Virtuelles Wasser Peter Krebs Umwelttag TU Dresden, 9. Juni 2010 Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Virtuelles Wasser Peter Krebs Umwelttag TU Dresden, 9. Juni 2010

Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Peter Krebs Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Virtuelles Wasser Globales Wasser Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Das Konzept des virtuelles Wassers

Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Peter Krebs Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Virtuelles Wasser Globales Wasser Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Das Konzept des virtuelles Wassers

Wasserkreislauf

Wasserbilanz Niederschlag N Evapotranspiration ET S Speicher S Abfluss A Flussgebiet Flussgebiet, langfristig  Zeithorizont ist maßgebend für Gleichgewicht  Anthropogener Einfluss kann das Gleichgewicht stören

Globale Wasserflüsse und -speicher Volumen in 103 km3 Fluxe in 103 km3 a-1

Anteil an totalem Wasser Anteil an verfügbarem Süßwasser Globale Wasservorkommen Wasserressource Volumen Anteil an totalem Wasser Anteil an verfügbarem Süßwasser Erneue-rungszeit (103 km3) (%) (%) (a) Salzwasser 1370323 93,942 3000 Fossiles Grundwasser 60000 4,113 5000 Eis 24000 1,645 8000 Actives Grundwasser 4000 0,274 91,38 330 Seewasser 280 0,019 6,34 7 Bodenfeuchte 85 0,0058 1,93 1 Atmosphäre 14 0,00096 0,32 0,027 Flüsse 1,2 0,00008 0,03 0,031 Verfügbares Süßwasser 28380,2 0,3 Total 1475703 ~100 100

Wasserbilanz der Erde und der Kontinente Fläche Niederschlag Evapotranspiration Abfluss 106 km2 mm km3 Globus 510 1130 577000 Ozeane 361 1270 458000 1393 503000 -123 -45000 Kontinenten 149 799 119000 497 74000 302 45000 Afrika 30,1 740 22300 604 18253 136 4047 Asien 43,5 742 32200 431 18690 311 13510 Australien + Oz. 8,9 791 7080 523 4680 268 2400 N Amerika 24,3 756 18300 432 10430 324 7870 S Amerika 17,9 1597 28400 925 16370 672 12030 Europa 10,5 790 8290 516 5390 274 2900

Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Peter Krebs Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Virtuelles Wasser Globales Wasser Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Das Konzept des virtuelles Wassers

Verfügbares Süßwasser Im Mittel 0,8 m Regenhöhe pro Jahr über den Kontinenten    65% Evapotranspiration  35% Abfluss (ober- und unterirdisch) in die Ozeane Verfügbares Süßwasser für Landwirtschaft Trinkwasser Industrie Private Haushalte Heute 9000 – 12000 km3/a Potenzial 15000 km3/a Ungleiche Niederschlagsverteilung   Bevölkerungsverteilung

Regenhöhe pro Jahr

Regenverteilung übers Jahr

Jährliche Wassererneuerung km3/a Kontinent Fläche Bevölkerung Jährliche Wassererneuerung km3/a Spez. Erneuerung 106 km2 • 106 min mittel max Globus 510 5593 32032 42757 57593 317 7,7 Afrika 30,1 708 2827 4047 5796 134 5,7 Asien 43,5 3403 10494 13510 18183 311 4,0 Australien + Oz. 8,9 29 1743 2400 3271 268 83,6 N Amerika 24,3 453 5840 7870 10310 324 17,4 S Amerika 17,9 315 9113 12030 16000 672 38,3 Europa 10,5 685 2015 2900 4033 277 4,2

Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Peter Krebs Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Virtuelles Wasser Globales Wasser Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Das Konzept des virtuelles Wassers

Wasserbedarf Produkt Wasserinput 1 kg Weizen 1 – 2 m3 1 kg Reis 2500 Kilokalorien* (Äquivalenz zu 1 kg Brot) 1 m3 * Global mittlerer Kalorienverbrauch  Produktion vegetarischer Nahrungsmittel ergibt einen spezifischen Wasserbedarf von 360 m3/(Ca·a)

Konsum vegetarischer Nahrung und von Fleisch Fleischproduktion benötigt 10 mal mehr Wasser als die Produktion vegetarischer Nahrung um die gleiche Menge kcal zu produzieren! m3 water / (Ca • a) Mittlere 12% Fleisch 10 • 0.12 • 360 432 Nahrungszusammensetzung 88% vegetarische Nahrung 0.88 • 360 317 “direkter” Wasserkonsum 250 1000 Weltbevölkerung 6.0 Milliarden  6000 (km3 Wasser / a)

