Hydrological and Sediment Yield Response Impacts to Combined Changes of Land Use Land Cover and Climate in the Sub-basin of Ethiopia

Wasser und Boden sind die zwei Grundpfeiler des Lebens in jeder Landschaft, aber sie sind keine statischen Schätze; sie verändern sich ständig, geformt durch die Hände der Menschen und die Launen des Himmels. Wenn Wälder für die Landwirtschaft gerodet werden oder wenn sich die Regenmuster aufgrund einer Erwärmung der Welt verändern, verschiebt sich das empfindliche Gleichgewicht eines Wassereinzugsgebiets. Ein Wassereinzugsgebiet ist einfach das Landgebiet, in dem alles Regenwasser, das dort fällt, in ein einziges Flusssystem abfließt, vergleichbar mit einem riesigen Trichter. In diesen Systemen bewegt sich Wasser auf unterschiedliche Weise: Ein Teil fließt oberflächlich in Bäche ab, ein Teil sickert seitlich durch den Boden, und ein Teil versickert tief in die Erde, um Grundwasserleiter aufzufüllen. Gleichzeitig kann der Boden selbst weggespült werden – ein Prozess, der als Erosion bekannt ist und Sedimente in die Flüsse trägt. Das Verständnis darüber, wie diese beiden Kräfte – die menschliche Landnutzung und der sich ändernde Klimawandel – zusammenwirken, ist entscheidlich für Gemeinschaften, die auf diese Ressourcen für Trinkwasser, Bewässerung und Ernährungssicherheit angewiesen sind. Wenn wir nicht vorhersagen können, wie sich diese Systeme in der Zukunft verhalten werden, können wir nicht für die Dürren oder Überschwemmungen planen, die bevorstehen könnten.

Im Hochland von Äthiopien, innerhalb des weiten Omo-Gibe-Flussbeckens, machte sich eine Forscherin namens Meseret Bekele Toma auf den Weg, um genau zu verstehen, wie diese Kräfte im Ajora-Woybo-Teileinzugsgebiet interagieren. Dieses Gebiet ist eine lebenswichtige Wasserquelle, die fünf ganzjährige Flüsse speist, welche schließlich in den Gibe-III-Stausee münden, einen Schlüsselwert für die Energieversorgung und die Landwirtschaft der Region. Die Landschaft hier ist eine Mischung aus hohen, kühlen Plateaus und heißen, trockenen Tiefebenen, mit Böden, die von tiefem, fruchtbarem Lehm bis hin zu grobem, nährstoffarmem Gestein reichen. Um zu sehen, was die Zukunft bringt, baute die Forscherin ein digitales Modell dieses gesamten Wassereinzugsgebiets. Dieses Modell fungiert wie ein virtuelles Labor, das es Wissenschaftlern ermöglicht, Simulationen darüber durchzuführen, wie sich Land und Klima in den kommenden Jahrzehnten verändern könnten. Die Studie untersuchte zwei spezifische Szenarien für die Zukunft: eines, in dem die globale Erwärmung moderat ausfällt, und eines, in dem sie schwerwiegend ist. Sie projizierte zudem, wie sich die Landnutzung wahrscheinlich verändern wird, unter der Annahme, dass die aktuellen Trends der Umwandlung von Wäldern und Strauchlandschaften in Ackerland anhalten. Durch die Kombination dieser beiden Arten von Veränderungen zielte die Studie darauf ab, zu sehen, ob die Auswirkungen eines sich ändernden Klimas und einer sich ändernden Landschaft einander ausgleichen oder ob sie die Probleme verschlimmern würden.

Die Ergebnisse dieser Simulationen zeichnen ein klares, wenn auch besorgniserregendes Bild für das Ajora-Woybo-Wassereinzugsgebiet. Das Modell deutet darauf an, dass die Gesamtmenge des im System verfügbaren Wassers in den kommenden Jahrzehnten schrumpfen wird. Konkret wird prognostiziert, dass die Menge des oberflächlichen Abflusses, des Wassers, das sich seitlich durch den Boden bewegt, und des Wassers, das tief im Untergrund gespeichert ist, abnehmen wird. Unter dem schwerwiegendsten Erwärmungsszenario projiziert die Studie, dass der Oberflächenabfluss bis in die 2070er Jahre um fast 5 Prozent und der Grundwasserfluss um mehr als 6 Prozent sinken könnte. Diese Reduktion wird primtär durch den Klimawandel getrieben, der in der Region weniger Regen bringen soll. Die Geschichte sieht jedoch anders aus bei der Evapotranspiration – dem Prozess, bei dem Wasser aus dem Boden und den Pflanzen in die Luft übergeht. Es wird prognostiziert, dass diese steigen wird und in naher Zukunft um über 6 Prozent zunimmt, da höhere Temperaturen zu mehr Verdunstung führen.

