Thema gewählt von Sven-Ole Bührmann

Unter dem Begriff des Wasserkreislaufes versteht man die Zirkulation und Bewegung des Wassers zwischen den einzelnen Speichern und der Atmosphäre der Erde. Im Gesamten Wasserkreislauf kommt es zu einer ausgeglichenen Bilanz, dementsprechend geht kein Wasser verloren oder hinzu (Abb. 1). Während des hydrologischen Zyklus kommt es, durch die an der Erdoberflächen herrschenden Temperatur, zu Phasen Änderungen des Wassers. Die jeweiligen Übergänge und deren Mechanismen sind im Wasserkreislauf besonders wichtig. Die externe Energiezufuhr, durch die Sonne, treibt dabei den Zyklus und die Phasenübergänge an. Vorwiegend ist dies die Verdunstung des Wasser aus den Ozeanen und der Transport des Wasserdampfes in der Atmosphäre. 

Bei einer bestimmten Luftfeuchtigkeit und Temperatur kondensiert der Wasserdampf zu Wassertropfen, welche Wolken bilden und schließlich als Schnee oder Regen wieder über Kontinenten und Ozeanen, als Niederschlag, fallen. Ein Teil des Niederschlags verdunstet bereits auf der Erdoberfläche oder auf den Blättern von Pflanzen (Evaporation). Ein weiterer Teil des Niederschlages versickert im Erdboden und bewegt sich als Sickerwasser durch Risse, Klüfte und Poren. Das Sickerwasser wird zu Teilen durch die Biosphäre aufgefangen und gelangt durch das Wurzelwerk in die Blätter der Pflanzen und von dort zurück in die Atmosphäre (Transpiration). Das restliche Sickerwasser gelangt in das Grundwasser. (Grotzinger & Jordan, 2017)

Der Niederschlag, welcher nicht versickert, fließt an der Oberfläche ab und sammelt sich zu Bächen, Flüssen und Seen. Die Gesamtheit, des an der Oberfläche gesammelten Wassers, der an der Oberfläche austretenden Quellen und das Wasser welches als Grundwasser abfließt, wird als Abfluss bezeichnet. Teile des Abflusses gelangen in Seen, verdunsten dort oder fließen in Flüssen weiter ab und gelangen zurück ins Meer. (Grotzinger & Jordan, 2017)

Madeira hat durch das Relief des Gebirges, eine Ost-West Barriere, welche Orthogonal zu den Passatwinden liegt (Abb. 2). (Van der Weijden & Pacheco, 2003) Der Niederschlag ist grob unterteilt durch die Ost-West Ausrichtung des Gebirges. Im Norden Madeiras kommt es zu mehr Niederschlag, da hier die Passatwinde die luftfeuchtigkeitsgesättigte Luft an dem Gebirge aufsteigen lässt, diese dort abkühlt und kondensiert. Die nördlichen Steigungen sind meist in einer dicken Wolkendecke (ca. 800m) bedeckt, lokal wird diese Decke auch ‘mar de nuvens’ (Wolkenmeer) genannt. Gegenüber dieser “Wetterseite” befindet sich der südliche Teil Madeiras, welcher im Regenschatten liegt. An den leeseitigen Hängen breiten sich Niederschlagsarme Regionen aus (Abb. 3). In diesen Teilen Madeiras haben die Einwohner ein Bewässerungssystem entwickelt, um die Flächen landwirtschaftlich zu nutzen. Die sogenannten “Levadas” werden im Thema “Energie und Wasserversorgung” näher behandelt. Das hydrographische Netzwerk, die Topographie mit den Flüssen und Seen Madeiras, ist relativ jung und durch enge Täler mit einem typischen U-förmigen Querprofile geprägt, da die meisten Gesteine auf Madeira sehr verwitterungsresistent sind. Die meisten Flüsse Madeiras haben eine hohe Fließgeschwindigkeit, welche auf die steilen Abhänge zurückzuführen sind. Flüsse auf der Nordseite sind mehrjährig, da diese durch Niederschlag und Grundwasser gespeist werden. Auf der südlichen Seite Madeiras sind die Flüsse meist kurzlebig. (Prada, da Silva, & Cruz, 2005)

