Schneeschmelze-Trend weist auf eine bevorstehende Sommerwasserkrise in westlichen Regionen hin.

Eine neue Studie der University of Colorado Boulder, veröffentlicht in Nature Communications Earth & Environment, hat gezeigt, dass der Klimawandel dazu führt, dass Schnee in den Gebirgszügen des Westens der USA und Kanadas früher schmilzt und mehr Niederschläge in Form von Regen fallen. Dies führt zu einer Verringerung der Wasserspeicherung im Schnee, was potenziell die Landwirtschaft beeinflussen, das Waldbrandrisiko erhöhen und die Wasserversorgung von Städten im Sommer stören könnte. Bildnachweis: Kate Hale

Eine Studie der University of Colorado Boulder zeigt, dass sich der Klimawandel aufgrund von früherem Schneeschmelzen und zunehmenden Niederschlagsmengen in den Gebirgszügen des Westens der USA und Kanadas auf die Wasserspeicherung im Schnee auswirkt. Diese Veränderungen könnten die Landwirtschaft, das Waldbrandrisiko und die städtischen Wasserversorgungen beeinflussen. In mehr als 60 Jahren hat mehr als 25% des Mountain West eine signifikante Abnahme der Wasserspeicherung im Schnee erfahren. Die Forscher haben einen neuen Schneespeicherindex (SSI) eingeführt, um Wasserressourcen effizienter im Zuge der globalen Erwärmung verwalten zu können.

Schnee schmilzt früher und es fallen mehr Regen als Schnee in den Gebirgszügen des Westens der USA und Kanadas, was zu einem geringeren Wasserspeicher im Schnee führen kann und sich auf die Landwirtschaft, das Waldbrandrisiko und die städtischen Wasserversorgung im Sommer auswirken kann, so eine neue Studie der University of Colorado Boulder.

In Nature Communications Earth & Environment, veröffentlicht am 22. Mai, dokumentiert die Studie mehr als 60 Jahre Veränderung der Wasserspeicherung im Schnee in West-Nordamerika. Es wurde festgestellt, dass von 1950 bis 2013 die Wasserspeicherung im Schnee in mehr als 25 % des Mountain Wests signifikant abgenommen hat, teilweise weil mehr Schnee im Winter und Frühling schmilzt und diese saisonale Grenze dadurch erodiert wird.

„Im Durchschnitt und in jeder Gebirgsregion, die wir betrachtet haben, schmilzt der Schnee näher in der Zeit, in der er gefallen ist“, sagte Kate Hale, Erstautorin der Studie und Absolventin in Geografie 2022. „Die Verfügbarkeit des Wassers verschiebt sich hin zu einer früheren Frühjahrszeit, mit weniger Schneeschmelze und weniger verfügbarem Wasser im späteren Sommer, was darauf hindeutet, dass später im Jahr Wasserknappheit herrschen wird.“

Auflistung von Schneemessungen, die im Mai 2022 vom CU-Boulder-Schneemessdienst am Kontinentalen Wasserscheide im Front Range, CO, durchgeführt wurden. Kredit: Kate Hale

Der Westen der USA und Kanada ist stark von Schnee abhängig. Die Rocky Mountains, die Sierra Nevada und andere Gebirgszüge dienen im Grunde genommen als Wasserreservoirs für die Region. Sie speichern Schnee den ganzen Winter über, der dann im Frühling und Sommer als Wasser verfügbar wird, wenn die Nachfrage am höchsten ist.

Jedes Jahr am 1. April verwenden Staat- und Regionalwassermanager eine Metrik namens Schneewasservolumen (Snow Water Equivalent - SWE), um die Wasserversorgung für dieses Jahr vorherzusagen und zu planen, sagte Hale, die nun Postdoctoral Researcher an der Universität Vermont ist.

Aber dieser 1. April-Schnappschuss ist genau das: ein Moment in der Zeit. Es zeigt nicht, ob der Schnee langsam in den letzten sechs Monaten angesammelt wurde, ob er am 31. März in einem riesigen Schneehaufen gefallen ist oder ob er bereits schmilzt.

