Der Colorado River ist eine lebenswichtige Wasserquelle im Westen der USA. Er liefert Trinkwasser für Haushalte und bewässert Bauernhöfe in sieben Bundesstaaten. Das Einzugsgebiet ist jedoch durch Klimawandel und Dürre zunehmend gefährdet. Ein neues Computertool, das von einem Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der Penn State entwickelt wurde, könnte der Region helfen, sich an eine komplexe und unsichere Zukunft anzupassen.
Ihr Tool, das Framework for Narrative Storylines and Impact Classification (FRNSIC), kann Entscheidungsträgern dabei helfen, viele plausible Zukunftsszenarien zu untersuchen und Handlungsstränge von Konsequenzen zu identifizieren – oder Beschreibungen, wie kritische Zukunftsszenarien aussehen könnten –, um Planern dabei zu helfen, die Unsicherheiten und Auswirkungen des Klimawandels besser zu bewältigen. Sie berichteten über ihre Ergebnisse am 19. September in der Zeitschrift Die Zukunft der Erde.
„Staaten wie Colorado bereiten sich unter anderem auf die Zukunft vor, indem sie Pläne für die Entwicklung der Dinge auf Grundlage der verfügbaren wissenschaftlichen Erkenntnisse und der Beiträge verschiedener Interessengruppen erstellen“, sagte Antonia Hadjimichael, Assistenzprofessorin im Fachbereich Geowissenschaften an der Pennsylvania State University und Hauptautorin der Studie. „Dieser Szenarioplanungsprozess berücksichtigt, dass die Planung für die Zukunft mit vielen Unsicherheiten hinsichtlich Klima und Wasserbedarf verbunden ist. Daher müssen Planer verschiedene Möglichkeiten in Betracht ziehen, beispielsweise ein Szenario mit hoher oder niedriger Erwärmung.“
Hadjimichael sagte, dass sowohl die wissenschaftliche Gemeinschaft als auch Entscheidungsträger weltweit häufig auf Szenarien zurückgreifen, um zu beschreiben, wie die Bedingungen in der Zukunft aussehen könnten. Dieser Ansatz berücksichtige jedoch möglicherweise nur wenige Möglichkeiten und schließe andere Alternativen aus.
Bei diesen Szenarienplanungsansätzen wird häufig nur eine relativ kleine Zahl von Szenarien untersucht – beispielsweise, wie Dürrebedingungen bei unterschiedlichen Erwärmungsgraden aussehen könnten – und es gelingt ihnen möglicherweise nicht, die Komplexität aller beteiligten Faktoren zu erfassen.
Alternativ verwenden Wissenschaftler eine Technik namens explorative Modellierung, bei der Modelle Tausende bis Millionen möglicher Zukünfte simulieren, um herauszufinden, welche davon folgenreich sind. Dieser Ansatz sei für Entscheidungsträger jedoch oft nicht praktikabel, sagten die Wissenschaftler.
„Wir wollten etwas dazwischen anbieten“, sagte Hadjimichael. „Wir wollten etwas schaffen, das beides verbindet – das die Komplexität berücksichtigt, es aber auch auf etwas reduziert, das etwas umsetzbarer und weniger entmutigend ist.“
Ihr Tool, FRNSIC, verwendet zunächst explorative Modellierung, um eine große Anzahl hypothetischer, plausibler zukünftiger Bedingungen zu untersuchen. Anschließend werden diese Daten verwendet, um relevante und lokal bedeutsame Handlungsstränge zu klassifizieren und zu identifizieren, sagten die Wissenschaftler.
„Unser Ansatz untersucht im Wesentlichen plausible zukünftige Auswirkungen und sagt dann: ‚Für diesen Stakeholder ist dies die Storyline, die am wichtigsten ist – und für diesen anderen Stakeholder gibt es eine andere Storyline, über die er sich Sorgen machen sollte‘“, sagte Hadjimichael. „Es bringt ein bisschen mehr Pluralismus und ein bisschen mehr Nuancen in die Erstellung von Planungsszenarien.“
Im Einzugsgebiet des Colorado River stehen die Entscheidungsträger vor einer Reihe komplexer Herausforderungen. Unter anderem geht es darum, die wachsende Bevölkerung und die Landwirte mit ausreichend Wasser zu versorgen und gleichzeitig sicherzustellen, dass ihr Staat nicht mehr als den ihm zugestandenen Anteil der Flussströmung verbraucht, so Hadjimichael.
„Das Problem ist, dass es kein einziges Kriterium gibt, das alle und ihre Interessen erfasst“, sagte sie. „Vielleicht haben Sie einen sehr großen Bauernhof, und ich habe einen sehr kleinen. Und vielleicht bauen wir unterschiedliche Dinge an. Es ist schwer, anhand eines einzigen Faktors Szenarien zu finden, die uns alle glücklich oder unglücklich machen würden.“
Die vom FRNSIC erstellten Handlungsstränge können für künftige Arbeiten im Einzugsgebiet des Colorado River verwendet werden – beispielsweise dazu, wie sich Dürreereignisse auswirken, wenn sich die Bevölkerung anpasst und Veränderungen vornimmt.
„Dies ermöglicht es den politischen Entscheidungsträgern, verschiedene Zustände in der Welt zu untersuchen und zu prüfen, wie sich unterschiedliche Interventionen unter den jeweiligen Umständen auf das Becken auswirken könnten“, sagte Hadjimichael. „Diese Dürreszenarien können verwendet werden, um mögliche Folgen aufzuzeigen und können daher in Verhandlungen oder bei der Einholung von Beiträgen von Interessenvertretern verwendet werden.“
Mitwirkende waren außerdem Patrick Reed, Professor an der Cornell University; Julianne Quinn, Assistenzprofessorin an der University of Virginia; und Chris Vernon, Geowissenschaftler, und Travis Thurber, Softwareentwickler, am Pacific Northwest National Laboratory.
Weitere Informationen:
Antonia Hadjimichael et al., Szenario-Storyline-Ermittlung für die Planung in Mensch-Natur-Systemen mit mehreren Akteuren im Umgang mit Veränderungen, Die Zukunft der Erde (2024). DOI: 10.1029/2023EF004252