Studie gibt Aufschluss darüber, was die Wasserversorgung durch Schneeschmelze beeinflusst

Wasser fällt oft vom Himmel und wird in Bergen in den USA als Schnee gespeichert, bevor es schmilzt und in städtische und ländliche Gemeinden fließt. Zu wissen, welche Faktoren beeinflussen, wann und wie viel von dieser Schneeschmelze letztendlich in Bäche, Flüsse und Stauseen gelangt, ist entscheidend für Wassermanager, die versuchen, das Beste aus begrenzten Wasserressourcen zu machen. Eine neue Studie unter der Leitung von Forschern der University of Nevada, Reno und des Desert Research Institute (DRI), veröffentlicht in Umweltforschungsbriefe identifiziert drei Hauptfaktoren, die die schneeschmelzbedingte Wasserversorgung beeinflussen, und identifiziert Regionen, in denen die Wasserversorgung in den Bergen unterschiedlich auf den Klimawandel reagiert. Die Studie verwendete Daten aus 537 Wassereinzugsgebieten in den USA

Basierend auf mehr als 30 Jahren früherer Forschung, die über mehr als zwei Jahre zusammengestellt wurde, fand die Forschung heraus, dass drei Faktoren – wie viel des gesamten Winterschneefalls am Ende des Winters verfügbar ist, wie schnell Schnee schmilzt und wann Schnee schmilzt – dies können verwendet werden, um besser vorherzusagen, wie sich der Klimawandel auf kritische, durch die Schneeschmelze bedingte Wasserversorgungen auswirken wird. Und das Forschungsteam fand große Unterschiede darin, wie stark jeder dieser Faktoren verschiedene Wassereinzugsgebiete im ganzen Land beeinflusst.

„Besonders im Westen der USA ist Schnee wirklich das Rückgrat unserer Wasserversorgungssysteme“, sagte Beatrice Gordon, die Hauptautorin und Doktorandin an der University of Nevada, Reno Graduate Program of Hydrologic Sciences und dem Department of Natural Resources & Environmental Wissenschaft. „Die Herausforderung besteht jedoch darin, dass die Wasserversorgung in den Bergen je nach Standort in den USA unterschiedlich auf Schneeveränderungen reagiert. Angesichts dieser Herausforderung war es unser Ziel, anderen Wissenschaftlern und Wassermanagern ein einfaches, aber leistungsstarkes Framework zur Verfügung zu stellen, das zur Verbesserung verwendet werden kann Vorhersagen über das Timing und die Menge des Stromflusses, wenn sich der Klimawandel beschleunigt.

Bestandsaufnahme

Der erste Schritt bei der Konstruktion dieses Rahmenwerks bestand darin, eine Bestandsaufnahme dessen zu machen, was bekannt war, und was vielleicht noch wichtiger ist, was nicht bekannt war, wie Schnee den Wasserfluss formt. Zu diesem Zweck haben sich die Forscher der University of Nevada, Reno und des DRI mit Forschern der University of Utah, der Boise State University und der Universidad de Concepción in Chile zusammengetan, um über drei Jahrzehnte früherer Forschung zu überprüfen. Diese Überprüfung umfasste über 150 Studien über Schnee und Strömungen aus der ganzen Welt. Basierend auf dieser Synthese fanden sie heraus, dass die Menge des Stromflusses und in geringerem Maße, wenn der Frühlingsfluss auftritt, als Reaktion auf Schneeveränderungen in den USA variiert

„Es sieht so aus, als müssten wir sehr genaue Systeme haben, um die Wasserversorgung in den Bergen vorherzusagen, aber das schmutzige Geheimnis ist, dass es eine Menge Unsicherheit gibt, die durch den Klimawandel und Veränderungen der Schneedecke verursacht wird“, sagte Forscher und Co-Autor Adrian Harpold, außerordentlicher Professor am der University of Nevada, Reno und Leiter des Nevada Mountain Ecohydrology Lab der Universität. Als Teil der Experiment Station der Universität, die eine Einheit des College of Agriculture, Biotechnology & Natural Resources ist, führt das Labor Feld- und Fernerkundungsbeobachtungen sowie Modellierungen durch, um bei der Beantwortung einiger der dringendsten Fragen im Zusammenhang mit der Bergökohydrologie zu helfen angesichts veränderter Umweltbedingungen.

