Klimawandel und Energie

Klima und Energie – Gewässer unter Druck

Klimawandel und Energieproduktion belasten unsere Gewässer. Die Eawag untersucht, wie die Klimaerwärmung unsere Seen, Flüsse und das Grundwasser verändert und was das für die darin lebenden Pflanzen und Tiere sowie den Menschen bedeutet. Sie erforscht und entwickelt zudem Massnahmen und Technologien, um das Klima zu schützen, die Anpassungen an die Folgen des Klimawandels zu fördern und die Energiewende umweltfreundlich zu gestalten.

Energieproduktion und Gewässerschutz im Konflikt

Die steigende Nachfrage nach klimafreundlicher Wasserkraft erhöht den Druck auf unsere Gewässer. In Restwasserstrecken unterhalb von Kraftwerken fehlt ein Grossteil des natürlichen Abflusses. Wasserkraftwerke bewirken zudem eine unnatürliche Dynamik der Fliessgewässer und stören die Fischwanderung. Die Lebensgrundlagen der Gewässerlebewesen sind dadurch stark beeinträchtigt. Wasserkraftwerke können aber auch die Speisung des Grundwassers – unsere wichtigste Trinkwasserressource – vermindern.

Auswirkungen des Klimawandels auf die Gewässer

Steigt die Temperatur der Atmosphäre, erwärmen sich auch die Gewässer. Wärmeres Wasser bedeutet für die einen Wasserlebewesen Stress. Andere profitieren von der Erwärmung. Das verändert die Artenzusammensetzung. Zum Beispiel können sich gewisse Algen, von denen einige giftig sind, besser ausbreiten und andere Lebewesen im und am Wasser schädigen. Aber auch die Zirkulation der Seen wird sich verändern. Die Zeit, während der sich die Seen im Winter von der Oberfläche bis zum Seegrund durchmischen, wird kürzer werden. Das kann zu Sauerstoffmangel in der Tiefe und zu einem reduzierten Nährstoffangebot in den oberen Wasserschichten führen – ein Nachteil für sehr viele Fische und andere Wasserlebewesen.

Blau-grüne Infrastrukturen – Städte mit Wasser kühlen

Hitze, Trockenheit oder extreme Niederschläge machen nicht nur der Umwelt, sondern auch uns Menschen zu schaffen, vor allem in dicht bebauten Städten. Wasser (blau) in Bächen, Teichen und Wasserbecken sowie Pflanzen (grün) auf Dächern, an Fassaden und in Grünflächen können Städte kühlen. Um die Folgen des Klimawandels zu mindern, plant man deswegen, vermehrt Wasser im Siedlungsraum zu speichern und Regenwasser sowie Abwasser klimaangepasst zu managen.

Die Folgen von Klimawandel und Energiewende minimieren

Die Eawag beobachtet und untersucht, wie sich Umweltveränderungen und die steigende Nutzung der Wasserressourcen auf Gewässerökosysteme und ihre Bewohner auswirken. Mit Modellen analysiert sie, wie sich Seen, Flüsse und Grundwasser in Zukunft unter verschiedenen Szenarien entwickeln könnten. Auf diesem Wissen aufbauend entwickeln Forschende der Eawag Lösungen, um Treibhausgasemissionen zu reduzieren, die Folgen des Klimawandels auf Mensch und Umwelt möglichst gering zu halten und die Energiewende nachhaltig und klimafreundlich zu gestalten.

Netzwerk

Wir arbeiten mit verschiedenen Partnern zusammen.

Die Abteilung Wasser ist zuständig für den Schutz des Oberflächen-, Grund- und Trinkwassers.

Bundesamt für Umwelt BAFU

Die Forschungsgruppe Hydrologische Vorhersagen untersucht unter anderem die Folgen des Klimawandels auf die Hydrologie

Eidg. Forschungsanstalt WSL

Das Netzwerk des Bundes für Klimadienstleistungen unterstützt klimakompatible Entscheidungsfindungen, um Risiken zu minimieren, Chancen zu maximieren und Kosten zu optimieren.

