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Können die Regenfälle im Mai in Frankreich die Sommerdürre besser bewältigen?

Lesezeit: 8 Minuten


von Piolaine Baut, BRGM

Das Wasser, das unter unseren Füßen zirkuliert, tief in den Zwischenräumen und Brüchen des Gesteins, ist unsichtbar. Und doch ist es diesem unterirdischen Wasser ("Grundwasserleiter" genannt) zu verdanken, dass während der trockenen Sommer die Flüsse fließen und die Sümpfe nicht austrocknen. Denken Sie daran, dass das Grundwasser für 65% unserer Trinkwasserversorgung.

Wenn der Monat Mai besonders kühl und feucht war, mit reichlich Regen, werden diese Regenfälle es ermöglichen, den Grundwasserspiegel wieder aufzufüllen? Wir sprechen hier von den Grundwasserspiegeln, die gemeinhin als "Grundwasser" bezeichnet werden, dh diejenigen, die sich direkt unter unseren Füßen befinden, im Gegensatz zu denen, die "gefangen" genannt werden, tief und mit einer dicken Wasserschicht bedeckt Aquitanienbecken).

Naja, nicht wirklich: Ende Mai sind die Grundwasserstände tatsächlich im Vergleich zum April größtenteils gesunken. Das Wasser, das nach den Regenfällen im Mai in den Boden eingedrungen ist, hat hauptsächlich dazu gedient, den Boden zum Nutzen der Vegetation zu befeuchten.

Diese Niederschlagsmengen sollten es jedoch ermöglichen, die Bewässerungskampagnen zu verschieben und den durch landwirtschaftliche Rückzüge ausgeübten Druck für die kommenden Wochen zu verringern.

Nach Angaben der National Bank of Quantitative Water Abstractions bedeutet Bewässerung 15 bis 23 % des gepumpten Volumens im Grundwasser, d. h. zwischen 0,8 und 1,3 Milliarden Kubikmeter pro Jahr für den Zeitraum 2012-2018; der Rest der Entnahmen betrifft Trinkwasser (61 bis 67 %) und industrielle Verwendungen (16 bis 18 %).

Es versteht sich, dass das gepumpte Wasservolumen je nach Wasserbedarf der Pflanzen variiert und daher von der Trockenheit des Bodens abhängt.

Drei trockene und heiße Monate am Horizont

Natürlich wirkten sich die Mai-Regenfälle lokal auf stark bewässerte Gebiete in der Auvergne-Rhône-Alpes und in der Provence-Côte-d'Azur aus und nur auf sogenannte „reaktive“ Grundwasserspiegel, dh dort, wo unterirdische Flüsse fließen sind schnell (wie Schwemmland aus der Rhône, verkarstete Kalksteine ​​aus Jura und Provence).

Allerdings sind diese Anstiege vereinzelt und die Pegel stabilisieren sich oder sinken sogar wieder, sobald die Niederschläge nicht mehr ausreichen, um die Entleerung auszugleichen.

Auf Gebieten mit weniger Wasser und auf eher "trägen" Grundwasserspiegeln - wo das Grundwasser langsam fließt (langsame Wiederauffüllung und Entleerung) - muss man mehrere Tage bis Wochen warten, um festzustellen, ob das Wasser in die Tiefe eingedrungen ist. Die Trends werden von lokalen Niederschlagsmengen, Evapotranspiration und Wasserbedarf abhängen. So beobachten bestimmte reaktive Grundwasserleiter, wie beispielsweise die Grundwasserleiter des Zentralmassivs, eine Stabilisierung des Niveaus.

In dem Wissen, dass der Aufprall umso schwächer ist, je träger und tiefer das Blatt ist. Es wird wahrscheinlich sogar auf den sehr trägen Kreidestücken und tertiären Formationen des Pariser Beckens nicht existieren.

Schließlich sei daran erinnert, dass Météo France angekündigt hat, dass Juni, Juli und August 2021 wären heißer und trockener als saisonale Normen. In diesem Zusammenhang hat das Bureau of Geological and Mining Research (BRGM) machte Vorhersagen zu Grundwasserspiegeln für den Sommer 2021. Die Prognose erweist sich als ziemlich pessimistisch, mit wahrscheinlich niedrigen Werten für diesen Sommer; wir befürchten sogar eine sehr starke Dürregefahr im Osten – vom Elsass bis zur Provence.

Nur die Trägheitsgrundwasserleiter im Zentrum des Pariser Beckens und des Artois sowie einige Grundwasserleiter im Aquitanienbecken werden verschont.

Den Weg des Wassers verstehen

Um diese komplexen Phänomene besser zu verstehen - und insbesondere die Gründe, warum starke Regenfälle die Grundwasserspiegel nicht immer "aufladen" können, muss der Wasserweg von der Oberfläche bis zum Grundwasserspiegel bekannt sein.

