Colorado River Becken Megadürre verursacht durch massiven Rückgang von 86% in der Schmelzwasserabfluss

28. Juli 2023

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von Hannah Bird , Phys.org

Das Colorado River Basin versorgt mehr als 40 Millionen Menschen in den halbariden südwestlichen Vereinigten Staaten mit Süßwasser, darunter Großstädte wie Las Vegas und Los Angeles. Allerdings erlebte das Becken zwischen 2000 und 2021 eine Megadürre (eine langanhaltende schwere Dürre), die Forscher darauf hinweisen lässt, dass sie wahrscheinlich nicht stattgefunden hätte, wenn es nicht auf den anthropogenen Klimawandel zurückzuführen wäre. Insbesondere in den Jahren 2020 und 2021 verzeichnete das Flussbecken den trockensten 20-Monats-Zeitraum seit 1895 und den geringsten Flusspegel seit 1906.

Dr. Benjamin Bass und seine Kollegen an der University of California wollten herausfinden, wie sich Niederschlag und Abfluss im Becken seit den 1880er Jahren verändert haben, im Einklang mit einer Erhöhung der Temperatur um 1,5 °C über den gleichen Zeitraum. Neue Forschungen, veröffentlicht in der Zeitschrift Water Resources Research, identifizierten eine 10,3% ige Abnahme des Abflusses im Becken als direkte Folge der anthropogenen Erwärmung und der Veränderungen der Vegetation in der Landschaft, was bedeutet, dass die verfügbaren Wasserressourcen zur Unterstützung der lokalen Bevölkerung um 2,1 km3 gesunken sind.

Darüber hinaus stellten die Wissenschaftler fest, dass die Schneeregionen erheblich von der Verwüstung betroffen waren, was zu einem doppelt so großen Rückgang des Abflusses im Vergleich zu benachbarten Gebieten führte. Obwohl Schneeregionen nur 30% des Colorado River Basin entfallen, führte die Verwüstung zu einer 86% igen Abnahme des Abflusses (Verlust von 1,2 km3 Wasser pro °C Erwärmung).

Dies wird sich voraussichtlich durch den Albedo-Rückkopplungseffekt verschlechtern, bei dem der abnehmende Schnee die hellere "weiße" Schneeoberfläche reduziert, um die Wärme von der solaren Einstrahlung zu reflektieren, stattdessen wird mehr Land freigelegt, um Wärme aufzunehmen und letztendlich die Temperatur weiter zu erhöhen, was dazu führt, dass mehr Schnee schmilzt und der Rückkopplungszyklus sich fortsetzt.

Mithilfe globaler Klimamodelle und historischer Daten haben die Forscher Simulationen durchgeführt, um die Trends im Abfluss mit anthropogenen Veränderungen zu bewerten und die Szenarien vorherzusagen, wenn der menschliche Einfluss entfernt wird. Sie stellten fest, dass der Abfluss des Beckens seit 1954 um 1,2 km3 abgenommen hat, geben jedoch an, dass der Abfluss um 0,9 km3 gestiegen wäre, wenn der Einfluss der globalen Erwärmung und des erhöhten CO2 nicht stattgefunden hätte.

Die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration wurde 1880 auf 285 ppm (Teile pro Million) geschätzt, verglichen mit 313 ppm im Jahr 1950 und 416 ppm im Jahr 2021. Es ist der Einfluss des steigenden CO2 und der resultierenden Klimaveränderungen, die einen klaren Trend zu sinkendem Abfluss zeigen, der seit den 1980er Jahren zunimmt.

Auch die Vegetation spielt eine wichtige Rolle bei der Entwässerung des Flussbeckens, indem sie den Abfluss ausgleicht. Die Forscher beschreiben, wie erhöhte CO2-Werte dazu führen, dass die Stomata (Öffnungen für den Gasaustausch) auf der Unterseite der Blätter schließen und die Transpiration (Abgabe von Wasserdampf durch die Stomata) reduzieren. Allerdings führen erhöhte Temperaturen zu einer erhöhten Verdunstung von der Blattoberfläche, und dieser Prozess überwiegt jede Effizienz bei der Wassernutzung durch die Transpiration, was zu einem Nettoverlust an Wasser für die Pflanzen führt. Insgesamt trägt die Vegetation dazu bei, den Verlust des Abflusses um 15% auszugleichen, wobei der Erfolg davon abhängt, welcher Art und Bedeckung die Vegetation im Becken hat.

Die Megadürre seit 2000 verzeichnete eine Erhöhung der Temperatur um 0,48 °C und eine Reduzierung des Niederschlags um 3,1% im Vergleich zum klimatischen Durchschnitt, während ihre Verschlimmerung von Ende 2021 bis Anfang 2022 mit erhöhten Temperaturen von 0,83 °C (8,6% über dem klimatischen Mittelwert) und einer Verringerung des Niederschlags um 23,9% und des Abflusses um 38,6% zusammenfiel.

Insgesamt führte dies zu einem Gesamtrückgang des Abflusses für die Megadürre von 40,1 km3 und 3 km3 für das jüngste Ereignis von 2020 bis 2021. Arizona, Nevada und Mexiko erklärten im Jahr 2021 einen Wasserengpass, und ihre Süßwasserzuweisungen wurden um 0,756 km3 reduziert. Im Vergleich dazu ist dieser Wassermangel größer als die Größe des Lake Mead in Nevada, dem größten Stausee der USA.

Gemessen am mittleren jährlichen Abfluss des Colorado River Basin von 21,2 km3 ist der Verlust von ~10% seines Volumens in den letzten 140 Jahren signifikant. Da die CO2-Werte und die Temperaturen in Zukunft voraussichtlich steigen werden, könnte sich die Rate des Wasserverlusts weiter erhöhen und Konsequenzen für die Millionen von Menschen haben, die sich täglich auf seine Wasserressourcen verlassen.

Journal information: Water Resources Research

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