Wasserprobleme in Zentralasien

Im semiariden bis ariden Zentralasien hängen Leben und Wirtschaft stark von den Wasserressourcen ab.

Wasserprobleme in Zentralasien

Wassernutzung

Im semiariden bis ariden Zentralasien hängen Leben und Wirtschaft stark von den Wasserressourcen ab, die aus den Oberläufen der Flüsse in den Gebirgen Tien Shan und Pamir stammen. In den Gebirgsregionen fallen hohe Niederschläge von z.T. mehr als 1800 mm pro Jahr. Sie werden daher auch als "Wasserstürme" oder "Wasserschlösser" der umgebenden kontinentalen und sehr trockenen Tiefländer bezeichnet, wo häufig nur 150 mm/Jahr Niederschlag fallen. Aufgrund der hohen Lage fallen die Niederschläge in den Berggebieten als Schnee und werden in Schneeschichten, Firn oder Eis gespeichert. In den Sommermonaten geben diese Speicher das Wasser an die großen Flusssysteme Amu Darya und Syr Darya ab und sorgen somit für die Wasserversorgung in den flussabwärts liegenden Trockengebieten. Dabei dominiert die Schneeschmelze von Mai bis Juni und die Gletscherschmelze von Juli bis August. Im Jahresmittel macht die Schneeschmelze über 60% des Abflusses aus, während im Sommer auch der Abfluss von den Gletschern überwiegen kann.2 So trägt das Gletscherwasser im Tien Shan im Spätsommer 40-60% zum Abfluss bei.3 In den Staaten Zentralasiens (Kirgisistan, Usbekistan, Turkmenistan, Tadschikistan, Kasachstan) leben mehr als 65 Millionen Menschen.4 Das Gebiet gehört zu den wichtigsten Regionen auf der Welt, die durch Schnee- und Gletscherschmelze aufgrund des Klimawandels mit Wasserknappheit, sozialen Konflikten und politischer Gewalt rechnen müssen.5

Produktion und Verbrauch von Wasser in den Staaten Zentralasiens


Abb. 1: Das Missverhältnis zwischen Produktion und Verbrauch von Wasser zwischen den Staaten Zentralasiens. Dargestellt sind die Anteile am Wasser der Flusseinzugsgebiete des Amu Darya (Turkmenistan, Usbekistan, Tadschikistan) und Syr Darya (Kasachstan, Usbekistan, Kirgistan) in %.B1

Zwischen den Staaten Zentralasiens sind die Wasserressourcen ungleich verteilt (Abb. 1). Die hochgelegenen Staaten Kirgisistan und Tadschikistan liegen an der Quelle des Gebirgswassers und erzeugen über 70% der Wasserressourcen der Region, sie verbrauchen aber nur rund 10%. Die Tieflandstaaten Kasachstan, Turkmenistan und Usbekistan generieren dagegen nur 20% der Wasserressourcen, verbrauchen aber je nach Land 50-75%.6 Die Landwirtschaft ist der Hauptverbraucher des Wasserangebots. Sie nimmt 70% der Fläche Zentralasiens ein, wovon allerdings der bei weitem größte Teil als Weideland genutzt wird. Das bewässerte Land erstreckt sich über 5-10% der landwirtschaftlich genutzten Fläche. Weizen und Baumwolle bestimmen den Anbau. Das Wasser wird durch offene Kanäle von den Flüssen auf die Felder geleitet. Wegen mangelhafter Drainage ist es in Zentralasien zu einer Bodendegradation und Versalzung von fast 50% des bewässerten Landes gekommen, in Turkmenistan sogar zu 96%. Die Folge war ein Rückgang der Produktion von Baumwolle und Weizen.7 In den hoch gelegenen Staaten Kirgisistan und Tadschikistan profitiert neben der Landwirtschaft auch die Stromproduktion von dem Schmelzwasser aus den Bergen.

Eis- und Schneebedeckung des Tien Shan im Oktober 2012


Abb. 2: Eis- und Schneebedeckung des Tien Shan im Oktober 2012B2

Die zentralasiatischen Staaten gehören zu den Ländern mit dem höchsten Pro-Kopf-Verbrauch an Wasser. In Turkmenistan wird dabei mit mehr als 5.000 m³ pro Jahr und Einwohner weltweit mit Abstand das meiste Wasser pro Kopf verbraucht.1 Mit 85-97 % werden die Wasserressourcen in Zentralasien insgesamt hauptsächlich von der Landwirtschaft genutzt. Im Jahre 2009 wurden mehr als 8 Millionen ha Land bewässert.8 Rund 22 Millionen Menschen hängen von der bewässerten Landwirtschaft ab, die (mit Ausnahme des ölreichen Kasachstan) eine zentrale wirtschaftliche Stellung besitzt. Seit den 1950er Jahren hat sich die Bewässerungswirtschaft außerdem stark intensiviert, mit z.T. gravierenden Umweltfolgen wie etwa der weitgehenden Austrocknung des Aralsees. Die Wassernutzung der Region ist dadurch kompliziert, dass sich die Hauptflüsse Syr Darya und Amu Darya mit ihren Einzugsgebieten seit dem Ende der Sowjetunion über mehrere Staaten erstrecken.5

