Het lijkt zo normaal: draai een kraan open en er stroomt schoon water uit. Schoon drinkwater is echter een bedreigd goed. De ondergrondse voorraden zoetwater worden over de hele wereld steeds krapper, blijkt uit onderzoek van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA. Hierover verschenen onlangs twee artikelen in het vakblad Water Resources Research.

Wat is het probleem? Door klimaatverandering gaan weerpatronen anders verlopen. Het weer wordt extremer: natte gebieden krijgen te maken met heviger buien en overstromingen, droge gebieden met nog minder neerslag.

Zo kampt de Amerikaanse staat Californië momenteel met de ergste droogte in 1200 jaar. Dat is niet voor het eerst. Vorig jaar was het ook extreem droog, en de twee jaar daarvoor eveneens. Het is nu al het vierde jaar op rij dat er nauwelijks regen valt. De Colorado kan de toegenomen vraag naar water niet aan, ook de rivier de Whitewater staat droog en het peil van de grondwaterreservoirs in de regio daalt al jaren. Het omringende land verandert langzaam in een woestijn.

Grootverbruiker

In de regio is het ”D-day”. Overdag lopen de temperaturen op tot 50 graden. Agrariërs hebben de afgelopen tijd tal van extra putten geslagen om aan voldoende irrigatiewater te komen. Ook huishoudens zijn grootverbruikers. Zwembaden moeten om de haverklap worden bijgevuld en gazons besproeid.

Het watergebruik van huishoudens moet echter drastisch omlaag. Daardoor zal het groene gazon, als symbool van het goede Amerikaanse leven, uit Californië verdwijnen. Wie zijn groene gazon vervangt door woestijnplanten, krijgt subsidie; wie water verspilt een forse boete. „Driekwart van de nieuwe tuinen moet bestaan uit woestijnplanten”, aldus Kevin Hemp van het waterbedrijf van Coachella Valley, onlangs in de Volkskrant. De Amerikaanse staat heeft daarvoor onlangs een wet aangenomen.

Californië is niet de enige regio die kampt met watertekorten. Wereldwijd raken grondwatervoorraden uitgeput. Samen met de universiteit van Californië in Irvine heeft NASA jarenlang satellietbeelden gemaakt van 37 belangrijke grondwaterbassins. Deze bassins of aquifers bevinden zich in de grond of in diepere rotslagen onder het aardoppervlak.

Twee zogenoemde Gracesatellieten van NASA registreerden oneffenheden in het zwaartekrachtveld van de aarde die worden veroorzaakt door de aanwezigheid van grondwater. Als een gebied veel grondwater verliest, meet de satelliet over de jaren heen een afname van de gravitatie. Uit dat onderzoek volgt dat de ondergrondse zoetwatervoorraden in rap tempo slinken.

Roofbouw

„Dit is onze eerste kans geweest om te zien hoe de grote waterreservoirs door de tijd heen veranderen”, reageerde Gordon Grant, hydroloog van de Oregon State University in Corvallis (VS), in The Washington Post op het onderzoek. Grant maakte geen deel uit van het onderzoeksteam.

Van de 37 zoetwaterbassins wereldwijd worden er 21 niet duurzaam geëxploiteerd: ze verliezen meer water dan er via de natuurlijke weg wordt aangevuld. Dertien ervan worden bedreigd door uitputting. Acht ervan zijn ernstig overgeëxploiteerd voor drinkwater, landbouw en indus­trie: er verdwijnt veel meer water uit dan er wordt aangevuld. Bij vijf andere heeft ook roofbouw plaats, maar daalt het grondwaterpeil iets minder snel.

„De meest overbelaste watervoorraden bevinden zich in de droogste gebieden in de wereld die nu al zwaar leunen op het gebruik van grondwater voor drinkwater en voor irrigatie. Door klimaatverandering en bevolkingsgroei zullen de problemen om aan voldoende water te komen alleen maar toenemen”, aldus de wetenschappers.

„De situatie is kritiek”, oordeelt Jay Famiglietti, waterdeskundige van NASA, hoogleraar aan de universiteit van Californië en een van de auteurs van de artikelen. „Over de hele wereld druppelen de kranen, maar een oneindige bron van zoet water bestaat niet.”

Nu al leidt de overexploitatie van het grondwater tot waarneembare ecologische schade, rivieren die veranderen in kabbelende slootjes, afnemende drinkwaterkwaliteit en verdrogende landbouwgebieden.

Afhankelijk

Om welke gebieden gaat het dan? Het meest overbelaste grondwatersysteem ligt op het Arabische schiereiland, het zogeheten Arabische aquifersysteem, constateerde een researchteam van NASA, de nationale universiteit van Taiwan en de universiteit van Californië in Santa Barbara. Het is de belangrijkste waterbron voor 60 miljoen mensen in Saudi-Arabië, Qatar, Irak, Syrië en Jordanië.

