Klimaændringer påvirker drikkevandskvaliteten

Hedebølger, tørke, oversvømmelser, skovbrande – konsekvenserne af klimaændringer er stigende og ændrer vores miljø. Et godt eksempel er landskabet i afvandingsområdet for Rappbode-reservoiret i den østlige Harzen. Dette er det største drikkevandsreservoir i Tyskland og giver drikkevand til omkring 1 million mennesker.

Lange tørkeperioder gennem årene fra 2015 til 2020 har svækket træbestanden i Harzen-regionen så alvorligt, at parasitter som barkbiller har været i stand til at formere sig. Dette forværrede effekten yderligere:Træerne blev yderligere beskadiget og døde hurtigt af.

"I løbet af de seneste fire år har Rappbode-oplandet, der er præget af nåletræer, primært gran, mistet over 50 procent af sin skov," siger UFZ-hydrolog og sidste forfatter prof. Michael Rode. "Denne massive skovdød går hurtigt frem og er dramatisk. Dette vil få konsekvenser for drikkevandsreservoiret."

Skove spiller en nøglerolle i vandets kredsløb. De filtrerer vandet og binder næringsstoffer og er derfor nødvendige for en god vandkvalitet. Jo færre næringsstoffer – dvs. nitrogen- eller fosforforbindelser - indeholdt i reservoirvand, jo bedre er det til behandling af drikkevand. "Dette gør det sværere for alger at udvikle sig, hvilket gør behandling af drikkevand i vandværket mere omkostningseffektiv og lettere," forklarer UFZ-søforsker og medforfatter Dr. Karsten Rinke.

"Næringsstofforvaltning i vandbevaringsområder er derfor meget vigtig. I løbet af de seneste årtier har langsigtede koncepter med tæt samarbejde mellem skov- og vandforvaltning fremmet udviklingen af ​​store skovområder i Rappbodes reservoiropland." Den hurtige skovnedgang i den østlige Harzen-region er nu et spørgsmål til stor bekymring for reservoir- og vandværksoperatørerne.

Ansporet af denne udvikling har UFZ-holdet undersøgt virkningerne af klima-induceret skovrydning på reservoirvandkvaliteten i deres modelundersøgelse. Denne undersøgelse var baseret på data fra TERENO (Terrestrial Environmental Observatories) miljøobservatorie-netværk, hvor UFZ er deltager med Harzen/Central German Lowland Observatory.

"Vi var i stand til at få adgang til miljødata fra en periode på over ti år, hvilket gav os et solidt sæt data," siger Dr. Xiangzhen Kong, også en UFZ-miljøforsker og hovedforfatter af undersøgelsen. Holdet brugte data fra det internationale ISIMIP-projekt (Inter-sectoral Impact Model Intercomparison Project) til at forudsige fremtidige klimaændringer.

"Vi indførte først disse data i en model for at estimere de klimarelaterede effekter på næringsstofbalancen i oplandet," forklarer Kong. "De resulterende data blev derefter behandlet i en reservoir-økosystemmodel, med hvilken vi var i stand til at bestemme virkningerne af forskellige skovrydningsscenarier på den forudsagte vandkvalitet for 2035.

Rappbode reservoiret forsynes af tre forskellige oplande, hvoraf to er inkluderet i undersøgelsen. "Hassel-oplandet er præget af landbrug, mens Rappbodens opland overvejende er skov - det var i hvert fald tilfældet, før granskovene døde," siger Kong.

Inden vandet fra de to opland løber ud i det store Rappbode reservoir, tilbageholdes det først af en opstrøms fordæmning. Landbrugets påvirkning medfører et væsentligt højere næringsstofindhold i vandet i Hassel-fordæmningen end i Rappbode-fordæmningen.

"Vi var i stand til at påvise, at for en forventet skovrydning på op til 80 procent, vil Rappbode-fordæmningen opleve en 85 procents stigning i koncentrationen af ​​opløst fosfor og en stigning på mere end 120 procent i nitrogenkoncentrationen inden for kun 15 år. dæmningen vil dermed nå næsten de samme næringsstofniveauer som Hassel-fordæmningen," siger Kong.

Dette vil resultere i en stigning på mere end 80 procent i kiselalger og mere end 200 procent stigning i grønalger i Rappbode-fordæmningen. Disse resultater fremhæver den kommende nødvendighed for en bred vifte af tilpasninger i drikkevandsforvaltningen.

"Næringsstoftilførslen til reservoiroplande bør reduceres endnu mere end tidligere, genplantningsprojekter med tørkeresistente træarter bør fremmes yderligere, og vandværker bør tilpasses den forestående udvikling med selektive vandfjernelsesstrategier," siger Rode. "Og hvad der fortsat er vigtigt og skal øges yderligere:omfattende, granulær miljøovervågning."

Resultaterne for Rappbode reservoiret kan anvendes på andre reservoiroplande i lignende regioner. "Skovdød som en indirekte konsekvens af klimaændringer har en mere udtalt effekt på reservoirvandkvaliteten end direkte effekter af klimaændringer såsom forhøjet vandtemperatur. Vi blev faktisk overraskede over omfanget af denne effekt," siger Kong.

Resultaterne blev offentliggjort i Water Research . + Udforsk yderligere

Klimaforandringerne giver nye udfordringer for drikkevandsforsyningen