Rappbode-reservoaren i Harz-regionen är Tysklands största dricksvattenreservoar, förser cirka en miljon människor med dricksvatten i områden som Halle-regionen och den södra delen av delstaten Sachsen-Anhalt. Vattentemperaturerna i reservoaren har nu potential att öka avsevärt på grund av klimatförändringarna. Om den genomsnittliga globala uppvärmningen når mellan 4 och 6 grader år 2100, som den nuvarande trenden antyder, temperaturförhållandena i Rappbode -reservoaren kommer att bli jämförbara med dem i Gardasjön och andra sjöar söder om Alperna. I en artikel i Vetenskap om den totala miljön tidskrift, ett team av forskare under ledning av Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ) skriver att reservoarens operatörer delvis skulle kunna kompensera de effekter detta kommer att ha på dricksvattenförsörjningen – att göra det, de skulle behöva ändra hur reservoaren hanteras.

Effekterna av klimatförändringarna kan redan ses i Rappbode-reservoaren:Under de senaste 40 åren, vattentemperaturen i behållaren har ökat med cirka 4 grader under sommarmånaderna. Denna trend kan fortsätta, som nu har visats av ett team av forskare ledda av Dr. Karsten Rinke, som forskar om sjöar vid UFZ. Arbetar på basis av en sjömodell utvecklad av amerikanska forskare, teamet tog hänsyn till potentiella reservoarhanteringsstrategier för att förutsäga effekterna av klimatförändringar på vattentemperaturer och på sjöns fysiska struktur, som styr skiktningen och säsongsbetonad blandning av vattenförekomsten. Deras forskning tittade på tre scenarier för framtida utsläpp av växthusgaser. De så kallade "representativa koncentrationsvägarna" (RCP) beskriver huruvida utsläppen av växthusgaser kommer att stoppas (RCP 2.6), kommer att fortsätta att stiga (RCP 6.0) eller till och med fortsätta att öka oförminskad (RCP 8.5) till 2100. Enligt Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC, det senare fallet skulle resultera i en genomsnittlig global uppvärmning på mer än 4 grader i slutet av detta århundrade.

För scenarierna RCP 2.6 och RCP 6.0, studiens författare förutspådde att medeltemperaturen på vattenytan i Rappbode -reservoaren kommer att öka med 0,09 grader respektive 0,32 grader varje decennium år 2100. Detta skulle motsvara en total ökning med cirka 0,7 grader (RCP 2,6) och runt 2,6 grader (RCP 6,0) i slutet av detta århundrade. Som förväntat, temperaturökningen skulle vara den högsta under RCP 8.5-scenariot, vilket skulle se vattentemperaturen öka med 0,5 grader varje decennium eller ca. 4 grader till 2100.

Dock, när det gäller att använda dricksvatten, vad som händer i reservoarens djupare skikt – dvs. på 50 meters djup och under - är allvarligare, eftersom det är här som råvatten tas ut innan det behandlas för att förbereda det som dricksvatten. Det är sant att effekterna fram till 2100 skulle vara relativt små under scenarierna RCP 2.6 och RCP 6.0, eftersom vattentemperaturen skulle fortsätta att ligga runt 5 grader året runt. Dock, vattentemperaturerna kommer att öka avsevärt under RCP 8.5-scenariot – med nästan 3 grader i slutet av århundradet. Som ett resultat, vattnet i djupet av reservoaren skulle värma till cirka 8 grader. "Detta skulle förvandla en reservoar i Tysklands nordligaste högland till en vattenförekomst som kan jämföras med Lago Maggiore eller Gardasjön nuförtiden, " säger UFZ-forskaren Rinke. En ökning av denna storleksordning skulle få konsekvenser eftersom det avsevärt skulle accelerera hastigheten på biologiska metaboliska processer.

"En temperaturhöjning till 8 grader fördubblar nästan syrebehovet, det vill säga mängden syre som organismer förbrukar under deras andnings- och nedbrytningsprocesser, " säger huvudförfattaren Chenxi Mi, som fokuserar på klimatpåverkan på Rappbode-reservoaren i sin doktorsexamen vid UFZ. Ökad syreförbrukning kommer att sätta ytterligare ett tryck på vattnets syrebudget, eftersom varaktigheten av sommarstagnationen – fasen av stabil temperaturskiktning i sjöar där djupvattnet är avstängt för syretillförsel från atmosfären – redan förlängs på grund av klimatförändringarna. Plus, varmare vatten kan inte heller absorbera så mycket syre. Potentiella konsekvenser inkluderar intensifierad upplösning av näringsämnen och lösta metaller från sedimentet, algtillväxt och en ökning av blågröna alger.

Med andra ord, 8.5 -scenariot skulle ha inverkan på dricksvattentillförseln om det skulle inträffa. Reservoarens operatörer hämtar råvattnet från de lägsta skikten av goda skäl, eftersom vattnet där är kallt och endast innehåller låga halter av suspenderade ämnen, lösta metaller, alger, bakterier och potentiellt patogena mikroorganismer. Om syrehalten där minskar snabbare på grund av den stigande vattentemperaturen, risken för kontaminering ökar, till exempel på grund av ämnen som frigörs från sedimentet och större bakterietillväxt. Att behandla vattnet skulle därför kräva en större ansträngning från operatörernas sida, och de skulle behöva hantera högre krav på den behandlingskapacitet de skulle behöva reservera. "Detta innebär att förhindra att djupvattnet värms upp är också värt besväret ur dricksvattenförsörjningens perspektiv, och det perfekta sättet att göra detta är en ambitiös klimatpolitik som begränsar uppvärmningen, säger Rinke.

Men operatörerna är inte helt maktlösa mot uppvärmningen av djupvattnet i reservoaren. Modellsimuleringarna som Rinkes team satt upp visar att en del av värmen kan exporteras genom att använda ett smart system för att dra ut vattnet. Detta har att göra med vattnet som släpps ut till nedströmsvattnet, dvs. vattnet som tas ut och rinner ut i vattendraget under magasinet för att hålla utsläppsförhållandena där stabila. Detta så kallade nedströmsutsläpp skulle behöva dras tillbaka inte från de lägre skikten som det har varit hittills utan snarare från nära ytan.

"Detta tillvägagångssätt skulle göra det möjligt för den extra värmen som orsakas av klimatförändringarna att släppas ut igen, "Förklarar Rinke. Men han lägger till, det skulle vara omöjligt att förhindra att djupvattnet värms upp om lufttemperaturen ökar över 6 grader. "Även om operatörer har varit tvungna att hantera bristen på vatten mer på grund av de mycket torra åren vi har haft den senaste tiden, det är lika viktigt att tänka på kvaliteten på vattnet. När det gäller reservoarhantering, vi har definitivt alternativ och kan svara på nya förhållanden orsakade av klimatförändringar. På det här sättet, vi kan lindra vissa negativa effekter genom klimatanpassningsåtgärder."

Operatörerna av Rappbode-reservoaren vid företaget Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt är medvetna om detta. De har arbetat nära tillsammans med Karsten Rinke och hans team av forskare vid UFZ i många år för att bedöma effekterna av klimatförändringar och diskuterat möjliga alternativ för att anpassa Rappbode-reservoaren. Talsperrenbetrieb planerar redan ny infrastruktur som kommer att göra det möjligt att implementera de nya förvaltningsstrategierna.