Die historischen Winterstürme, die die Stauseen Kaliforniens füllten und die Sierra Nevada mit Schnee bedeckten, haben zu einem erheblichen Anstieg der Wasserversorgung in den Wassereinzugsgebieten des Central Valley geführt – ein Anstieg, der laut Messungen von NASA-Satelliten der größte jährliche Zuwachs seit mehr als zwei Jahrzehnten ist von Aufzeichnungen.
Von Forschern des Jet Propulsion Laboratory der NASA analysierte Satellitendaten zeigen, dass die Serie atmosphärischer Flussstürme in diesem Winter das Wasserdefizit in Kalifornien etwas verringert hat, der Grundwasserspiegel jedoch aufgrund jahrelanger Dürre und chronischer Überpumpen im Central Valley weiterhin erschöpft ist.
Die beiden Satelliten, eine gemeinsame amerikanisch-deutsche Mission namens GRACE Follow-On, messen Veränderungen des Gesamtwasservolumens in Schneedecke, Boden, Flüssen, Seen und Grundwasser.
NASA-Wissenschaftler fanden heraus, dass Regen und Schnee zwischen Oktober 2022 und März die gesamten Wasservorräte der Region erheblich erhöhten, was einem Anstieg von etwa 20 Zoll entspricht, wenn dieses Wasser über die Wassereinzugsgebiete des Central Valley verteilt würde.
Das entspricht etwa dem 2,5-fachen der gesamten Speicherkapazität von Lake Mead, dem größten Stausee des Landes, oder etwa 58 % des Volumens von Lake Tahoe.
Der Wasserzuwachs betrug etwa das Doppelte des Jahresdurchschnitts, der in Satellitendaten seit 2002 aufgezeichnet wurde. Wissenschaftler sagten jedoch, dass sie trotz dieses Wasserzuflusses noch nicht wissen, wie viel davon in den Untergrund gelangen wird, und dass sich dies wahrscheinlich nur wieder erholen wird ein Teil des Grundwassers, das während Jahren schwerer Dürre zur Versorgung der Landwirtschaft entnommen wurde.
„Ein guter Winter mit Regen und Schnee kann Jahre extremer Dürre und umfangreicher Grundwassernutzung nicht ausgleichen“, sagte Felix Landerer, Forscher am Jet Propulsion Laboratory.
„Wir haben in den letzten 20 Jahren eine ganze Menge Wasserschulden, Grundwasserschulden, angehäuft“, sagte Landerer.
Auf einem Diagramm dargestellt, bilden die Satellitenmessungen der Gesamtwassermenge in der Region eine Linie, die durch saisonale Höhen und Tiefen während der Dürreperioden von 2012 bis 2016 und von 2019 bis 2022 dramatisch zurückgegangen ist, was große Verluste bei den gesamten Wasserressourcen widerspiegelt . Im Jahr 2023 ist die Linie stark angestiegen.
„Obwohl wir einen großen Wasserzuwachs hatten, befindet sich ein Großteil davon an der Oberfläche“, sagte Landerer. Das bedeutet, dass ein Großteil des Wassers in Flüssen, Seen, Stauseen und im Boden verbleibt und in der Schneedecke gefroren ist. Bisher sei nicht viel in die Grundwasserleiter eingedrungen, sagte er.
„Tatsächlich ist es unten noch ziemlich trocken“, sagte Landerer. „Der entscheidende Punkt ist jetzt, wie viel Grundwasserneubildung wird es geben?“
Er und andere Wissenschaftler planen, dies zu verfolgen, während in den nächsten Monaten der Schnee schmilzt und der Abfluss durch das Central Valley fließt.
In anderen neueren Untersuchungen haben Wissenschaftler herausgefunden, dass sich das Tempo der Grundwasserverarmung in den letzten Jahren während der Dürre beschleunigt hat.
Daten der letzten zwei Jahrzehnte – und frühere Daten, die bis in die 1960er Jahre zurückreichen – zeigen einen stufenweisen Rückgang des durchschnittlichen Wasserstands, wobei kurze Regenperioden den Rückgang nur vorübergehend verlangsamt haben.
„Auf lange Sicht ist der Grundwasserrückgang ziemlich stark“, sagte JT Reager, Wissenschaftler am JPL.
„In nassen Jahren erleben wir eine kleine Erholung, und in trockenen Jahren, wenn es nicht viel Oberflächenwasser oder Schneeschmelze gibt, neigen wir dazu, das Grundwasser sehr hart zu treffen“, sagte Reager. „Wir bekommen nie die Erholung, um das zu ersetzen, was wir verbrauchen, was wir in den trockenen Jahren verbrauchen.“
Das Central Valley ist eine der wichtigsten Agrarregionen der Welt und produziert Mandeln, Pistazien, Weintrauben, Walnüsse, Mandarinen, Reis und andere Feldfrüchte sowie Vieh und Milchprodukte.