Vielleicht ist der auffälligste Befund derjenige, der den Boden selbst betrifft. Während das Wasser, das durch das System fließt, voraussichtlich abnehmen wird, wird prognostiziert, dass die Menge des Bodens, der weggespült und von den Flüssen mitgeführt wird, zunehmen wird. Das Modell zeigt an, dass der Sedimentertrag in naher Zukunft um mehr als 8 Prozent steigen könnte. Dies geschieht, weil sich das Land verändert; wenn Wälder und Strauchlandschaften durch Nutzpflanzen ersetzt werden, wird der Boden anfälliger für Erosion. Die Studie fand heraus, dass der Klimawandel zwar der Hauptantrieb für die Verringerung der Wasserversorgung ist, die Veränderungen in der Landnutzung durch den Menschen jedoch der primäre Grund für die Zunahme des Bodenverlusts sind. Interessanterweise wirken die beiden Kräfte manchmal in entgegengesetzte Richtungen. Während der Klimawandel beispielsweise dazu neigt, den Oberflächenabfluss zu reduzieren, neigt die Umwandlung von Land in Ackerbau dazu, ihn zu erhöhen. In der kombinierten Simulation neutralisierten sich diese gegensätzlichen Kräfte teilweise, was zu einem „neutralisierenden“ Effekt führte, bei dem die gesamte Veränderung des Wasserflusses weniger dramatisch war, als wenn sich nur das Klima geändert hätte. Dieser Ausgleich schützte jedoch nicht den Boden; die Erosion nahm weiter zu.

Auch der Zeitpunkt dieser Veränderungen spielt eine Rolle. Die Studie untersuchte die saisonalen Rhythmen der Region, die durch drei ausgeprägte Jahreszeiten definiert sind: die schweren Regenfälle des Kiremt, die leichteren Regenfälle des Belg und die Trockenzeit des Bega. Die Simulationen deuten darauf an, dass der Wasserfluss unregelmäßiger werden wird. Während der Hauptregenzeit könnte der Fluss leicht zunehmen, aber während der Trockenzeiten wird er voraussichtlich signifikant sinken. Dieses Muster deutet darauf hin, dass die Region extremen Ereignissen ausgesetzt sein könnte, mit Perioden intensiver Überschwemmungen gefolgt von schweren Dürren. Die Oberlaufgebiete des Wassereinzugsgebiets, in denen Landwirte auf das Land für ihren Lebensunterhalt angewiesen sind, sind besonders verwundbar. Die Simulationen zeigen, dass diese Gebiete eine Verringerung des für die Landwirtschaft verfügbaren Wassers erleben werden – ein Problem, das mit wachsender Bevölkerung zunehmend schwieriger zu bewältigen sein könnte.

Letztendlich verdeutlicht diese Forschung, dass das Management von Wasser- und Bodenressourcen erfordert, sowohl den Himmel als auch den Boden gleichzeitig im Blick zu behalten. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass, obwohl das Klima die dominierende Kraft ist, die den Wasserhaushalt verändert, die Art und Weise, wie Menschen das Land nutzen, der entscheidende Faktor dafür ist, wie viel Boden verloren geht. Die Ergebnisse legen nahe, dass es nicht ausreicht, lediglich auf den Klimawandel zu reagieren; Strategien müssen auch die Landbewirtschaftung adressieren. Die Reduzierung der Entwaldung und die Einführung von Anbaumethoden, die den Boden an Ort und Stelle halten, sind wesentliche Schritte. Die Studie betont, dass die Wechselwirkung zwischen Landnutzung und Klima komplex ist und von Ort zu Ort variiert, was bedeutet, dass lokale Lösungen notwendig sind. Für die Landwirte und Planer im Ajora-Woybo-Wassereinzugsgebiet bieten diese Erkenntnisse einen Fahrplan zur Vorbereitung auf eine Zukunft, in der Wasser knapper und der Boden fragiler ist, und mahnen zu einem Wechsel hin zu nachhaltigen Praktiken, die diese lebenswichtigen Ressourcen für kommende Generationen schützen können.