Angesichts des Klimawandels und immer schlimmer werdender Dürreperioden legen die kalifornischen Wassermanager zunehmend Wert auf die genaue Überwachung der Wasserressourcen. Die Schneedecke in der Sierra Nevada wird mit Sensoren und Luftbildern gemessen, der Wasserstand der Stauseen wird elektronisch erfasst und die Wassermenge durch Aquädukte wird auf der Grundlage von Rechten und Verträgen aufgeteilt.
Und doch gibt es einen weiteren wichtigen Wasserindikator, den Kalifornien nie ausreichend gemessen hat: die Strömung von Flüssen und Bächen.
Neue Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern der UC Berkeley haben ergeben, dass nur 8 % der Flüsse und Bäche des Staates mit Pegelmessgeräten ausgestattet sind – Geräten, die den Pegel und die Fließgeschwindigkeit des Wassers messen.
Der Studieveröffentlicht in der Zeitschrift Nature Sustainability, beschreibt detailliert die großen Teile der Wasserstraßen des Staates, die nicht überwacht werden, und untersucht die Folgen für Mensch und Tier, da der Klimawandel den Wasserkreislauf intensiviert, Wassereinzugsgebiete verändert und gefährdete Fische und andere Arten bedroht. Die Forscher skizzierten auch Methoden, mit denen Kalifornien neue Überwachungsstandorte auswählen kann, um sein Netzwerk von Pegelmessgeräten zu erweitern.
„Wir können nicht verwalten, was wir nicht messen“, sagt Lucy Andrews, die Hauptautorin und Forscherin an der Abteilung für Umweltwissenschaften, -politik und -management der UC Berkeley.
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Vorherige Forschung hat gezeigt, dass nicht nur viele Flüsse in Kalifornien überbeansprucht sind, sondern auch bestehende Wasserrechte weit über dem durchschnittlichen Angebot vieler Flüsse. Eine unzureichende Datenerfassung verschärfe diese chronischen Probleme, so die Autoren der Studie.
„Wenn wir nicht wissen, wie viel Wasser durch unsere Flüsse und Bäche fließt, fällt es uns sehr schwer, Entscheidungen über die Verteilung zu treffen“, sagte Ted Grantham, Mitautor der Studie. „Wir müssen wissen, wie viel Wasser verfügbar ist, und wir müssen wissen, wie viel Wasser verbraucht wird. Und Kalifornien hat in beiden Bereichen tatsächlich große Defizite.“
Eine mangelhafte Überwachung beeinträchtige nicht nur die Fähigkeit des Staates, die Versorgung zu überwachen und Hochwasser zu bewältigen, sondern trübe auch unser Verständnis dafür, wie Wasserumleitungen und durch die Klimaerwärmung verschärfte Dürren Fische und andere Wasserlebewesen gefährden, sagte Grantham.
Ein Pegelmesser in der Nähe des Pine Flat Dam am Kings River misst den Abfluss unterhalb des Damms.
(Ted Grantham / UC Berkeley)
„Nur wenn wir messen, können wir feststellen, ob in einem Fluss noch genug Wasser vorhanden ist, um der Umwelt zu nützen“, sagt Grantham, Flussforscher und außerordentlicher Professor für kooperative Beratung. „Und wenn wir versagen und nicht wissen, wie viel Wasser da ist, dauert es nur eine kurze Zeit, bis ein Fluss austrocknet, was äußerst negative Auswirkungen auf die Arten hat, die uns am Herzen liegen.“
Kalifornien gilt als globaler Hotspot der Artenvielfalt. Hier leben Süßwasserarten, die zu den am stärksten gefährdeten der Welt gehören. Auf der Liste der vom Aussterben bedrohten Fischarten stehen unter anderem der Winterlachs, der Steelhead, der Grüne Stör und der Delta-Smelt.
„Um diese gefährdeten Arten zu schützen, müssen diese wichtigen Gewässer besser überwacht werden“, sagte Andrews. „Wenn wir den Status quo beibehalten und nicht wissen, wie viel Wasser in Flüssen und Bächen ist, verdammen wir im Grunde einige unserer Süßwasserarten.“
In einem anderen aktuellen Berichthaben Forscher des Public Policy Institute of California die ernsten Bedrohungen für die Süßwasser-Biodiversität des Staates untersucht. Studien haben ergeben, dass etwa die Hälfte der einheimischen Wasserarten Kaliforniens in diesem Jahrhundert vom Aussterben bedroht sind. Die Forscher sagten, dass der Staat angesichts des sich beschleunigenden Klimawandels schnell neue Arten von Schutzplänen und -ansätzen zur Rettung der Arten annehmen muss.
