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

Virtuelles Wasser

Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft

Umwelttag TU Dresden, 9. Juni 2010

Peter Krebs

Virtuelles Wasser

Globales Wasser

Wasserdargebot und Wasserbedarf

Wasserverfügbarkeit und -mangel

Das Konzept des virtuelles Wassers


Peter Krebs

Virtuelles Wasser

Globales Wasser





Peter Krebs

Wasserkreislauf

Flussgebiet SAETN

Flussgebiet, langfristig AETN

Niederschlag N Evapotranspiration ET

Abfluss ASpeicher S

S

Zeithorizont ist maßgebend für Gleichgewicht

Anthropogener Einfluss kann das Gleichgewicht stören

Wasserbilanz

Volumen in 103 km3

Fluxe in 103 km3 a-1

Globale Wasserflüsse und -speicher

0,328380,2Verfügbares Süßwasser

76,340,019280Seewasser

11,930,005885Bodenfeuchte

Total

Flüsse

Atmosphäre

Eis

Actives Grundwasser

Fossiles Grundwasser

Salzwasser

Wasserressource

1475703

1,2

14

24000

4000

60000

1370323

(103 km3)

Volumen

~100

0,00008

0,00096

1,645

0,274

4,113

93,942

(%)

Anteil an totalem Wasser

100

0,03

0,32

91,38

(%)

Anteil an verfügbarem Süßwasser

0,027

(a)

0,031

8000

330

5000

3000

Erneue-rungszeit

Globale Wasservorkommen

Kontinent Fläche Niederschlag Evapotranspiration Abfluss

106 km2 mm km3 mm km3 mm km3

Globus 510 1130 577000 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

Wasserbilanz der Erde und der Kontinente

Virtuelles Wasser

Globales Wasser





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Im Mittel 0,8 m Regenhöhe pro Jahr über den Kontinenten

65% Evapotranspiration

35% Abfluss (ober- und unterirdisch) in die Ozeane

Landwirtschaft

Trinkwasser

Industrie

Private Haushalte

Heute 9000 – 12000 km3/a

Potenzial 15000 km3/a

Verfügbares Süßwasser für

Ungleiche Niederschlagsverteilung Bevölkerungsverteilung

Verfügbares Süßwasser

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Lima

El Gol

ea

Las V

egas

Kharto

um

Almer

ía

Athen

s

Jeru

salem

Mos

cow

Dresd

en

Bueno

s Aire

s

Zurich

New Yo

rk

Adis A

beba

Miam

i

Camp

Jaco

b

Tabi

ngKau

ai

Rai

n d

epth

(m

m)

Regenhöhe pro Jahr

0

100

200

300

400

500

600

J F M A M J J A S O N D

Rai

n d

epth

per

mo

nth

Bombay, India

0

100

200

300

400

500

600


Rai

n d

epth

per

mo

nth

Georgetown, Guyana

0

100

200

300

400

500

600


Rai

n d

epth

per

mo

nth

Adis Abeba, Ethiopia

0

100

200

300

400

500

600


Rai

n d

epth

per

mo

nth

Harare, Zimbabwe

Regenverteilung übers Jahr

KontinentFläche

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

2

33

km

m10

Cam10 33

Jährliche Wassererneuerung

Virtuelles Wasser

Globales Wasser





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Produkt Wasserinput

1 kg Weizen 1 – 2 m3

1 kg Reis 2 – 4 m3

2500 Kilokalorien* (Äquivalenz zu 1 kg Brot) 1 m3

* Global mittlerer Kalorienverbrauch

Produktion vegetarischer Nahrungsmittel ergibt einen spezifischen Wasserbedarf von 360 m3/(Ca·a)

Wasserbedarf

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)

Konsum vegetarischer Nahrung und von Fleisch

m3/(Ca•a) m3/(Ca•a)

Trinkwasser 1 – 2

Haushalt (WC, Dusche, waschen,…) 60

Services (Krankenhaus, Restaurant, …) 40

Industrieller Verbrauch 150

Total 250

Nahrung, rein vegetarisch 360

Total 610

Nahrung mit 20% Fleischanteil 1000

Total 1250

Zusammensetzung des Wasserverbrauchs

Entwicklung des Wasserbedarfs

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 2 4 6 8 10 12

Bevölkerung (Milliarden)

Sü

ßw

ass

er

(10

12 m

3 /a)

1800

1900

1950

1970

20502000 year

Heute verfügbares Süßwasser

theoretisches Frischwasser- potenzial

Wasserkonsum mit reinvegetarischer Nahrung

Wasserbedarf mit20% Fleischanteil

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)

Water availability index WAI

m³/(Caa)Ausreichend > 2000Wasserstress 1000 – 2000Wasserarm 500 – 1000Unter der Schwelle < 500

World Resources Institute (2002)

Composed Criticality Index ialungspotenzProblemlösügbarkeitWasserverf

ahmeWasserentnC

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

Criticality index

Criticality index

Zehnder (2002)

Nahrungsmittelproduktion 2000

Zehnder (2002)

Nahrungsmittelproduktion 2020

Virtuelles Wasser

Globales Wasser





Peter Krebs

1527

619

908

-

28

770

110

m3/Ca/a

Libyen

100

41

59

-

2

50

7

%

1394

828

566

60

89

25

392

m3/Ca/a

Israel

100

59

41

4

6

2

28

%

1109

175

934

4

880

22

28

m3/Ca/a

Ägypten

100

16

84

-

79

2

3

%

862

257

605

3

102

40

463

m3/Ca/a

Tunesien

100

30

70

-

12

5

54

%

853

305

548

2

15

16

515

m3/Ca/a

Algerien

100

36

64

-

2

2

60

%

871110Totaler direkter Verbrauch

%m3/Ca/a

1001273Totaler Verbrauch

13163Wasseräquivalent für Nahrungs-mittelimport

-< 1Entsalzung, Ab-wasserrecycling

--Zufluss durch Flüsse

--Fossiles Grundwasser

871110Erneuerbares Wasser

Marokko

Konsum von Wasser und virtuellem Wasser

Yang and Zehnder (2007)

○ 1980 – 1984

● 1996 – 2000

Nahrungsmittelimport vs. Wasserverfügbarkeit

Hoekstra and Chapagain (2007)

Virtual water in agricultural products


Virtual water in food, beverages and other products

Wasserfußabdruck für Deutschland

in Mrd. m3 pro Jahr


Wasser-Fußabdruck

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

Wirschaftliche Bedeutung von Wasserarmut

Import und Export virtuellen Wassers

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)

Nahrungsmittelproduktion im Ausland

r = 0.3 Fangrate

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 10 20 30 40 50Zeit

Fis

chp

op

ula

tio

n,

Fis

chfa

ng

rate

r = 0.25 Population

r = 0.25 Fangrate

r = 0.27 Population

r = 0.27 Fangrate

r = 0.3 Population

Tragedy of the commons

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