Wasserprobleme und Klimawandel in den USA

Landwirtschaftliche Bewässerung in Nebraska

Wassernutzung und Bevölkerungsentwicklung in den USA. Wassernutzung in Mrd. Gallonen pro Tag

Wassernutzung

Obwohl die Bevölkerung der USA von 1980 bis 2005 um 68 Mio. Menschen zugenommen hat, ist die Wassernutzung nahezu gleich geblieben. Der mit Abstand größte Teil des von den Reservoiren entnommenen Wassers wird für die Bewässerung in der Landwirtschaft (37 %) und die Kühlung von Kraftwerken (41 %) genutzt, wovon letzteres größtenteils wieder in die Flüsse zurück geleitet wird. Das in der Landwirtschaft genutzte Wasser wird dagegen größtenteils durch Verdunstung und Pflanzenwachstum verbraucht. Der Wasserverbrauch (nicht identisch mit der Wasserentnahme!) in den USA wird daher dominiert durch Bewässerung (81 %), mit großem Abstand gefolgt durch den Verbrauch in Industrie und Haushalten. Dabei liegt der Schwerpunkt der Wassernutzung für Bewässerung im trockenen Westen, für Industrie und Haushalte im Osten des Landes.

Klimatische Einflussfaktoren

Die mittleren Niederschläge haben in den gesamten USA im Mittel von 1895 bis 2011 um 50 mm zugenommen. In den letzten Jahrzehnten gab es Unterschiede in den einzelnen Regionen: im Mittleren Westen, in den Großen Ebenen, im Nordosten und in Alaska haben die mittleren Niederschläge zugenommen, abgenommen dagegen in Teilen des Südostens und Südwestens. Nach Modellprojektionen werden die Jahresniederschläge in den nördlichen USA ansteigen, in den südlichen USA, bes. im Südwesten, abnehmen.

Auch die sehr starken Niederschläge (=die stärksten 1 % aller Tagesniederschläge 1901-2012) haben fast überall in den USA zugenommen. Und sehr starke Niederschläge werden auch künftig zunehmen. So werden Niederschlagsereignisse, die bisher nur alle 20 Jahre einmal aufgetreten sind, am Ende des 21. Jahrhunderts alle 5-15 Jahre einmal auftreten. Anderseits werden auch Trockenperioden nach Modellprojektionen künftig länger werden, besonders in den südlichen und nordwestlichen Teilen des zusammenhängenden Staatsgebietes der USA.

Nach den Niederschlägen ist die Evapotranspiration die zweite wichtige Komponente des Wasserzyklus. Sie ist in den USA wie global in letzter Zeit seit etwa 1998 zurückgegangen. Als Ursachen werden abnehmende Windgeschwindigkeit, eine geringere Solareinstrahlung durch zunehmende Wolkenbedeckung und Aerosole sowie geringere Bodenfeuchte angenommen. Davon ist die Bodenfeuchte ein wichtiger Faktor im Wasserkreislauf, der den Austausch von Wasser, Energie und Kohlenstoff zwischen der Landoberfläche und der Atmosphäre regelt und auch den Abfluss und den Grundwasserspeicher beeinflusst. Mit steigender Temperatur und Zunahme der potentiellen Evapotranspiration wird die Bodenfeuchte abnehmen.

Einen wichtigen Einfluss auf die Wasserverfügbarkeit und insbesondere auf die Wasserstände in Flüssen und Seen nehmen Extremereignisse wie Dürren und Überschwemmungen. Für die gesamten USA gibt es für die letzten 100 Jahre keinen erkennbaren Trend im Vorkommen und in der Art von Dürren. Die weitverbreiteten Dürreverhältnisse im letzten Jahrzehnt im Südwesten, die sowohl Defizite bei den Niederschlägen wie höhere Temperaturen widerspiegeln, erinnern jedoch an die projizierten Verhältnisse. Über mehrere Jahreszeiten anhaltende Dürren werden auch für den Südosten vorhergesagt. Und stärkere Dürren im Sommer werden aufgrund höherer Temperaturen und geringeren Niederschlägen in nahezu allen Regionen der Vereinigten Staaten erwartet.

Überschwemmungen durch stärkere Niederschläge werden ebenfalls in Zukunft zunehmen. Im Nordosten und Mittleren Westen sind solche Trends schon beobachtet, nicht jedoch im Südwesten und Südosten.

