftlichen Eignung bei einem Temperaturanstieg von
4 Grad bis zum Jahr 2100, Szenarion IPCC-SRES A1B
2070-2100
1961-1990
5.2.14
Ausweitung der landwirtschatlichen
Aber Flächenexpansionen durch Klimawandel
Quelle: Ramakutty(2008)
5.2.14
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
5.2.14
More Crop per Drop
Fazit: fast der gesamte Globus (speziell sub-Sahara Afrika and Zentralasien)
kann die Wassernutzungseffizienz gewaltig steigern
5.2.14
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
5.2.14
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!
5.2.14
Energieumwandlungs-Effizienz
Verbesserte Wassernutzungseffizienz
durch CO2-Anstieg
morgen
heute
gestern
Temperatur [oC]
Resultat: Stomata schliessen sich und passen sich dem höheren CO2Gehalt an
-> gleiche Photosyntheserate bei weniger Wasserverbrauch
-> Bodenwasserspeicher ist später leer -> mehr Ertrag (10-25%)
5.2.14
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!
5.2.14
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!
5.2.14
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!!
5.2.14
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!
5.2.14
Danke für die Aufmerksamkeit!
5.2.14

Wie entscheidend ist der Klimawandel?

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