A4 Hydrologische Dürren

Thema

Hydrologische Dürre ist die Folge eines über die Zeit akkumulierten Niederschlagsdefizits an den verschiedenen Komponenten des Wasserkreislaufs: Sie beeinflusst den Flussabfluss, den Grundwasserspiegel und das Volumen von Feuchtgebieten. Sie bildet das letzte Glied einer Kaskade, die in der Atmosphäre beginnt und im Wasserkreislauf selbst endet: Zuerst manifestiert sie sich als meteorologische Dürre, dann als landwirtschaftliche Dürre und erst schließlich als hydrologische Dürre, die die tiefsten Wasserreserven des Systems beeinträchtigt.

Im Rahmen dieser hydrologischen Dürre reagieren Grundwasserleiter deutlich weniger träge als Flüsse. Der hydraulische Widerstand des porösen Mediums dieser Grundwasserleiter führt dazu, dass ihre Reaktion auf das Niederschlagsdefizit verzögert ist – mitunter um Monate oder Jahre –, verglichen mit der viel schnelleren Reaktion der Flüsse.

Die Budyko-Bilanz ist das direkteste konzeptionelle Modell zur Beschreibung dieser hydrologischen Dürre: Sie setzt das Verhältnis von Evapotranspiration zu Niederschlag in Beziehung zu einem regionsspezifischen Ariditätsindex. Genau dieser Trockenheitsindex bestimmt, wie viel Regenwasser tatsächlich Flüsse und Grundwasserleiter speist, anstatt in die Atmosphäre zu versickern.

Die Verringerung des Flussabflusses spiegelt an der Oberfläche die bereits beschriebene langsame Entleerung der Grundwasserleiter wider: Mit sinkendem Grundwasserspiegel nimmt der Zufluss in den Fluss exponentiell ab, wobei sich die Abflussrate mit abnehmendem Wasserstand verringert.

Die Schwere dieser hydrologischen Dürre wird formal durch einen standardisierten Niederschlagsindex charakterisiert. Dieser vergleicht die Niederschlagsmenge einer Region mit ihrer historischen Verteilung und ermöglicht den gleichzeitigen Vergleich über verschiedene Zeiträume: einen, drei, sechs und zwölf Monate. Genau dieser Vergleich mit den historischen Daten jeder Region erlaubt es, dieselbe Niederschlagsmenge in einer Region als schwere Dürre und in einer anderen als normale Niederschlagsmenge einzustufen.

Somit bedeutet hydrologische Dürre, ausgehend vom Niederschlagsdefizit, das diese Kaskade auslöst, bis zum sogenannten Memory-Effekt, der sie abschließt, unter Berücksichtigung der Trägheit des Grundwasserleiters, der Budyko-Bilanz und der Basisabfluss-Rückgangskurve, dass die vollständige Erholung des Systems nach dem Ende der Dürre mehrere ganze Jahre der Wiederauffüllung erfordern kann, bevor Flüsse, Grundwasserleiter und Feuchtgebiete wieder ihren üblichen Pegel erreichen.

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