Seit dem Jahr 2000 wurden weltweit mehr als 80 Großstädte von extremen Dürren und Wasserknappheit heimgesucht, von Kapstadt über São Paulo bis Chennai (Indien). Bis 2050 wird voraussichtlich ein Drittel bis fast die Hälfte der globalen Stadtbevölkerung mit Wasserknappheit konfrontiert sein, ein Viertel davon in Indien.

Die für die Studie beispielhaft ausgewählte indische Stadt Pune besitzt ein veraltetes Wasserversorgungssystem, beherbergt mehr als eine Million Menschen, die in informellen Siedlungen ohne Leitungswasser leben, muss mit mehrjährigen Dürren rechnen und leidet unter wachsenden Spannungen zwischen städtischen Wasserverbrauchern und einem mächtigen Agrarsektor, der von der bewässerungsintensiven Zuckerrohrproduktion dominiert wird. Hinzu kommt, dass die Einwohnerzahl Punes von derzeit zwischen 5 und 7 Millionen Einwohnern laut Prognosen bis zum Jahr 2050 auf 11 Millionen Menschen steigen könnte. Das hätte Auswirkungen auf die Wasserversorgung: Wenn der Klimawandel in den kommenden Jahrzehnten die Niederschlagsmuster in Pune verändert und Dürren verschärft, wird der Zugang zu Wasser für Millionen von Menschen von den Entscheidungen abhängen, die heute getroffen werden.

Vor allem finanziell Schwächere werden unter hohen Wasserkosten leiden

Die in Earth’s Future veröffentlichte Studie kommt zu dem Ergebnis, dass die Stauseen von Pune wahrscheinlich austrocknen und der Grundwasserspiegel bis Mitte dieses Jahrhunderts stark sinken wird, sollte eine mehrjährige Dürre eintreten und die Stadt ihre derzeitige Wasserpolitik beibehalten. Die meisten einkommensschwachen Einwohner werden dann mit Wasserkosten konfrontiert sein, die fast ein Fünftel ihres Einkommens ausmachen. Gleichzeitig wird ihnen weniger als die Hälfte des für grundlegende Hygiene und Gesundheit erforderlichen Wassers zur Verfügung stehen.

Die Studie zeigt jedoch auch, dass diese Folgen weniger gravierend ausfallen könnten – und zwar, ohne dass dafür wesentlich mehr Wasser benötigt wird, als in der Region zur Verfügung steht. Allerdings müssten dafür nahezu alle verfügbaren Hebel in Bewegung gesetzt werden, um die Wasserkosten und das Verhalten der Menschen zu beeinflussen.

„Die Suche nach tragfähigen Lösungen für den Umgang mit Dürren war das Ergebnis der Integration von Expertenbeiträgen aus einem bemerkenswert breiten Spektrum von Fachgebieten“, sagt Steven Gorelick, Leiter der Studie und Professor für Erdsystemwissenschaften an der Stanford University, der sich seit mehr als einem Jahrzehnt mit Wasserfragen in Indien beschäftigt.

Modellierung von Ungleichheit

Das Forschungsteam arbeitete eng mit lokalen Beamten, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, Expertinnen und Experten sowie NGOs zusammen, um ein umfassendes Bild des Problems zu bekommen und die notwendigen hydrologischen, landwirtschaftlichen und demografischen Daten zu sichern. Die Stakeholder leisteten ebenfalls einen Beitrag, indem sie mögliche politische Maßnahmen zur Überwindung von mehrjährigen Dürren identifizierten. Das Team entwickelte mehrere Modelle, um die Veränderungen der Wasserversorgung für Menschen, Industrie und Landwirtschaft bis zur Mitte des Jahrhunderts zu prognostizieren. Dabei untersuchte es die Ausdehnung der Städte ins Umland sowie wirtschaftliche Entscheidungen von Haushalten, Unternehmen und Landwirten. Diese Komponenten verknüpfte es, um komplexe Wechselwirkungen zwischen Menschen und Natur darzustellen.

„In Dürre- und Urbanisierungsszenarien ohne neue politische Maßnahmen zeigt das Modell, dass einkommensschwache Einwohner:innen mit einem Anstieg der Wasserkosten und einem Rückgang der Versorgung auf fast die Hälfte des Mindestbedarfs pro Person und Tag rechnen müssen“, sagt die Erstautorin Ankun Wang, Doktorandin an der Stanford Doerr School of Sustainability.

Die Forschenden testeten diese Modelle unter Berücksichtigung wichtiger Unsicherheiten, darunter Klimaverläufe, wirtschaftliche Entwicklung und Bevölkerungszahl. Bei den Klimaszenarien konzentrierten sie sich auf eine festgelegte dreijährige Dürreperiode, die von 2000 bis 2003 auftrat. Diese Szenarien skalierten sie auf die (geringeren) Niederschläge, die in Zukunft unter Annahme der Klimaszenarien RCP 4.5 und 8.5 zu erwarten sind. Zudem untersuchten sie mögliche politische Maßnahmen, etwa eine Umverteilung von Wasserressourcen zwischen Landwirtschaft und Stadt, Investitionen in Infrastruktur oder neue Marktmechanismen für den Wassertransport. Anschließend analysierten sie, wie sich die Maßnahmen auf die Wasserversorgung, die Kosten und den Zugang zu Wasser in möglichen Zukunftsszenarien auswirken.

