Warum gelangt die Schneedecke von Colorado nicht in den Colorado River? Untersuchungen deuten darauf hin, dass es an den fehlenden Niederschlägen im Frühjahr liegen könnte.

Der Colorado River und seine Nebenflüsse Bereitstellung von Wasser für Wasserkraft, Bewässerung und Trinkwasser in sieben US-Bundesstaaten und Mexiko. Ein Großteil dieses Wassers stammt aus der Schneedecke, die sich im Winter bildet und dann jedes Frühjahr schmilzt. Jedes Jahr Anfang April verwenden Wassermanager die Schneedecke, um vorherzusagen, wie viel Wasser im kommenden Jahr verfügbar sein wird.

Doch seit dem Jahr 2000 waren diese Vorhersagen falsch, denn die tatsächliche Wassermenge war durchweg niedriger als die vorhergesagte. Das hat Wassermanager und Forscher vor ein Rätsel gestellt: Wohin fließt das Wasser?

Das Problem liegt laut einer neuen Studie der University of Washington im Mangel an Niederschlägen im Frühjahr. Die Forscher fanden heraus, dass die jüngsten wärmeren und trockeneren Frühlinge für fast 70 % der Diskrepanz verantwortlich sind.

Bei weniger Regen sind die Pflanzen in der Gegend stärker auf das Schmelzwasser angewiesen, sodass weniger Wasser in die nahegelegenen Bäche gelangt. Weniger Regen bedeutet auch sonnigere Himmel, was das Pflanzenwachstum und die Wasserverdunstung aus dem Boden fördert.

Die Forscher veröffentlichten diese Ergebnisse am 16. August in Geophysikalische Forschungsbriefe.

„Die Zeit, in der wir uns fragten: ‚Oh nein, wo geht unser Wasser hin?‘, begann etwa zur selben Zeit, als wir diesen Rückgang der Frühlingsniederschläge erlebten – dem Beginn der ‚Millenium-Dürre‘, die im Jahr 2000 begann und bis zum heutigen Tag anhält“, sagte Hauptautor Daniel Hogan, ein Doktorand an der Universität von Washington im Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwesen.

„Wir wollten uns auf die kaskadierenden Folgen davon konzentrieren. Weniger Regen im Frühling bedeutet wahrscheinlich weniger Wolken. Und wenn es sonnig wird, werden die Pflanzen sagen: ‚Oh, ich bin so glücklich. Der Schnee ist gerade geschmolzen und ich habe jede Menge Wasser, also werde ich wie verrückt wachsen.‘ Diese Forschung konzentriert sich wirklich auf die Bedeutung der Untersuchung der gesamten Schneesaison, nicht nur, wenn die Schneedecke am dicksten ist.“

Hogan und die leitende Autorin Jessica Lundquist, eine UW-Professorin für Bau- und Umweltingenieurwesen, untersuchten dieses Phänomen im Rahmen einer größeres Projekt zur Aufklärung des großen Krimis, wohin das Wasser fließt.

Zunächst fragten sich die Forscher, ob die Schneedecke abnahm, weil der Schnee sich einfach in Wasserdampf verwandelte – ein Vorgang, der Sublimation genannt wird. Doch das Team entdeckte kürzlich, dass nur 10 % des fehlenden Wassers durch Sublimation verloren gingen, was bedeutet, dass etwas anderes der Hauptschuldige war.

„Die Zahl der möglichen Schuldigen ist begrenzt, also habe ich angefangen, Dinge zu vergleichen, die wichtig sein könnten“, sagte Hogan.

„Und wir haben gesehen, dass die Veränderungen im Frühling viel ausgeprägter sind als in anderen Jahreszeiten. Es ist dieser wirklich dramatische Wechsel, bei dem man von meterhoher Schneedecke zu blühenden Wildblumen übergeht, und das in relativ kurzer Zeit. Und ohne Frühlingsregen sind die Pflanzen – von Wildblumen bis zu Bäumen – wie riesige Strohhalme, die alle von der Schneedecke leben.“

Die Forscher untersuchten die Veränderungen im Frühling in 26 Quellgebieten in verschiedenen Höhenlagen im oberen Einzugsgebiet des Colorado River. Um ein Bild davon zu zeichnen, was im Laufe der Zeit in jedem Becken geschah, verwendete das Team eine Vielzahl von Datensätzen, darunter Messungen von Wasserfluss und Niederschlag, die bis ins Jahr 1964 zurückreichen. Anschließend modellierten die Forscher, wie viel Wasser die Pflanzen in jedem Becken wahrscheinlich verbrauchen würden.

„Wir machen in unserer Studie eine wichtige Annahme“, sagte Hogan. „Wir gehen davon aus, dass die Pflanzen auch bei unterdurchschnittlichen Niederschlägen über eine unbegrenzte Menge Wasser verfügen, weil sie Zugang zu schmelzendem Schnee haben.“

In allen von der Forschergruppe untersuchten Becken war ohne Frühlingsregen eine reduzierte Abflussmenge zu verzeichnen. In Becken in niedrigeren Höhenlagen war das Defizit der Abflussmenge jedoch noch ausgeprägter. Dies liege daran, dass der Schnee in diesen Becken wahrscheinlich früher in der Saison schmilzt, wodurch die Pflanzen mehr Zeit haben, zu wachsen und das Schmelzwasser zu verwerten, sagten die Forscher.

Nachdem nun der Frühlingsregen als Hauptursache identifiziert wurde, arbeiten die Forscher daran, ihr Verständnis der Geschehnisse in dieser Jahreszeit weiter zu verfeinern. Ein Projekt untersucht beispielsweise, ob verbliebene Schneeflecken als Minireservoirs fungieren, die nahe gelegene Pflanzen mit einem konstanten Wasserstrom versorgen können.

Unabhängig davon gilt: Je länger die Millennium-Dürre anhält, desto stärker werden diese Ergebnisse die Wasserberechnungen beeinflussen, die jedes Jahr im April stattfinden.

„Im April möchte jeder wissen, wie viel Wasser sich jedes Jahr in der Schneedecke befindet“, sagte Lundquist.

„Das Problem bei der Durchführung dieser Berechnungen im April ist jedoch, dass der Frühling offensichtlich noch nicht begonnen hat. Da wir nun wissen, dass der Frühlingsregen tatsächlich wichtiger ist als der Regen zu jeder anderen Jahreszeit, müssen wir besser vorhersagen können, was in Bezug auf den Regen passieren wird, um diese April-Vorhersagen genauer zu machen.“