Das gesamte Grundwasser der Erde reicht aus, um die globale Landfläche mit einer 180 Meter hohen Wasserschicht zu überfluten. So veranschaulichen kanadische Geowissenschaftler die gewaltige Wassermenge von knapp 23 Millionen Kubikkilometern, die nach ihrer im Fachblatt Nature Geoscience veröffentlichten Studie in bis zu zwei Kilometern Tiefe lagern. Allerdings sei nur ein kleiner Bruchteil dieses Wassers, etwa sechs Prozent, während der Dauer eines Menschenlebens erneuerbar. Diese bisher umfassendste Inventur aller Grundwasservorkommen zeigt zudem, dass das nutzbare Grundwasser schneller verbraucht wird als es sich regenerieren kann.

„Unsere Ergebnisse belegen, dass Grundwasser eine begrenzte Ressource ist, dessen Nutzung wir besser organisieren müssen“, sagt Tom Gleeson von der University of Victoria. Für seine Weltkarte des Grundwassers sammelte er zusammen mit deutschen und amerikanischen Kollegen die besten verfügbaren Datensätze, die abhängig von der Geologie einer Region verlässliche Angaben über die jeweiligen Grundwasservorkommen lieferten. Dabei spielte die Porösität der oberen Erdschichten eine wichtige Rolle, da sie ein Maß für die Speicherfähigkeit darstellte. Insgesamt legten diese Daten die Basis für die bisher genaueste Kartierung der globalen Lagerstätten bis in zwei Kilometer Tiefe.

Auf das Alter des Grundwassers legten die Geowissenschaftler besonderen Wert. Mit zunehmender Tiefe und abhängig von den Gesteinsschichten im Untergrund kann Grundwasser bis zu einige Millionen Jahre alt sein. Für die Trinkwassernutzung spielen weltweit allerdings nur junge Vorkommen eine Rolle, die innerhalb von 50 Jahren durch versickernde Niederschläge aufgefüllt werden.

Um den Umfang dieser als „modernes Grundwasser“ bezeichneten Vorkommen abzuschätzen, nutzten die Forscher knapp 4 000 Datensätze zur Konzentration des radioaktiven Wasserstoff-Isotops Tritium im Wasser. Da dieses Isotop erst mit den überirdischen Kernwaffentests zwischen 1945 und 1980 in den globalen Wasserkreislauf gelangte, diente es den Forschern als zuverlässiger Marker für das Alter der Grundwasservorkommen.

Wie zu erwarten, fanden sich die modernen Grundwasservorkommen vor allem in den oberen Erdschichten. Doch auch kleinere Lagerstätten bis in 1 500 Meter Tiefe ließen sich ausmachen. Die Analyse der Tritium-Daten ergab, dass der Anteil des modernen, erneuerbaren Grundwassers lediglich sechs Prozent aller Vorkommen ausmacht. „Auch wenn der Anteil des modernen Grundwassers an der Gesamtmenge auf den ersten Blick gering erscheint, ist er doch immer noch größer als der Anteil aller anderen Elemente des aktiven hydrologischen Kreislaufs, wie etwa des Wassers in Flüssen, Seen und der Atmosphäre“, erläutert der ebenfalls an der Studie beteiligte Elco Luijendijk vom Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen.

Die ergiebigsten Lagerstätten fanden sich vor allem in Regenwaldgebieten wie dem Amazonasbecken oder Gebirgsregionen mit relativ hohen Niederschlagsmengen wie in den Anden Südamerikas oder in den Rocky Mountains in den USA. Danach folgten gemäßigte Klimazonen, zu denen auch Mitteleuropa zählt. Über die geringsten Grundwasserreserven verfügen die Wüstenregionen Afrikas oder Australiens.

Erst vor einem halben Jahr stellte die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover zusammen mit der Unesco eine Weltgrundwasserkarte vor. Diese Karte zeigte vor allem die Regionen, in denen die Trinkwasserversorgung infolge von Dürren oder Überflutungen gefährdet sei. Die neue Grundwasseranalyse liefert nun weitere Daten, um die globalen Wasservorkommen noch genauer abschätzen zu können.

Verbrauch zu schnell

„Wir nutzen unsere Grundwasserreserven zu schnell – schneller als sie sich erneuern können“, betont Gleeson. Der Hydrogeologe Ying Fan von der Rutgers University in New Brunswick pflichtet ihm in einem begleitenden Kommentar bei: „Dieser globale Blick auf das Grundwasser sollte das Bewusstsein schärfen, dass gerade die jungen, modernen Vorkommen empfindlich auf Umweltveränderungen reagieren und endlich sind.“ So sei ein sparsamer Umgang mit Wasser vor allem in den trockenen und dicht bevölkerten Regionen dringend erforderlich.

Der Göttinger Forscher Luijendijk betont: „Erkenntnisse über die Menge des modernen Grundwassers auf der Erde sind von großer Bedeutung, weil es im Gegensatz zu älterem, stagnierenden Grundwasser eine erneuerbare Ressource ist.“

Ein Zugriff auf die gigantischen Mengen des alten, fossilen Grundwassers könnte nur in wenigen Ausnahmefällen einen Trinkwassermangel für wenige Jahre ausgleichen. Denn der größte Teil dieser Wasservorkommen in tiefen Schichten enthält giftige Elemente wie Arsen oder Uran und ist meist salziger als Meerwasser.