Forscher der University of Massachusetts Amherst haben kürzlich eine Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Plus Wasser Das Projekt konzentriert sich auf die Wasserscheide Sudbury-Assabet und Concord im Osten von Massachusetts und verknüpft hydrologische Veränderungen, einschließlich Überschwemmungen, Dürre und Abfluss, mit veränderten Landnutzungsmustern.
„Wir leben alle in einem Wendepunkt“, sagt Timothy Randhir, Professor für Umweltschutz an der UMass Amherst und leitender Autor der Zeitung. „Wir verändern ständig unsere Landschaft und verwandeln ehemalige Wälder in Straßen, Parkplätze und Hinterhöfe. Wir verändern die Landschaft von einer Landschaft, die einst hydrologisch widerstandsfähig war, zu einer Landschaft, die Wasser flussabwärts drückt.“
Es kann jedoch schwierig sein, die komplexen Zusammenhänge zwischen Änderungen in der Landnutzung und Änderungen im Wasserkreislauf zu erkennen. Beispielsweise ist ein Großteil von Massachusetts heute von der paradoxen Situation betroffen, dass auf Überschwemmungen im Frühjahr eine Sommerdürre folgt. Wenn genug zusätzliches Wasser vorhanden ist, um die Straßen in Städten im ganzen Staat zu überschwemmen, sollte dann doch noch genügend Grundwasser zum Trinken, zur Rasenbewässerung und zur Aufrechterhaltung des Pegels von Bächen und Seen übrig bleiben?
Hier kommt das Denken wie bei einer Wasserscheide ins Spiel. „Jeder Regentropfen hat zwei Wege, wenn er fällt“, sagt Randhir. „Es kann entweder vom Land in einen Bach fließen oder in den Boden eindringen und langsam bis zum Grundwasserspiegel rieseln.“
Aber indem wir große Landstriche zupflastern, Sümpfe und Feuchtgebiete zuschütten und Flüsse kanalisieren, haben wir es viel schwieriger gemacht, dass Regen in den Boden eindringt, was die Wahrscheinlichkeit einer Dürre erhöht. Gleichzeitig ergießt sich der gesamte Abfluss in Bäche und Flüsse, die wiederum zu einer Sintflut werden, während sie flussabwärts donnert und von noch mehr Abfluss gespeist wird, je weiter sie fortschreitet.
Um die Zusammenhänge zwischen Landnutzung und hydrologischen Auswirkungen sichtbar zu machen und diese Auswirkungen in die Zukunft zu projizieren, konzentrierten sich Randhir und seine Doktorandin, die Erstautorin Ammara Talib, auf die Wasserscheide Sudbury-Assabet und Concord im Osten von Massachusetts, einem Gebiet, das beides umfasst ländliche Gebiete und Vororte von Boston.
Das Paar speiste historische Daten, die die veränderte Landnutzung beschreiben, in ein Modell ein, das die Trends für die Jahre 2035, 2065 und 2100 projizierte. Anschließend speiste das Team die Ergebnisse des Landnutzungsmodells in ein hydrologisches Modell namens Hydrological Simulation Program-FORTRAN ein .
Sie fanden heraus, dass bis zum Jahr 2100 die gesamte Waldfläche um 51 % zurückgehen und die undurchlässigen Flächen (Straßen und Parkplätze) um 75 % zunehmen werden. Diese Änderungen werden den jährlichen Wasserfluss um 3 % erhöhen, während der Abfluss jährlich um satte 69 % zunehmen wird. Dieser erhöhte Abfluss bedeutet mehr Mutterboden und andere Feststoffe im Wasser (ein Anstieg um 54 %) sowie einen Anstieg der Phosphor- und Stickstoffkonzentrationen um 12 % bzw. 13 %.
Aber nichts davon muss passieren.
„Wir können auf der Ebene der Wassereinzugsgebiete für die Zukunft planen“, sagt Randhir, indem wir bei der Stadtplanung Best Practices für nachhaltige und standortspezifische Landnutzungsmaßnahmen umsetzen. Dazu können die Anlage von Regengärten, die Verwendung durchlässiger Gehwege auf großen Parkplätzen und der Einsatz begrünter Mulden zur Verlangsamung des Abflusses gehören.
„Die Wasserscheide ist ein Zeichen für die Gesundheit der Landschaft“, sagt Randhir. „Die Lebensqualität in einer bestimmten Landschaft hängt davon ab, wie das Wassereinzugsgebiet funktioniert.“
Mehr Informationen:
Ammara Talib et al., Langfristige Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf Wasserressourcen in urbanisierten Wassereinzugsgebieten, Plus Wasser (2023). DOI: 10.1371/journal.pwat.0000083