Wasser bildet einen Kreislauf, der – angetrieben von Kräften aus dem Erdinneren sowie von der Sonne und der Atmosphäre – dafür sorgt, dass unsere Erde lebt und vielfältige Landschaftsformen herausgebildet hat. Schon seit mindestens vier Milliarden Jahren wechseln sich Verdunstung, Wolkenbildung und Niederschlag ab und schaffen so Flüsse, Seen und Meere – die Grundlage für alles Leben auf der Erde.
Wasser und die Gesetze der Physik
Panta rhei, alles fließt. Ob der griechische Philosoph Heraklit damit auch Wasser meinte, ist unbekannt. Aber er hätte recht gehabt: Auch Wasser fließt. Das klingt profan; aber warum fließt Wasser eigentlich? Wie viele Stoffe gehorcht auch Wasser den fundamentalen Gesetzen der Physik: Das erste ist das Gesetz des Gradienten: Ein Stoff kann sich nur bewegen, wenn ein Gradient bzw. Gefälle vorhanden ist. Wasser kann also nur fließen, wenn es ein Höhengefälle, Druckgefälle oder Temperaturgefälle gibt.
Als zweites greift das Gesetz der Energieerhaltung: Energie kann nicht verloren gehen oder aus dem Nichts entstehen, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Beim fließenden Wasser wird ständig potenzielle in kinetische Energie umgewandelt. Die meiste Energie wird dabei übrigens durch das Fließen selbst umgewandelt: Das Verschieben der Wassermoleküle gegeneinander erzeugt Wärme. Nur ein kleiner Teil kann für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise den Transport von Sediment.
Drittens gehorcht das Wasser dem Gesetz der Massenerhaltung: Es kann keine Masse neu entstehen oder verloren gehen. Bewegt sich eine Masse von A nach B, muss eine andere Masse von B verdrängt werden.
Ohne Kreislauf kein Leben
Damit ergibt sich ein geschlossener Kreislauf, ein „Kreislauf des Wassers“: Wasser, das über den Meeren verdunstet und in Form von Dampf in die Atmosphäre gelangt, wird durch Winde zu Kontinenten gebracht, wo es in Wolken kondensiert und als Niederschlag die Erdoberfläche erreicht und über Flüsse seinen Weg zurück ins Meer findet.
Das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ forscht zu wichtigen Elementen dieses festländischen Teils des Wasserkreislaufs. Ziel ist es, zu verstehen wie Landschaften funktionieren und welche Rolle das Wasser dabei spielt, welche Steuerfaktoren die Wege des Wassers bestimmen und durch welche Kräfte Wasser den Wandel unserer Umwelt bewerkstelligt. Folgen wir dem Wasser doch einmal von den höchsten Gipfeln, durch steile Schluchten und Wildbäche, hinein in breite Täler mit mächtigen Terrassen, bis hin zu den Küsten der Meere.
