Globaler Wasserkreislauf

Als globaler Wasserkreislauf wird ein zentraler Bestandteil des Klimasystems der Erde bezeichnet. Er beschreibt die kontinuierliche Bewegung von Wasser zwischen Ozeanen, Flüssen und Seen, Landflächen und der Atmosphäre.

Angetrieben von der Energie der Sonne wechselt das Wasser fortlaufend zwischen seinen verschiedenen Aggregatzuständen und durchläuft einen geschlossenen Kreislauf aus Verdunstung, Wolkenbildung, Niederschlag und Rückfluss. 

Diese Prozesse prägen Wetter und Klima, beeinflussen die Temperaturverteilung und bestimmen maßgeblich die räumliche Verteilung der Niederschläge weltweit.

Ausgangspunkt des Wasserkreislaufs ist die Verdunstung (Evaporation). Jährlich gelangen rund 500.000 km³ Wasser von den Ozeanen, Seen und Böden als Wasserdampf in die Atmosphäre. Hinzu kommt die Transpiration der Pflanzen, die über ihre Blätter Wasser verdunsten und dadurch gleichzeitig zur Kühlung der Vegetation beitragen.

Mit zunehmender Höhe wird die Luft kühler und die Wasseraufnahmekapazität der Luft nimmt ab. Der Wasserdampf kondensiert zu feinen Wassertröpfchen oder Eiskristallen, aus denen Wolken entstehen. Werden diese groß genug, fällt das Wasser als Regen, Schnee oder Hagel wieder auf die Erdoberfläche zurück. Dort versickert ein Teil im Boden und speist das Grundwasser, während der übrige Anteil über Bäche und Flüsse schließlich wieder in die Meere gelangt. Damit schließt sich der globale Wasserkreislauf.

Der Wasserkreislauf ist weit mehr als nur ein Transportmechanismus für Wasser. Er übernimmt zugleich eine Schlüsselrolle im Energiehaushalt der Erde. Rund ein Drittel der von der Sonne eingestrahlten Energie wird über Verdunstung, Wasserdampftransport und Kondensation innerhalb des Wasserkreislaufs umgesetzt, verteilt und wieder abgeführt.

Dadurch trägt der globale Wasserkreislauf wesentlich zur Regulierung der Temperaturen, zur Bildung von Wolken und Niederschlägen sowie zur Entstehung regionaler und globaler Wettersysteme bei. Veränderungen oder Störungen des Wasserkreislaufes können deshalb unmittelbare Auswirkungen auf Wetter und Klima haben.

Der Wassertransport ist untrennbar mit den Luftströmungen der Atmosphäre verbunden. Bei der Verdunstung wird der Erdoberfläche Wärmeenergie entzogen und im Wasserdampf gespeichert. Gelangt die feuchte Luft in größere Höhen und kondensiert dort, wird diese zuvor aufgenommene Energie wieder freigesetzt. Gleichzeitig transportieren Winde enorme Mengen an Wasserdampf und latenter Wärme von den Ozeanen über Kontinente hinweg.

Wasser, Energie und Luftbewegung bilden somit ein eng gekoppeltes System, in dem jede Veränderung Auswirkungen auf die anderen Komponenten haben kann.

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Der Wasserkreislauf verläuft regional sehr unterschiedlich. In den Tropen führen hohe Sonneneinstrahlung und warme Meeresoberflächen zu intensiver Verdunstung und häufigen Niederschlägen bei vergleichsweise konstanten Temperaturen. 

In Wüstenregionen hingegen herrscht Wassermangel. Dort sind Verdunstung und Niederschläge gering, während die Tagestemperaturen oft sehr hoch ausfallen. Die gemäßigten Breiten liegen zwischen diesen Extremen und weisen meist ausgeglichenere Verhältnisse auf.

Bemerkenswert ist, dass lediglich 8 bis 10 Prozent des über den Weltmeeren verdunstenden Wassers als Niederschlag auf die Kontinente gelangen. Rund ein Drittel des Niederschlags über Land stammt somit unmittelbar aus der Verdunstung der Ozeane. 

Die übrigen zwei Drittel entstehen durch wiederholte Verdunstung über den Landflächen selbst und werden durch atmosphärische Luftströmungen kontinuierlich weitertransportiert. Wie stark Verdunstung und Niederschlag in einzelnen Regionen ausfallen, hängt unter anderem von der Verteilung von Land und Meer, von Gebirgen sowie von den großräumigen Zirkulationsmustern in der Atmosphäre ab. 

So gilt der Atlantik in Bezug auf Verdunstung als Wassermangelgebiet, während der Pazifik wegen seiner ausgedehnten tropischen Wasserflächen einen deutlichen Feuchtigkeitsüberschuss aufweist.

Einflussfaktoren

Die Intensität des Wasserkreislaufs wird von zahlreichen natürlichen Faktoren bestimmt. Dazu zählen vor allem die Sonneneinstrahlung, die Temperatur, die Vegetation sowie die großräumigen Luftströmungen. Pflanzen und Ozeane stellen dabei die bedeutendsten Quellen für die Verdunstung dar und treiben den Wasserkreislauf maßgeblich an.

In der aktuellen Forschung wird immer noch zu wenig untersucht, in welchem Umfang Eingriffe in natürliche Strömungssysteme die Verteilung von Feuchtigkeit und Energie beeinflussen können.

Wind entsteht durch Druckunterschiede in der Atmosphäre. Er ist das mit Abstand wichtigste Transportmedium für Wärme und Wasserdampf. Deshalb sollte wissenschaftlich untersucht werden, ob und in welchem Umfang Veränderungen großräumiger Luftströmungen lokale oder regionale Auswirkungen auf die Feuchtigkeitsverteilung, die Niederschläge oder die Temperaturen haben können. Viele dieser aktuellen Fragestellungen sind bislang nicht abschließend geklärt.

Fazit

Der globale Wasserkreislauf ist ein hochkomplexes und dynamisches System, das Wasser, Energie und Luftbewegung miteinander verbindet. Er bestimmt maßgeblich die Entstehung von Wetter, die Verteilung der Niederschläge sowie den Energiehaushalt der Erde.

Wer den Wasserkreislauf versteht, versteht auch besser die physikalischen Zusammenhänge zwischen Atmosphäre, Wind, Temperatur und Klima. Dieses Verständnis bildet zugleich eine wichtige Grundlage, um mögliche Auswirkungen natürlicher oder anthropogener Veränderungen der atmosphärischen Strömungssysteme wissenschaftlich einordnen und bewerten zu können.