92 % des bergigen West-Nordamerikas haben von 1950-2013 einen Rückgang des Schneelagerindex gezeigt. Das deutet auf eine Verringerung der Fähigkeit dieser Regionen hin, als Wasserreservoirs für die umliegende Gegend zu dienen. Kredit: Kate Hale

„Aus hydrologischer Sicht ist das Einzige, was an Schnee einzigartig ist, dass er den Zeitpunkt der Wassereingabe in das Einzugsgebiet verzögert. Und nur einen Momentaufnahme vom Schneewasservolumen zu betrachten, gibt keinen Einblick darüber, wie lange dieses Äquivalent am Boden gelegen ist“, sagte Noah Molotch, Associate Professor für Geographie und Fellow am Institut für Arktis- und Alpenforschung (INSTAAR) an der CU Boulder.

Daher verwendete Hale zwei öffentlich zugängliche Datenquellen, um eine neue Messung namens Schneespeicherindex (SSI) zu entwickeln, die Timing und Menge des Schneefalls, sowie Schmelze vor und nach dem 1. April berücksichtigt. Im Gegensatz zu dem einzelnen Moment in der Zeit, der durch SWE erfasst wird, zeigt Hales SSI ein metaphorisches Video und integriert die Zeit zwischen dem Regen oder Schnee, der in der Wintersaison auf einem Landschaft auftritt, und der Verfügbarkeit als Oberflächenwasser für diese Gegend in einer Zahl.

Die Studie analysierte mehr als 60 Jahre Schnee-Wasserspeicherdaten und stellte eine signifikante Abnahme von mehr als 25 % des Mountain Wests von 1950 bis 2013 fest. Das liegt teilweise daran, dass der Schnee früher im Winter und Frühling schmilzt, was dazu führt, dass die Verfügbarkeit von Wasser früher im Frühling verschoben wird und später im Jahr potenzielle Wasserknappheit droht. Bildnachweis: Kate Hale

„Der Schneespeicherindex ermöglicht es uns, die Speicherung im Schnee nicht nur in Bezug darauf, wie viel zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhanden ist, zu betrachten, sondern auch in Bezug auf die Dauer dieser Speicherung am Boden“, sagte Molotch.

This allowed the researchers to analyze how well each mountainous region of the West has acted as a water tower over the past 60 years and discover that their performance has been declining across the board.

A “high” SSI—a number as close to 1.0 as possible—was found in places where snowfall is very seasonal. In the Cascades, for example, snow accumulates in the fall and winter season, and is stored up to six months before melting somewhat continuously in the spring and summer. Here in Colorado’s Rocky Mountains, however, the SSI is lower—somewhere between 0 and 0.5—which means that snow both accumulates and melts throughout the colder half of the year.

But because the Rockies and the Front Range are already used to this alternating pattern of snowfall and snowmelt during winter and spring seasons, as a region it may adjust easier to similar patterns of decreased snowpack water storage associated with global warming. The mountain regions near the West Coast that are highly reliant on snowpack meltwater in the spring and summer, however, may be in for a painful adjustment when that water melts earlier in the year—and is simply no longer available come late summer.

The researchers developed a new measurement called the Snow Storage Index (SSI) to assess the timing and amount of snowfall and snowmelt. The results showed a declining performance of the region’s natural ‘water towers’, underscoring the importance of better water resource management in the face of global warming. Credit: Kate Hale

The researchers hope that this new measurement can serve as a tool for scientists and water resource managers to make better predictions and, when necessary, plan ahead for less.

Half a century ago, an era of dam building in the Western United States allowed the region to flourish in terms of access to water for cities and for agriculture, said Molotch. But as these “water towers” melt away, so too may the reservoirs they filled.

“The snowpack is eroding and disappearing before our eyes. That’s going to present challenges in terms of managing the infrastructure that’s allowed the Western United States to flourish over the last 100 years,” said Molotch.