„Unser Ansatz ermöglicht es erstmals, komplexe Wechselwirkungen zwischen Wasserressourcen, Infrastruktur und gesellschaftlichen Entscheidungen systematisch abzubilden“, erklärt Dr. Christian Klassert, Umweltökonom am UFZ und Co-Autor der Studie. „Damit können wir untersuchen, welche Kombinationen von Maßnahmen tatsächlich helfen, die Wasserversorgungssicherheit zu verbessern.“

Multiplikation der Vorteile

Die Analyse ergab, dass die vorgeschlagenen Politikmaßnahmen am wirksamsten sind, wenn sie gemeinsam umgesetzt werden. Einzelmaßnahmen wie die Behebung von Lecks und die Bekämpfung von Wasserdiebstahl, die Erhöhung der Wasserpreise für die größten Verbraucher, die Begrenzung der Grundwasserentnahme oder die Verdopplung der Stromkosten für das Pumpen von Grundwasser helfen nur geringfügig, um das Wasser für die ärmsten Haushalte erschwinglich zu halten. Selbst die Umverteilung von Wasser aus einem großen Staudamm bringt nur begrenzte Erleichterung, wenn sie allein umgesetzt wird.

Die Modellierung legt nahe, dass die wirkungsvollste politische Änderung für Pune ein regulierter Markt wäre, auf dem Landwirte Bewässerungswasser über Tanklastwagen an private Haushalte in der Stadt verkaufen können. Allein dadurch könnten die Wasserkosten für die Armen von 18 Prozent auf 4 Prozent ihres Einkommens gesenkt werden.

Obwohl das Forschungsteam keine formelle Kosten-Nutzen-Analyse der Maßnahmen durchgeführt hat, stellte es fest, dass bei einer umfassenden Umsetzung der politischen Maßnahmen die gesamte Bevölkerung von Pune Zugang zu mindestens 40 Litern Wasser pro Tag erhalten könnte, wobei die Gesamtwasserversorgung nur um etwa 1 Prozent erhöht werden müsste.

Mehrere Maßnahmen werden in Pune bereits umgesetzt. So hat die Stadt genehmigt, einen Teil des Wassers aus einem großen Stausee, das derzeit nach Mumbai fließt, umzuleiten. Beamte haben Wasserzähler installiert und Tanklastwagen lizenziert, um die Grundlage für einen regulierten Wassertransfer aus landwirtschaftlichen Regionen zu schaffen.

„Doch selbst umfassende Maßnahmen reichen nicht aus, um alle Probleme zu lösen,“ ergänzt UFZ-Umweltökonom Prof. Bernd Klauer, ebenfalls Co-Autor der Studie. „Besonders für die ärmsten zehn Prozent der Bevölkerung bleiben zusätzliche Maßnahmen notwendig wie etwa eine gezielte Notfallversorgung oder sozialpolitische Unterstützung.“

Modellansatz auf Deutschland übertragbar

Das vom Forschungsteam entwickelte Rahmenwerk zur Bewertung der Wasserpolitik könnte auch in anderen, sich rasch urbanisierenden Regionen mit ähnlichen Problemen, insbesondere im globalen Süden, verwendet werden. Die Methode ist aber auch für Deutschland relevant.

„Die mehrjährige Dürre nach 2018 führte uns eindrucksvoll vor Augen, dass selbst in eigentlich wasserreichen Regionen wie Deutschland ernsthafte Dürreprobleme eintreten können“, sagt Bernd Klauer. „Unser Modellansatz ist übertragbar und wird derzeit am UFZ weiterentwickelt, um Dürrerisiken für die Wasserversorgung in Deutschland frühzeitig zu erkennen und politische Maßnahmen zu bewerten.“

Neben Wissenschaftler:innen der Stanford University und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) waren Forschende des Internationalen Instituts für Angewandte Systemanalyse (IIASA, Österreich), der Österreichischen Stiftung für Entwicklungsforschung (ÖFSE) und der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (Saudi Arabien) an der Studie beteiligt.

Die Arbeit wurde im Rahmen der Globalen Initiative für nachhaltige Urbanisierung (SUGI) des Belmont-Forums durchgeführt, deren Koordinierung auch von der US-amerikanischen National Science Foundation unterstützt wurde. Weitere Unterstützung kam von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft und dem Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Bernd Klauer
UFZ-Department Ökonomie
bernd.klauer@ufz.de

Dr. Christian Klassert
UFZ-Department Ökonomie
christian.klassert@ufz.de

Originalpublikation:
Ankun Wang, Christian J. A. Klassert, Raphael Karutz, Mikhail Smilovic, Taher Kahil, Peter Burek, Yuanzao Zhu, Heinrich Zozmann, Bernd Klauer, Karin Küblböck, Ines Omann, Anjuli Jain Figueroa, Yoshihide Wada, Rosamond Naylor, and Steven M. Gorelick: Drought‐Driven Water Insecurity in an Emerging Indian Megacity: A Coupled Multi‐Agent Systems Approach for Policy Evaluation, Earth’s Future, https://doi.org/10.1029/2025EF007976