De grondwatervoetafdruk is het landoppervlak dat op een specifieke locatie nodig zou zijn om in de grondwaterbehoefte te kunnen voorzien zonder dat er uitputting optreedt. Hoe groot deze afdruk is hangt af van de klimatologische en geologische omstandigheden ter plekke, zoals de dikte van de gesteentelaag waarin het grondwater gevangen zit. Zolang de grondwatervoetafdruk niet groter is dan het oppervlak dat daadwerkelijk beschikbaar is, is er niks aan de hand.

Marlon Felippe via Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Marlon Felippe via Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

We leven op te grote voet

Bij twintig procent van de grote aquifers – watervoerende lagen in de ondergrond – is de grondwatervoetafdruk echter te groot, blijkt uit het onderzoek van aardwetenschapper Tom Gleeson van de McGill University in Montreal en drie collega’s van de Universiteit Utrecht en Deltares. Het geldt met name voor de Boven-Ganges in het grensgebied van India en Pakistan, waar de voetafdruk maar liefst vijftig keer groter is dan het oppervlak van de aquifer, en in Iran, waar de Zuid-Kaspische aquifer zelfs een factor honderd te klein is om in de watervraag te voorzien zonder langzaam maar zeker leeg te raken. Ook Saoedi-Arabië, Mexico en het westen van de Verenigde Staten hebben een grondwatervoetafdruk die meer dan twintig keer te groot is. Dit betekent dat ook hier op de langere termijn de beschikbare voorraden uitgeput zullen raken.

Bij de overige tachtig procent van de aquifers kan de natuurlijke aanvulling van het grondwater de onttrekking wel bijhouden, en is dus sprake van duurzaam grondwatergebruik.

De grondwatervoetafdruk gedeeld door het werkelijke oppervlak waaronder zich een aquifer bevindt. Als deze verhouding groter is dan 1 is de grondwatervoetafdruk te groot voor duurzame grondwaterwinning; Hoe hoger de waarde, hoe sneller het aquifer uitgeput raakt. Onder aan de figuur worden voor de zes snelst opdrogende aquifers de voetafdrukken vergeleken met het daadwerkelijk beschikbare oppervlak.

Nature Publishing Group, Gleeson et al., 2012, met toestemming

Uitputting

De gebieden met een te grote grondwatervoetafdruk putten de totale watervoorraad ernstig uit. In totaal wordt er wereldwijd ongeveer 3,5 keer meer water aan de ondergrond onttrokken dan er op natuurlijke wijze weer bij komt. Een deel hiervan komt uiteindelijk via de rivieren in zee terecht, waardoor de zeespiegel extra stijgt. In belangrijke landbouwgebieden zullen op termijn zo’n 1,7 miljard mensen last van een tekort aan grondwater krijgen, denken de onderzoekers, en dan vooral in Azië en Noord-Amerika. Hierbij werd bovendien alleen op de hoeveelheid grondwater gelet. Water dat ongeschikt wordt voor hergebruik vanwege bijvoorbeeld vervuiling werd buiten beschouwing gelaten. “De nadelige gevolgen kunnen daarom zelfs nog ernstiger zijn”, zegt Rens van Beek, aardwetenschapper van de Universiteit Utrecht, en medewerker aan het onderzoek.

Portemonnee

Het principe van het onderzoek was simpel; vergelijk een aquifer maar met je portemonnee. Als je uitgaven groter worden dan je inkomsten moet je op gaan passen – als dit te lang het geval is zal je op een gegeven moment immers zonder geld komen te zitten. Waar je je portemonnee echter op elk gewenst moment open kan trekken om je geld te tellen, geldt dat voor een aquifer niet. De kunst was dus te bepalen hoeveel water er in de gebieden werd opgepompt en, vooral, hoeveel er weer werd aangevuld.

De onderzoekers gebruikten computermodellen die de balans van de uitstroom en aanvoer van water van en naar de aquifers konden berekenen. Ze voedden deze met beschikbare gegevens over watergebruik, irrigatie en neerslag, en met schattingen van de eigenschappen van het gesteente in de aquifers – zoals de doorlatendheid (dus de snelheid waarmee het water zich door de minuscule holtes in het gesteente kan verplaatsen). De methode is elegant, en de uitkomsten kunnen gebruikt worden bij het maken van beleid en het bepalen van de meest gunstige gebieden om bijvoorbeeld landbouw te bedrijven waarvoor veel water nodig is. Wel zijn de onzekerheden in de berekende grondwatervoetafdrukken groot – de oppervlakten zouden ook dertig procent groter of kleiner kunnen zijn.

Grondwaterpomp ten behoeve van irrigatie, Engeland 2007

John Poyser, via geograph.org.uk, CC BY-SA 2.0

John Poyser, via geograph.org.uk, CC BY-SA 2.0

Reserves

Wat voor je portmonnee wellicht niet geldt en voor de meeste aquifers wel is dat de reserves, opgebouwd in het verleden, behoorlijk groot kunnen zijn – vandaar dat de meeste aquifers nog altijd gewoon water leveren. Hoe lang dit nog zo zal blijven valt niet te berekenen, zegt Van Beek, omdat de waterinhoud van aquifers niet goed te bepalen is. Er zijn te veel factoren die niet goed genoeg bekend zijn – zoals de exacte diktes van de gesteenten waar water in kan zitten, de porositeit (dus het volume aan gesteenteporiën waar het water in zou kunnen zitten), en de hoeveelheid water die zich hier in de loop van de tijd in heeft opgehoopt. In april van dit jaar bracht een team geologen uit Engeland de grondwatervoorraad van Afrika in kaart. Zij kwamen uit op een geschatte voorraad van 0,66 miljoen km³ – maar zeiden er meteen bij dat het ook de helft zou kunnen zijn, of wellicht het dubbele. Van Beek: “Wat er in de portemonnee zit weten we dus niet, enkel dat het huishoudboekje gezien de inkomsten en uitgaven op de lange termijn niet sluitend is. In sommige gebieden leven we op de pof.”

Het onderzoek moet dus vooral als waarschuwing beschouwd worden: het lijkt weliswaar alsof er niks aan de hand is, maar uiteindelijk zullen sommige aquifers geen water meer leveren.

Zie ook:

• Wereldwijd onttrekken van grondwater leidt tot zeespiegelstijging (Kennislinkartikel)
• Invloed van grondwater op temperatuur groter dan gedacht (Kennislinkartikel)
• Dag water! (Kennislinkartikel)
• Zoet water uit de ijstijd (Kennislinkartikel)
• Cleantech: de schone toekomst (Wetenschap24)
• Onderaardse prullenbak (Wetenschap24)