Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass das kalifornische Central Valley, die Kornkammer Amerikas, bis zur Hälfte seines Grundwassers aus der Sierra Nevada bezieht. Dies ist von großer Bedeutung für eine landwirtschaftliche Region, die in manchen Teilen fast ausschließlich auf Grundwasser für die Bewässerung angewiesen ist.
Während man leicht erkennen kann, wie sich oberirdische Reservoirs bei Regen und Schnee füllen und füllen, handelt es sich bei Grundwasserleitern um natürliche Wasserquellen, die außer Sichtweite verborgen sind und in manchen Fällen mehrere hundert Meter unter der Erde liegen.
„Sie sind wie riesige Badewannen voller Wasser und Sediment“, sagte Hoori Ajami, außerordentliche Professorin für Grundwasserhydrologie an der UC Riverside.
Wissenschaftlern ist schon lange bewusst, dass die Sierras eine wichtige Wasserquelle für den Grundwasserleiter des Central Valley sind, aber diese neue Studie unter der Leitung der UC Riverside ist die erste, die den Grundwasserbeitrag der Berge quantifiziert. Veröffentlicht in der Zeitschrift WasserressourcenforschungDie Studie zeigt, dass der Beitrag im südlichen Central Valley bis zu 53 % beträgt.
Es sind nicht nur schmelzende Schneemassen und vom Regen gespeiste Bäche, die in die tief liegenden Grundwasserleiter vordringen. Es gibt Grundwasserleiter in den Sierras, die offenbar auch in die Grundwasserleiter des Central Valley münden.
„Diese Studie zeigt, dass der Grad der Verbindung zwischen den Bergen und dem Tal beträchtlich ist“, sagte Sandra Armengol, Erstautorin des Artikels und ehemalige Postdoktorandin an der UCR.
Da Grundwasser schwer zu sehen ist, ist es auch schwer zu messen. Die Forscher nutzten einen mehrgleisigen Ansatz, um zu quantifizieren, woher das Grundwasser des Central Valley stammte.
Die Studie stützte sich teilweise auf Brunnenwasserproben des US Geological Survey aus dem südlichen Central Valley und aus den Bergen. Anschließend untersuchten die UCR-Forscher die Chemie dieser Proben – Kalzium-, Sulfat-, Natrium-, radioaktive und stabile Isotopenwerte -, um mehr über die Quelle und das Alter des Wassers zu erfahren.
Kohlenstoff-14 und Tritium sind Chemikalien im Wasser, die Forschern eine Vorstellung davon geben, wie alt etwas ist. Insbesondere Kohlenstoff-14 wird auch in der Archäologie verwendet, um ein Gefühl dafür zu vermitteln, ob etwas Zehntausende Jahre alt ist, während Tritium zeigt, ob etwas jünger als 50 Jahre ist.
Das UCR-Team stellte fest, dass das ins Central Valley fließende Grundwasser der Sierra sehr unterschiedlich alt ist. Manches Wasser war erst 4 Jahre alt, anderes etwa 102 Jahre und an manchen Stellen sogar über 40.000 Jahre alt. Daher kann es nicht einfach ersetzt werden, wenn es einmal verbraucht ist.
„Es dauert lange, bis Niederschlag durch Sedimentschichten ins Grundwasser gelangt und das Grundwasser wieder auffüllt. Wenn wir weiterhin mit der derzeitigen Fördermenge Wasser pumpen, werden wir unsere Grundwasserleiter im Central Valley erheblich erschöpfen“, sagte Ajami.
Aufgrund der Dürreperioden von 2012 bis 2016 begannen die Menschen, zu große Mengen Grundwasser abzupumpen. Dies beschleunigte das Absacken des Bodens und beeinträchtigte die Infrastruktur, beispielsweise Dämme und Kanäle, die das Oberflächenwasser ins Tal leiteten.
Der ehemalige Gouverneur Jerry Brown unterzeichnete 2014 das Gesetz zur nachhaltigen Grundwasserbewirtschaftung, das die Entwicklung von Plänen zur nachhaltigen Grundwassernutzung für überbeanspruchte Becken vorschreibt und unerwünschte Folgen wie Grundwassererschöpfung und Bodenabsenkung reduziert. Es kann und sollte jedoch noch viel mehr getan werden, um die Grundwasserversorgung effektiv zu verwalten.
„Wenn ich wissen möchte, wie hoch die nachhaltige Pumprate für einen Grundwasserleiter sein kann, muss ich wissen, wie viel Wasser hineinfließt und wie viel Grundwasser herausfließt. Wie viel Sie ausgeben, hängt, wie bei Ihrem Bankkonto, von Ihrem Einkommen ab“, sagte Ajami.
„Für überbeanspruchte Grundwasserleiter, darunter auch die im Central Valley, sind noch detailliertere Studien zur Quantifizierung der Wiederauffüllungsraten erforderlich“, sagte Armengol. „Aber wir hoffen, dass diese Arbeit zu einer besseren Verwaltung dieser unersetzlichen Ressource beitragen wird. Ein Großteil unserer Nahrung hängt davon ab.“
Mehr Informationen:
Sandra Armengol et al, Isogeochemische Charakterisierung von Gebirgssystem-Erneuerungsprozessen in der Sierra Nevada, Kalifornien, Wasserressourcenforschung (2024). DOI: 10.1029/2023WR035719