Het Rappbode-reservoir in de Harz is het grootste drinkwaterreservoir van Duitsland, ongeveer een miljoen mensen van drinkwater voorzien in onder meer de regio Halle en het zuidelijke deel van de deelstaat Saksen-Anhalt. De watertemperatuur in het reservoir kan nu aanzienlijk stijgen als gevolg van klimaatverandering. Als de gemiddelde opwarming van de aarde tegen het jaar 2100 tussen de 4 en 6 graden ligt, zoals de huidige trend suggereert, De temperatuur in het Rappbode Reservoir zal vergelijkbaar worden met die in het Gardameer en andere meren ten zuiden van de Alpen. In een artikel in Wetenschap van de totale omgeving tijdschrift, een team van onderzoekers onder leiding van het Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ) schrijft dat de exploitanten van het reservoir de effecten op de drinkwatervoorziening gedeeltelijk kunnen compenseren - om dit te doen, ze zouden de manier waarop het reservoir wordt beheerd moeten veranderen.

De effecten van klimaatverandering zijn al te zien in het Rappbode Reservoir:In de afgelopen 40 jaar, de wateroppervlaktetemperatuur in het reservoir is in de zomermaanden met zo'n 4 graden gestegen. Deze trend kan zich voortzetten, zoals nu is aangetoond door een team van onderzoekers onder leiding van Dr. Karsten Rinke, die meren onderzoekt bij UFZ. Werkend op basis van een meermodel ontwikkeld door Amerikaanse onderzoekers, het team hield rekening met mogelijke strategieën voor reservoirbeheer om de gevolgen te voorspellen die klimaatverandering zou kunnen hebben op de watertemperatuur en op de fysieke structuur van het meer, die de gelaagdheid en seizoensgebonden menging van het waterlichaam regelen. Hun onderzoek keek naar drie scenario's voor toekomstige uitstoot van broeikasgassen. De zogenaamde "representatieve concentratieroutes" (RCP's) beschrijven of de uitstoot van broeikasgassen wordt stopgezet (RCP 2.6), zal blijven stijgen (RCP 6.0) of zelfs onverminderd blijven stijgen (RCP 8.5) tegen 2100. Volgens het Intergouvernementeel Panel over Klimaatverandering IPCC, het laatste geval zou leiden tot een gemiddelde opwarming van de aarde van meer dan 4 graden tegen het einde van deze eeuw.

Voor de scenario's RCP 2.6 en RCP 6.0 geldt de auteurs van het onderzoek voorspelden dat de gemiddelde temperatuur op het wateroppervlak van het Rappbode-reservoir tegen het jaar 2100 elk decennium met respectievelijk 0,09 graden of 0,32 graden zal stijgen. Dit zou overeenkomen met een totale stijging van ongeveer 0,7 graden (RCP 2.6) en rond de 2,6 graden (RCP 6.0) tegen het einde van deze eeuw. Zoals verwacht, de temperatuurstijging zou het grootst zijn in het RCP 8.5-scenario, waardoor de watertemperatuur elk decennium met 0,5 graden zou stijgen of ongeveer. 4 graden tegen 2100.

Echter, wat betreft het gebruik van drinkwater, wat er gebeurt in de diepere lagen van het reservoir, d.w.z. op diepten van 50 meter en lager - is ernstiger, want hier wordt onbehandeld water afgevoerd voordat het wordt behandeld om het als drinkwater te bereiden. Het is waar dat de effecten tegen 2100 relatief gering zouden zijn onder de RCP 2.6- en RCP 6.0-scenario's, aangezien de watertemperatuur het hele jaar door rond de 5 graden zou blijven. Echter, onder het RCP 8.5-scenario zullen de watertemperaturen aanzienlijk stijgen - met bijna 3 graden tegen het einde van de eeuw. Als resultaat, het water in de diepten van het reservoir zou opwarmen tot ongeveer 8 graden. "Dit zou een stuwmeer in de noordelijkste hooglanden van Duitsland veranderen in een watermassa die vergelijkbaar is met het Lago Maggiore of het Gardameer tegenwoordig, ", zegt UFZ-wetenschapper Rinke. Een toename van deze omvang zou gevolgen hebben omdat het de snelheid van biologische metabolische processen aanzienlijk zou versnellen.

