TEIL A

DER GROSSE KREIS

Das Wasser ist auf der Erde nur selten beständig. Früher oder später reiht es sich wieder in den allgemeinen Kreislauf ein, zu dem Verdunstung, Niederschlag und Abfluß gehören. Entweder geschieht das auf dem schnellen oberirdischen Weg oder auf dem unterirdischen, der allerdings viel langwieriger ist.

Wasser ist jedoch nicht nur das nasse Element. Je nach den einwirkenden Faktoren von Temperatur und Druck kann es sich in unserer Umwelt in drei verschiedene Aggregatzustände verwandeln: Es kann fest (Eis), flüssig (Wasser) oder gasförmig (Dampf) auftreten. Dazu existieren noch einige besondere, physikalisch bedingte atmosphärische Nuancen – Übergangsstadien, die wir als Tau, Nebel, Reif oder Schnee bezeichnen.

Die Sonne, die Erdwärme, der Wind und die Pflanzenwelt bewirken, daß Wasser in die Atmosphäre gelangt. Von dort kommt es durch Zusammenwirken bestimmter klimatischer Faktoren als Regen, Schnee, Graupel, Nebel, Tau oder Luftfeuchtigkeit wieder zur Erdoberfläche zurück.

Beginnen wir den Kreislauf also mit dem Aufstieg.

Atmosphärische Verdunstung

Wie gesagt: am Prozeß der Verdunstung beteiligen sich die Sonne, die Erdwärme, der Wind und die Pflanzenwelt. Sie alle bewirken, daß Wasser in die Atmosphäre gelangt. Denn Wasser verdunstet, sobald seine Oberfläche der Luft ausgesetzt ist – ebenso Eis, doch erheblich langsamer.

Die atmosphärische Verdunstung besteht vorwiegend aus dem physiologischen Vorgang der Transpiration der Pflanzen. Dieser Vorgang wird seinerseits von rein biologischen Zustandsgrößen mitbestimmt. Niedrigere Luftfeuchten und höhere Windgeschwindigkeiten steigern zwar die Verdunstung von freien Wasser­flächen, nicht aber die von Pflanzendecken. Wesentlich wichtiger ist hier die Strahlungsenergie der Sonne. ⁽²⁸⁾

Damit haben wir zwar die direkten Einflußgrößen gestreift – und noch kein Wort darüber verloren, daß der Prozeß der Verdunstung an sich schon einige ziemlich seltsame Züge aufweist. Immerhin haben wir es hier mit einer ‚Technologie’ der Natur zu tun, die in der Lage ist täglich über 1.000 Milliarden Tonnen Wasser (!) über Tausende von Metern (!) anzuheben und dort zwischenzuspeichern – und das alles ganz ohne Pumpen, nur durch den ‚Umsatz’ minimaler Temperaturunterschiede.

Wir werden diesem überraschenden physikalischen Geschehen wiederum in Teil D begegnen, wenn ich nach Erklärungsmodellen für synergetische Effekte suche, die sich möglicherweise technisch umsetzen lassen. Ich möchte jedoch darum bitten, schon von hier das folgende Bild mitzunehmen:

Die Meeresoberfläche des weiten Ozeans. Es ist Mittwoch Nachmittag, und es ist sonnig und angenehm warm. Eine leichte Brise streicht über den endlosen Verbund an Wassertropfen.

Und da: Ein eifriges kleines Wasser-Molekül speichert immer mehr Wärmeenergie, sei es aus der direkten Sonneneinstrahlung oder aus der aufsteigenden Hitze des Erdkerns.

Es sind zwar nur Bruchteile von Graden, mit denen das Molekül gegenüber seinen Nachbarn im Vorteil ist. Doch jetzt geschieht etwas Verblüffendes! In einem ganz bestimmten Moment gelingt es diesem eifrigen Molekül die Oberflächenspannung zu überwinden und aus dem Wasserverbund ‚auszusteigen’.

Welche unglaubliche Steigerung der Freiheitsgrade! Aber das reicht dem Molekül noch nicht, es schickt sich an, die Gravitation zu überwinden und Hunderte über Hunderte von Metern aufzusteigen, um dann seelenruhig in einigen Kilometern Höhe eine mehr oder minder lange Weltreise anzutreten.

Bewundernswert, nicht wahr?!

Dampfphase

Der Wasserdampf ist als nicht permanentes Gas in wechseln­den Mengen (0 – 4 Volumen-%) überall in der Atmosphäre vorhanden. Er macht die Luftfeuchtigkeit aus. Nach neueren Berechnungen ist die Gesamtmenge des Wasserdampfes in der Atmosphäre mit 14.000 km³ anzusetzen.

Der Umschlag des Wasserdampfes erfolgt sehr rasch. Im Durchschnitt wird alle zehn Tage der gesamte Wasserdampf in der Atmosphäre ersetzt (Flußwasser braucht hierfür 11 – 12 Tage, das Wasser der Seen ca. 10 Jahre, und das der Weltmeere ca. 3.000 Jahre) ⁽²⁹⁾. Während der Dampfphase ist das Wasser am reinsten. Verdampfung und Verdunstung sind bestimmte Stufen von natürlichen Destillationsprozessen, bei denen alle im Wasser gleichmäßig verteilten und gelösten (suspen­dierten) Fremdstoffe ausgeschieden werden. Das Destillat ist daher – zunächst – chemisch und biologisch völlig rein.

Hier zeigt sich auf eindrucksvolle Art und Weise ein weiteres mal die Selbstreinigungskraft der Natur.