Klimaänderungen und die Folgen für die Schnee- und Eisbedeckung

Der Klimawandel hat sich in Zentralasien bereits im 20. Jahrhundert mit einem Temperaturanstieg von 0,18 bis 0,42 °C pro Jahrzehnt bemerkbar gemacht. Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wird bei dem hohen Szenario RCP8.5 im Vergleich zu 1981-2010 eine Temperaturzunahme der Jahresmittel um 5 °C und der Sommertemperatur um 6,5 °C erwartet, was deutlich über dem globalen Mittel liegen würde.10 Besonders stark ist schon heute der Temperaturanstieg in den Gebirgsregionen und vor allem in den schnee- und eisbedeckten höheren Lagen. So nahm die Temperatur im Tien Shan seit Mitte des 20. Jahrhunderts um bis zu 0,4 °C pro Jahrzehnt zu.11 Die jährlichen Niederschläge haben sich in Zentralasien bisher dagegen nur wenig und regional unterschiedlich geändert, wobei im Norden eher Zunahmen von bis zu 11% und im Süden bis 15 % Abnahmen registriert wurden. Bei zukünftigen Niederschlägen wird damit gerechnet, dass sie im Sommer in den meisten Gebieten um bis zu 50% abnehmen, im Winter und Frühling dagegen um bis zu 30% und mehr zunehmen werden.10 Im Tien Shan zeigte sich schon in den letzten ca. 50 Jahren eine deutliche Zunahme im Winter, im westlichen Tien Shan sogar um 23%.11

Änderung der Schneebedeckung

Abnahme der Schneedicke im westlichen Tien Shan 1981-2100


Abb. 3: Abnahme der Schneedicke im westlichen Tien Shan 1981-2100 nach Modellberechnungen mit dem hohen Szenario RCP8.5 B3

Höhere Temperaturen haben für die Schnee- und Gletscherbedeckung negative Auswirkungen, höhere Niederschläge bewirken das Gegenteil. Die Folgen von Temperatursteigerungen auf Schneefall und Schneebedeckung sind vielfältig. Zum einen fällt bei einer Erwärmung der Niederschlag zunehmend als Regen und weniger als Schnee. Dadurch verkürzt sich in der Regel die Schneesaison, und die Schneefallgrenze wandert nach oben. Bereits in der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts hat sich die Schneedicke im Tien Shan um 8-14 cm verringert (Abb. 3).12 Auch die Dauer der Schneebedeckung hat sich im Mittel um neun Tage reduziert, und deren maximale Ausdehnung zeigt zwischen 2002 und 2013 einen abnehmenden Trend um 672 km2 pro Jahr.11 Die frühere Schneeschmelze führt dazu, dass die dunklere Oberfläche von Felsuntergrund und Gletschern frei wird und die Albedo abnimmt. Die Folgen sind eine stärkere Absorption der Sonneneinstrahlung und weiter zunehmende Erwärmung.

Änderung der Vergletscherung
Außer von der Schneebedeckung ist die Wasserversorgung Zentralasiens in hohem Maße auch von der Vergletscherung in den beiden Hochgebirgen Tien Shan und Pamir abhängig. Im Tien Shan gibt es mindestens 15.000 Gletscher, die eine Fläche von 12.300 km2 bedecken (Abb. 2); die Anzahl der Gletscher im Pamir wird auf 13.000, die Fläche auf 12.800 km2 geschätzt.2 Bei der großen Mehrheit handelt es sich um kleine Gletscher mit einer Fläche von weniger als 2 km2.

Fast alle Gletscher des Tien Shan zeigen seit den 1960er Jahren einen abnehmenden Trend. Regional sind mit 20% der Fläche am stärksten die Gletscher im westlichen Tien Shan zurückgegangen. Der Verlust war außerdem am größten in Gebieten mit kleineren Gletschern sowie bei Gletschern in tieferen Lagen. Der Massenverlust belief sich im westlichen Tien Shan zwischen 2000 und 2018 auf -0,3 m Wasseräquivalent (WE) im Jahr, im zentralen Tien Shan auf -0,13 m und im östlichen Tien Shan auf -0,5 m WE im Jahr.3 Nach Modellsimulationen wird das heutige Eisvolumen des Tien Shan bis 2050 möglicherweise auf die Hälfte geschrumpft sein.11