In Frankreich können nur 20 bis 23% des durchschnittlichen Jahresniederschlags in die Tiefe eindringen. Diese Grundwasserneubildung findet hauptsächlich im Herbst und Winter statt. Im Frühjahr und Sommer sind, wie wir sehen werden, alle Voraussetzungen gegeben, um Regenwasser aufzufangen und zu verhindern, dass es tief infiltriert und den Grundwasserspiegel wieder auflädt.

Die Rolle von Sonne und Abfluss

Beginnen wir mit dem, was an der Oberfläche passiert: Der Regen hat gerade seine Wolke verlassen, damit er abgefangen und wieder in die Atmosphäre verdampft werden kann. Die Sonne und die Temperatur der Luft wirken tatsächlich auf das an die Oberfläche gefallene Wasser – Blätter, Dächer, Böden, Teiche, Meer… – und das bis zu mehreren Zentimetern im Boden.

Auf dem Boden wird ein Teil des Wassers in Richtung der Wasserläufe abfließen; ein anderer Teil wird in den Boden sickern. Die Wahl der Strömungsart wird durch die Neigung des Geländes, durch die Durchlässigkeit und durch die Wassersättigung der Oberflächenschicht des Bodens bestimmt.

Diese letzten beiden Parameter werden durch die Textur (Ton, Schluff, Sand) und durch die Struktur (Organisation der Körner) des Bodens bestimmt. Die Gewässer versickern, wenn sie die Möglichkeit haben zu stagnieren und wenn zusammenhängende und freie Räume vorhanden sind.

Un räumlicher Indikator wurde vom BRGM . entwickelt um die Fähigkeit des Bodens zu beurteilen, Oberflächenwasser abzufließen oder zu infiltrieren. Dieser Ansatz ermöglicht es, den Teil des Wassers zu übersetzen, der infiltriert und fließt.

Das am stärksten infiltrierende Land betrifft die lehmigen Böden Nordfrankreichs und die auf Kalkfelsen entwickelten Böden (Lothringen, Côte-des-Bars, Jura, Berry, Bassin de la Sarthe, Brenne, Poitou, Charentes, Périgord, Causses du Quercy, Grands Causse , Cevennen-Grenze, Provence).

Umgekehrt bestehen die flüssigsten Sektoren aus Mergel, Torf oder Ton mit geringer Durchlässigkeit, steil abfallenden Flächen in den Alpen und den Pyrenäen sowie wassergesättigten Böden in Tälern - zum Beispiel in der Elsässer Ebene und in großen Flüssen - und in Feuchtgebieten - Camargues und atlantische Sümpfe.

Verschiedene Elemente wie Intensität und Menge der Niederschläge, Pflanzendecke, biologische Aktivität und Entwicklungen im Zusammenhang mit menschlichen Aktivitäten können die Fähigkeit des Bodens zur Wasseraufnahme beeinflussen.

Sommergewitter beispielsweise sind einer effektiven Versickerung nicht förderlich. Starke Regenfälle wirken sich vor allem auf die Beschaffenheit des Bodens aus: Sie brechen den Boden an der Oberfläche auf und bilden eine undurchlässige Oberflächenschicht, die sogenannte Schlagkruste, die den Abfluss fördert.

Bei starken Regenfällen kann der Boden dann nicht mehr das gesamte Wasser aufnehmen, die Poren sind gesättigt. Beachten Sie, dass die Pflanzendecke es ermöglicht, die Intensität des Regens zu dämpfen, indem sie eine Barriere gegen abfließendes Wasser bildet und eine gute Bodenstruktur aufrechterhält.

Schließlich sollte daran erinnert werden, dass menschliche Entwicklungen die Bodenabdichtung intensiviert haben und neue „Wasserbarrieren“ geschaffen haben: Asphaltstraßen, Urbanisierung, Abholzung oder Verdichtung von landwirtschaftlichen Böden.

Derzeit werden Maßnahmen ergriffen, damit das Regenwasser seinen natürlichen Weg finden kann. Immer mehr Metropolen setzen eine Politik der Infiltration von Regenwasser in das Grundstück um (wie in Rennes oder Paris). Die Landwirte ändern auch ihre Praktiken, um den Boden nicht frei zu lassen (Winterkulturen), den Boden zu zersetzen und den Abfluss mithilfe von Hecken und Grasstreifen zu blockieren.

Boden- und Pflanzenschutz

Sobald die Deckschicht überschritten ist, zirkuliert das Wasser in den Poren des Bodens und stößt auf neue Hindernisse.

Offensichtlich spielen Bodenpermeabilität und Wassersättigung immer eine wichtige Rolle bei der Wasserzirkulation in den tieferen Schichten des Bodens.

Bodenpartikel üben Kapillarkräfte aus, die Wasser zurückhalten können. Dieses wird in Form von Feuchtigkeit eingeschlossen und seine Beweglichkeit wird stark eingeschränkt. Das Rückhaltevermögen eines Bodens hängt von seiner Textur und seiner Porosität ab. Tone und Böden, die reich an organischen Stoffen sind, sowie schwach poröse Böden halten das Wasser stärker zurück.

