Wasserkreislauf – Warum Wasser nie wirklich „ausgeht“

Wasserkreislauf – Warum Wasser nie wirklich „ausgeht“

Der Wasserkreislauf (hydrologischer Kreislauf) ist der Grund, warum die Erde seit Milliarden Jahren ungefähr die gleiche Menge Wasser besitzt – nur in ständig wechselnder Form und Verteilung. Es gibt kein globales Wassermangel-Problem, sondern nur lokale, saisonale oder nutzungsbedingte Engpässe.

Siehe:

Wasser – Grundlagen, Eigenschaften und Qualitätsstufen
Wasserkreislauf – Warum Wasser nie wirklich „ausgeht“
Prüfen von Wasserqualität – einfache Methoden

Die Hauptschritte des Kreislaufs

1. Verdunstung

  Wasser aus Ozeanen, Seen, Flüssen, Böden und Pflanzen (Transpiration) verdunstet durch Sonnenenergie in die Atmosphäre.  
  → Ozeane liefern ~86 % des globalen Wasserdampfs.  
  → Pflanzen transpirieren jährlich mehr Wasser als alle Flüsse zusammen transportieren.

1. Kondensation

  Wasserdampf kühlt in höheren Luftschichten ab → Wolkenbildung (Tröpfchen oder Eiskristalle).  
  → Hier entsteht Nebel, Tau, Wolken – Basis für Nebelsammler und Tausammler.

1. Niederschlag

  Wolken regnen, schneien, hageln oder nieseln ab → flüssig (Regen), fest (Schnee, Hagel) oder als Tau/Nebel.  
  → Global fallen jährlich ~505.000 km³ Niederschlag (davon ~78 % über Ozeane, ~22 % über Land).  
  → In Deutschland: ca. 188 Milliarden m³ Niederschlag pro Jahr (~2.200 mm im Mittel).

1. Abfluss & Infiltration

  * Oberflächenabfluss → Flüsse, Seen, Ozeane.  
  * Infiltration → sickert in den Boden → Grundwasser.  
  → Nur ~10–20 % des Niederschlags fließt sofort ab; der Rest versickert oder verdunstet wieder.

1. Rückkehr zum Ausgangspunkt

  Grundwasser speist Flüsse, Quellen und Brunnen → Pflanzen saugen es auf → Verdunstung/Transpiration schließt den Kreis.

Fakten

• Wasser ist zirkulierend, nicht endlich.
• In Deutschland: Riesige Grundwasserreserven (~200–300 Mrd. m³ nutzbar), stabiler Niederschlag (auch wenn trockene Sommer zunehmen).
• Selbst bei Blackout oder Versorgungsbruch: Regen, Nebel, Tau, Luftfeuchtigkeit (Atmospheric Water Generator), Flüsse (Widderpumpe), Brunnen.

Kosmischer Input & Output – langfristige Stabilität

• Verlust → Die Erde verliert jährlich nur winzige Mengen Wasser ins All (ca. 3.000–95.000 Tonnen, vor allem Wasserstoff durch Jeans-Escape und Sonnenswind).
• Input → Dieser Verlust wird ungefähr ausgeglichen durch Meteore, Mikrometeoriten und interplanetaren Staub (ca. 40.000–100.000 Tonnen pro Jahr, teils wasserhaltig).
• Fazit: Die globale Wassermenge ist seit mindestens 4 Milliarden Jahren weitgehend stabil. Panik vor „kein Wasser mehr auf der Erde“ ist wissenschaftlich nicht haltbar – was fehlt, ist meist lokale Verfügbarkeit oder Zugang.

Wasserverlust und kosmischer Nachschub

Die Erde verliert kontinuierlich winzige Mengen Wasser an das Weltall – gleichzeitig wird diese Menge jedoch ungefähr wieder aufgefüllt. Der globale Wasservorrat bleibt daher seit Milliarden Jahren weitgehend stabil.