„Für die große Mehrheit der Arten, die wir verlieren könnten, gibt es keinen Schutz“, schreiben die Forscher. Um den Rückgang der Süßwasserökosysteme umzukehren, seien Managementansätze wie bisher wahrscheinlich nicht erfolgreich, sagen sie. „Es sind mutige, vielleicht sogar riskante Neuerungen in Politik und Management erforderlich.“
Während die Vorschläge des Instituts für „klimafreundliche“ Naturschutzpläne Strategien zur Umkehr des Artenrückgangs skizzieren, konzentrieren sich die Forscher der UC Berkeley auf die entscheidende Rolle von Daten zur Überwachung der Wasserflüsse bei der Entscheidungsfindung zur Wasserbewirtschaftung und zum Schutz von Ökosystemen.
Grantham und Andrews kamen unter anderem zu dem Ergebnis, dass lediglich etwa 9 Prozent der 817 großen Staudämme des Staates über aktive Pegel entweder flussaufwärts oder flussabwärts verfügen und dass etwa 29 Prozent der Wassereinzugsgebiete mit der größten Artenvielfalt im Wasser überwacht werden.
Sie fanden heraus, dass es in Wassereinzugsgebieten, die kaum durch den Menschen gestört werden, besonders wenige Pegel gibt. In Gebieten, die von nahegelegener Bebauung oder Umleitungen weitgehend unberührt bleiben, sind weniger als 1 % der Flüsse von einem aktiven Pegel abgedeckt.
Dies zeige, dass insbesondere entlang dieser Ströme eine Ausweitung der Durchflussmessungen notwendig sei, so Andrews, denn dort „können wir beginnen, den Fingerabdruck des Klimawandels in der Hydrologie zu erkennen.“
Bei ihrer Analyse stellten sie auch regionale Unterschiede fest: An stark landwirtschaftlich genutzten Flüssen im Central Valley gibt es mehr Pegel, in anderen Gebieten hingegen deutlich weniger Überwachung. Dazu zählen Flüsse in Teilen der Sierra Nevada, Südkalifornien, der Nordküste, der Region North Lahontan sowie die Flüsse Scott und Shasta im Einzugsgebiet des Klamath River.
Diese Unterschiede bei der regionalen Datenerhebung seien ein erhebliches Problem, so die Autoren.
„Wenn wir bestimmte Regionen übersehen, können wir nicht unbedingt die ganzheitlichen Auswirkungen des Klimawandels auf Kaliforniens Wasserstraßen und auf die für die Wirtschaft, die Städte und die Landwirtschaft verfügbaren Wasserressourcen beurteilen“, sagte Andrews. „Was an der Nordküste passiert, ist nicht dasselbe wie das, was im Imperial Valley passiert, nicht dasselbe wie das, was in Monterey passiert. Und wenn wir nicht überall an diesen Orten Messgeräte haben, fliegen wir wirklich blind.“
Die Forscher untersuchten 814 aktive Messgeräte und modellierten Szenarien, in denen mehr Messgeräte im ganzen Staat installiert werden. Sie sagten, dass das Hinzufügen von 500 Messgeräten zum Netzwerk die Länge der überwachten Flüsse mehr als verdoppeln könnte.
Sie räumten ein, dass dieser Ausbau kostspielig sein würde, da die Installation jedes einzelnen Messgeräts bis zu 40.000 Dollar kosten könne und die Wartung zusätzliche Mittel benötige. Der Ausbau des Netzes, so sagten sie, werde erhebliche Investitionen von staatlichen, bundesstaatlichen und lokalen Behörden sowie Wasserbezirken erfordern.
„Mit entsprechenden Investitionen ist es möglich, bessere Netzwerke zu entwerfen und aufzubauen“, sagte Grantham. „Wenn wir mehr Informationen darüber haben, wie viel Wasser in unseren Flüssen und Bächen ist, können wir diese besser verwalten.“
Viele Beamte auf Landes- und Bundesebene arbeiteten daran, die Mängel zu beheben, verfügten jedoch nicht über die nötigen Ressourcen, sagte Andrews. Sie hofft, dass die Studie dazu beitragen könne, die Bemühungen des Gesetzgebers um die Priorisierung der Mittel zu unterstützen.