"Een temperatuurstijging tot 8 graden verdubbelt bijna de zuurstofbehoefte, dat is de hoeveelheid zuurstof die organismen verbruiken tijdens hun ademhalings- en afbraakprocessen, " zegt hoofdauteur Chenxi Mi, die zich in zijn doctoraat aan het UFZ richt op klimaateffecten op het Rappbode Reservoir. Een verhoogd zuurstofverbruik legt een extra druk op het zuurstofbudget van het water, omdat de duur van zomerstagnatie - de fase van stabiele temperatuurstratificatie in meren waarin het diepe water is afgesloten voor zuurstoftoevoer uit de atmosfeer - al langer wordt door klimaatverandering. Plus, warmer water kan ook niet zoveel zuurstof opnemen. Mogelijke gevolgen zijn onder meer een intensiever oplossen van nutriënten en opgeloste metalen uit het sediment, algengroei en een toename van blauwalgen.

Met andere woorden, het 8.5-scenario zou gevolgen hebben voor de drinkwatervoorziening als het zich zou voordoen. De beheerders van het reservoir halen niet voor niets het ruwe water uit de onderste lagen, omdat het water daar koud is en slechts weinig zwevende stoffen bevat, opgeloste metalen, algen, bacteriën en potentieel pathogene micro-organismen. Als het zuurstofgehalte daar sneller daalt door de stijgende watertemperatuur, het risico op besmetting neemt toe, bijvoorbeeld door stoffen die vrijkomen uit het sediment en een grotere bacteriegroei. De behandeling van het water zou dus een grotere inspanning van de operators vergen, en ze zouden te maken krijgen met hogere eisen aan de behandelingscapaciteit die ze zouden moeten reserveren. “Dat betekent dat het voorkomen van opwarming van het diepe water ook de moeite waard is vanuit het oogpunt van de drinkwatervoorziening, en de ideale manier om dit te doen is een ambitieus klimaatbeleid dat de opwarming beperkt, ' zegt Rinke.

Maar de operators staan ​​niet geheel machteloos tegen de opwarming van het diepe water in het reservoir. De modelsimulaties van het team van Rinke laten zien dat een deel van de warmte kan worden geëxporteerd door een slim systeem te gebruiken om het water te onttrekken. Dit heeft te maken met het water dat vrijkomt in de benedenstroomse wateren, dat wil zeggen, het water dat wordt onttrokken en in de waterloop onder het reservoir terechtkomt om de lozingscondities daar stabiel te houden. Deze zogenaamde stroomafwaartse afvoer zou niet, zoals tot dusverre het geval was, uit de lagere lagen moeten worden afgevoerd, maar van nabij het oppervlak.

"Deze aanpak zou het mogelijk maken om de extra warmte die door klimaatverandering wordt veroorzaakt weer vrij te maken, " legt Rinke uit. Echter, hij voegt toe, het zou onmogelijk zijn om te voorkomen dat het diepe water opwarmt als de luchttemperatuur boven de 6 graden stijgt. "Hoewel operators door de zeer droge jaren die we de laatste tijd hebben gehad meer te maken hebben met een tekort aan water, het is net zo belangrijk om na te denken over de kwaliteit van het water. Op het gebied van reservoirbeheer we hebben zeker opties en kunnen inspelen op nieuwe omstandigheden veroorzaakt door klimaatverandering. Op deze manier, we kunnen bepaalde negatieve effecten verminderen door middel van klimaatadaptatiemaatregelen."

De exploitanten van het Rappbode-reservoir van de firma Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt zijn hiervan op de hoogte. Ze werken al vele jaren nauw samen met Karsten Rinke en zijn team van onderzoekers aan het UFZ om de effecten van klimaatverandering te beoordelen en bespraken mogelijke opties voor aanpassing van het Rappbode Reservoir. De Talsperrenbetrieb plant al nieuwe infrastructuren die het mogelijk maken om de nieuwe beheerstrategieën te implementeren.