  Massenbilanz von einzelnen Gletschern in Zentralasien ~1960-2020
Abb. 4: Zeitserien der kumulativen Änderung der Massenbilanz von einzelnen Gletschern in Zentralasien in m Wasseräquivalent (Abramov: Pamir; alle anderen Gletscher: Tien Shan)B4

Für den Pamir zeigen Berechnungen hohe Abnahmen der Eismasse von -0,5 m WE/Jahr im westlichen Pamir und geringe Zunahmen in dem für Zentralasien weniger relevanten östlichen Teil.3 Quantitative Angaben liegen für den Pamir im Wesentlichen für einzelne Gletscher vor, so für den Abramov-Gletscher im nordwestlichen Pamir ein kumulativer Massenverlust von ca. 20 m WE zwischen 1960 und 2019 (Abb. 4). Die vergletscherten Flächen nehmen ebenfalls tendenziell ab, und zwar ähnlich wie im Tien Shan mehr in den unteren Lagen als in höheren Gletschergebieten. Für die meisten Flusseinzugsgebiete wurde eine Zunahme der Flächenabnahme im beginnenden 21. Jahrhundert berichtet, besonders in Gebieten mit kleineren Gletschern.12

Folgen für den Abfluss

Änderungen der Schnee- und Gletscherbedeckung haben direkte Konsequenzen für die gespeicherten Wasserressourcen.11 In den meisten Schneegebieten kommt es durch die höheren Temperaturen zu einem früheren Einsetzen der Schneeschmelze. Die Folge ist eine frühere und durch den oft höheren Schneefall stärkere Abflussspitze. So verschob sich das Hochwassermaximum im Syr Darya von Frühjahr und frühen Sommer auf den späten Winter und frühen Frühling. In einzelnen Zuflüssen erhöhte sich die Abflussmenge zwischen den Zeiträumen 1960-1997 und 1998-2015 um 50% und mehr. Die Konsequenzen für die Gebiete flussabwärts sind gravierend und stellen große Herausforderungen an das Wassermanagement. Zum einen erhöht sich die Gefahr von Hochwasserereignissen durch jahreszeitlich frühere Abflussspitzen. Zum anderen drohen hohe Wasserstände und die Wachstumszeit der Anbaufrüchte zeitlich zunehmend auseinanderzufallen.13 In den nächsten Jahrzehnten wird sich dieser Trend fortsetzen. Eine Temperaturzunahme um 2 °C und ein Rückgang der Niederschläge um 30% würde in diesem Jahrhundert die Speicherung von Wasser in Schnee im Monat März um fast ein Drittel verringern.12

Das Abschmelzen der Gletscher führt zunächst zu einem höheren Abfluss besonders in den trockenen Sommermonaten, der teilweise schon zu beobachten ist und größtenteils bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts anhalten wird.12 Da sich die verbleibende Masse der Gebirgsgletscher ab Mitte des 21. Jahrhunderts deutlich verringert haben wird, werden auch die Abflussmengen in den beiden großen Flusssystemen des Amu Darya und Syr Darya abnehmen, nach Modellberechnungen um bis zu 40%. Für die Sommermonate wird bei einem hohen Klimaszenario sogar mit einer Abnahme der Abflussmengen von bis zu 60% gerechnet. Außerdem wird sich durch die frühere Schnee- und Eisschmelze der Höhepunkt des Abflusses im Jahresverlauf im späteren 21. Jahrhundert noch weiter nach vorne verschieben.10 Das für die Zukunft drohende Ausbleiben des Gletscherwassers gerade in den trockenen Sommermonaten wird für die landwirtschaftliche Bewässerung in der Hauptwachstumszeit wahrscheinlich ein noch größeres Problem darstellen als der Rückgang der Schneebedeckung. Tien Shan und Pamir sind damit in ihrer Funktion als Wassertürme für Zentralasien ernsthaft bedroht.

Perspektiven

In Zentralasien droht das Abschmelzen von Schneebedeckung und Gletschern die Wasserversorgung einer großen Bevölkerung und von Ökosystemen zu gefährden. Bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts ist allerdings zunächst mit einer Zunahme des Abflusses aus den vergletscherten und verschneiten Gebirgsregionen zu rechnen. Durch Bevölkerungszunahme und die Ausdehnung der Bewässerungslandwirtschaft wächst allerdings schon seit langem auch der Wasserbedarf. Dennoch bleibt eine Atempause, um sich auf die vor allem für die Landwirtschaft, aber auch für die Trinkwasserversorgung der Bevölkerung und die Energieerzeugung mit Wasserkraft nach der Jahrhundertmitte drohende katastrophische Situation einzustellen. In Zentralasien lassen sich kaum neue Wasserquellen erschließen. Hier bedarf es einerseits einer politischen Kooperation zwischen den wasserreichen und den von ihnen abhängigen wasserarmen Staaten, um zwischenstaatliche Konflikte um Wasser zu vermeiden. Andererseits ist eine Verbesserung der Wassernutzung vor allem in der Landwirtschaft, die in den meisten Staaten 90% des Wassers verbraucht, unumgänglich. Sowohl effektivere Bewässerungsmethoden, die gegenwärtig weitgehend auf veralteten und defekten Anlagen basieren, wie die Auswahl von weniger bewässerungsintensiven Anbaufrüchten bieten Lösungsmöglichkeiten.

