Die anhaltende Dürre - und die steigenden Temperaturen - haben den Wasserfluss im Colorado River verringert, wobei dramatischere Reduzierungen zu erwarten sind. Dieses noch nie dagewesene Ereignis bedroht die Wasserversorgung in Städten im Westen der USA und in einigen der produktivsten landwirtschaftlichen Gebiete der Welt.
Lake Powell, fotografiert am 12. April 2017. Der weiße „Badewannenring“ an der Klippenbasis zeigt an, wie viel höher der See auf seinem Höhepunkt war und sich fast 100 Fuß über dem aktuellen Niveau befand. Bild über Patti Weeks.
Von Brad Udall, Colorado State University und Jonathan Overpeck, Universität von Arizona
Die beiden größten Stauseen des Landes, Lake Mead an der Grenze zu Arizona / Nevada und Lake Powell an der Grenze zu Arizona / Utah, waren im Jahr 2000 überfüllt. Vier kurze Jahre später hatten sie genug Wasser verloren, um Kalifornien mit seinem gesetzlich zugeteilten Anteil an Wasser zu versorgen Colorado River Wasser seit mehr als fünf Jahren. Jetzt, 17 Jahre später, haben sie sich immer noch nicht erholt.
Dieses anhaltende, beispiellose Ereignis bedroht die Wasserversorgung von Los Angeles, San Diego, Phoenix, Tucson, Denver, Salt Lake City, Albuquerque und einigen der produktivsten landwirtschaftlichen Flächen der Welt. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Ursachen zu verstehen, damit Wassermanager realistische Wassernutzungs- und -schutzpläne erstellen können.
Obwohl Übernutzung eine Rolle gespielt hat, ist ein erheblicher Teil des Rückgangs des Reservoirs auf eine anhaltende Dürre zurückzuführen, die im Jahr 2000 einsetzte und zu einer erheblichen Verringerung der Flussflüsse führte. Die meisten Dürren werden durch Niederschlagsmangel verursacht. Unsere veröffentlichten Untersuchungen zeigen jedoch, dass etwa ein Drittel des Strömungsrückgangs auf höhere Temperaturen im oberen Becken des Colorado zurückzuführen ist, die auf den Klimawandel zurückzuführen sind.
Diese Unterscheidung ist wichtig, weil der Klimawandel eine langfristige Erwärmung verursacht, die über Jahrhunderte andauern wird. Wie die derzeitige „heiße Dürre“ zeigt, kann die durch den Klimawandel verursachte Erwärmung dazu führen, dass alle Dürren schwerwiegender werden und aus bescheidenen Dürren schwere und aus schweren Dürreperioden beispiellose werden.
Der Colorado River ist ungefähr 1.400 Meilen lang und fließt durch sieben US-Bundesstaaten nach Mexiko. Das Upper Colorado River Basin liefert ungefähr 90 Prozent des Wassers für das gesamte Becken. Es entsteht als Regen und Schnee in den Rocky und Wasatch Mountains. Bild über USGS.
Wie der Klimawandel den Flussfluss verringert
In unserer Studie stellten wir fest, dass der Zeitraum von 2000 bis 2014 die schlimmste Dürre von 15 Jahren seit 1906 ist, als die offiziellen Durchflussmessungen begannen. In diesen Jahren lagen die jährlichen Ströme im Colorado River durchschnittlich um 19 Prozent unter dem Durchschnitt des 20. Jahrhunderts.
Während einer ähnlichen Dürreperiode von 15 Jahren in den 1950er Jahren gingen die jährlichen Zuflüsse um 18 Prozent zurück. Aber während dieser Dürre war die Region trockener: Die Niederschlagsmenge verringerte sich um etwa 6 Prozent, verglichen mit 4,5 Prozent zwischen 2000 und 2014. Warum ist die jüngste Dürre dann die schwerste, die jemals verzeichnet wurde?
Die Antwort ist einfach: höhere Temperaturen. Von 2000 bis 2014 lagen die Temperaturen im oberen Becken, wo der größte Teil des Flusses, der den Colorado River speist, bei 1,6 Grad Fahrenheit über dem Durchschnitt des 20. Jahrhunderts. Deshalb nennen wir dieses Ereignis eine heiße Dürre. Die hohen Temperaturen hielten 2015 und 2016 ebenso an wie unterdurchschnittliche Ströme. Für 2017 wird ein überdurchschnittlicher Abfluss erwartet, der das Speichervolumen jedoch nur geringfügig verbessern wird.
Hohe Temperaturen beeinflussen den Wasserstand in vielerlei Hinsicht. Zusammen mit früherer Schneeschmelze führen sie zu einer längeren Vegetationsperiode, was zu einem höheren Wasserbedarf der Pflanzen führt. Höhere Temperaturen erhöhen auch den täglichen Pflanzenwasserverbrauch und die Verdunstung von Gewässern und Böden. In der Summe zieht die Atmosphäre bei Erwärmung mehr Wasser, bis zu 4 Prozent mehr pro Grad Fahrenheit aus allen verfügbaren Quellen, sodass weniger Wasser in den Fluss fließt. Diese Ergebnisse gelten auch für alle semiariden Flüsse im amerikanischen Südwesten, insbesondere den Rio Grande.
Der kombinierte Inhalt der beiden größten Stauseen des Landes, Lake Mead und Lake Powell, seit ihrer anfänglichen Befüllung. Der starke Rückgang seit 2000 ist für 2000-2014, unsere 15-jährige Studienperiode, braun und für die anhaltende Dürre in den Jahren 2015-2016 rosa. Der Verlust wurde im Gegensatz zu einer ähnlichen 15-jährigen Dürre in den 1950er Jahren, die auf einen Mangel an Niederschlägen zurückzuführen war, maßgeblich durch Rekordtemperaturen beeinflusst. Bild über Bradley Udall.
