Wärmung und Schneeverlust verstärken die Abhängigkeit von altem Grundwasser in einem Quellgebiet des Colorado River

Warum Bergwasser für Sie wichtig ist

Viele Städte und landwirtschaftliche Betriebe im amerikanischen Westen sind auf Wasser angewiesen, das hoch in den Rocky Mountains als Schnee beginnt. Diese Studie untersucht, was mit dieser Wasserversorgung geschieht, wenn Winter wärmer werden und Schneedecken in den Quellgebieten des Colorado River – eines Flusses, der dutzende Millionen Menschen versorgt – schrumpfen. Indem die Forscher nicht nur Schnee und Bäche, sondern auch verborgenes Grundwasser tief in den Bergen betrachten, zeigen sie, dass unsere zukünftige Wassersicherheit möglicherweise von sehr altem, unterirdisch gespeichertem Wasser abhängt.

Verschneite Gipfel als natürliche Wassertürme

Gebirgszüge wirken wie natürliche Wassertürme: Sie speichern den Winters schnee und geben ihn als Schmelzwasser langsam frei, das Flüsse im Frühling und Sommer speist. Im Einzugsgebiet des East River in Colorado, einer wichtigen Quelle für den Colorado River, haben Langzeitbeobachtungen starke jahreszeitliche Schwankungen der Schneedecke gezeigt, doch über das darunter liegende Grundwasser war überraschend wenig bekannt. Neue Messungen einer Brunnenreihe lieferten zwei wichtige Hinweise: Die Grundwasserstände sanken über mehrere Jahre hinweg, selbst wenn die Schneemenge stark variierte, und ein Teil des Grundwassers ist Jahrzehnte bis Jahrtausende alt. Das warf eine dringende Frage auf: Stützt dieses alte Grundwasser in Jahren mit wenig Schnee heimlich den Abfluss, und wie könnte sich das mit dem Klimawandel ändern?

Eine erwärmte Zukunft simulieren

Um das zu beantworten, nutzte das Team ein anspruchsvolles Computermodell, das Schnee, Boden, Gestein, Vegetation und Bäche im gesamten Einzugsgebiet verknüpft. Sie simulierten sieben jüngere Wassserjahre unter beobachtetem Wetter und führten dann zwei Was-wäre-wenn-Szenarien durch, in denen die Lufttemperatur um 2,5 bzw. 4 Grad Celsius erhöht wurde, während die Niederschlagssummen gleich blieben. Wärmere Luft bedeutete, dass mehr Winterstürme als Regen statt als Schnee fielen, der Schnee früher schmolz und Pflanzen mehr Wasser wieder in die Atmosphäre zogen. Das Modell verfolgte nicht nur, wohin das Wasser ging, sondern auch, wie lange es unterirdisch gewesen war, indem Millionen virtueller Wasserpartikel verfolgt wurden, wie sie von Regen oder Schnee durch den Untergrund zum Fluss gelangten.

Verborgenes Grundwasser als stiller Stabilisator

Die Simulationen zeigten, dass Grundwasser alles andere als ein statisches Reservoir ist. Über den siebenjährigen Zeitraum nahm der gesamte Grundwasservorrat stetig ab, und dieser Rückgang beschleunigte sich in den wärmeren Szenarien. Dennoch spielte das Grundwasser eine stabilisierende Rolle für den Fluss: Beiträge sehr alten Grundwassers zum Abfluss blieben im Zeitverlauf nahezu konstant, während jüngeres Grundwasser und Oberflächenabfluss stark mit der jährlichen Witterung schwankten. Im schneeschwächsten Jahr der Studie hatte der Fluss sogar eine der höchsten Abfluss-Effizienzen, weil Grundwasser in den Bach entwässerte, um den fehlenden Schmelzwasserzufluss auszugleichen. Anders gesagt: Der Fluss stützte sich stärker auf lang gespeichertes Wasser, um weiterzufließen, wenn frische Zuflüsse aus dem Schnee knapp waren.

Wärmung verändert Herkunft und Alter des Flusswassers

Mit steigenden Temperaturen in den Modellversuchen erhöhten mehr Winterregen und frühere Schneeschmelze kurzzeitig die Grundwasserstände jedes Jahr, doch dieser Schub hielt nur wenige Wochen an. Über das gesamte Jahr führten stärkere Verdunstung und Pflanzenwasserverbrauch dazu, dass die Grundwasserstände niedriger endeten als sie begonnen hatten, und dieser Nettoverlust war am stärksten in den höchsten Lagen oberhalb von etwa 3.700 Metern. Auch das Alter des den Fluss speisenden Wassers nahm zu: In Niedrigwasserphasen stieg das mediane Grundwasseralter am Flussauslass in der Basissimulation von etwa vier auf sechs Jahre und erreichte im wärmsten Szenario bis zu acht Jahre. Grundwasser mittleren Alters, etwa ein bis drei Jahre alt, nahm am schnellsten ab, während der Anteil sehr alten Grundwassers im Abfluss leicht zunahm, um teilweise auszugleichen. Das Ergebnis ist weniger Gesamtwasser im Fluss, aber ein größerer Anteil davon stammt aus älteren, tieferen Vorräten.

Was das für zukünftige Wasserversorgungen bedeutet

Für Menschen und Ökosysteme stromabwärts legt die Studie nahe, dass heutige Flussabflüsse stillschweigend von altem Grundwasser subventioniert werden, das entnommen und nicht vollständig ersetzt wird. Mit abnehmender Schneedecke und fortschreitender Erwärmung scheint Grundwasser in großen Höhen besonders verletzlich, und nasse Jahre werden möglicherweise nicht in der Lage sein, Verluste aus trockenen Jahren vollständig auszugleichen. Praktisch bedeutet das, dass Gemeinschaften, die vom Bergschmelzwasser abhängig sind, zunehmend auf alte unterirdische Reserven angewiesen sind — eine Strategie, die nicht ewig fortgesetzt werden kann. Das Erkennen und Überwachen dieses verborgenen Grundwasserpuffers wird entscheidend sein für die Planung von Stauseen, Wasserrechten und Naturschutz in einer Zukunft, in der Schnee weniger verlässlich ist.

Zitation: Siirila-Woodburn, E.R., Thiros, N., Newcomer, M. et al. Warming and snow loss increase reliance on old groundwater in a Colorado River headwater. Nat. Geosci. 19, 549–555 (2026). https://doi.org/10.1038/s41561-026-01945-y

Schlüsselwörter: Berggrundwasser, Schneedeckenverlust, Quellgebiete des Colorado River, Änderung des Abflusses, Klimaerwärmung