Anmerkungen:
1.
Unger-Shayesteh, K., D. Düthmann, A. Gafurov, L. Gerlitz & S. Vorogushyn (2015): Die Bedeutung der Kryosphäre im Tien Shan als »Wasserturm« für Zentralasien. In: Lozán, J. L., H. Grassl, D. Kasang, D. Notz & H. Escher-Vetter (Hrsg.). Warnsignal Klima: Das Eis der Erde. pp.271-278. Online: www.klima-warnsignale.uni-hamburg.de. doi:10.2312/warnsignal.
klima.eis-der-erde.41
2. Barandun, M., J. Fiddes, M. Scherler, T. Mathys, T. Saks, D. Petrakov, M. Hoelzle (2020): The state and future of the cryosphere in Central Asia, Water Secur., 11, Article 100072, 10.1016/j.wasec.2020.100072
3. Barandun, M., Pohl, E., Naegeli, K., McNabb, R., Huss, M., Berthier, E., et al. (2021): Hot spots of glacier mass balance variability in Central Asia. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL092084. https://doi.org/10.1029/2020GL092084
4. Hamidov, A., Helming, K., Balla, D., 2016. Impact of agricultural land use in Central Asia: a review. Agron. Sustain. Dev. 36, 6. https://doi.org/10.1007/s13593-015- 0337-7
5. Siegfried, T., et al. (2012): Will climate change exacerbate water stress in Central Asia?, Climatic Change 112, 881–899, DOI 10.1007/s10584-011-0253-z
6. Chen, Y., Li, Z., Fang, G., & Li, W. (2018): Large hydrological processes changes in the transboundary rivers of Central Asia. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123, 5059–5069. https://doi.org/10.1029/2017JD028184
7. Hamidov, A., Helming, K., Balla, D., 2016. Impact of agricultural land use in Central Asia: a review. Agron. Sustain. Dev. 36, 6. https://doi.org/10.1007/s13593-015- 0337-7
8. Unger-Shayesteh, K. et al. (2013): What do we know about past changes in the water cycle of Central Asian headwaters? A review, Global and Planetary Change 110, 4–25
9. Sorg, A., et al. (2012): Climate change impacts on glaciers and runoff in Tien Shan (Central Asia), Nature Climate Change 2, 725–731, doi:10.1038/nclimate1592
10. Didovets, I., A. Lobanova, V. Krysanova et al. (2021): Central Asian rivers under climate change: Impacts assessment in eight representative catchments, Journal of Hydrology: Regional Studies 34, https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2021.100779
11. Chen, Y., L. Weihong, H. Deng et al. (2016): Changes in Central Asia’s Water Tower: Past, Present and Future. Scientific Reports 6, 35458; doi: 10.1038/srep35458; Lizenz: CC BY http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
12. Hoelzle, M., M. Barandun, T. Bolch et al. (2020): The status and role of the alpine cryosphere in Central Asia, Ch. 8, in: Xenarios, S., D. Schmidt-Vogt, M. Qadir et al.: The Aral Sea Basin. Water for Sustainable Development in Central Asia
13. Yang, T.., Q. Li, S. Ahmad, H. Zhou, and L. Li (2019): Changes in Snow Phenology from 1979 to 2016 over the Tianshan Mountains, Central Asia" Remote Sensing 11, no. 5: 499. https://doi.org/10.3390/rs11050499

Bildquellen:
B1. Eigene Darstellung; Daten nach Chen, Y., Li, Z., Fang, G., & Li, W. (2018): Large hydrological processes changes in the transboundary rivers of Central Asia. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123, 5059–5069. https://doi.org/10.1029/2017JD028184 
B2. NASA Earth Observatory (2012): Central Asia’s Water Tower; Lizenz: public domain
B3. Didovets, I., A. Lobanova, V. Krysanova et al. (2021): Central Asian rivers under climate change: Impacts assessment in eight representative catchments, Journal of Hydrology: Regional Studies 34, https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2021.100779; Lizenz: CC BY-NC-ND
B4. Barandun, M., J. Fiddes, M. Scherler, T. Mathys, T. Saks, D. Petrakov, M. Hoelzle (2020): The state and future of the cryosphere in Central Asia, Water Secur., 11, Article 100072, 10.1016/j.wasec.2020.100072; Lizenz: Creative Commons CC-BY-NC-ND

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