Kaliforniens Wasserprobleme bedeuten Einschränkungen für Landwirte

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Kalifornien bereitet sich auf ein drittes Dürrejahr in Folge vor, und Beamte verschärfen die Beschränkungen für den Wasserverbrauch auf ein Niveau, das so früh im Wasserjahr noch nie zuvor erreicht wurde. Die meisten Wasserreservoirs des Staates sind weit unterdurchschnittlich, einige haben weniger als ein Drittel ihrer Kapazität. Die Aussichten für Regen und Schnee in diesem Winter, wenn der größte Teil des jährlichen Niederschlags des Staates eintrifft, sind nicht vielversprechend.

Besonders besorgniserregend sind die Aussichten für die Sierra Nevada, die lange Bergkette, die sich durch den östlichen Teil des Bundesstaates zieht. Die kalifornischen Städte und ihre Farmen – auf denen über ein Drittel des landesweiten Gemüses und zwei Drittel des Obsts und der Nüsse angebaut werden – sind auf den Wasserabfluss aus der Schneedecke der Berge angewiesen.

Als Ingenieur beschäftige ich mich seit über 30 Jahren mit Kaliforniens Wasser und Klima. Ein genauerer Blick auf die Wasserressourcen Kaliforniens zeigt die bevorstehende Herausforderung und wie der Klimawandel die Wasserversorgung und die Landwirtschaft des Staates einem größeren Risiko aussetzt.

Wo Kalifornien sein Wasser bekommt

Bundesweit fallen in Kalifornien im Durchschnitt etwa zwei Fuß Niederschlag pro Jahr, etwa zwei Drittel des globalen Durchschnitts, was dem Staat als Ganzes ein halbtrockenes Klima verleiht.

Der Großteil des kalifornischen Regens und Schnees fällt in den Bergen, hauptsächlich im Winter und Frühling. Aber Landwirtschaft und Küstenstädte brauchen dieses Wasser, um die trockenen Sommer zu überstehen. Um Südkalifornien mit Wasser zu trocknen und beim Hochwasserschutz im Norden zu helfen, hat Kalifornien im vergangenen Jahrhundert ein landesweites System von Stauseen, Tunneln und Kanälen entwickelt, das Wasser aus den Bergen heranführt. Das größte dieser Projekte, das State Water Project, liefert Wasser aus der niederschlagsreicheren nördlichen Sierra in die südliche Hälfte des Bundesstaates.

Ein Abschnitt des kalifornischen Aquädukts innerhalb des State Water Project. Foto mit freundlicher Genehmigung von Ken James/Kalifornisches Ministerium für Wasserressourcen

Um zu verfolgen, wohin das Wasser fließt, ist es hilfreich, sich das Volumen in Acre-Feet anzusehen. Kalifornien hat eine Fläche von etwa 100 Millionen Morgen, so dass bei zwei Fuß pro Jahr der jährliche Niederschlag durchschnittlich etwa 200 Millionen Morgen beträgt.

Von diesen 200 gehen durchschnittlich nur etwa 80 Millionen Acre-Fuß stromabwärts. Ein Großteil des Wassers kehrt durch Verdunstung durch Pflanzen und Bäume in den Wäldern der Sierra Nevada oder der Nordküste in die Atmosphäre zurück. Von den 80 Millionen Acre-Fuß, die abfließen, verbleibt etwa die Hälfte in der aquatischen Umwelt, wie z. B. Flüssen, die in den Ozean fließen. Damit bleiben etwa 41 Millionen Acre-Fuß für die nachgelagerte Nutzung übrig. Etwa 80 Prozent davon gehen in die Landwirtschaft und 20 Prozent in die städtische Nutzung.

In feuchten Jahren können viel mehr als 80 Millionen Acre-Fuß Wasser zur Verfügung stehen, aber in trockenen Jahren können es viel weniger sein.

Im Jahr 2020 betrug beispielsweise der Niederschlag in Kalifornien weniger als zwei Drittel des Durchschnitts, und das State Water Project lieferte nur fünf Prozent der vertraglich vereinbarten Mengen. Die anderen Hauptaquäduktsysteme des Bundesstaates, die Wasser durch den Bundesstaat transportieren, haben ihre Versorgung ebenfalls stark reduziert.

Das Wasserjahr 2021, das am 30. September endete, war eines der drei trockensten seit Beginn der Aufzeichnungen für die Sierra Nevada. Die Niederschlagsmenge betrug etwa 44 Prozent des Durchschnitts. Mit begrenzten Niederschlägen ab Dezember 2021 und dem Staat in extremer Dürre hat das State Water Project seine vorläufigen Zuweisungen für Wasserbehörden für 2022 auf null Prozent gekürzt, wobei kleine Beträge noch für Gesundheits- und Sicherheitszwecke fließen.

Während sich die Bedingungen verbessern könnten, wenn in den nächsten drei Monaten weitere Stürme kommen, deutet die offizielle Prognose der National Oceanic and Atmospheric Administration darauf hin, dass Niederschläge unter dem Normalwert wahrscheinlicher sind als über dem Normalwert.