National Centre for Climate Services NCCS

Die Joint Initiative im ETH-Bereich trägt dazu bei, die Treibhausgasemissionen bis 2030 zu halbieren, indem sie die benötigte Infrastruktur vorbereitet, ein resilientes Energiesystem aufbaut und die Biodiversität schützt. 

SPEED2ZERO

Die Joint Initiative im ETH-Bereich hat das Ziel, die Treibhausgasemissionen bis 2050 auf Null zu reduzieren.

Scene

Expertinnen und Experten

Dr. Christian Binz
  • Dezentrale Systeme
  • Innovation
  • Globaler Wandel
  • Nachhaltige Transitionen
  • Siedlungswasserwirtschaft
Marc Böhler
  • Abwasserreinigung
  • Aktivkohle
  • Mikroverunreinigungen
  • Ozonung
  • Spurenstoffelimination
Dr. Nadja Contzen
  • Umweltpsychologie
  • Transdisziplinäre Forschung
  • Verhaltensänderung
  • Gesundheitspsychologie
  • Gesellschaftliche Akzeptanz
Dr. Lauren Cook
  • Infrastrukturplanung
  • Klimaveränderung
  • Modellierung
  • Nachhaltige Wasserwirtschaft
  • Siedlungswasserwirtschaft
Dr. Andreas Frömelt
  • Abwasser
  • Abwasserreinigung
  • Datenwissenschaft
  • Maschinelles Lernen
  • Modellierung
Prof. Dr. Karin Ingold
  • Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Politik
  • Umweltpolitik
Dr. Adriano Joss
  • Abwasser
  • Mikroverunreinigungen
  • Ozonung
Prof. Dr. Rolf Kipfer
  • Edelgase
  • Isotope
Dr. Ivana Logar
  • Nachhaltige Wasserwirtschaft
  • Ökosystem-Dienstleistungen
  • Umweltökonomie
Prof. Dr. Max Maurer
  • Abwasser
  • Dezentrale Technologien
  • Nachhaltige Wasserwirtschaft
  • Siedlungshygiene
  • Siedlungswasserwirtschaft
  • Urinseparierung
Dr. Marc Müller
  • Datenwissenschaft
  • Entwicklungsländer
  • Erdbeobachtung
  • Nachhaltige Entwicklung
  • Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Politik
Dr. Martin Schmid
  • Modellierung
  • Oberflächengewässer
  • Wasserkraft
  • Klimaveränderung
  • See-Management
Dr. Olga Schubert
  • Mikrobielle Ökologie
  • Biogeochemie
  • Proteomik
  • Biomarker
  • Mikrofluidik
Prof. Dr. Bernhard Truffer
  • Abwasser
  • Dezentrale Technologien
  • Transdisziplinäre Forschung
  • Wasserkraft
Dr. Cornelia Twining
  • Ökologie
  • Evolution
  • Klimaveränderung
  • Flüsse
  • Fettsäuren
Prof. Dr. Kai Udert
  • Abwassertrennung
  • Dezentrale Technologien
  • Nährstoffe
  • Urinseparierung
  • Ressourcenrückgewinnung
Dr. Christine Weber
  • Flussrevitalisierung
  • Ökologie
Dr. Christian Zurbrügg
  • Abfallbewirtschaftung
  • Nachhaltige Wasserwirtschaft
  • Wasseraufbereitung
  • Siedlungshygiene
  • Wasserversorgung

