Der Westen der Vereinigten Staaten ist bekannt für seine vielfältigen Landschaften, in denen Gebirge mit ausgedehnten Schneefeldern eine entscheidende Rolle im regionalen Wasserkreislauf spielen. Schneeschmelze aus diesen Gebieten ist die Hauptwasserquelle für viele Millionen Menschen, die in dem Gebiet leben und arbeiten. In den letzten Jahren hat die Forschung jedoch zunehmend gezeigt, dass nicht nur oberflächliches Schmelzwasser, sondern vor allem Grundwasser die Schneeschmelzabflüsse dominieren und somit maßgeblich den Wasserfluss in Flüssen und Bächen steuern. Diese Erkenntnis stellt bisherige Annahmen über die Hydrologie der Region in Frage und hat weitreichende Konsequenzen für das Wassermanagement und die Anpassungen an den Klimawandel. Die Bedeutung der Schneeschmelze in den westlichen US-Bergregionen liegt darin, dass sie nicht nur saisonal die Wassernachfrage deckt, sondern auch das gesamte Ökosystem und die Wirtschaft der Region unterstützt.
Städte, Landwirtschaft, Energieproduktion und natürliche Lebensräume sind eng mit der Verfügbarkeit von Wasser aus der Schneeschmelze verbunden. Überraschenderweise zeigen neuere Studien, dass das Wasser, das während der Schneeschmelzperiode in die Flüsse gelangt, häufig mehrere Jahre alt ist und überwiegend aus gespeicherten Grundwasserreserven stammt. Dies bedeutet, dass das oft als „frisch“ angenommene Schneeschmelzwasser tatsächlich eine komplexe Geschichte im Untergrund durchlaufen hat. Wissenschaftler nutzen zunehmend innovative Methoden wie Tritium-Datierung, um das Alter von Wasser zu bestimmen. Tritium ist ein radioaktives Isotop, dessen Zerfall genutzt werden kann, um die Verweildauer von Wasser im Ökosystem zu messen.
In Studien in über 40 Einzugsgebieten im westlichen US-Innenland zeigte sich, dass das durchschnittliche Alter des Wassers während der Schneeschmelzzeit etwa 5,7 Jahre beträgt, während das Grundwasser im Winter durchschnittlich über 10 Jahre alt ist. Dieses Alter weist darauf hin, dass ein Großteil des in den Flüssen zu dieser Zeit gemessenen Wassers nicht direkt von der aktuellen Schneeschmelze stammt, sondern aus einem Speicher, der über mehrere Jahre Wasser ansammelt und langsam abgibt. Die geologischen Eigenschaften der Gebiete spielen eine entscheidende Rolle dabei, wie Wasser gespeichert und freigesetzt wird. Regionen mit sedimentären, klastischen Gesteinen besitzen eine hohe Durchlässigkeit, wodurch das Wasser tief eindringt und in großen Mengen gespeichert werden kann. Hier zeigen sich ältere Wasseralter und größere Speichervolumina.
Im Gegensatz dazu weisen Einzugsgebiete mit hartem Gestein oder Schiefer eine geringere Wasserspeicherfähigkeit auf, besitzen jüngeres Wasser und erzeugen effizienteren und schnelleres Abflussverhalten. Diese Unterschiede haben direkte Auswirkungen auf die hydrologische Effizienz, also wie viel von der Niederschlagsmenge als Abfluss in den Flüssen ankommt. Je älter das Wasser und je größer der Speicher, desto mehr Wasser geht durch Verdunstung und Transpiration verloren. Auch die Fähigkeit dieser Regionen, Trockenperioden abzufedern, ist eng mit der Größe und Zugänglichkeit der Grundwasserspeicher verbunden. Das bisherige hydrologische Modellsystem im Westen der USA stützte sich häufig auf die Annahme, dass Schneeschmelze unmittelbar und fast ohne Verzögerung in Oberflächenwasser abgegeben wird, während Grundwasserspeicherung minimal sei.
Diese Studie stellt diese Paradigmen infrage und verdeutlicht, dass weitaus umfangreichere Grundwasserreserven im Tiefliegenden als bislang angenommen eine wichtige Rolle spielen. Die Speicherung reicht dabei weit über saisonale Zeiträume hinaus und verwaltet Wasserzyklen über Jahre hinweg. Die Wasserwirtschaft in den westlichen USA steht damit vor einer Herausforderung. Die immer häufiger auftretenden Dürreperioden und steigenden Temperaturen verändern die Schneedeckenmengen und deren Schmelzverhalten. Ein verbessertes Verständnis der Rolle des Grundwassers ist entscheidend für zuverlässige Vorhersagen der Wasserverfügbarkeit und für Anpassungsstrategien.
Die Integration von längerdauernder Speicherwirkung und geologischen Einflüssen in hydrologische Modelle kann helfen, Prognosen zu verfeinern und Wasserressourcen nachhaltiger zu managen. Darüber hinaus hat die Erkenntnis, dass Wasser in Gebirgsregionen über Jahre gespeichert und langsam freigesetzt wird, auch Bedeutung für die Ökologie. Wälder und andere Vegetationsformen sind von dieser Grundwasserquelle abhängig und können mit ihrer Hilfe Trockenzeiten besser überstehen. Das Wissen um diese Wasserreserven erlaubt bessere Einschätzungen des Risikos für Vegetation und Tierwelt bei klimatischen Veränderungen. Zur praktischen Anwendung können Wasserverwaltungen durch regelmäßige Tritium-Messungen den Zustand und die Erneuerungsrate der Grundwasserspeicher überwachen.