Eine heißere, trockenere Zukunft
Wenn wir den Zusammenhang zwischen Erwärmung und Flussströmung kennen, können wir projizieren, wie sich der zukünftige Klimawandel auf Colorado auswirkt. Temperaturprojektionen von Klimamodellen sind solide wissenschaftliche Erkenntnisse, die auf bewährter Physik beruhen. Im Colorado River Basin werden die Temperaturen im Vergleich zum Durchschnitt des 20. Jahrhunderts bis zur Mitte des Jahrhunderts voraussichtlich um 5 ° F steigen, wenn in Szenarien entweder bescheidene oder hohe Treibhausgasemissionen angenommen werden. Bis zum Ende dieses Jahrhunderts würde die Region 9,5 ° F wärmer sein, wenn die globalen Treibhausgasemissionen nicht verringert würden.
Anhand einfacher, aber starker Zusammenhänge aus hydrologischen Modellen, die von Beobachtungen gestützt wurden, haben wir und unsere Kollegen berechnet, wie sich höhere Temperaturen auf die Flussflüsse auswirken. Wir stellten fest, dass die Colorado River-Ströme um etwa 4 Prozent pro Grad Fahrenheit zunehmen, was in etwa der gleichen Menge entspricht wie die oben diskutierte erhöhte atmosphärische Wasserdampfspeicherkapazität. Durch die Erwärmung könnte der Wasserfluss im Colorado bis Mitte des Jahrhunderts um 20 Prozent oder mehr unter dem Durchschnitt des 20. Jahrhunderts und bis zum Ende des Jahrhunderts sogar um 40 Prozent sinken. Emissionsreduzierungen könnten die Erwärmung um 2100 von 9,5 ° F auf 6,5 ° F verringern, was den Flussfluss um etwa 25 Prozent verringern würde.
Starke Niederschlagszunahmen könnten den Rückgängen entgegenwirken, die diese alles andere als sicheren zukünftigen Temperaturanstiege verursachen werden. Dazu müsste der Niederschlag Mitte des Jahrhunderts um durchschnittlich 8 Prozent und bis 2100 um 15 Prozent zunehmen.
Der American Canal transportiert Wasser vom Colorado River zu Farmen im kalifornischen Imperial Valley. Bild über Adam Dubrowa, FEMA / Wikipedia.
Diese starken Zuwächse wären von Jahr zu Jahr erheblich. Die größten Niederschlagszuwächse seit zehn Jahren im 20. Jahrhundert waren 8 Prozent. Als ein solcher Anstieg in den 1980er Jahren über 10 Jahre im Colorado-Becken auftrat, verursachte er große Überschwemmungen, die die strukturelle Stabilität des Glen-Canyon-Staudamms bedrohten, und zwar aufgrund eines Überlaufversagens, der dem jüngsten Einsturz des kalifornischen Oroville-Staudamms ähnelte.
Wir gehen aus mehreren Gründen davon aus, dass diese starken Niederschlagszunahmen nicht auftreten werden. Das Colorado River Basin und andere Gebiete rund um den Globus in im Wesentlichen denselben Breitengraden wie der Mittelmeerraum und Gebiete in Chile, Südafrika und Australien sind besonders vom Austrocknen bedroht, da sie unmittelbar vor den großen Wüsten des Planeten liegen. Diese Wüsten sollen sich bei Erwärmung des Klimas nach oben ausdehnen. Im Einzugsgebiet des Colorado River dürften trockene Gebiete im Süden einige der produktivsten Schnee- und Abflussgebiete des Einzugsgebiets beeinträchtigen.
Darüber hinaus sind sich Klimamodelle nicht einig, ob der zukünftige Niederschlag im Colorado-Becken zunimmt oder abnimmt, geschweige denn um wie viel. Messungen des Regenmessers zeigen, dass es seit 1896 keine signifikante langfristige Veränderung des Niederschlags im oberen Becken des Colorado gegeben hat, was die künftigen erheblichen Zunahmen noch zweifelhafter macht.
Megadroughts, die zwischen 20 und 50 Jahren oder länger anhalten, sind ein weiterer Grund, nicht zu sehr auf Niederschlagszunahmen zu vertrauen. Wir wissen aus Baumringstudien, die bis in das Jahr 800 zurückreichen, dass Megadroughts zuvor im Becken aufgetreten sind.
Mehrere neue Studien zeigen, dass bei wärmeren Temperaturen die Wahrscheinlichkeit von Megadroughts im 21. Jahrhundert in die Höhe schnellen und die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens höher ist als 80 Prozent. Während es also Perioden mit durchschnittlichen oder überdurchschnittlichen Niederschlägen geben kann, ist es auch wahrscheinlich, dass wir Jahrzehnte mit weniger Durchfluss als normal haben werden.
Bild über USEPA.
Planung für geringere Abflüsse
Der März 2017 war der wärmste März in der Geschichte Colorados mit Temperaturen, die umwerfend über dem Normalwert lagen. Die Schneedecke und der erwartete Abfluss nahmen angesichts dieser Rekordwärme erheblich ab. Offensichtlich ist der Klimawandel im Colorado River Basin hier, er ist ernst und erfordert mehrere Reaktionen.
Brad Udall, Senior Research Scientist am Colorado Water Institute, Colorado State University und Jonathan Overpeck, Direktor des Instituts für Umwelt, angesehener Professor für Wissenschaft und Professor der Regenten für Geowissenschaften, Hydrologie und Atmosphärische Wissenschaften, Universität von Arizona
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.