Ein Teil dieses immobilisierten Wassers kann den Pflanzen wieder zugeführt werden. Dieses Wasser wird von den Wurzeln angesaugt und zu den Stängeln und Blättern geleitet.

Es wird dann durch Transpiration in die Atmosphäre verdampft. Die Evapotranspiration nimmt bei aktiver Vegetation, in der Regel von April bis Oktober-November, fast das gesamte infiltrierte Wasser auf.

Das Labyrinth der Schwerkraftströmung

Es versteht sich, dass der Boden mit Wasser gesättigt sein muss, um einen Schwerkraftfluss zu den unteren Schichten zu ermöglichen. Dieser Überschuss - nicht vom Boden zurückgehalten und nicht von Pflanzen aufgenommen - kann schließlich nach unten sickern.

Auf die Wasserströmung wird dann nur noch die Schwerkraft ausgeübt. Im Frühjahr und Sommer ist der Anteil des Wassers, der in die Tiefe eindringt, nicht vorhanden, außer während eines außergewöhnlichen Niederschlagsereignisses.

Wasser fließt jedoch nicht senkrecht in einer geraden Linie und kann verschiedene Wege durch das Gestein nehmen, um den Grundwasserspiegel zu erreichen. Die tatsächlich zurückgelegte Strecke hängt von der effektiven Porosität des durchquerten Gesteins ab, d. h. von der Existenz miteinander verbundener Hohlräume.

Die Geschwindigkeit des Wassers kann sehr gering sein, wenn das Wasser durch schlecht verbundene Poren fließt, schnell, wenn das Wasser durch Risse, Brüche oder Go-Karts fließt. Die Infiltrationsrate kann somit in der Größenordnung von einem Meter pro Jahr (Kreide aus dem Pariser Becken), einem Meter pro Monat (Beauce-Kalksteine), einem Meter pro Tag (Alluvium) und mehreren zehn Metern pro Tag für sehr rissigen Karst liegen -Typ-Systeme (verkarsteter Kalkstein aus der Cevennen-Grenze).

Die Übertragungszeit auf die Bahn hängt auch von der Dicke der gekreuzten ungesättigten Zone ab. Die dazugehörigen Grundwasserspiegel, alluviale Grundwasserspiegel genannt, liegen nahe der Bodenoberfläche in einem feuchten Tal. Die maximale Tiefe eines freien Grundwasserspiegels auf dem französischen Festland beträgt rund 80 Meter auf der Kreide des Picardie-Plateaus.

Wenn das Wasser den Grundwasserspiegel erreicht

Nachdem alle diese Hindernisse beseitigt sind, braucht das Regenwasser einige Stunden bis mehrere Monate, um den Grundwasserspiegel zu erreichen.

Im Frühjahr und Sommer kann ein starkes Regenereignis zu einer vorübergehenden Wiederaufladung führen, die es ermöglicht, die Werte zu halten oder sogar gelegentlich einen Anstieg zu beobachten.

Die Trends werden von lokalen Niederschlagsmengen, Evapotranspiration und Wasserbedarf abhängen. Diese Grundwasserleiter reagieren jedoch auch empfindlich auf anhaltende Trockenheit. Sie entwässern schnell und können ohne nennenswerte Niederschläge in wenigen Wochen ein niedriges Niveau erreichen.

Die Strömungen zwischen der Oberfläche und dem Slick sind bei Trägheits-Slicks langsamer, bei Kreide-Slicks und Schichten von Tertiärformationen bis zu 2 bis 3 Monate. Diese Grundwasserleiter reagieren nicht sehr empfindlich auf anhaltende Trockenheit. Im Frühjahr und Sommer führt der Niederschlag nicht zu einer Wiederaufladung des Trägheitswasserspiegels, außer bei sehr außergewöhnlichen Niederschlagsereignissen.

Tatsächlich kommt das Wasser nicht sofort (wie bei einer Wasserspülung) am Grundwasserspiegel an, sondern zeitlich verteilt. Dieses Phänomen führt dann mehrere Wochen nach dem Niederschlagsereignis zu einer Verlangsamung der Entleerung, die an den Niveaus des Grundwasserspiegels schwer zu erkennen ist.

Die Schätzung des in der Tiefe infiltrierten Regenanteils bleibt komplex und schwer zu quantifizieren. Es ist daher vorzuziehen, einige Tage bis mehrere Wochen zu warten, um die Auswirkungen eines Niederschlagsereignisses auf die Höhe der überwachten Brunnen zu beobachten.Das Gespräch

Violine Bau b, Hydrogeologischer Ingenieur, BRGM

Dieser Artikel wurde von neu veröffentlicht Das Gespräch unter Creative Commons Lizenz. Lesen Sie dieOriginalartikel.

Das Gespräch

© Ausgewähltes Bild: Adobe Stock

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