De tweede op rij is het Indusbassin aquifer in het noordwesten van India en Pakistan, dan volgt het Murzuk-Djadobassin in Noord-Afrika. De vierde is de Central Valley in Californië, die zwaar belast is door wateronttrekkingen voor de landbouw. „Gebieden zoals Californië zijn in perioden van droogte steeds sterker afhankelijk van grondwater”, aldus Famiglietti. Gewoonlijk is 40 procent van het water in Californië al afkomstig van het grondwater, maar tijdens droogte loopt dat rap op naar 60 procent.

„Maar wat gebeurt er als een overbelaste aquifer ligt in een gebied met sociaaleconomische of politieke spanningen?” vraagt Alexandra Richey, hoofdauteur van beide studies, zich af. „We prikken rode vlaggen op de wereldkaart om aan te wijzen waar actief beheer vandaag de dag samenlevingen in de toekomst zou kunnen beschermen tegen watergebrek.”

Zorgvuldig

In een tweede artikel in hetzelfde vakblad concluderen de wetenschappers dat nauwelijks bekend is hoeveel bruikbaar grondwater er nu eigenlijk nog op aarde aanwezig is.

De grootste zorg van de wetenschappers is dat de mensheid steeds meer water onttrekt aan de ondergrondse voorraden, zonder te weten wanneer die zijn uitgeput. „De gebruikelijke meetmethoden schieten daarvoor tekort. Het vereiste een gecoördineerde wereldwijde inspanning om daar achter te komen”, stelt Famiglietti. „Ik geloof dat we de grondwatervoorraden met dezelfde zorgvuldigheid moeten behandelen als onze oliereserves. We moeten boren naar nieuwe waterbronnen zoals we ook naar olievelden zoeken.”

De wetenschappers hebben inschattingen gemaakt van de tijd die nog resteert totdat een grondwaterbassin is uitgeput, „uitgaande van de huidige consumptie van grondwaterreserves”, aldus Famiglietti. Voor het overbelaste Noordwest-Sahara-aquifersysteem bijvoorbeeld zou dat neerkomen op 10 tot 21.000 jaar. Die grote spreiding geeft al aan dat de wetenschappers eigenlijk geen idee hebben hoeveel water er nu precies in de bodem aanwezig is.

„We weten niet hoeveel water er exact is opgeslagen in de grondwaterbassins”, aldus Richey. „In woongebieden met grote waterschaarste kunnen we een dergelijke onzekerheid niet langer tolereren, zeker nu we weten dat het grondwaterpeil zo snel daalt.”

Grondwaterpeil zakt, zeespiegel stijgt

Door het overmatige gebruik zakt het grondwaterpeil in sommige gebieden dramatisch. Maar het verdwenen grondwater zorgt ook op een andere manier voor problemen: het veroorzaakt een deel van de huidige zeespiegelstijging.

Ruim 40 procent van de recente zeespiegelstijging is te wijten aan opgepompt grondwater dat na gebruik in de oceanen is beland, volgens een onderzoek van Yoshihide Wada, hydroloog aan de Universiteit Utrecht. De studie verscheen in 2012 in het vakblad Geophysical Research Letters.

Wanneer grondwater wordt gebruikt voor irrigatie, zakt een deel terug naar de grondwaterlaag. Maar door verdamping verdwijnt er ook een deel in de lucht. Door wegspoeling stroomt er zoet water in de oceaan.

Volgens Wada hield het VN-klimaatpanel IPCC tot 1990 geen rekening met de rol van de onttrekking van grondwater bij de verwachte zeespiegelstijging. Uit zijn onderzoek blijkt dat door het oppompen van grondwater de zeespiegel sinds 1990 elk jaar met 0,6 millimeter stijgt.

Door toenemend watergebruik door huishoudens, industrie en voor irrigatie zal de zeespiegelstijging groeien van 0,82 nu tot 40 millimeter per jaar in 2050. Daarmee is het volgens de wetenschapper een grotere oorzaak van zeespiegelstijging dan het afsmelten van gletsjers in de bergen en van de ijskappen op Groenland en Antarctica.

Ken Caldeira, klimaatwetenschapper van het Carnegie Institution in Stanford, Californië, noemt het een interessante studie. Maar hij is sceptisch over de verregaande conclusies die Wada aan zijn onderzoek verbindt. „We zouden in 2100 te maken krijgen met een zeespiegelstijging van 10 centimeter per jaar. Maar dan moeten we op land 33 centimeter water per jaar verliezen. En dat is echt heel veel.”

Wat hem betreft, geeft de zeespiegelstijging door grondwateronttrekking eerder aan hoeveel er momenteel mis is met het grondwatergebruik in grote delen van de wereld.

Ook houdt de studie geen rekening met de afname van het gebruik van grondwater wanneer de reservoirs zijn uitgeput, aldus Leonard Konikow, hydrogeoloog aan de US Geological Survey in Reston, Virginia. Toch meent hij dat het grondwatereffect wel meegenomen moet worden bij de voorspelling van de zeespiegelstijging in de toekomst.