Primäre Kondensation

Aus der Dampfphase scheidet sich der Wasserdampf der Atmosphäre durch Abkühlung als Kondensat ab. Es bilden sich kleinste, schwebefähige Wassertröpfchen, die als Nebel oder Wolken für das Auge sichtbar werden. Auch Eiskristall­wolken, die durch Sublimation oder Kristallisation ent­stehen, gehören zu dieser ersten Phase der Ausscheidung. Sie ist mit der Dampfphase reversibel verknüpft. Schon auf- und absteigende Luftströmungen können Wechselvorgänge verursachen.

In dieser Phase bildet das Wasser eine seiner ästhetischsten Formen aus, die Wolken. Mehr als alles andere versinnbildlichen sie die Verbindung des Wassers mit dem Himmel, auch wenn sich weder Engel noch Gottheiten auf ihnen tummeln.

Regenphase

Diese Phase tritt ein, wenn die feinen, schwebefähigen Tröpfchen zu Tropfen werden, indem sie sich aneinanderlagern, zusammenfließen und nicht mehr schweben können – und dann der Schwerkraft folgen (Koagulation).

Obwohl sich das spezifische Gewicht des Wassermoleküls dabei nicht ändert, ist doch die Dichte des Verbundes für den Verlust der ‚Levitationsfähigkeit’ verantwortlich.

Nähern sich die Tropfen der Erdoberfläche, so wird diese Form als Regen bezeichnet. Durch starke Abkühlung können die koagulierten Wasserpartikel als Flocken- oder Kristallschnee, als Graupel oder Hagel zur Erde fallen. Mit diesem Vorgang ist eine weitere Phase erreicht: die Eisphase, ein Niederschlag in kristallisierter Form.

Reinigungswirkung von Niederschlägen

Daß ein Regenschauer oder ein Schneefall die verschmutzte Luft wie ein kräftiger Besen reinigen kann, hat wohl schon jeder selbst erlebt. War vor dem Niederschlag die Luft noch stickig und stinkend, so wirkt sie hinterher frisch und rein. Dafür gibt es eine einfache Erklärung.

Regen und Nebel, Schnee und Graupel besitzen eine hohe Lösungsfähigkeit für Gase sowie für mineralische und organische Verbindungen. Daher werden in luftverschmutzten Gegenden viele Gase und Staub auf der aktiven Oberfläche der Wasserteilchen angelagert und durch sie entfernt. Aber wohin? Zuerst einmal gelangen sie ins Wasser oder auf den Boden.

Das Wasser bildet hydrologische Konzentrationen in und auf der Erdkruste. Es verteilt sich bis hin ins öffent­liche Wasserversorgungsnetz (Speicherung und Nutzung der Reinigungskraft = Abwassersystem). Weitere Etappen sind die Konzentration in Organismen pflanzlicher, tierischer und mensch­licher Art. Dann, im Meer, beginnt der Kreislauf von neuem: So steigt bei der Verdunstung nur relativ reines, destilliertes Wasser auf, das dann – je nach Örtlichkeit mehr oder minder von der Luft verschmutzt – wieder herunterkommt... und so weiter und so fort.

Sich aber auf effektive Umweltschutzhilfe durch Niederschläge zu verlassen, wäre illusorisch, denn das Selbstreinigungsvermögen der Natur ist vor allem in den Ballungsgebieten unserer Erde längst in hohem Maße überfordert. Und mit jedem Tag wird es weiter belastet. ⁽³⁰⁾

Die normale Wasserfunktion wird durch Konzentrationen von Metallen wie Blei, Quecksilber, Cadmium usw., durch Stickstoffe und Phosphor, sowie durch Öle, Chemikalien und andere Stoffe schwer bis schwerst geschädigt.

Durch die steigende Kohlendioxyd-Konzentration, deren Ursache hauptsächlich die Verbrennung von Kohle und flüssigen Brennstoffen ist, sowie die Schwefel- und Stickstoffe, die ungefiltert in die Atmosphäre gelangen, steigt der Säuregehalt des Regens zum Teil 100 bis 1000fach. Durch das verantwortungslose Handeln einiger Industriestaaten, radioaktive Abfälle im Meer zu versenken, werden nicht nur jetzt lebende Wesen und Organismen gefährdet, sondern auch das Leben zukünftiger Generationen durch die Weitergabe geschädigter Gene.

Und während der Mangel an brauchbarem Wasser stetig spürbarer wird, vor allem wegen der Gewässerverschmutzung durch Industrieabflüsse und durch die zunehmende Versteppung halbtrockener Landstriche, wächst der Bedarf ungleich stärker.

Während die Erdbevölkerung im Jahr 1900 etwa 500 km³ Wasser verbraucht hat, stieg dieser Betrag bis 1980 auf über 2.000 km³ und erreichte im Jahr 2000 etwa 2.700 km³ (man hatte 1980 geschätzt, daß der Bedarf bis 1990 ca. 5.500 km³ betragen wird!). Diese Zahlen belegen die Notwendigkeit für einen verstärkten überregionalen Wasserausgleich zwischen Gebieten mit Wasserüberschuß und Gebieten mit Wassermangel, ähnlich einem Stromverbundnetz, damit es in Ballungsgebieten zukünftig nicht zu Wassernöten kommt. Denn die (nicht-)Alternative wird schon oft genug an die Wand gemalt: daß die nächsten Kriege nicht um Öl, sondern um Wasser geführt werden. Um so wichtiger wird das in Teil D vorgestellte Synergetische Modell, da es neben der Energie- auch die Vorsorgung mit Süßwasser übernehmen kann.

Doch zuerst noch ein kurzer Blick auf die Wassernutzung – in der Landwirtschaft und bei der Energieerzeugung.

Weiter...