27. 05. 2024
Verfasst von: Mike Müller-Petke

Süßwasser an Küsten – Versalzung im Blick

Am Strand stehen ein Bohrturm, Container und Kisten mit Material. Ein Mann mit Schutzkleidung und Helm steht davor und hält Bohrausrüstung in den Händen. — Geophysiker Michael Grinat begleitet den Einbau der SAMOS-Messstrecke. Das am LIAG entwickelte Salzwasser-Monitoringsystem ist ein weltweit einzigartiges Frühwarnsystem. SAMOS kann Wasserversorger nachhaltig im Wassermengenmanagement gegen Versalzungsprozesse unterstützen.

Küsten bilden die Lebensgrundlage von Milliarden Menschen weltweit. Doch ihre Trinkwasserversorgung aus Grundwasser wird zunehmend durch Versalzung gefährdet. Naturwissenschaftliche Forschung an Küsten ist damit auch in gesellschaftliche Prozesse wie Landwirtschaft, Infrastrukturausbau, Tourismus und Naturschutz eingebunden. Ein System zum Salzwasser-Monitoring aus Niedersachsen überwacht die Verteilung von Süß- und Meerwasser an der Nordsee.

Dynamiken am Land-Meer-Übergang überwachen

Küstenaquifere – wo Land und Meer ineinander übergehen – sind ein besonderer Lebensraum, der aber durch den Klimawandel stark unter Druck steht. Laut World Oceans Review liegen 13 der 20 Megastädte der Welt mit jeweils mehr als 10 Millionen Menschen in Küstennähe. Die Verfügbarkeit von Trinkwasser aus den Grundwasserressourcen ist eng mit dem Meer und demnach auch mit Salzwasser verknüpft. Doch der Übergang von Süß- zu Salzwasser im Untergrund hält sich nicht an die Küstenlinie. Vielmehr ist er ein dynamisches System aus geologischen Gegebenheiten, Niederschlägen, Meeresspiegelveränderungen und der Nutzung der Aquifere. Dieses dynamische System zu beschreiben und zu verstehen ist notwendig, um Veränderungen frühzeitig zu erkennen, eine nachhaltige und bedarfsgerechte Nutzung zu ermöglichen und Konflikte zu vermeiden.

Süß- und Meerwasser vermischen sich

Das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) hat das Salzwasser-Monitoring-System SAMOS entwickelt, um Gefährdungen durch Versalzung zu erkunden und zu beobachten. Es basiert auf der Gleichstromgeoelektrik, besteht aus einer vertikalen, fest in eine Bohrung eingebaute Elektrodenstrecke und einem automatisch messenden System an der Erdoberfläche. Die ersten Prototypen des Systems senden bereits seit 2009 Daten aus den Wassergewinnungsgebieten auf der Nordseeinsel Borkum in Tiefen zwischen 44 und 65 Metern. Sie erlauben im Übergangsbereich zwischen Süßwasserlinse und salzwasserführenden Schichten einen Einblick in langfristige Veränderungen.

Die Grafik zeigt einen Meeresstrand, Messelektronik an Land und Farbverläufe im Untergrund. — Das SAMOS-System überwacht in Echtzeit die Verteilung und Durchmischung von Salz- und Süßwasser im Untergrund hochgenau anhand der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit (rot: hohe Leitfähigkeit von Salzwasser; blau: niedrige Leitfähigkeit von Süßwasser).

Weitere Systeme wurden in Abickhafe (2018) in Zusammenarbeit mit dem Oldenburgisch-Ostfriesischen Wasserverband (OOWV) eingebaut. Die Forschungsgruppe DynaDeep, geleitet von Prof. Dr. Gudrun Massmann, Universität Oldenburg, installierte im Sommer 2022 am Nordstrand von Spiekeroog die aktuellste Station. Sie untersucht, wie sich Süß- und Meerwasser in unmittelbarer Küstennähe mischen und wie sich die Grundwasserzusammensetzung durch biogeochemische Reaktionen verändert. Das lässt Rückschlüsse auf die gegenwärtige und zukünftige Dynamik von Ökosystemfunktionen am Land-Meer-Übergang zu.