Die Forschung basiert auf Daten, die von zwei NASA-Satellitenmissionen gesammelt wurden. Das aktuelle Satellitenpaar, das 2018 in die Umlaufbahn startete, verfolgt Veränderungen im Schwerkraftfeld der Erde, um Veränderungen der Gesamtwassermengen über und unter der Erde zu messen.
„Die große Frage für dieses Jahr ist angesichts des ganzen Schnees und Regens, den wir erhalten haben, wirklich, wie viel von diesem Regen und der Schneeschmelze das Grundwasser wieder auffüllen wird?“ sagte Reager. „Wie viel von diesem Wasser kann in den Boden eindringen?“
Wenn das gesamte Wasser in den Untergrund geleitet werden könnte, würde dies eine enorme Erholung bringen, sagte er. Aber er sagte, es sei möglich, dass ein großer Teil des Wassers den Grundwasserleiter nicht erreiche.
Ein Teil des Grundes hängt mit der Geologie des Tals zusammen. In vielen Gebieten gibt es Tonschichten, die den Abwärtsfluss des Wassers behindern, während in anderen Gebieten das Wasser schnell durch durchlässige Sedimentschichten fließt.
Das aus der Sierra Nevada herabströmende Wasser hat weite Ackerflächen im südlichen San Joaquin Valley überschwemmt und den Tulare Lake neu gebildet, der nach Angaben von Staatsbeamten mittlerweile mehr als 113.000 Acres umfasst, eine Fläche, die fast so groß ist wie Lake Tahoe.
Staatliche Wasserbehörden haben versucht, es den örtlichen Wasserbezirken und landwirtschaftlichen Betrieben zu erleichtern, Hochwasser zur Wiederauffüllung erschöpfter Grundwasserleiter zu nutzen.
Seit Dezember hat das State Water Resources Control Board zehn befristete Genehmigungen für Behörden zur Umleitung von Wasser für Grundwasseranreicherungsprojekte erteilt, alle bis auf eine davon im Central Valley. Der Vorstand genehmigte auch einen Antrag des US Bureau of Reclamation, Hochwasser vom San Joaquin River umzuleiten und einen Großteil dieses Wassers in Gebiete zu leiten, wo es sich ausbreitet und im Boden versickert.
Diese Genehmigungen ermöglichen die Umleitung von mehr als 1,2 Millionen Hektar Wasser – mehr Vorräte, als der Stausee Folsom Lake aufnehmen kann – zur Grundwasseranreicherung, für Wildtierschutzgebiete und für andere Zwecke. Staatsbeamte sagen, es sei die größte Wassermenge, die sie in so kurzer Zeit für die Grundwasserauffüllung zur Verfügung gestellt hätten.
„Der Staat hat beispiellose Maßnahmen ergriffen, um die Vorteile unseres jüngsten nassen Wetters zu nutzen, indem er unsere Grundwasserressourcen wieder auffüllt“, sagte Yana Garcia, Sekretärin der kalifornischen Umweltschutzbehörde. Sie sagte, es sei ein Beispiel dafür, wie der Staat Schritte unternehme, um widerstandsfähiger zu werden, da der Klimawandel extreme Dürren und Überschwemmungen intensiver und häufiger mache.
Staatliche Wasserbehörden haben auch Luftaufnahmen durchgeführt, um optimale Gebiete für die Grundwasserneubildung zu kartieren. Dabei setzten sie Hubschrauber ein, die mit elektromagnetischen Bildgebungssystemen ausgestattet sind, die in den Untergrund blicken, um schnelle Wege zur Wiederauffüllung der Grundwasserleiter aufzudecken.
Unterdessen wirken sich die Auswirkungen des Überpumpens weiterhin auf ländliche Gemeinden aus, wo einige Bewohner, deren Brunnen versiegt sind, auf Wassertransporte per Lastwagen angewiesen sind, um ihre Haushaltstanks zu füllen. Der Staat hat in diesem Jahr Berichte über 249 ausgetrocknete Haushaltsbrunnen erhalten. Staatliche Regulierungsbehörden haben den örtlichen Grundwassermanagementbehörden in weiten Teilen des San Joaquin Valley mitgeteilt, dass ihre Pläne zur Bekämpfung von Überpumpen unzureichend seien.
Forscher haben gesagt, dass die Bewältigung des langfristigen Grundwasserdefizits wahrscheinlich die Stilllegung großer Teile des Ackerlandes erfordern wird und dass die Planung von entscheidender Bedeutung sein wird, um einige landwirtschaftliche Flächen für andere Zwecke wie Solarparks, Pflanzen, die weniger Wasser verbrauchen, oder Gebiete zur Wiederherstellung von Lebensräumen zu nutzen .
Dieses extrem nasse Jahr und die verbleibende historische Schneedecke bieten die Voraussetzungen für ein seltenes Experiment, um zu sehen, wie stark der Grundwasserspiegel im Central Valley ansteigen könnte, sagte Reager.
„In diesem Jahr verfügen wir über nahezu unbegrenzte Energiereserven“, sagte er. „Wie viel kann man eigentlich in die Erde kriegen? Und genau das wollen wir sehen.“