A vorherige Analyse Eine von der Nature Conservancy geleitete Studie ergab, dass 89 % der „bedeutenden Gewässer“ in Kalifornien schlecht überwacht werden.
Andere Wasserexperten sind sich einig, dass Kalifornien mehr Daten über Flüsse und Bäche sowie über das Grundwasser sammeln sollte.
„Ohne genaue Informationen über die Menge und Qualität des Wassers in unseren Flüssen und Bächen sowie in unseren Grundwasserbecken ist es äußerst schwierig, wirksame Strategien für eine erfolgreichere und nachhaltigere Verwaltung unseres Wassers zu entwickeln“, sagte Peter Gleick, Senior Fellow und Mitbegründer des Pacific Institute.
„Eine erhebliche Ausweitung der Messsysteme würde es uns ermöglichen, die Wasserrechtszuteilung genauer zu überwachen und durchzusetzen, die ökologischen Bedingungen und Bedürfnisse bedrohter und gefährdeter Fischgründe zu ermitteln und Kaliforniens Widerstandsfähigkeit gegenüber Überschwemmungen und Dürren zu verbessern“, sagte Gleick. Jüngste technologische Fortschritte könnten zudem den Einsatz von „intelligenten“ Echtzeit-Messgeräten ermöglichen, die nicht nur die Strömung, sondern auch die Wasserqualität, die Temperatur und andere Parameter für den Zustand der Wasserstraßen messen.
Wissenschaftler haben in verschiedenen Regionen der Welt ähnliche Lücken bei der Überwachung von Wasserflüssen festgestellt. Studien haben auch gezeigt, dass die Zahl der in Betrieb befindlichen Pegel in den USA aufgrund fehlender Finanzierung langfristig zurückgegangen ist.
Unzureichende Daten zum Abfluss sind in Kalifornien seit langem als Problem bekannt, und im Jahr 2019 verabschiedete der Landtag das Gesetz SB 19, das die staatlichen Behörden anwies, einen Plan entwickeln um die Lücken zu schließen und weitere Messgeräte zu installieren.
Im Jahr 2022 veröffentlichten die staatlichen Wasserbehörden ihren Plan zur Priorisierung der Installation weiterer Messgeräte.
„Ein robustes und zuverlässiges Netzwerk von Durchflussmessern kann staatlichen, bundesstaatlichen und lokalen Behörden dabei helfen, die Wasserressourcen effektiver zu verwalten, was vielfältige Vorteile mit sich bringt und dazu beiträgt, Konflikte zu vermeiden“, sagt Teresa Connor, Leiterin der nördlichen Region des staatlichen Ministeriums für Wasserressourcen.
Connor sagte in einer E-Mail, dass derzeit etwa 1.000 Pegelmessgeräte im Bundesstaat in Betrieb seien und Daten liefern. Viele von ihnen werden vom US Geological Survey gewartet, während das Department of Water Resources fast 300 Messgeräte betreibt.
Connor sagte, dass die staatliche Behörde seit der Fertigstellung des Plans mit der Aufrüstung oder Reaktivierung von etwa 50 Messgeräten begonnen habe und mit dem USGS zusammenarbeite, um mit den verfügbaren Mitteln weitere 11 Messgeräte online zu bringen.
„Der USGS arbeitet eng mit vielen Partnerbehörden in Kalifornien zusammen, um den Bedarf an einer hochwertigen Überwachung der Wassermengen für etwa 500 Wassermengenstationen zu ermitteln“, sagte Paul Laustsen, ein Sprecher des USGS. „Diese Zusammenarbeit bedeutet, dass wir gemeinsam Doppelarbeit vermeiden, sicherstellen, dass kritische Standorte bei der Überwachung priorisiert werden, und zuverlässige, unparteiische und grundlegende Daten bereitstellen, um die Wasserprobleme Kaliforniens anzugehen.“
Zusätzlich zu den Bundesmitteln, die für die Flussüberwachung bereitgestellt wurden, hat der USGS einen vierjährigen staatlichen Vertrag im Gesamtwert von fast 1,2 Millionen US-Dollar erhalten, um bei der Behebung von Lücken im kalifornischen Messnetz zu helfen.