Zusammensetzung des Wasserverbrauchs m3/(Ca•a) Trinkwasser 1 – 2 Haushalt (WC, Dusche, waschen,…) 60 Services (Krankenhaus, Restaurant, …) 40 Industrieller Verbrauch 150 Total 250 Nahrung, rein vegetarisch 360 610 Nahrung mit 20% Fleischanteil 1000 1250

Entwicklung des Wasserbedarfs 1800 1950 2000 year 2050 16 1900 1970 /a) 14 theoretisches Frischwasser- Wasserbedarf mit 3 potenzial m 20% Fleischanteil 12 12 10 Heute verfügbares Süßwasser 8 Süßwasser (10 6 4 Wasserkonsum mit rein 2 vegetarischer Nahrung 2 4 6 8 10 12 Bevölkerung (Milliarden)

Water availability index WAI Land m3/(Ca·a) Norwegen 96150 Schweiz 6520 Deutschland 1300 Marokko 1110 Ungarn 580 Algerien 530 Land m3/(Ca·a) Israel 450 (540) Jordanien 190 Libyen 140 (910) Ägypten 30 (910) Kuwait 0 Bahrain 0 Stress limit 500 m3/(Ca·a) m³/(Caa) Ausreichend > 2000 Wasserstress 1000 – 2000 Wasserarm 500 – 1000 Unter der Schwelle < 500 World Resources Institute (2002)

Criticality index Composed Criticality Index Problemlösungspotenzial = f (Bruttosozialprodukt, wasserbezogenes know-how, Niveau der Trinkwasser- und Abwassersysteme, Wasserqualitätsbedingungen, Infrastruktur, Effizienz der Institutionen)

Criticality index

Nahrungsmittelproduktion 2000 Zehnder (2002) 22

Nahrungsmittelproduktion 2020 Zehnder (2002) 23

Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Peter Krebs Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Virtuelles Wasser Globales Wasser Wasserdargebot und Wasserbedarf Wasserverfügbarkeit und -mangel Das Konzept des virtuelles Wassers

Konsum von Wasser und virtuellem Wasser 1527 619 908 - 28 770 110 m3/Ca/a Libyen 100 41 59 2 50 7 % 1394 828 566 60 89 25 392 Israel 4 6 1109 175 934 880 22 Ägypten 16 84 79 3 862 257 605 102 40 463 Tunesien 30 70 12 5 54 853 305 548 15 515 Algerien 36 64 87 1110 Totaler direkter Verbrauch 1273 Totaler Verbrauch 13 163 Wasseräquivalent für Nahrungs-mittelimport < 1 Entsalzung, Ab-wasserrecycling Zufluss durch Flüsse Fossiles Grundwasser Erneuerbares Wasser Marokko

Nahrungsmittelimport vs. Wasserverfügbarkeit Yang and Zehnder (2007) ○ 1980 – 1984 ● 1996 – 2000

Virtual water in agricultural products Hoekstra and Chapagain (2007)

Virtual water in food, beverages and other products Hoekstra and Chapagain (2007)

Wasserfußabdruck für Deutschland in Mrd. m3 pro Jahr

Wasser-Fußabdruck Hoekstra and Chapagain (2007)

Wirschaftliche Bedeutung von Wasserarmut Vorhersage für 2025: 8.3 Milliarden Weltbevölkerung  1000 km3/y ungedeckter Wasserbedarf in Asien und Afrika Um diese Lücke zu überbrücken braucht es: 1012 m3 Wasser  0.3·109 t Nahrung  300 Milliarden US $  globalem Ölmarkt 1997

Import und Export virtuellen Wassers

Nahrungsmittelproduktion im Ausland Examples of land-business between nations In February 2009, Saudi-Arabia is leasing 10 000 hectares in Sudan for cultivation of wheat, vegetables and for meat production. In February 2009, Bahrain is contracting 10 000 hectares on the Philippines for fish-farming. In April 2009, Bahrain has a contract with Turkey for co-operation in agriculture on 500 million Dollars. In November 2008, Qatar is leasing 40 000 hectares in Kenya for cultivation of fruits and vegetables and is financing a harbour with an investment value of 2.3 billion Dollars. Libya is leasing 247 000 hectare agricultural land in the Ukraine in November 2008. (Source: www.ifpri.org)

Fischpopulation, Fischfangrate Tragedy of the commons 1 0,8 r = 0.25 Population 0,6 Fischpopulation, Fischfangrate r = 0.3 Population r = 0.27 Population 0,4 r = 0.27 Fangrate r = 0.25 Fangrate 0,2 r = 0.3 Fangrate 10 20 30 40 50 Zeit