Verlust durch Sonnenwind und Atmosphärenflucht

Jährlich entweicht der Erde eine sehr kleine Menge Wasser (genauer: Wasserstoff aus Wasserdampf) ins All. Die wichtigsten Mechanismen sind:

• Jeans-Escape: Leichte Wasserstoff-Atome erreichen durch thermische Bewegung die Exosphäre und entkommen der Schwerkraft.
• Charge-Exchange und Polar Wind: Ionisierter Wasserstoff wird durch Wechselwirkung mit dem Sonnenwind abgestreift.
• Photodissociation: UV-Strahlung spaltet H₂O in der oberen Atmosphäre → H entweicht leichter als O.

Aktuelle Schätzungen (basierend auf Satellitenmessungen, MAVEN-Daten vom Mars-Vergleich und Modellen):

• Verlustrate: ca. 3–30 kg Wasserstoff pro Sekunde
• Wasseräquivalent: 3.000 bis 95.000 Tonnen Wasser pro Jahr (je nach Studie und Sonnenaktivität).

Verglichen mit den 1,386 Milliarden km³ Wasser auf der Erde entspricht das einem Verlust von etwa 0,000000002 bis 0,00000007 % pro Jahr – also extrem langsam.

Kosmischer Input – Nachschub aus dem All

Der Verlust wird durch extraterrestrisches Material fast exakt ausgeglichen:

• Mikrometeoriten und interplanetarer Staub: ca. 40.000–100.000 Tonnen pro Jahr fallen auf die Erde.
• Kohlige Chondrite (Meteoriten): enthalten 5–20 % Wasser in gebundener Form.
• Kometen (Eisanteil 50–80 %): episodisch große Mengen bei seltenen Einschlägen.

Netto-Bilanz: Der jährliche Input liegt in der gleichen Größenordnung wie der Verlust – in vielen Modellen sogar leicht höher. Die globale Wassermenge ist daher seit mindestens 4 Milliarden Jahren stabil.

Bedeutung:

• Kurzfristig (nächste Jahrtausende): Kein spürbarer globaler Verlust – Probleme entstehen nur durch lokale Verteilung, Verschmutzung oder Übernutzung.
• Langfristig (Milliarden Jahre): Die Sonne wird heißer → mehr Verdunstung → höherer Verlust → Ozeane verschwinden irgendwann (in ~1–2 Mrd. Jahren). Für menschliche Zeitskalen irrelevant.
• Fazit: Die These „Wasser aus dem All gleicht den Verlust aus“ ist wissenschaftlich korrekt. Der Kreislauf bleibt geschlossen – Panik vor „die Erde trocknet global aus“ ist unbegründet.

Wasserverlust durch Atmosphärenflucht und kosmischer Nachschub

Die Erde verliert kontinuierlich winzige Mengen Wasser an das Weltall – gleichzeitig wird diese Menge jedoch ungefähr wieder aufgefüllt. Der globale Wasservorrat bleibt daher seit Milliarden Jahren weitgehend stabil.

Was passiert mit dem Sauerstoff?

Bei jeder dissoziierten Wassermolekül bleibt ein Sauerstoffatom (O) oder O₂-Molekül zurück.

• Sauerstoff ist viel schwerer (Atomgewicht 16 vs. 1 bei H) und erreicht nicht die nötige Geschwindigkeit für Jeans-Escape.
• Der Großteil des freigesetzten Sauerstoffs:
  • Reagiert in der oberen Atmosphäre zu molekularem Sauerstoff (O₂)
  • Oder oxidiert die Erdkruste (z. B. Eisen zu Rost)
  • Oder wird in Mineralien gebunden
• Netto-Effekt: Fast der gesamte Sauerstoff bleibt auf der Erde (Atmosphäre + Kruste).
• Historisch trug dieser Prozess (zusammen mit Photosynthese) zum Great Oxidation Event (GOE, ~2,4 Mrd. Jahre vor heute) bei – die Atmosphäre wurde oxidierter.

Quellen (Auswahl)

• NASA MAVEN-Mission (Mars-Atmosphärenverlust-Vergleich)
• Studien zu Jeans-Escape und kosmischem Input (z. B. Nature Geoscience, Icarus, Planetary Science Journal)
• Globale Wassermenge: USGS / IPCC-Berichte
• Photodissociation und O-Verbleib: Atmosphärenmodelle (z. B. Tian et al., Catling & Kasting)