Auf der Arabischen Halbinsel sind oberirdische Wasserressourcen bis auf ein paar wenige perennierende Flüsse, wie z.B. den Euphrat, selten und zeitlich-kontinuierlich nicht verlässlich verfügbar. Die Wasserversorgung der Region basiert daher größtenteils auf der Förderung von fossilen Grundwasserressourcen, die vor allem in den großen Sedimentbecken der Arabischen Halbinsel gespeichert sind. Einer der großen Grundwasserspeicher der Arabischen Halbinsel ist das Upper Mega Aquifer (UMA) System. Die vorliegende Arbeit untersucht dieses Aquifersystem in drei Teilstudien. Die erste Studie beschäftigt sich mit einem spezifischen Typ der Grundwasserneubildung, bei dem sich zunächst ein Oberflächenabfluss sammelt, der anschließend in Karstschächten oder Dolinen einfließt. Um die Grundwasserneubildungsrate zu bestimmen, wurden hier zwei Untersuchungsmethoden kombiniert: die Auswertung von Zeitrafferfotos und eine Wasserhaushaltsmodellierung. Als Ergebnis konnte eine durchschnittliche Grundwasserneubildungsrate von etwa 5 mm pro Jahr für die As Sulb Ebene ermittelt werden. Diese ist ein Teil des Aufschlusses vom Umm Er Radhuma Aquifer. Im Weiteren diskutiert die Studie die Nicht-Linearität von Grundwasserneubildungsprozessen in ariden Gebieten. Eine zweite Studie untersucht die Grundwasserverdunstung aus Salzpfannen. Um den Prozess in seiner Ganzheit zu beschreiben, wurde auf folgende Methoden angewendet: (i) eine Auswertung von Satellitenbildern für die Kartierung der Salzpaffen, (ii) Isotopenuntersuchungen für die Unterscheidung zwischen grundwasser- und meerwassergespeisten Salzpfannen und (iii) ein Säulenexperiment für die Quantifizierung der Verdunstungsraten. Eine Kombination dieser Methoden lässt auf eine jährliche absolute Grundwasserverdunstung aus dem UMA System von 1,3 km3 schließen. Die dritte Studie umfasst den Aufbau und die Kalibrierung eines numerischen Grundwasserflussmodells. Im Rahmen dieser Studie wurde das Phänomen der fossilen Grundwassergradienten behandelt und ein neues Kalibrierungskonzept entwickelt. Im finalen Teil der Arbeit wird dieses Model angewendet und drei verschieden Entwicklungsszenarien für die Grundwasserentnahme simuliert und diskutiert.