Etwa 16 Prozent aller landwirtschaftlichen Flächen weltweit werden künstlich bewässert und stark gedüngt. Wenn dieses Wasser verdunstet, reichern sich in den oberen Bodenschichten Salze an. In der Folge droht der Boden zu versalzen und unfruchtbar zu werden. Mit der Zunahme von extremen Wetterereignissen wie Sommerhitze und Starkregen wird dieser Prozess noch verstärkt. Durch die Kombination einer umfassenden Reihe von Klima-, Boden- und Fernerkundungsdaten sowie Algorithmen des maschinellen Lernens ist es Professor Nima Shokri vom Institut für Geoinformatik der Technischen Universität Hamburg gelungen, erstmals eine Vorhersage über die Zukunft der Bodenversalzung auf globaler Ebene bis zum Jahr 2100 unter verschiedenen Klimaszenarien zu erstellen. Seine Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Rechts: TU-Professor Nima Shokri erstellte erstmals eine Vorhersage über die Zukunft der Bodenversalzung auf globaler Ebene bis zum Jahr 2100 unter verschiedenen Klimaszenarien. Foto: TU Hamburg/Eva Häberle
Analysen der Bodenversalzung auf globaler Ebene
Um Aussagen darüber treffen zu können, wie die Bodenversalzung künftig fortschreitet, verwendete Shokri mehr als 40.000 Messwerte des Bodensalzgehalts auf der ganzen Welt. Darüber hinaus ermittelten der Wissenschaftler und sein Team mehrere klimatische und bodenbezogene Parameter wie Niederschlag, Verdunstung und Bodenart, die den Salzgehalt des Bodens beeinflussen. Auf dieser Grundlage trainierten die TU-Forschenden Modelle mit Algorithmen des maschinellen Lernens, um eine Beziehung zwischen dem Salzgehalt und diesen Parametern herzustellen. Diese trainierten Modelle wurden verwendet, um die Bodenversalzung auf globaler Ebene bis zum Jahr 2100 unter verschiedenen Klimawandelszenarien vorherzusagen. "Mithilfe von Big-Data-Analysen und Algorithmen des maschinellen Lernens konnten wir den Salzgehalt des Bodens weltweit mit einer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung bestimmen", so der Wissenschaftler. Laut Shokris Forschung könnten die Veränderungen bis zum Jahr 2100 unausweichlich sein, wenn wir nicht die notwendigen Maßnahmen ergreifen: "Ohne nachhaltiges Ressourcenmanagement und mit der Business-as-usual-Haltung gegenüber dem Klimawandel wären eine weitere Versalzung und Verschlechterung der Böden und ein möglicher 'Kipppunkt', an dem das System zusammenbricht, unvermeidlich".
Auch Apfelplantagen im Alten Land sind gefährdet
Die Versalzung der Böden könnte auch in Deutschland zu einem Problem werden, wenn auch aus ganz anderen Gründen als in den trockenen Gebieten. Der steigende Meeresspiegel wirkt sich auf die Küstenregionen aus. Wenn salzhaltiges Meerwasser eindringt und in Zukunft das Grundwasser erreicht, könnte es dieses verseuchen. Für Hamburg und Umgebung wären vielleicht die Apfelplantagen im Alten Land in Gefahr, wenn Landwirte ihre Bäume dann mit salzhaltigem Wasser bewässern.
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