Lexikon der Geowissenschaften: terrestrische Wässer
terrestrische Wässer, das den Landflächen zugeordnete Wasser ist neben dem ozeanischen Wasser und dem kurzfristig in der Atmosphäre gespeicherten Wasser das dritte Reservoir der Hydrosphäre ( Abb.). Es enthält mit einem Volumen von geschätzten 34 Mio. km3 etwa 2,5% der globalen Wasservorräte und ist aufgrund seiner chemischen Eigenschaften (Süßwasser) die anthropogen nutzbare Wassermenge. 70% dieses Wassers sind allerdings als Polar- und Gletschereis gespeichert. Weitere Kompartimente sind Seen, Flüsse, Moore, die Biosphäre und das Grundwasser. All diese Wässer haben einen Transport über die Atmosphäre erfahren und werden daher auch als meteorische oder vadose Wässer zusammengefaßt. Einen nicht quantifizierbaren und global betrachtet geringen Anteil haben an den terrestrischen Wässern auch die nichtmeteorischen Wässer, d.h. konnate Wässer und juvenile Wässer.
Schneerücklagen und Gletschereis haben eine große Bedeutung für die Wasserwirtschaft, da in ihnen auch geringe Niederschläge über einen größeren Zeitraum integriert werden. Die nach der Schneeschmelze in Stauseen gesammelten Wässer stellen in vielen Regionen der Welt die für die Energiegewinnung, Agrarwirtschaft und Trinkwasserversorgung wichtigste Quelle in Trockenzeiten dar. Der Wasserraum in Böden und Gesteinen ist in die ungesättigte und die gesättigte Zone zu unterscheiden. Der ungesättigte Bereich ist vom Drei-Phasen-System Gas-Wasser-Festkörper gekennzeichnet, während die gesättigte Zone im wesentlichen keine Gasphase enthält. Das Wasser der ungesättigten Zone ist teilweise durch elektrostatische Kräfte und Oberflächenkräfte an Mineralkörner gebunden und nicht konvektiv beweglich, dieses Haftwasser umfaßt hygroskopisches Wasser, Adsorptionswasser und Porenwinkelwasser. Als Sickerwasser wird das Wasser bezeichnet, das sich unter Einfluß der Schwerkraft im Untergrund abwärts bewegt. Gegen die Schwerkraft gehalten oder gehoben wird das Kapillarwasser, das auch die Hohlräume zwischen den Mineralkörnern ganz ausfüllen kann und dann zur gesättigten Zone zu stellen ist (geschlossener Kapillarsaum). Die Fähigkeit von Böden Wasser gegen die Schwerkraft halten (Feldkapazität, 60-300 hPa) und damit versickertes Niederschlagswasser für Trockenphasen speichern zu können, ist eine wesentliche Eigenschaft, die Pflanzenbewuchs ermöglicht. Allerdings wird ein Anteil dieses Wassers so fest an der Bodenmatrix gehalten, daß es auch durch den maximal von Pflanzen erzeugbaren osmotischen Druck (bzw. Unterdruck) nicht pflanzenverfügbar wird. Der entsprechende Unterdruck wird als permanenter Welkepunkt (15.000 hPa) bezeichnet.
Die gesättigte Zone wird neben dem geschlossenen Kapillarwasser v.a. vom Grundwasser gebildet, das die Hohlräume zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegung durch die Schwerkraft bestimmt wird. Nach der Art der grundwasserführenden Hohlräume kann in Porengrundwasser, Kluftgrundwasser und Karstgrundwasser eingeteilt werden. Eine andere Einteilung bezieht sich auf die Lage der Grundwasserdruckfläche: freies Grundwasser (Grundwasseroberfläche ist identisch mit der Grundwasserdruckfläche), gespanntes Grundwasser (Grundwasserdruckfläche liegt über der Grundwasseroberfläche) und artesisch Grundwasser (artesisch gespanntes Grundwasser), d.h. die Grundwasserdruckfläche liegt über der Geländeoberfläche. Das Grundwasser macht etwa 0,5-0,7% der Hydrosphäre aus. Dem Grundwasserverlust durch Evapotranspiration, Rückfluß in die Ozeane und anthropogener Entnahme steht eine niederschlagsgespeiste Neubildung gegenüber. In der Bundesrepublik Deutschland tragen etwa 14% des jährlichen Niederschlagsmittels dazu bei. Die Aufenthaltszeit des Wassers im Grundwasserspeicher beträgt wenige Wochen bis mehrere Jahrtausende, z.T. Jahrzehntausende.
In Tiefen von mehreren hundert bis tausend Metern ist die Fließgeschwindigkeit des Grundwassers sehr gering und beträgt z.T. weniger als 1 cm/Jahr. Dieses Tiefenwasser wird manchmal unzutreffend als fossiles Wasser, stagnierendes Wasser oder Tiefenstandswasser bezeichnet. Die langen Kontaktzeiten des Tiefenwassers mit dem Gestein bewirken eine hohe Mineralisation der Wässer, die bis zu 100 g/kg erreichen kann (z.B. Bohrung Urach 3). Die Untergrenze des Tiefenwassers bildet die Tiefe in der Erdkruste, bis zu der noch offene Hohlräume existieren können. Schätzungen liegen bei etwa 10 km.
Während Tiefenwässer wegen der geringen Wasserbewegung nur eine sehr bedingt erneuerbare Ressource darstellen, unterliegen die oberflächennahen Grundwässer, die stärker am Wasserkreislauf teilnehmen, einer intensiven Bewirtschaftung. In vielen Ländern stellen sie die einzige noch entwickelbare Wasserressource dar. In der Bundesrepublik Deutschland stammen etwa 70% des für die öffentliche Wasserversorgung geförderten Wassers (1991: 6,5 Mrd. m3) aus Grund- und Quellwässern. Dem Schutz des Grundwassers gegen lokale und in zunehmendem Maße gegen diffuse Einträge kommt daher große Bedeutung zu. Zu letzteren gehören als Folge landwirtschaftlicher Nutzung Stickstoffverbindungen und Pflanzenbehandlungsmittel, aber auch sekundäre Luftschadstoffe und Arzneimittelwirkstoffe, die in kommunalen Kläranlagen kaum zurückgehalten werden. Der Rat von Sachverständigen für Umweltfragen hat daher einen flächendeckenden Grundwasserschutz als Bestandteil einer dauerhaften umweltgerechten Entwicklung als Zukunftsaufgabe definiert. [TR]
terrestrische Wässer: schematische Darstellung des globalen Wasserkreislaufes mit jährlichen Stoffflüssen in 103 km3/a und in Klammern gesetzt Reservoirvolumina in 103 km3. terrestrische Wässer:
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