Hydrogeologie, Grundwasserleiter und Geothermie

Grundwasserneubildung und Zirkulation

Grundwasserneubildung ist das Wasser, das von der Oberfläche in den Grundwasserleiter eindringt, hauptsächlich durch Niederschlag und in geringerem Maße durch Abfluss in Barrancos und Gebieten mit klüftiger Lava. Auf den Kanaren variiert die Grundwasserneubildung enorm zwischen der windzugewandten Seite der hohen Inseln, wo Passatwolken ständige Feuchtigkeit bringen, und den ariden östlichen Zonen, wo der Niederschlag gering und unregelmäßig ist.[1][2]

Einmal infiltriert, fließt das Wasser gravitativ zu Bereichen niedrigerer potenzieller Energie, entlang von Klüften, Kontakten zwischen Lavaströmen und den durchlässigsten Niveaus. Die Fließrichtung fällt nicht immer mit der topografischen Oberfläche zusammen, weil vulkanische Schichten einfallen oder durch Verwerfungen abgeschnitten sein können, die das Wasser zum Meer oder in andere hydrogeologische Einheiten umleiten.[1][2]

Porosität und Permeabilität

Die Porosität bestimmt, wie viel Wasser ein Gestein speichern kann. In kanarischen vulkanischen Materialien kann die Porosität intergranular sein, wenn sie zwischen Schlacken- oder Pyroklastenfragmenten entsteht, oder geklüftet, wenn sie in Rissen und Klüften auftritt. Massive basaltische Laven haben eine geringe Primärporosität, können aber eine hohe Permeabilität aufweisen, wenn sie geklüftet sind.[1][2]

Die Permeabilität wiederum kontrolliert die Geschwindigkeit, mit der sich das Wasser bewegt, und damit die Produktivität eines Grundwasserleiters. Zwei Gesteine können dieselbe Porosität, aber unterschiedliche Permeabilität haben, wenn eines verbundene Poren und das andere isolierte Poren aufweist. Dieser Unterschied erklärt, warum einige Gebiete ähnlichen Aussehens sehr unterschiedliche Schüttungen liefern.[1][2]

Grundwasserleiter und hydrogeologische Einzugsgebiete

Ein Grundwasserleiter ist eine geologische Formation, die in der Lage ist, Wasser in nutzbaren Mengen zu speichern und zu übertragen. Auf den Kanaren befinden sich Grundwasserleiter hauptsächlich in geklüfteten basaltischen Lavaströmen, Schlackentrümmern und pyroklastischen Ablagerungen. Jede Insel kann mehrere unterschiedliche Grundwasserleiter haben, getrennt durch wenig durchlässige Niveaus oder lithologische Wechsel.[1][2]

Das hydrogeologische Einzugsgebiet ist der Grundwasserneubildungsbereich, der einen Grundwasserleiter speist. Es fällt nicht immer mit dem sichtbaren, durch Barrancos definierten Einzugsgebiet zusammen, weil Grundwasser durch tiefe Klüfte topografische Grenzen überwinden kann. Die Kenntnis der tatsächlichen Ausdehnung des Einzugsgebiets ist entscheidend, um die verfügbare Grundwasserneubildung zu berechnen und die Entnahme zu planen.[1][2]

Variation zwischen den Inseln

Die westlichen Inseln, jünger und höher, verfügen über tiefe Grundwasserleiter mit relativ hoher Grundwasserneubildung durch Niederschläge auf den Gipfeln und Kondensation der Passatwolken. Die östlichen Inseln, älter und niedriger, hängen von Küstengrundwasserleitern und kleinen Einzugsgebieten ab, wo die Grundwasserneubildung begrenzt ist und die historische Nutzung die Grundwasserspiegel gesenkt hat.[1][2]

Dieser Unterschied erklärt, warum einige Inseln Systeme horizontaler Galerien entwickelt haben, um Wasser aus dem Inneren der Kliffs zu fassen, während andere stärker auf Entsalzung und Wiederverwendung angewiesen sind. Es gibt keine einheitliche hydrogeologische Lösung für den gesamten Archipel; jede Insel erfordert einen auf Klima, Geologie und Nachfrage abgestimmten Plan.[1][2]

Planung, Nachhaltigkeit und Vorbehalte

Die hydrologischen Pläne der Kanaren legen den Wasserkörper, die Grundwasserneubildung, die zulässige Entnahme und den qualitativen Zustand jedes Grundwasserleiters fest. Ihr Ziel ist es, eine Übernutzung zu vermeiden, die zu sinkenden Grundwasserspiegeln, reduzierten ökologischen Abflüssen und Meerwasserintrusion in Küstengrundwasserleitern führen kann.[1]

Nachhaltigkeit hängt nicht nur von der entnommenen Menge ab, sondern auch von der Wasserqualität. Landwirtschaftliche, urbane oder salzhaltige Verunreinigungen können einen numerisch ausgeglichenen Grundwasserleiter für bestimmte Zwecke unbrauchbar machen. Daher ist die hydrochemische Überwachung ebenso wichtig wie die Messung von Pegeln und Abflüssen.[1][2]

Die Übernutzung von Grundwasserleitern verringert nicht nur die verfügbaren Ressourcen, sondern kann auch Meerwasserintrusion induzieren und Ökosysteme, die mit Grundwasserspiegeln verbunden sind, schädigen. Geothermie kann, wenn sie nicht nach Nachhaltigkeitskriterien bewirtschaftet wird, lokal die verfügbare Wärme erschöpfen und mit anderen Nutzungen des Grundwassers konkurrieren. Beide Ressourcen erfordern kontinuierliche Überwachung und Regulierung auf Basis aktueller Daten.[1][2][3]

Geothermie

Die Geothermie nutzt die in Gesteinen und Grundwasser gespeicherte Wärme. Auf den Kanaren ist der geothermische Gradient in Gebieten mit jüngster vulkanischer Aktivität höher, wo Restwärme aus dem Magmatismus die Wassertemperatur in zugänglichen Tiefen erhöhen kann. Die Geothermiemanuale der Regierung der Kanaren enthalten die Methodik zur Bewertung dieser Ressource.[1][2]

Die Nutzung niedrigenthalpier Geothermie für Heizung und Warmwasser ist am weitesten im Archipel entwickelt. Hochenthalpie-Projekte erfordern Tiefbohrungen und detaillierte Kenntnisse von Permeabilität und Temperatur in mehreren Kilometern Tiefe, Bereiche, in denen die verfügbaren Informationen weiterhin lückenhaft sind.[1][2]