Baugrund

Wasserverlust lässt Metropolen sinken

Wird zu viel Grundwasser abgepumpt, schrumpft der Boden. Ganze Städte drohen zu versinken. Küstenstädte wie Bangkok oder Jakarta sind durch steigende Meeresspiegel umso stärker von Überflutungen bedroht.

Infolge der Erderwärmung steigt der Meeresspiegel, so dass in Küstengebieten häufiger Überschwemmungen drohen. Diese Formel ist bekannt, doch sie beschreibt die Gefahr für viele Regionen nur unzureichend. In Metropolen wie Bangkok oder Jakarta besteht das größere Problem darin, dass die Städte mitsamt ihrem Untergrund sinken. „Teilweise ist die Landsenkung bis zu zehnmal schneller als der Anstieg des Meeresspiegels, was diese Gebiete besonders verwundbar macht“, sagt Gilles Erkens von der Universität Utrecht und der Forschungsstelle „Deltares“, die die sinkenden Städte untersucht.

Forscher unterscheiden zwischen zwei verschiedenen Ursachen. „Es gibt natürliche Landsenkungen, die auf tektonische Vorgänge, Auflast durch Sedimente oder sogar Auswirkungen der letzten Eiszeit zurückgehen“, sagt Erkens. „Wesentlich größer ist aber der Einfluss des Menschen, indem er massiv Grundwasser abpumpt.“ Weil das Wasser fehlt und gleichzeitig die oberen Schichten mit ihrem Gewicht drücken, werden die unzähligen Körnchen im Untergrund dichter zusammengedrängt. So benötigen sie weniger Platz – der Boden sinkt ein.

Häuser geraten in Schieflage, Straßen brechen auf

In Jakarta sind es mancherorts bis zu 25 Zentimeter im Jahr. Da der Untergrund nicht gleichmäßig schrumpft, geraten immer wieder Häuser in Schieflage, brechen Straßen auseinander. Der zurückweichende Boden führt außerdem dazu, dass es häufiger Überschwemmungen gibt, die stärker ausfallen und länger anhalten. Im Januar 2020 ereilten Jakarta Überschwemmungen, der mindestens 60 Menschen zum Opfer fielen. „Die Hauptstädte Indonesiens, Vietnams und Thailands müssen handeln, sonst werden sie unter das Niveau des Meeresspiegels sinken“, sagt Erkens.

Ein Vorbild ist Tokio. Auch hier führte vor allem in den 1950er Jahren die Grundwasserentnahme der wachsenden Metropole zu einer Absenkung von über vier Metern. Der Grundwasserverbrauch wurde daraufhin stark eingeschränkt. Zusätzlich wurden alternative Quellen geschaffen, etwa Reservoirs in den Bergen. All das führt dazu, dass die Stadt heute kaum noch sinkt.
Foto: Menschen laufen durch die überfluteten Straßen von Jakarta, VOA Indonesian Service (Wikimedia)

Eine Idee: Venedig soll steigen – durch Wasserinjektionen

Eine weitere Stadt, die die Grundwasserentnahme reguliert hat, ist Venedig. Dennoch fällt die Lagunenstadt. „Grund dafür ist vor allem die natürliche Senkung, die etwa einen Millimeter im Jahr beträgt“, sagt der Ingenieur Pietro Teatini der Universität Padua. „Vor allem die jungen Sedimente unter Venedig verdichten sich langsam durch die Auflast ihres eigenen Gewichtes.“ Weiterhin spielt Tektonik eine Rolle, denn die Afrikanische Platte schiebt sich stetig unter die Alpen, wodurch die vorgelagerten Ebenen in Norditalien sinken. Zusammen mit dem steigenden Meeresspiegel ist die Stadt immer häufigeren Fluten ausgesetzt als noch vor 100 Jahren.

