Värmeböljor, torka, översvämningar, skogsbränder – konsekvenserna av klimatförändringarna ökar och förändrar vår miljö. Ett utmärkt exempel är landsbygden i avrinningsområdet för Rappbode-reservoaren i östra Harz-regionen. Detta är den största dricksvattenreservoaren i Tyskland och ger dricksvatten till ungefär 1 miljon människor.

Långa perioder av torka under åren från 2015 till 2020 har så kraftigt försvagat trädpopulationen i Harzregionen att parasiter som barkborrar har kunnat föröka sig. Detta förvärrade effekten ytterligare:Träden skadades ytterligare och dog snabbt av.

"Under de senaste fyra åren har Rappbodes avrinningsområde, som kännetecknas av barrträd, främst gran, förlorat över 50 procent av sin skog", säger UFZ-hydrologen och sista författaren Prof. Michael Rode. "Denna massiva skogsnedgång går snabbt framåt och är dramatisk. Detta kommer att få konsekvenser för dricksvattenreservoaren."

Skogar spelar en nyckelroll i vattnets kretslopp. De filtrerar vattnet och binder näringsämnen och är därför nödvändiga för god vattenkvalitet. Ju färre näringsämnen – dvs. kväve eller fosforföreningar—innehålls i reservoarvatten, desto bättre är det för behandling av dricksvatten. "Detta gör det svårare för alger att utvecklas, vilket gör behandling av dricksvatten i vattenverket mer kostnadseffektiv och enklare", förklarar UFZ sjöforskare och medförfattare Dr Karsten Rinke.

"Näringsvård i vattenvårdsområden är därför mycket viktig. Under de senaste decennierna har långsiktiga koncept med nära samarbete mellan skog och vattenförvaltning främjat utvecklingen av stora skogsområden i Rappbodemagasinets avrinningsområde." Den snabba skogsnedgången i den östra Harz-regionen är nu en fråga av stor oro för reservoar- och vattenverksoperatörerna.

Påskyndad av denna utveckling har UFZ-teamet undersökt effekterna av klimatinducerad avskogning på reservoarvattenkvaliteten i sin modellstudie. Denna studie baserades på data från miljöobservatorienätverket TERENO (Terrestrial Environmental Observatories), där UFZ är deltagare med Harz/Central German Lowland Observatory.

"Vi kunde få tillgång till miljödata från en period på över tio år, vilket gav oss en solid uppsättning data", säger Dr. Xiangzhen Kong, också en UFZ-miljöforskare och huvudförfattare till studien. Teamet använde data från det internationella ISIMIP-projektet (Inter-sectoral Impact Model Intercomparison Project) för att förutsäga framtida klimatförändringar.

"Vi matade först in dessa data i en modell för att uppskatta de klimatrelaterade effekterna på näringsbalansen i avrinningsområdet", förklarar Kong. "De resulterande uppgifterna bearbetades sedan i en reservoarekosystemmodell med vilken vi kunde bestämma effekterna av olika avskogningsscenarier på den förutspådda vattenkvaliteten för 2035.

Rappbodemagasinet försörjs av tre olika avrinningsområden, varav två ingick i studien. "Hassels avrinningsområde kännetecknas av jordbruk, medan Rappbodens till övervägande del är skog - det var åtminstone fallet innan granskogarna dog", säger Kong.

Innan vattnet från de två avrinningsområdena rinner ut i den stora Rappbode-reservoaren hålls det först kvar av en uppströms fördämning. Jordbrukets påverkan ger ett betydligt högre näringsinnehåll i vattnet i Hassel-fördammen än i Rappbode-fördammen.

"Vi kunde visa att, för en förväntad avskogning på upp till 80 procent, kommer Rappbode-predammen att uppleva en 85-procentig ökning av koncentrationen av löst fosfor och en mer än 120-procentig ökning av kvävekoncentrationen inom bara 15 år. dammen kommer därmed att nå nästan samma näringsnivåer som fördammen i Hassel, säger Kong.

Detta kommer att resultera i mer än 80 procents ökning av kiselalger och mer än 200 procent ökning av grönalger i Rappbode-fördammen. Dessa resultat belyser den kommande nödvändigheten av ett brett utbud av anpassningar inom dricksvattenhanteringen.

"Näringstillförseln till reservoarens avrinningsområden bör minskas ännu mer än tidigare, återplanteringsprojekt med torkatåliga trädslag bör främjas ytterligare och vattenverk bör anpassas till den förestående utvecklingen med selektiva vattenavlägsningsstrategier", säger Rode. "Och det som fortfarande är viktigt och måste utökas ytterligare:omfattande, granulär miljöövervakning."

Resultaten för Rappbode-reservoaren kan tillämpas på andra reservoaravrinningsområde i liknande regioner. "Skogens döende som en indirekt konsekvens av klimatförändringarna har en mer uttalad effekt på reservoarvattenkvaliteten än direkta effekter av klimatförändringar som förhöjd vattentemperatur. Vi blev faktiskt förvånade över omfattningen av denna effekt", säger Kong.

Resultaten publicerades i Water Research . + Utforska vidare

Klimatförändringarna innebär nya utmaningar för dricksvattenförsörjningen