Wissenschaftliche Publikationen

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         quality observation-based data to find that the global average root zone wat
         er storage capacity (S<sub>R</sub>) increased by 11%, from 182 to 202 mm in
         1982–2020. The total increase of S<sub>R</sub> equals to 1652 billion m<su
         p>3</sup> over the past four decades. S<sub>R</sub> increased in 9 out of 12
          land cover types, while three relatively dry types experienced decreasing t
         rends, potentially suggesting the crossing of ecosystems’ tipping points.
         Our results underscore the importance of accounting for root zone dynamics u
         nder climate change to assess drought impacts.
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         eomics
' (82 chars) description => protected'High ammonia concentrations can be toxic to microorganisms, leading to the a
         ccumulation of hydrogen (H<sub>2</sub>) and acids in anaerobic digestion (AD
         ) system. In this study, a side gas recycling strategy (SGR), coupled with a
          primary reactor and a small side-stream reactor, which recirculates biogas
         between primary reactor and side reactor was employed to mitigate ammonia in
         hibition. This approach enabled the mesophilic side-stream gas recirculation
          system (SMGR) and the thermophilic side-stream gas recirculation system (ST
         GR) to ultimately withstand ammonia stress levels of 2.5 g/L and 3.5 g/L, re
         spectively, while maintaining lower hydrogen partial pressures. In contrast,
          the control group experienced system failure at an ammonia concentration of
          2 g/L. Enzyme activity, microbial community, and metaproteomic analysis ind
         icated that the side reactor enriched microorganisms with strong hydrogen-ut
         ilizing capacity, while the primary reactor was enriched with Methanosaeta.
         Furthermore, key pathways related to propionate metabolism, ABC transporters
         , and methane production were enhanced in the primary reactor, along with in
         creased ATPase activity. The activity of key enzymes involved in AD was also
          significantly enhanced. This study enhances the understanding of the impact
          of gas atmosphere control on the microbial ecology and metabolic characteri
         stics of AD system, providing valuable insights and practical guidance for t
         he development of Engineering applications in this field.
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         l-based planning-support; TARGET
' (108 chars) description => protected'Pavement watering is considered as a possible solution to mitigate urban hea
         t and adapt urban environments to climate change. Yet, modelling tools to su
         pport the planning of such practices, especially at larger scales, are scarc
         e. This study presents the integration of pavement watering dynamics into an
          existing urban climate model. The proposed new model was evaluated against
         measurements as well as modelling data with a good agreement. We then tested
          our integrated approach with different input information to ensure the robu
         stness and reliability of its results, showing that a reduction of 15 °C in
          surface temperature and up to 2 °C in air temperature can be induced by we
         tting impervious pavements. Results also provide some first insights into po
         ssible best practices for pavement watering and surface and air temperatures
          reduction. Finally, a city-scale simulation demonstrated the potential impa
         ct of scaling up the pavement watering simulation process. The proposed mode
         l opens up new opportunities for further understanding of the cooling impact
          and water demand of pavement watering practices, offering new approaches to
          smart planning of heat mitigation measures for more liveable cities.
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Xi, Q.; Gao, H.; Wang-Erlandsson, L.; Dong, J.; Fenicia, F.; Savenije, H. H. G.; Hrachowitz, M. (2025) Terrestrial ecosystems enhanced root zone water storage capacity in response to climate change over the past four decades, Science Bulletin, 70(18), 3019-3028, doi:10.1016/j.scib.2025.06.027, Institutional Repository
He, L.; Li, J.; Tang, L.; Wang, Y.; Zhao, X.; Ding, K.; Xu, L.; Gu, L.; Cheng, S.; Wei, Y. yuan (2025) Applying side-stream gas recirculation to promote anaerobic digestion of food waste under ammonia stress: overlooked impact of gaseous atmospheres on microorganisms, Water Research, 281, 123571 (13 pp.), doi:10.1016/j.watres.2025.123571, Institutional Repository
Chen, J.; Bach, P. M.; Leitão, J. P. (2025) Modelling pavement watering effects on urban heat mitigation with a fast urban climate model, Sustainable Cities and Society, 124, 106313 (14 pp.), doi:10.1016/j.scs.2025.106313, Institutional Repository

Titelbild: Eawag und BAFU erfassen seit Sommer 2022 mit automatischen Messbojen die Wassertemperatur einzelner Seen in der Schweiz, hier am Aegerisee im Kanton Zug.
(Foto: Mathias Blattmann, Oberägeri, 11. November 2022, Zuger Zeitung)