Grundwasser entsteht durch die Versickerung der Niederschläge in Lockergesteinen oder Böden. Auf Madeira kommt das Grundwasser, einmal als Grundwasserlinsen (perched aquifiers) und das basale Grundwasser, vor. Das Wasser in den Grundwasserlinsen wird wiederum zweigeteilt, zum Einen existieren die Linsen in den höheren Bereichen, welche eine kürzere Aufenthaltsdauer haben und leicht basisch sind. Außerdem existieren Grundwasserlinsen auf einer niedrigeren Höhe, diese haben eine höhere Aufenthaltsdauer und sind leicht alkalisch. Die basalen Grundwässer kommen in den älteren vulkanischen Komplexen vor und in den jüngeren Komplexen. Die Grundwässer in den vulkanischen Komplexen sind durch das Meerwasser gering beeinflusst, stehen jedoch in einem stetigem Gleichgewicht mit dem Meereswasser und haben dadurch Spuren von Natrium und Chlor. Die Spurenelemente beeinträchtigen jedoch nicht die Wasserqualität Madeiras. Die Grundwasserfließrichtung liegt nahe der tektonischen Strukturen. Der Hauptfluss liegt entlang der Bruchzonen des Gesteins.  (Prada, da Silva, & Cruz, 2005)

Ein weiterer wichtiger Aspekt in dem hydrologischen Zyklus und des Klimas auf Madeira ist, der auf der Nordseite stetig vorhandene Nebel. Der Nebel existiert während 236 Tagen im Jahr, zwischen 800m und 1,600m Höhen. Der durchschnittliche Niederschlag des Nebels, gemessen unter der Vegetation (Erica arborea) von Bica da Cana, ist 45mm pro Tag, was einem Niederschlag von insgesamt 10,500mm im Jahr entspreche. Dieser Niederschlag ist circa dreimal größer als der jährliche Regenniederschlag für Madeira, und hebt hervor wie wichtig der Nebel und dessen Abfluss ist, um den Grundwasserstand zu halten und aufzufüllen. (Prada, de Sequeira, Figueira, & Vasconcelos, 2011)

Literaturverzeichnis

Grotzinger, J., & Jordan, T. (2017). Press/Siever Allgemeine Geologie(Bd. 7. Aufl.). Allgemeine Geologie: Berlin ; Heidelberg : Springer Spektrum.

Prada, S. N., da Silva, M. O., & Cruz, J. V. (9. April 2005). Groundwater behavior in Madeira, volcanic island (Portugal). Hydrogeology Journal, S. 800-812.

Prada, S., de Sequeira, M. M., Figueira, C., & Vasconcelos, R. (18. May 2011). Cloud Water interception in the high altitude tree heath forest (Erica arborea L.) of Paul da Serra Massif (Madeira, Portugal). (L. John Wiley & Sons, Hrsg.) Hydrological Processes(26), 202-212. Von wileyonlinelibrary.com abgerufen

Van der Weijden, C. H., & Pacheco, F. A. (1. July 2003). Hydrochemistry, weathering and weathering rates on Madeira island.Journal of Hydrology(283), 122-145.

Abbildungsverzeichnis:

Abbildung 1: Water Cycle by Ehud Tal [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]; https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/Diagram_of_the_Water_Cycle.jpg

Abbildung 2: Karte Madeiras, bearbeiten. v. Sven-Ole Bührmann; Image extracted from page 024 of  Madeira: its scenery and how to see it. With letters of a year's residence, and lists of the trees, flowers, ferns and seaweeds, by TAYLOR, Ellen M.. Original held and digitised by the British Library.; https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/TAYLOR%281889%29_The_Island_of_Madeira.jpg

Abbildung 3: Regenschatten; by Meg Stewart [CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)]; https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/Rain_shadow_effect.jpg