Neue Studie zeigt: US-Wasserreservoirs schrumpfen und werden unzuverlässiger

Große Wasserreservoirs in den kontinentalen Vereinigten Staaten leiden heute unter längeren, heftigeren und schwankenderen Perioden geringer Wasserstände als noch vor Jahrzehnten, wie aus einer neuen Studie hervorgeht. Am gravierendsten sind die Probleme im Westen und in der Mitte der Vereinigten Staaten, aber auch die Reservoirs im Osten und Südosten der USA sind nicht immun, so die Studie. Insgesamt sind die Reservoirs weniger zuverlässig und anfälliger für den Klimawandel als früher.

Die Ergebnisse aktualisieren wichtige Informationen über die Wasserspeicherung und sollen die Wasserprognosen verbessern und Wassermanagern auf nationaler, regionaler und lokaler Ebene dabei helfen, fundiertere Entscheidungen über den Zeitpunkt und das Volumen der Wasserfreigabe zu treffen. Die Studie erscheint In Geophysikalische Forschungsbriefe.

Wasserspeicher gewinnen zunehmend an Bedeutung, da die Zuverlässigkeit der kurzlebigeren, natürlichen Wasserspeicher immer geringer wird: In vielen Regionen nimmt die Schneedecke ab, die Flüsse führen Versiegung und der Mensch pumpt Grundwasserreserven ab.

Stauseen können dazu beitragen, die Ausbreitung von Dürren flussabwärts zu begrenzen, doch Störungen ihres normalen Betriebs können weitverbreitete Probleme mit der Wasserverfügbarkeit verursachen. Ein Beispiel hierfür ist der niedrige Wasserstand in den Seen Mead und Powell von 2000 bis 2021 – dem trockensten 22-Jahreszeitraum der Region seit 1.200 Jahren. Diese Dürre löste im gesamten Südwesten der USA weitverbreitete Einschränkungen bei der Wassernutzung aus.

Dürre, Wasserentnahmen und Sedimentablagerungen hinter Staudämmen bestimmen, wie viel Wasser in einem Reservoir gespeichert werden kann. Jeder dieser Faktoren hat sich verändert, was in vielen Fällen dazu führt, dass die Reservoirs nicht mehr die Bedingungen erfüllen, für die sie ursprünglich konzipiert wurden.

„Stauseen sind ein Schlüsselelement des modernen Wasserkreislaufs und ein Teil, den die Wasserwirtschaft beeinflussen kann“, sagte Caelan Simeone, Hydrologe am Oregon Water Science Center des US Geological Survey, der die Studie leitete. „Wir wissen, dass sich Stauseen verändern und dass Stauseen für historische Wasserbedingungen ausgelegt wurden. Daher besteht jetzt Unsicherheit darüber, wie oder ob sich Stauseen anpassen können.“

Nationale Wasser-Momentaufnahme

Viele Informationen und Forschungsergebnisse zu Stauseen sind lokaler oder regionaler Natur. Dadurch ist das Verständnis der Wissenschaftler für die Auswirkungen von Klima und anthropogenen Veränderungen auf die Wasserspeicherung auf nationaler Ebene begrenzt.

„Die Betreiber von Wasserreservoirs könnten von diesem Wissen profitieren“, sagte Simeone. „Es würde ihnen ermöglichen, sowohl größere, nationale Wassertrends als auch lokale Muster zu berücksichtigen.“

Um eine landesweite Perspektive auf die Veränderungen der Stauseen zu erhalten, analysierten Simeone und Kollegen die Wasserstände in 250 großen Stauseen von 1981 bis 2020 und suchten nach Veränderungen der Grund-, Maximal- und Minimalwasserstände. Sie verglichen die Wasserstände mit Bewirtschaftungspraktiken und Klima und suchten nach Mustern, die Veränderungen des Wasserstands erklären könnten. Daten zu den Stauseen im Nordosten der USA waren nicht verfügbar, daher wurde diese Region von der Studie ausgeschlossen.

Stauseen im trockeneren Westen und in der Mitte der USA weisen tendenziell längere, strengere und variablere Perioden mit niedrigem Wasserstand auf. Das ist teilweise zu erwarten, da Stauseen in trockeneren Regionen für schwankende jährliche Abflussmengen und Dürrebedingungen ausgelegt sind. Doch die Dürrebedingungen von heute treiben die Niedrigwasserbedingungen auf die Spitze.

Das ist nicht nur ein Problem für den trockenen Westen. Auch in den Stauseen im feuchteren Südosten und im pazifischen Nordwesten sowie in den Trockengebieten ist die jährliche maximale Wasserspeicherkapazität gesunken. Von den 250 untersuchten Stauseen hatten 169 eine sinkende maximale Wasserspeicherkapazität, und 89 davon verzeichneten einen deutlichen Rückgang. Über alle Stauseen hinweg betrug der mittlere Rückgang der maximalen Wasserspeicherkapazität im Vergleich zum Mittelwert 2,2 %; bei Stauseen mit deutlichem Rückgang betrug der mittlere Rückgang 8,1 %.

Mit diesen Rückschlägen hatte Simeone nicht gerechnet.

„Die Reduzierung der maximalen jährlichen Speicherkapazität war weit verbreitet, was uns wirklich überrascht hat“, sagte Simeone. „Viele Stauseen füllen sich einfach nicht mehr so, wie sie es einmal getan haben. Insgesamt sehen wir in den gesamten Vereinigten Staaten sinkende maximale Wasserstände. Dies war sogar an Orten der Fall, an denen es keine Perioden mit niedrigem Speicherstand gab.“

Simeone kam zu dem Schluss, dass eine Kombination aus zunehmenden Sedimentablagerungen und veränderten hydroklimatischen Bedingungen wahrscheinlich die Ursache für die beobachtete Zunahme der Variabilität der Wasserspeicherung und den allgemeinen Rückgang des Wasserspiegels sei.

Die Stauseebetreiber versuchen, sich an diese veränderten Bedingungen anzupassen. Das kann schwierig sein, wenn die Stauseen schon vor Jahrzehnten unter der Annahme entworfen wurden, dass Klima und Gesellschaft relativ ähnlich seien. (Die meisten Stauseen und Dämme in der Studie wurden zwischen etwa 1930 und 1970 gebaut.)

„Man ging davon aus, dass die Bedingungen mehr oder weniger unverändert bleiben würden“, sagte Simeone. „Der Klimawandel hat das durchkreuzt. Jetzt müssen die Verantwortlichen versuchen, die hydrologischen Verschiebungen, die wir beobachten, abzumildern.“