Monatlicher Oberflächenabfluss in Gorgia in einem feuchten (1975) und einem trockenen Jahr (1999) in Kubik-Fuß (100 ft³ = 2,83 m³)

Oberflächenwasser

Beim Oberflächenabfluss sind für die gesamten USA bisher keine klaren Trends erkennbar. Im letzten halben Jahrhundert hat der Abfluss im Nordwesten ab-, im Mississippi-Becken und Nordosten jedoch zugenommen. Dabei spielen natürlich Schwankungen eine starke Rolle, von denen sich der anthropogene Einfluss nicht klar unterscheiden lässt. Geändert haben sich auch die höchsten Wasserstände der Flüsse in den westlichen Vereinigten Staaten, die durch Schneeschmelze gespeist werden. Sie zeigen seit der Mitte des 20. Jahrhunderts frühere Abflussspitzen, da die Schneeschmelze früher einsetzt und mehr Niederschlag als Regen denn als Schnee fällt. Es wird angenommen, dass für diese Veränderungen sowohl natürliche wie menschliche Einflüsse, d.h. der anthropogene Klimawandel, infrage kommen, wobei möglicherweise letzterer überwiegt.

Bis zum Ende des Jahrhunderts wird allerdings durch den globalen Klimawandel erwartet, dass der Abfluss im Südwesten und den südlichen Rocky Mountains sowie im Südosten zurückgehen wird. Im Nordwesten, Nordosten und den nördlichen mittleren USA wird sich zunächst wenig Änderung zeigen, ab Mitte des Jahrhunderts dann aber eine Zunahme der Abflüsse. Dabei wird es Unterschiede in den Jahreszeiten geben, wobei im Winter eher mit stärkeren, im Sommer mit z.T. (besonders im Südwesten) stark abnehmenden Abflüssen gerechnet wird. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts werden diese Änderungen die natürlichen Schwankungen in vielen Fällen deutlich übersteigen.

Grundwasser

Grundwasservorräte sind von Klimaextremen unmittelbar wenig betroffen und daher eine relativ zuverlässige Wasserquelle für Landwirtschaft und Ökosysteme. Im Südwesten, den Great Plains, dem Mittleren Westen und Kalifornien stellen Grundwasservorräte die wichtigsten Wasserressourcen dar, im südlichen Mittleren Westen sogar zu 100 %. Klimatische Änderungen können das Grundwasser auf zweierlei Art beeinflussen. Zum einen direkt, wenn über einen längeren Zeitraum abnehmende Niederschläge die Regenerierung des Grundwassers einschränken. Zum anderen indirekt über eine veränderte Wassernutzung. Falls Dürren länger anhalten wie z.B. 2006-2009 in Kalifornien, stellt sich die Wassernutzung stärker auf Grundwasser um, weil die Oberflächenvorräte zur Neige gehen. Eine Abnahme des zur Verfügung stehenden Oberflächenwassers hat immer zu einer stärkeren Grundwassernutzung geführt. Wenn das Dürrerisiko zunimmt, wird auch die Grundwassernutzung zunehmen.

Wassernutzung und Klimawandel

Die Wassernutzung wird sich durch den Klimawandel sehr wahrscheinlich erhöhen. Simulationen mit dem A1B-Szenario haben ergeben, dass zwischen 2005 und 2060 mit einer Zunahme des Wasserbedarfs um 26 % und bis 2090 um 42 % zu rechnen ist. Nach dem A2-Szenario würde der Bedarf bis 2060 um 34 % ansteigen und bis 2090 sogar um 82 %. Die Zunahmen wird es vor allem in den westlichen Staaten, aber auch im Südosten geben, da der Klimawandel sich besonders auf die Bewässerung auswirkt. Aber auch die Kühlung von Kraftwerken ist ein kritischer Punkt der US-Wassernutzung. Zwar ist die Wasserentnahme per Kilowatt Stromgewinn in jüngster Zeit zurückgegangen, weil es zunehmend mehr Kühlsysteme mit Wasserrecycling gibt. In den südlichen Staaten sind durch höhere Temperaturen und geringere Niederschläge die Wasservorräte bereits teilweise zurückgegangen. Hinzu kommt, dass bei einer Erwärmung des Oberflächenwassers durch den Klimawandel die Kühlwirkung geringer wird.

Ausgewählte Regionen

Kalifornien

• Hauptartikel: Wasserprobleme und Klimawandel in Kalifornien

Einzelnachweise

Klimadaten zum Thema

Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus Regionaldaten zum Klimawandel in Nordamerika eigene Karten erzeugen.

Hier finden Sie eine: Anleitung zur Visualisierung der Daten.

Schülerarbeiten zum Thema

Schülerarbeiten zum Thema des Artikels aus dem Schulprojekt Klimawandel:

• Wasserknappheit in Kalifornien aufgrund des Klimawandels Inwiefern beeinflusst der Klimawandel die Dürre in Kalifornien und welche Folgen resultieren daraus? (Cesar-Klein-Schule Ratekau, Ratekau)