Der Mangel an Gewissheit darüber, wann und wie viel Wasser aus winterlichen Schneedecken kommen wird, ist ein ernstes Problem für Wassermanager, die die Aufgabe haben, den Bedürfnissen einer wachsenden Bevölkerung und dem gestiegenen Bedarf an Nahrungsmitteln gerecht zu werden. Insbesondere im Westen der USA, der durch feuchtere Winter und trockenere Sommer gekennzeichnet ist, stammt der Großteil des Oberflächenwassers aus Schneefall in den Bergen, wobei mehr als zwei Drittel der Stauseezuflüsse aus Schnee stammen. Etwa 40 Millionen Menschen und ein Großteil der landwirtschaftlich produktivsten Flächen im Westen der USA verlassen sich zumindest teilweise auf aus der Schneeschmelze stammende Abflüsse, die in zwei dieser Stauseen gespeichert werden.

„In den besten Zeiten haben Wassermanager im gesamten Westen Nordamerikas eine herausfordernde Aufgabe, eine zuverlässige Wasserversorgung für landwirtschaftliche, städtische und Freizeitnutzer sicherzustellen“, sagte Co-Autor Paul Brooks, Professor an der University of Utah. „Sie haben so gute Arbeit geleistet, dass viele Anwohner sich kaum Gedanken über ihren eigenen Wasserverbrauch machen. Diese Manager stecken zunehmend zwischen Stein und Stein, da Klimawandel und Bevölkerungswachstum den Wasserbedarf erhöhen, während der Menge und Zeitpunkt der Wasserverfügbarkeit werden variabler.“

Ein Framework zum Navigieren in unbekannten Gewässern

Die Überprüfung der Forscher hob die große Herausforderung hervor, die Wasserversorgung in den Bergen angesichts all der Ungewissheit und Variabilität der regionalen Reaktionen auf den Klimawandel zu verwalten. Basierend auf ihrer Literaturrecherche und jahrzehntelanger Erfahrung von erfahrenen Forschern entwickelten die Autoren einen einfachen Rahmen, der sich auf drei Faktoren konzentriert und Wassermanagern helfen soll, die Herausforderungen einer komplexeren und unsichereren Zukunft besser zu meistern.

Unter Verwendung öffentlich zugänglicher Daten von 537 Standorten in den USA haben die Forscher dann diesen Rahmen verwendet, um zu bestimmen, wo jeder dieser Faktoren am wichtigsten und wo am wenigsten wichtig ist. Die relative Bedeutung dieser Mechanismen für die Wasserversorgung in den Bergen, die die Autoren als „wie viel, wie schnell und wann“ zusammenfassen, variiert geografisch, basierend auf den Ergebnissen der Studie.

Der Stromfluss im Great Basin beispielsweise reagiert besonders empfindlich auf Änderungen in allen drei Mechanismen, was Vorhersagen zur Wasserbewirtschaftung in dieser Region zu einer akuten Herausforderung macht. In der Nähe, auf der anderen Seite des Donner Pass in den Bergen der Sierra Nevada, zeigt die Forschung jedoch, dass es wichtiger sein wird, wie schnell Wasser die Bodenoberfläche erreicht und wann Wasser verfügbar ist, als wie viel Schnee durch Verdunstung und Sublimation an die Atmosphäre verloren geht .

Mehr Arbeit zu erledigen

Das Framework ist nur der erste Schritt zur Beantwortung großer Fragen zum Schicksal der Wasserversorgung für das Team. Harpold und Gordon nehmen zusammen mit Gabrielle Boisrame und Rosemary Carroll von DRI an einem vom USDA gesponserten Projekt „SNOWPACs“ teil, das von der University of Nevada, Reno, in Zusammenarbeit mit anderen Universitäten geleitet wird.

„Diese Studie entstand aus der Notwendigkeit heraus, variable Änderungen des Stromflusses zu charakterisieren, die im Intermountain West auftreten, und das Management von Stauseen herauszufordern, die für die landwirtschaftliche Wasserversorgung von entscheidender Bedeutung sind“, sagte Harpold.

Ergänzend zum USDA-Projekt hat Brooks mit dem Salt Lake City Department of Public Utilities, dem Salt River Project, dem Weber Basin Water Conservancy District und anderen Managern im gesamten Westen der USA zusammengearbeitet, um Änderungen in der Wasserversorgung in einem sich erwärmenden Klima zu identifizieren und zu planen.

Das Team konzentriert seine nächsten Bemühungen darauf, zu verstehen, wie sich diese Strömungsänderungen auf landwirtschaftlich dominierte Becken auswirken, einschließlich des Walker River Basin, das Wasser für die Landwirtschaft in Nevada liefert.

„Als jemand, der im Westen der USA in der Landwirtschaft aufgewachsen ist, weiß ich, wie wichtig Schnee für unsere Bauern- und Viehzüchtergemeinschaften ist“, sagte Gordon. „Und ich bin gespannt, wie die Ergebnisse von SNOWPACs wichtige Informationen für Entscheidungsträger liefern, die sich derzeit mit diesen Veränderungen in unserer Bergwasserversorgung auseinandersetzen.“