California State Water Plan 2018.

Dürre und ein sich erwärmendes Klima

Mehrjährige Trockenperioden mit unterdurchschnittlichen jährlichen Niederschlägen sind ein Merkmal des kalifornischen Klimas, aber auch steigende globale Temperaturen wirken sich aus.

In den letzten 1.100 Jahren gab es jedes Jahrhundert mindestens eine Trockenperiode von vier Jahren oder länger. In den letzten 35 Jahren gab es zwei – 1987-92 und 2012-15. Ein wärmeres Klima verstärkt die Wirkung dieser Trockenperioden, da trockener Boden und trockene Luft sowohl die natürliche Vegetation als auch die Pflanzen belasten.

Steigende globale Temperaturen wirken sich auf den Abfluss aus der Sierra Nevada aus, die über 60 Prozent der entwickelten Wasserversorgung Kaliforniens liefert.

Über 80 Prozent des Abflusses in der zentralen und südlichen Sierra Nevada stammen aus der Schneezone. In der feuchteren, aber niedriger gelegenen nördlichen Sierra tragen Regenfälle über ein Drittel zum jährlichen Abfluss bei.

Die durchschnittliche Schneegrenze, die Höhe, über der der meiste Niederschlag Schnee ist, reicht von etwa 5.000 Fuß Höhe im Norden bis 7.000 Fuß im Süden. Im Durchschnitt könnte jede Erwärmung um 1,8 Grad Fahrenheit (1 Celsius) die Schneegrenze um weitere 500 Fuß höher schieben und die Schneemenge insgesamt verringern.

Verschiebungen von Schnee zu Regen und früherer Abfluss bedeuten auch, dass mehr Kapazität hinter bestehenden Dämmen für den Hochwasserschutz zugewiesen wird, wodurch ihre Kapazität für die saisonale Wasserspeicherung weiter reduziert wird.

Ein Abschnitt des Shasta Lake, Kaliforniens größtem Stausee, am 28. Oktober 2021. Foto mit freundlicher Genehmigung von Andrew Innerarity/California Department of Water Resources.

Die Erwärmung wird auch den Wasserbedarf der Wälder erhöhen, wenn sich die Vegetationsperioden verlängern, und sowohl Dürrestress verursachen, der zum Absterben von Bäumen führt, als auch das Risiko von Waldbränden mit hoher Schwere erhöhen.

Nachhaltigkeit in einem sich erwärmenden Klima

Die Wasserspeicherung ist von zentraler Bedeutung für die Wassersicherheit Kaliforniens.

Gemeinden und Farmen können mehr Grundwasser pumpen, wenn die Vorräte knapp sind, aber der Staat hat in feuchten Jahren mehr Wasser abgepumpt als nachgefüllt. Teile des Bundesstaates sind auf das Wasser des Colorado River angewiesen, dessen Dämme mehrere Jahre lang Wasser speichern, aber dem Becken fehlt der Abfluss, um die Dämme zu füllen.

Der öffentliche Widerstand hat den Bau neuer Dämme erschwert, daher ist eine bessere Nutzung des Grundwassers sowohl für die saisonale als auch für die mehrjährige Speicherung von entscheidender Bedeutung.

Das staatliche Gesetz zur nachhaltigen Grundwasserbewirtschaftung verpflichtet lokale Behörden, Nachhaltigkeitspläne zu entwickeln. Das lässt hoffen, dass das Abpumpen und Auffüllen des Grundwassers ins Gleichgewicht gebracht werden kann, höchstwahrscheinlich indem einige Ackerflächen unbepflanzt bleiben. Die kontrollierte Wiederauffüllung der Grundwasserleiter südlich des Sacramento-San Joaquin-Deltas wird allmählich erweitert, und es kann noch viel mehr getan werden.

Wenn der Staat nicht mehr tut, einschließlich Taktiken wie der Anwendung von Entsalzungstechnologie, um Salzwasser nutzbar zu machen, können städtische Gebiete damit rechnen, dass die 25-prozentige Kürzung des Wasserverbrauchs während der Dürre 2012-15 häufiger und möglicherweise sogar noch tiefer wird.

Kaliforniens Wasserressourcen können für eine gesunde Umwelt, eine robuste Wirtschaft und eine nachhaltige landwirtschaftliche Nutzung sorgen. Um dies zu erreichen, müssen sowohl die natürliche Infrastruktur – Quellwälder, Überschwemmungsgebiete und Grundwasserneubildung in landwirtschaftlichen Gebieten – als auch die gebaute Infrastruktur wie Kanäle, Überläufe und Dämme verbessert werden. Die Informationen sind verfügbar; Jetzt müssen die Beamten nachziehen.

Roger Bales ist ein angesehener Ingenieurprofessor und Gründungsmitglied der Fakultät der UC Merced und ist seit über 30 Jahren in der wasser- und klimabezogenen Forschung aktiv.