Modellierung der Evapotranspiration in unterschiedlichen Klimazonen Pakistans mithilfe des Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) über geospatialen Technologien

Warum der verborgene Wasserkreislauf wichtig ist

Wenn wir an Klimawandel und Wasser in Pakistan denken, stellen wir uns oft schmelzende Gletscher oder schrumpfende Flüsse vor. Doch ein leiserer Prozess, die Evapotranspiration — der kombinierte Wasserverlust aus Boden, offenen Gewässern und Pflanzenblättern — wirkt wie die eingebaute Klimaanlage der Landschaft. Diese Studie stellt eine einfache, aber dringende Frage: Wie verändert sich dieses natürliche Kühlsystem über die sehr unterschiedlichen Klimazonen Pakistans, während Städte wachsen und das Klima wärmer wird?

Ein Land mit vielen Klimaten

Pakistan reicht von eisigen nördlichen Bergen bis zu brennenden südlichen Wüsten und feuchten Küstenebenen. Um diese Komplexität zu verstehen, teilte das Forschungsteam das Land in fünf breite Klimazonen ein: hohe Gipfel, bewässerte Flussebenen, trockene westliche Plateaus, heiße zentrale Niederungen und den südlichen Küstengürtel. Jede dieser Regionen hat ihre eigene Mischung aus Feldern, Wäldern, Städten und nackter Fläche, was bedeutet, dass sie Wärme und Feuchtigkeit sehr unterschiedlich aufnehmen und wieder abgeben. Zu wissen, wie viel Wasser aus jeder Zone in die Luft zurückkehrt, ist entscheidend für die Bewirtschaftung von Nutzpflanzen, die Kühlung von Städten und die Planung von Dürre- und Hitzeschutzmaßnahmen.

Die Landschaft aus dem All beobachten

Statt sich nur auf Wetterstationen zu verlassen, die spärlich und ungleich verteilt sind, nutzte das Team Satellitendaten. Mit drei Landsat-Generationen aus den Jahren 1989, 1999, 2009 und 2019 kombinierten sie detaillierte Bilder von Helligkeit, Grünheit und Temperatur der Landoberfläche mit Lufttemperatur-, Feuchte-, Sonnenschein- und Winddaten des Pakistan Meteorological Department. Diese Eingaben wurden in eine Methode eingespeist, die als Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) bekannt ist und im Wesentlichen verfolgt, wie eintreffende Sonnenenergie zwischen Luftheizung, Bodenaufheizung und Verdunstung aufgeteilt wird. Aus dieser Bilanz konnten die Forschenden abschätzen, wie viel Wasser täglich von der Oberfläche über ganz Pakistan pro Pixel verloren ging.

Anzeichen einer sich erwärmenden und austrocknenden Landschaft

Der Satellitenrekord zeigt über drei Jahrzehnte ein klares Muster. Die Landoberflächentemperaturen stiegen stetig an, besonders in den zentralen und südlichen Ebenen und rund um große Städte, während die kühleren nördlichen Berge relativ verschont blieben. Die Vegetation, verfolgt mit einem Grünheitsindex, verbesserte sich bis 2009 größtenteils, ging bis 2019 jedoch in vielen Gebieten zurück, insbesondere dort, wo Städte expandierten und Land degradiert wurde. Gleichzeitig nahm die Rückstrahlung der Landoberfläche ab, ein Hinweis auf den Übergang von helleren, nackten oder dünn bedeckten Flächen zu dunkleren, wärmeabsorbierenden städtischen und gestörten Flächen. Die Nettostrahlung — die insgesamt an der Oberfläche verfügbare Energie — nahm in weiten Teilen des Landes zu und verstärkte diese Erwärmungstrends.

Pakistans natürliches Kühlsystem gerät unter Druck

Die Muster der Evapotranspiration verbinden diese Veränderungen. 1989 und 2009 zeigten große Teile der nördlichen Hochländer und einige bewässerte sowie küstennahe Gebiete hohen täglichen Wasserverlust, was mit gesunder Vegetation, feuchten Böden und starker Verdunstungskühlung übereinstimmt. Bis 2019 jedoch schrumpften Zonen mit sehr hoher und hoher Evapotranspiration stark, während Gebiete mit niedrigen und sehr niedrigen Werten sich ausdehnten und mehr als die Hälfte des Landes bedeckten. Die trockenen westlichen Plateaus blieben durchgehend niedrig, aber besorgniserregende Rückgänge traten auch in landwirtschaftlichen Kerngebieten und entlang der Küste auf, wo Feuchtgebiete und Mangroven gestört wurden. Stadt- und periurbane Bezirke hoben sich als Hotspots hervor, in denen Vegetationsverlust und harte Oberflächen die natürliche Kühlung verringern und lokale Hitze verstärken.

Was das für Menschen und Planung bedeutet

Für den Laien ist die Botschaft klar: Pakistans Landschaft verliert einen Teil ihrer Fähigkeit, sich selbst zu kühlen und Wasser in die Luft zurückzuführen. Steigende Oberflächentemperaturen, schwindende Vegetation, dunklere Landoberflächen und schrumpfende Zonen mit hoher Evapotranspiration deuten zusammen auf wachsenden Stress durch Stadtwachstum, Landdegradation und extreme Klimabedingungen hin. Die Studie zeigt, dass satellitengestützte Werkzeuge wie SEBAL diese Veränderungen verlässlich nachverfolgen können, selbst dort, wo Bodenmessungen knapp sind. Indem diese Informationen in Wasserpolitik, Stadtplanung und landwirtschaftliche Strategien einfließen, können Planer gezielter Bäume pflanzen, wichtige Ökosysteme schützen und Bewässerung optimieren, um Wasser zu sparen und gefährliche Hitze zu mildern. Kurz gesagt: Das Leben der grünen und feuchten Flächen Pakistans zu erhalten ist nicht nur eine Umweltfrage — es ist ein praktischer Weg, um Nahrung, Gesundheit und Lebenskomfort in einer wärmer werdenden Welt zu sichern.

Zitation: Islam, A., Ali, S.M., Alamery, E.R. et al. Modeling evapotranspiration in diverse climatic zones of Pakistan using Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) through geospatial technologies. Sci Rep 16, 10303 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39756-1

Schlüsselwörter: Evapotranspiration, Fernerkundung, städtische Erwärmung, Klima Pakistans, Wassermanagement