Klimaforandringerne giver nye udfordringer for drikkevandsforsyningen

Rappbode Reservoir i Harzen er Tysklands største drikkevandsreservoir, forsyner omkring en million mennesker med drikkevand i områder, herunder Halle-regionen og den sydlige del af delstaten Sachsen-Anhalt. Vandtemperaturerne i reservoiret har nu potentiale til at stige betydeligt på grund af klimaændringer. Hvis den gennemsnitlige globale opvarmning når mellem 4 og 6 grader i år 2100, som den nuværende tendens antyder, temperaturforholdene i Rappbode Reservoir vil blive sammenlignelige med dem i Gardasøen og andre søer syd for Alperne. I en artikel i Videnskab om det samlede miljø magasin, et team af forskere ledet af Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ) skriver, at reservoirets operatører delvist kunne opveje de påvirkninger, dette vil have på drikkevandsforsyningen - for at gøre det, de ville være nødt til at ændre måden, hvorpå reservoiret styres.

Virkningerne af klimaændringer kan allerede ses i Rappbode Reservoir:I løbet af de sidste 40 år, vandoverfladetemperaturen i reservoiret er steget med omkring 4 grader i sommermånederne. Denne tendens kan fortsætte, som nu er blevet demonstreret af et team af forskere ledet af Dr. Karsten Rinke, der forsker i søer ved UFZ. Arbejder på grundlag af en sømodel udviklet af amerikanske forskere, holdet tog højde for potentielle reservoirforvaltningsstrategier for at forudsige de virkninger, klimaændringer kunne have på vandtemperaturer og på søens fysiske struktur, som styrer lagdelingen og sæsonbestemt blanding af vandmassen. Deres forskning så på tre scenarier for fremtidige drivhusgasemissioner. De såkaldte "repræsentative koncentrationsveje" (RCP'er) beskriver, om drivhusgasemissioner vil blive standset (RCP 2.6), vil fortsætte med at stige (RCP 6.0) eller endda fortsætte med at stige uformindsket (RCP 8.5) i 2100. Ifølge det mellemstatslige panel for klimaændringer IPCC, sidstnævnte tilfælde ville resultere i en gennemsnitlig global opvarmning på mere end 4 grader ved udgangen af ​​dette århundrede.

For scenarierne RCP 2.6 og RCP 6.0, undersøgelsens forfattere fremskrev, at gennemsnitstemperaturen på vandoverfladen af ​​Rappbode Reservoiret er sat til at stige med henholdsvis 0,09 grader eller 0,32 grader hvert årti inden år 2100. Dette ville svare til en samlet stigning på omkring 0,7 grader (RCP 2,6) og omkring 2,6 grader (RCP 6,0) ved udgangen af ​​dette århundrede. Som forventet, stigningen i temperaturer ville være den højeste under RCP 8.5-scenariet, hvilket ville se vandtemperaturen stige med 0,5 grader hvert årti eller ca. 4 grader ved 2100.

Imidlertid, i forhold til at bruge drikkevand, hvad der sker i de dybere lag af reservoiret - dvs. på 50 meters dybde og derunder - er mere alvorlig, da det er her, råvandet tages ud før det behandles for at forberede det som drikkevand. Det er rigtigt, at virkningerne inden 2100 ville være relativt små under RCP 2.6 og RCP 6.0 scenarierne, da vandtemperaturen fortsat ville være omkring 5 grader året rundt. Imidlertid, vandtemperaturerne vil stige betydeligt under RCP 8.5-scenariet - med næsten 3 grader ved udgangen af ​​århundredet. Som resultat, vandet i reservoirets dybder ville blive opvarmet til omkring 8 grader. "Dette ville gøre et reservoir i Tysklands nordligste højland til en vandmasse, der kan sammenlignes med Maggiore- eller Gardasøen i dag, " siger UFZ-forsker Rinke. En stigning i denne størrelsesorden ville have konsekvenser, fordi det ville accelerere hastigheden af ​​biologiske metaboliske processer betydeligt.

"En temperaturstigning til 8 grader fordobler næsten iltbehovet, det er mængden af ​​ilt, som organismer forbruger under deres respirations- og nedbrydningsprocesser, " siger hovedforfatter Chenxi Mi, der fokuserer på klimapåvirkninger på Rappbode Reservoir i sin doktorgrad ved UFZ. Øget iltforbrug vil lægge et yderligere pres på vandets iltbudget, fordi varigheden af ​​sommerstagnation - fasen med stabil temperaturlagdeling i søer, hvor det dybe vand er lukket for ilttilførsel fra atmosfæren - allerede forlænges på grund af klimaændringer. Plus, varmere vand er heller ikke i stand til at optage så meget ilt. Potentielle konsekvenser omfatter intensiveret opløsning af næringsstoffer og opløste metaller fra sedimentet, algevækst og en stigning i blågrønalger.

Med andre ord, 8.5-scenariet ville have konsekvenser for drikkevandsforsyningen, hvis det skulle ske. Reservoirets operatører trækker råvandet fra de nederste lag med god grund, da vandet der er koldt og kun indeholder lave niveauer af suspenderede stoffer, opløste metaller, alger, bakterier og potentielt patogene mikroorganismer. Hvis iltindholdet der falder hurtigere på grund af den stigende vandtemperatur, risikoen for kontaminering øges, fx på grund af stoffer frigivet fra sedimentet og større bakterievækst. Behandling af vandet vil derfor kræve en større indsats fra operatørernes side, og de ville skulle håndtere højere krav med hensyn til den behandlingskapacitet, de skulle reservere. "Det betyder, at det også er umagen værd at forhindre det dybe vand i at opvarme fra drikkevandsforsyningens perspektiv, og den ideelle måde at gøre dette på er ambitiøse klimapolitikker, der begrænser opvarmningen, siger Rinke.

Men operatørerne er ikke helt magtesløse over for opvarmningen af ​​det dybe vand i reservoiret. Modelsimuleringerne opstillet af Rinkes team viser, at en del af varmen kan eksporteres ved at bruge et smart system til at trække vandet ud. Dette har at gøre med det vand, der frigives til de nedstrøms farvande, dvs. det vand, der trækkes ud og drænes i vandløbet under magasinet for at holde udledningsforholdene dér stabile. Denne såkaldte nedstrøms udledning skal ikke trækkes tilbage fra de nedre lag, som den har været hidtil, men snarere fra nær overfladen.

"Denne tilgang ville gøre det muligt at frigive den ekstra varme forårsaget af klimaændringer igen, " forklarer Rinke. Men tilføjer han, det ville være umuligt at forhindre det dybe vand i at varme op, hvis lufttemperaturen stiger over 6 grader. "Selvom operatører har været nødt til at klare mere mangel på vand på grund af de meget tørre år, vi har haft på det seneste, det er lige så vigtigt at tænke på kvaliteten af ​​vandet. Med hensyn til reservoirstyring, vi har helt sikkert muligheder og kan reagere på nye forhold forårsaget af klimaændringer. På denne måde vi kan afhjælpe visse negative påvirkninger gennem klimatilpasningsforanstaltninger."

Det er operatørerne af Rappbode Reservoir ved Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt klar over. De har arbejdet tæt sammen med Karsten Rinke og hans team af forskere ved UFZ i mange år for at vurdere virkningerne af klimaændringer og diskuteret potentielle muligheder for at tilpasse Rappbode Reservoir. Talsperrenbetrieb planlægger allerede nye infrastrukturer, der vil gøre det muligt at implementere de nye ledelsesstrategier.