Sonnige Hitzewellen im Frühling verursachten im Jahr 2021 eine Rekordschneeschmelze, was zu schwerwiegenden Auswirkungen auf die Wasserversorgung im Westen der USA beitrug

Schneebedeckte Berge sind nicht nur landschaftlich reizvoll, sie bieten auch einen natürlichen Wasserspeicher, indem sie Stauseen mit gefrorenem Wasser bilden, die während der Frühlings- und Sommermonate langsam zu Wassereinzugsgebieten schmelzen. Ein Großteil der westlichen USA verlässt sich auf diesen Prozess, um die Süßwasserversorgung zu erneuern und aufrechtzuerhalten, und neue Forschungsergebnisse unterstreichen die Auswirkungen extremer Wetterbedingungen auf diesen jährlichen Zyklus.

In einer am 5. Januar veröffentlichten Studie Umweltforschungsbriefeuntersuchen DRI-Forscher die Rolle von Frühjahrshitzewellen auf die Schmelzraten von Schneedecken in den Bergen im Westen. Sie fanden heraus, dass im April 2021 an 24 % aller Bergschneedecken-Überwachungsstellen in der Region rekordverdächtige Schneeschmelzraten auftraten, was die Auswirkungen ausgedehnter Dürrebedingungen weiter verstärkte. Eine schnelle Schneeschmelze verlängert die Zeit, in der unser natürliches Schneedeckenreservoir geleert ist und dieses Wasser später in der warmen Jahreszeit am meisten benötigt wird.

„Eine Sache, die auffiel, war das räumliche Muster“, sagt Daniel McEvoy, Ph.D., DRI-Klimatologe und Mitautor der neuen Studie. „Es war nicht nur eine einzige Bergkette oder ein Teil des Westens – es gab Schneeschmelzaufzeichnungen im gesamten Westen der USA, in allen 11 Bundesstaaten.“

Durch die Untersuchung von Daten von Überwachungsstationen für Schneedecken in den Bergen fanden die Forscher heraus, dass zwischen dem 1. April und dem 1. Mai Rekordtemperaturen zu einem dramatischen Rückgang der Schneedecken führten. Obwohl während des gesamten Monats April Schneeschmelzraten in Rekordhöhe auftraten, stachen zwei Hitzewellen heraus. In der ersten Aprilwoche wurden Höchsttemperaturen von 4 bis 6 Grad Celsius über dem Durchschnitt verzeichnet, was zu der am weitesten verbreiteten Rekord-Schneeschmelze führte, die sich auf die Rocky Mountains konzentrierte. Eine weitere Hitzewelle konzentrierte sich in der dritten Aprilwoche auf den pazifischen Nordwesten mit Höchsttemperaturen von 5–8 Grad Celsius über dem Durchschnitt, hauptsächlich in der Kaskadenkette.

„Hitzewellen im Sommer werden ausgiebig untersucht, aber die Menschen kümmern sich oft nicht so sehr um eine Hitzewelle im Frühling, weil die tatsächlichen Lufttemperaturen normalerweise keine Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben“, sagt McEvoy. „Aber gleichzeitig verursachen sie diese hydrologischen und klimatologischen extremen Auswirkungen.“

Mehrere Faktoren trugen zur schnellen Schneeschmelze im Frühjahr 2021 bei. Zusätzlich zu den rekordhohen Höchsttemperaturen verhinderten rekordhohe Tiefsttemperaturen, dass die Schneedecken nachts wieder gefrieren, und der klare, sonnige Himmel setzte den Schnee der schmelzenden Energie der Sonne aus Strahlen. Die anhaltende Dürre, die bereits Ende 2020 weit verbreitet war, schuf auch ausgedörrte Böden, die 2021 mehr von der Frühjahrsschneeschmelze absorbierten, bevor sie in Bäche und Stauseen abfließen oder das Grundwasser auffüllen konnte.

„Was diese Studie wirklich motivierte, war, dass ich im Mai und Juni 2021 immer wieder von anderen Klimatologen, Meteorologen, Hydrologen und sogar Skifahrern hörte, dass ‚der Schnee dieses Jahr wirklich schnell von den Bergen kam‘“, sagt McEvoy. „Das habe ich immer wieder gehört.“

Obwohl viele Schneedecken im Westen aufgrund geringer Schneefälle im Winter unter dem Durchschnitt lagen, waren Wasserressourcenmanager nicht in der Lage, die verschärfenden Auswirkungen der schnellen Schneeschmelze im Frühjahr auf die Wasserversorgung vorherzusagen. Da die Stauseen aufgrund der Schneedeckenvorhersagen der frühen Saison unter dem erwarteten Niveau lagen, floss weniger Wasser zu den nachgeschalteten Nutzern. Die reduzierte Wasserverfügbarkeit wirkte sich auch auf die Wasserkraftproduktion aus, was die Energieversorgung während der Sommer- und Herbsthitzewellen schwieriger machte. Bis zum Ende des Sommers 2021 befanden sich laut US Dürremonitor 76 % des Westens in einer schweren Dürre.

„Dies war eines von mehreren extremen Klimaereignissen im Laufe dieses Jahres“, sagt McEvoy über die Hitzewelle im Frühjahr 2021. „Es gab eine Reihe von Klimaextremen, die alle zu dieser raschen Ausbreitung und Intensivierung der Dürre im Westen der USA im späten Frühjahr und Sommer beitrugen.“

Die Forscher sagen, dass diese Frühjahrshitzewellen mit dem langfristigen Trend der Frühjahrserwärmung im Westen übereinstimmen und dass der 1. April daher möglicherweise kein verlässlicher Maßstab für die Bewertung der Schneedeckenhöhe und ihrer saisonalen Beiträge zur westlichen Wasserversorgung ist. 2021 war auch eine aktive Waldbrandsaison in Kalifornien und im pazifischen Nordwesten, was mit früheren Untersuchungen übereinstimmt, die reduzierte Schneedecken in den Bergen und Frühlingshitzewellen mit einem erhöhten Waldbrandpotenzial in Verbindung brachten.

McEvoy sagt, dass die zukünftige Forschung die Auswirkungen und Häufigkeit von Frühlingshitzewellen sowie Möglichkeiten untersuchen wird, sie vorherzusagen, indem sie globale atmosphärische Zirkulationsmuster betrachtet, wie beispielsweise diejenigen, die La Niña verursachen.

„Das Verständnis der Vorhersagbarkeit dieser Art von Schneeschmelzereignissen wäre sowohl für die Frühwarnung vor Dürren als auch für das Wasserressourcenmanagement hilfreich“, sagt McEvoy.