ARETA (Alpine caRbon cyclE daTAset): ein Datensatz zu physikalischen, chemischen und isotopischen Daten von Alpen-Grundwassern

Warum Gebirgsquellen für uns wichtig sind

In ganz Europa begann ein großer Teil des Wassers, das aus unseren Wasserhähnen fließt oder unsere Felder bewässert, seine Reise verborgen unter den Alpen. Dieselben unterirdischen Gewässer speisen auch berühmte Thermal- und Mineralquellen, die Menschen seit Jahrhunderten besuchen. Trotz ihrer Bedeutung für Trinkwasser, Landwirtschaft, Energie und Tourismus sind die tiefen Gewässer im Alpenraum jedoch überraschend schlecht kartiert und gemessen worden. Dieser Artikel stellt einen neuen großen Datensatz vor, der Wissenschaftlern und Entscheidern erstmals ein klareres Bild davon vermittelt, wie Alpen-Grundwasser gespeichert wird, sich bewegt und mit den durchströmten Gesteinen interagiert.

Ein verborgener Wasserturm in den Alpen

Die Alpen beherbergen nicht nur Gletscher, Seen und Flüsse; sie fungieren auch als ein gewaltiger unterirdischer Wasserturm. Schnee und Regen versickern in klüftigen Gesteinen und begrabenen Schichten, wo Wasser jahrelang gespeichert werden kann, bevor es als Quellen wieder zutage tritt und große Flüsse wie Rhein, Donau, Po und Rhône speist. Lange glaubten viele Expertinnen und Experten, dass das meiste Alpenwasser einfach als Oberflächenabfluss weggehe, statt tief zu versickern. Neue Studien haben dieses Bild revidiert und gezeigt, dass Grundwasserleiter unter den Bergen weit verbreitet sind. Das macht das Alpen-Grundwasser in einem sich erwärmenden Klima sowohl lebenswichtig als auch verwundbar, denn Änderungen bei Schnee, Eis und Niederschlag können nicht nur Flüsse, sondern auch die tiefen Reserven stören, die Millionen von Menschen versorgen.

Ein gemeinsames Bild der Alpenquellen erstellen

Um dieses verborgene System besser zu verstehen, haben die Autorinnen und Autoren ARETA aufgebaut, den Datensatz zum Kohlenstoffkreislauf von Quellwässern in den Alpen. Sie vereinten mehr als 3.000 chemische Analysen von Quellen aus sechs Ländern, indem sie verstreute Fachberichte, wissenschaftliche Artikel, Bücher, öffentliche Datenbanken und neue Feldarbeiten aus den Jahren 2011 bis 2022 zusammenführten. Jede Quelle ist präzise auf einer digitalen Karte verortet und mit der lokalen Landschaft, der Verwaltungsregion und der Gesteinsart verknüpft, durch die das Wasser fließt. Der Datensatz umfasst gewöhnliche Süßwasserquellen ebenso wie Mineral- und Thermalwässer, die warm, salzig oder reich an gelösten Gasen sein können, einschließlich solcher, die wegen Ressourcen wie Lithium zunehmend von Interesse sind.

Was in jedem Tropfen gemessen wird

Für die meisten Quellen erfasst ARETA grundlegende physikalische Eigenschaften wie Temperatur, Austrittsrate des Wassers, Säuregrad und elektrische Leitfähigkeit, ein Hinweis auf gelöste Salze. Fast alle Standorte enthalten die wichtigsten gelösten Bestandteile wie Kalzium, Magnesium, Natrium, Chlorid und Bikarbonat, die offenbaren, wie das Wasser mit umgebenden Gesteinen und Böden reagiert hat. Für einen kleineren, aber wichtigen Teil dokumentiert der Datensatz zudem die natürlichen „Fingerabdrücke“ verschiedener Formen von Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff. Diese isotopischen Fingerabdrücke helfen dabei nachzuzeichnen, woher das Wasser stammt, wie lange es unterirdisch zirkuliert hat und wie es am breiteren Kohlenstoffkreislauf zwischen Gestein, Wasser und Atmosphäre teilnimmt.

Datenqualität prüfen und Lücken füllen

Da ARETA auf vielen unabhängigen Quellen beruht, überprüften die Autorinnen und Autoren sorgfältig auf wiederholte Standorte und auf chemische Resultate, die nicht zusammenpassten. Sie nutzten einen standardisierten Ladungsbilanztest, der die gesamten positiven und negativen elektrischen Ladungen gelöster Stoffe vergleicht, und kennzeichneten Analysen nach hoher, mittlerer oder niedriger Vertrauenswürdigkeit. Etwa neun von zehn Proben wiesen hohe Qualität auf, während ein kleiner Anteil mit größeren Abweichungen als mögliche Hinweise auf Gebiete erhalten blieb, die neue Messungen verdienen. Bei den neuen Feldproben quantifizierte das Team außerdem die Präzision ihrer Isotopenmessungen und ordnete sie Qualitätsklassen zu. Schließlich verglichen sie die Reichweite von ARETA mit anderen internationalen Datensammlungen, die sich auf Thermal- oder Karstquellen konzentrieren, und zeigten, dass sich die verschiedenen Sammlungen ergänzen, aber in Teilen der Alpen dennoch Lücken bestehen.

Warum dieser Datensatz für die Zukunft nützlich ist

Der ARETA-Datensatz bietet zwar keine Zeitreihe für jede einzelne Quelle, liefert aber einen sorgfältig geprüften Schnappschuss der Verhältnisse entlang der gesamten Alpenkette. Für Planerinnen und Forscher bedeutet dies, dass sie nun abschätzen können, wie viel Wasser unter der Erde gespeichert ist, wie schnell es sich bewegt, wie es den Fluss von Flüssen beeinflusst und wie viel Kohlenstoff es trägt und durch Verwitterung aus der Atmosphäre entfernt. Indem die Daten in gängigen geografischen Formaten frei zugänglich gemacht werden, laden die Autorinnen und Autoren andere ein, ARETA mit Klima-, Landnutzungs- und ökologischen Informationen zu verknüpfen. Einfach gesagt verwandelt diese Arbeit ein Flickwerk lokaler Studien in eine gemeinsame Karte des unterirdischen Lebensnervs der Alpen und bietet eine stärkere Grundlage für die Bewirtschaftung von Wasserressourcen und das Verständnis, wie Bergregionen auf den Klimawandel reagieren werden.

Zitation: Donnini, M., Melelli, L., Vetuschi Zuccolini, M. et al. ARETA (Alpine caRbon cyclE daTAset): a dataset on physical, chemical and isotopic data of Alpine groundwaters. Sci Data 13, 734 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-025-06541-0

Schlüsselwörter: Alpen-Grundwasser, Quellwasserdaten, Hydrogeochemie, Kohlenstoffkreislauf, Auswirkungen des Klimawandels