Mit dem Großbauprojekt „Mose“ will sich Venedig durch ein bewegliches Flutschutzwehr schützen, das an den drei Öffnungen der Lagune installiert wird. Doch auf die Fertigstellung des Sperrwerks warten die Anwohner seit Jahren. Zwar sind die 78 versenkbaren Schleusen am Meeresboden schon verankert, aber nicht alle Kompressoren sind zusammengeschlossen. Das verheerende Hochwasser im November 2019 konnte so nicht verhindert werden. Teatini forschte zeitweise an einer anderen Lösung: Die Stadt soll durch die Injektion von Meerwasser in den Untergrund wieder gehoben werden. „Die Idee ist einfach: Wenn die Grundwasserentnahme Landsenkung verursacht, würde das Hinzuführen von Wasser die Sedimente ausdehnen und damit die Oberfläche heben“,sagt er. „Unsere Modelle zeigen, dass damit in zehn Jahren 20 bis 25 Zentimeter Höhe gewonnen werden könnten.“
Foto: In nur 30 Minuten können die Fluttore eine Differenz von 2 m zwischen Lagune und Adria herstellen (Wikimedia)

Auch Kalifornien sinkt

Von solch visionären Projekten sind die sinkenden asiatischen Städte noch weit entfernt. Dort geht es zunächst darum, die – oftmals illegale – Grundwasserförderung zu drosseln. Das ist keine leichte Aufgabe in Regionen, die so schnell wachsen, dass Restriktionen schwer durchgesetzt werden können. Städte wie Bangkok haben allerdings bereits begonnen, Grundwasser zu besteuern. Installationen von Fluttoren oder anderen Infrastrukturprojekten würden einer Stadt wie Jakarta allenfalls Luft verschaffen, das Problem der illegalen Grundwasserentnahme zu regulieren.

Wasserentnahme und sinkender Boden sind nicht nur ein Problem der Küstengebiete. Prominentes Beispiel ist das San Joaquin Valley in Kalifornien, der südliche Teil des Längstals zwischen den Gebirgszügen der Sierra Nevada und den Coast Mountains. Wegen der fruchtbaren Böden hat die Landwirtschaft eine lange Tradition. Um die Erträge zu halten, muss oft zusätzlich bewässert werden. „In normalen Jahren wird rund ein Drittel des Wasserbedarfs im Valley durch Grundwasser gedeckt“, erläutert Michelle Sneed vom U.S. Geological Survey. „In Zeiten von Dürren wird aber viel mehr verbraucht.“ Und zwar so viel, dass nicht nur immer tiefere Wasserschichten angezapft werden, sondern sich genau wie in den asiatischen Küstenstädten die Landschaft nach und nach senkt. Besonders in den 1920er bis 1970er Jahren wurde so viel Wasser gefördert, dass im San Joaquin Valley ein Landschwund von bis zu achteinhalb Metern gemessen wurde. Daraufhin wurde die Grundwasserentnahme reduziert, das Land sank etwas langsamer.

Die Folge: Der wichtige Wasserkanal kann weniger aufnehmen

Doch gerade in anhaltenden und folgenden Trockenjahren, wie von 2012 bis 2016, ist der Wasserbedarf entsprechend hoch. Teile des Tals sanken mancherorts bis zu 60 Zentimeter im Jahr und der Grundwasserspiegel um mehr als drei Meter. Das führt zu einer erneuten Abwärtsbewegung der Oberfläche, vor allem im Süden von San Joaquin Valley. Zwar droht keine Überschwemmung wie an der Küste, doch die Subsidenz, wie Geoforscher das Absinken großer Gebiete nennen, schadet der Infrastruktur. Zum Beispiel dem Delta-Mendota-Kanal, der Wasser vom Norden in den Süden bringt. „Durch die Landsenkung reicht das Wasser im Kanal näher an die Oberkante“, sagt Sneed. „Insgesamt können er und andere Aquädukte weniger Wasser aufnehmen und transportieren.“ Das erhöht wiederum den Wassermangel, den man durch zusätzliche Brunnen ausgleichen will. Es entsteht ein Teufelskreis.

Berlin hat diese Probleme nicht – im Gegenteil

Selbst wenn es gelingt, die Grundwasserförderung deutlich zu verringern, kann das Folgen haben, wie das Beispiel Berlins zeigt. Weil der Bedarf zurückgeht, fördern die Pumpen der Wasserwerke heute deutlich weniger als noch vor 25 Jahren. Dadurch steigt das Grundwasser stellenweise bis auf sein ursprüngliches Niveau – und flutet Keller von Häusern, die in den „trockenen Jahren“ errichtet wurden. Das macht vor allem Grundstücksbesitzern im Gebiet des Berliner Urstromtals zu schaffen. Das Grundwasser ist allerdings in so großer Menge vorhanden, dass Berlin als einzige deutsche Millionenstadt ihren Trinkwasserbedarf aus Grundwasser decken kann. Im Gegensatz zu umliegenden Regionen in Brandenburg musste auch in den vergangenen Hitzesommern die Entnahme nicht reguliert werden – bisher.