Petra Döll, Hydrologin; Foto: Lecher

Petra Döll, Hydrologin; Foto: Lecher

Ins Gelände geht die Geografie-Professorin Petra Döll nicht, aber sie forscht auf der ganzen Welt. „Außer in der Antarktis und – im Wesentlichen – in Grönland“, schränkt sie ein und erläutert: „Ich forsche anhand von Computersimulationen, mir liegt das Rechnen.“ Döll leitet die Arbeitsgruppe Hydrologie am Institut für Physische Geografie:

Deren Mitglieder entwickeln mathematische Modelle, mit denen der heutige Zustand und die zukünftige Entwicklung des globalen Süßwassersystems abgeschätzt werden können, also Art und Umfang der Wasserressourcen und ihrer Nutzung.

Um ein globales Wassermodell zu entwickeln, das die Wassernutzung durch Bewässerung berücksichtigt, wandte sich Döll im Jahr 1996 an die Welternährungsorganisation FAO (Food and Agriculture Organization).

Und war verblüfft: Eine Karte oder ein weltweites Verzeichnis der Bewässerungsflächen unterhalb der Länderskala existierte nicht. „Bei der FAO hatten sie nur eine Menge Aktenordner mit Daten aus den einzelnen Ländern. Eine konsistente Zusammenfassung? Fehlanzeige“, sagt Döll und berichtet, wie sie sich zusammen mit einem Doktoranden daran machte, den Datenberg zu strukturieren.

Sie sammelten die Einzelinformationen der FAO, griffen außerdem auf die Daten aus anderen Publikationen zurück, entwickelten mathematische Algorithmen und erstellten mit deren Hilfe schließlich eine Weltkarte, deren Landfläche in 9 x 9 Quadratkilometer große Kästchen geteilt ist; in jedem Kästchen lässt sich der Anteil an bewässerter Fläche ablesen.

„Diese globale Bewässerungskarte ist auf der Website der FAO hinterlegt und wird viel genutzt“, sagt Döll. Die FAO ist allerdings nicht die einzige internationale Organisation, die in Dölls Forschung eine Rolle spielt. Der Weltklimarat (IPCC), der vom Umweltprogramm (UNEP) und der meteorologischen Organisation (WMO) der Vereinten Nationen eingerichtet wurde, hat im März seinen fünften Sachstandsbericht veröffentlicht.

Zum einen hat Döll daran als Leitautorin mitgewirkt: Zusammen mit sieben weiteren Wasserforscherinnen und -forschern hat sie das Wissen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf die Süßwasserressourcen der Erde zusammengefasst und bewertet. Zum anderen geht Dölls hydrologisches Modell in Projektionen ein, die auf der Kombination verschiedener Wasser- und Klimamodelle beruhen und dementsprechend aussagekräftig sind – so etwa, wenn der IPCC-Bericht voraussagt, dass für einige Regionen der Welt sowohl der durchschnittliche Niederschlag als auch die Hochwasserhäufigkeit zunehmen und andere hingegen infolge des Klimawandels immer stärker unter Wassermangel leiden werden.

Wie verändert sich das Ökosystem Fluss?

Um das Klima, seinen Wandel in den vergangenen 100 Jahren und dessen Konsequenzen zu erforschen, arbeitet Petra Döll auch mit Vertretern anderer Wissenschaftsdisziplinen zusammen. So bestehen komplexe Wechselwirkungen zwischen Klima, Wasserhaushalt und Vegetation, die Döll zusammen mit dem „Biodiversität und Klima Forschungszentrum“ (BiK-F) der Senckenberg-Gesellschaft untersucht:

„In der Hydrologie prognostizieren wir zum Beispiel ein verändertes Strömungsverhalten von Flüssen. So kann ein Fluss im Jahresmittel weniger Wasser führen, zugleich treten mehr Hochwasser auf. Diese Schwankungen können dazu führen, dass Fische keine Laichplätze mehr finden, so dass sich das Ökosystem ‚Fluss‘ drastisch verändert. Um das zu erfassen und zu beschreiben, brauchen wir die Wissenschaftler vom BiK-F“, sagt Döll und fährt fort:

„Umgekehrt berechnen einige Vegetationsmodelle, dass bei höherem Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre die Verdunstung von Wasser durch die Vegetation sinkt. Um das in unserem Wassermodell berücksichtigen zu können, benötigen wir die Unterstützung der Forscherinnen und Forscher vom BiK-F.“ Auch in der Zusammenarbeit mit der Geodäsie profitieren beide Seiten von den Kompetenzen der jeweils anderen Disziplin:

Wenn die Geodäten Messungen des GRACE Satellitenpaares auswerten, um daraus das zeitlich veränderliche Schwerefeld der Erde zu bestimmen, nutzen sie dabei die räumlich besser aufgelösten Informationen, die in der Hydrologie über die zeitlich veränderlichen Wasserspeicher vorliegen; damit können sie ihre Messdaten besser verarbeiten.

Döll wiederum möchte eine dynamische Weltkarte der Grundwasserzehrung erstellen, also der Abnahme der Grundwasserressourcen. Dabei ist sie auf die Satellitenmessungen angewiesen, da ihr von einigen Ländern keine Daten über die Grundwassernutzung vorliegen.

Wissensintegration: konstruktive Lösungen erarbeiten

Im Umgang mit Naturressourcen wie etwa Land, Energie und Gewässer besteht ein Hauptproblem oft darin, dass die Akteure – Politiker, Wirtschaftsvertreter, Landwirte, Umweltverbände, Wissenschaftler – aneinander vorbeireden, anstatt konstruktiv nach Lösungen zu suchen. Neben der hydrologischen Forschung besteht daher ein zweiter Schwerpunkt von Dölls Arbeit darin, Methoden für die Wissensintegration zwischen den Akteuren und die gemeinsame Entwicklung nachhaltiger Strategien zu entwickeln.

„Dieses Arbeitsgebiet liegt jenseits meiner akademischen Ausbildung als Hydrologin und Modelliererin“, sagt Döll. „Aber wie in der Modellierung geht es um eine Integration von Wissen und Daten, und ich wende in der Arbeit mit den Akteuren gerne einfache Modelle an, um die Integration deren Wissens zu unterstützen.“

So beteiligt sie sich aktiv an dem Lösungsprozess, wenn Akteure mit oft sehr unterschiedlichen Sichtweisen aufeinandertreffen. Im Kreis Groß-Gerau, wo mehr Energie aus regenerativen Quellen erzeugt werden soll, genauso wie in Nordwest-China, wo sich Regierungsbeamte für nachhaltiges Land- und Wasser-Management interessieren. Auf der ganzen Welt eben. [Autorin: Stefanie Hense]