Der Colorado River, der sich durch sieben US-Bundesstaaten schlängelt, versorgt mehr als 40 Millionen Menschen mit Wasser, darunter auch den Teil im Südosten Utahs, der auf diesem Foto zu sehen ist, das ein Astronaut an Bord der Internationalen Raumstation aufgenommen hat. Das Colorado-Becken wurde in einer von der NASA geleiteten Studie als eine Region identifiziert, in der der Wasserverbrauch durch den Menschen sehr hoch ist (Bildnachweis: NASA).
Die Flüsse unseres Planeten sind wie die Arterien unseres Planeten. Sie sind in komplizierten Netzwerken über den gesamten Globus verwoben und transportieren lebenserhaltendes Süßwasser um die ganze Welt. Flüsse sind nicht nur unsere eigenen Lebensadern, die uns mit dem Trinkwasser versorgen, das wir zum Überleben brauchen, sondern ihre Süßwasserreserven sind auch die wichtigsten Lebensadern für 10 Prozent aller bekannten Tiere und die Hälfte aller bekannten Fischarten und tragen zur Erhaltung gesunder und vielfältiger Ökosysteme bei. Kurz gesagt, sie sind die erneuerbarsten, am leichtesten zugänglichen und damit nachhaltigsten Süßwasservorräte, die wir haben.
Doch die Menschen wissen erstaunlich wenig darüber, wie viel Wasser in den Flüssen der Erde enthalten ist und wie schnell sich dieses Wasser bewegt – zwei Eigenschaften, die für die Bewirtschaftung der kostbaren Süßwasserressourcen unseres Planeten entscheidend sind.
Cedric David, ein Wissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Kalifornien, vergleicht die Situation mit dem Ausgeben von Geld von einem Girokonto, ohne den Kontostand zu kennen.
„Es ist, als ob wir eine Vorstellung davon hätten, wie viel wir einnehmen und wie viel wir ausgeben, aber wir wüssten nicht, wie viel auf dem Konto ist“, sagte er gegenüber kosmischeweiten.de.
Ein Großteil der aktuellen Literatur über Flüsse bezieht sich auf 50 Jahre alte Schätzungen der Russischen Akademie der Wissenschaften, die in einem 1974 auf Russisch veröffentlichten und 1978 ins Englische übersetzten Bericht dargelegt wurden. Das liegt wahrscheinlich daran, dass es schwierig ist, aktuelle Schätzungen zu erhalten, vor allem, wenn es um Flüsse geht, die weit von menschlichen Siedlungen entfernt sind. Selbst Satelliten können nicht feststellen, wie viel Wasser vom Land in einige Flüsse fließt. Dabei handelt es sich um Wasser, das aus Niederschlägen stammt, die auf der Erdoberfläche zurückbleiben und die Aufnahmekapazität des Bodens übersteigen. Dieses überschüssige Wasser fließt dann in nahe gelegene Gewässer, einschließlich Flüsse.
Die Flussgeschwindigkeiten lassen sich auch nur schwer mit konventionellen „Back of the Envelope“-Formeln bestimmen, die auf In-situ-Messungen von vor 50 Jahren beruhen, so David gegenüber kosmischeweiten.de. Ende April machten sich David und ein Team von NASA-Forschern auf die Suche nach den bisher besten Schätzungen darüber, wie viel Wasser durch die Flüsse der Erde fließt, mit welcher Geschwindigkeit es in die Ozeane fließt und wie sehr sich beide Zahlen im Laufe der Zeit verändert haben.
Erhalten Sie den kosmischeweiten.de Newsletter
Bahnbrechende Weltraumnachrichten, die neuesten Updates zu Raketenstarts, Himmelsbeobachtungsevents und mehr!
Durch die Übermittlung Ihrer Daten erklären Sie sich mit den Allgemeinen Geschäftsbedingungen und der Datenschutzerklärung einverstanden und sind mindestens 16 Jahre alt.
„Wir sind in der Lage, mit einigen Tricks, von denen selbst wir nicht wussten, dass sie möglich sind, einige gute alte Zahlen wieder aufleben zu lassen“, sagt David. „Wir haben getan, was wir konnten, um alles zu reparieren, was wir auf der Grundlage der begrenzten Beobachtungen, die wir haben, tun konnten.“
Durch die Verwendung früherer Satellitendaten, um die Abflussmengen der Flüsse auf einer Karte zu modellieren, fanden die Forscher heraus, dass die Gesamtwassermenge in den Flüssen der Erde zwischen 1980 und 2009 im Durchschnitt 539 Kubikmeilen (2.246 Kubikkilometer) betrug, was etwa der Hälfte der Wassermenge des Michigansees entspricht. Das Amazonasbecken, das sich von den peruanischen Anden bis zur brasilianischen Atlantikküste erstreckt, enthält 38 Prozent des gesamten Wassers der Erde, so die Studie, die letzten Monat in Nature Geoscience veröffentlicht wurde. In diesem Becken wird auch das meiste Wasser in den Ozean geleitet – etwa 6789 Kubikkilometer pro Jahr oder 18 Prozent des gesamten weltweiten Abflusses in den Ozean.
„Ich hatte gehofft, mir zu beweisen, dass es viel mehr Flusswasser gibt, als wir dachten“, sagt David. „Es hat sich herausgestellt, dass das nicht der Fall ist – das ist ein bisschen ernüchternd.“
Der neue Datensatz, der 30 Prozent der Erde abdeckt, besteht aus In-situ-Messungen und Computermodellen für fast 3 Millionen Flussabschnitte weltweit. Er macht auch Flüsse sichtbar, die aufgrund der Übernutzung durch den Menschen dezimiert wurden. Der Klimawandel, Bewässerungsprojekte und andere landschaftsverändernde Maßnahmen wirken sich wahrscheinlich auf die Wasserversorgung mehrerer Flüsse aus, darunter das Colorado River-Becken in den Vereinigten Staaten, das Amazonas-Becken in Südamerika, das Murray-Darling-Becken in Australien und das Orange River-Becken im südlichen Afrika.
Schwarze Pfeile zeigen den menschlichen Einfluss auf den Wasserkreislauf an. (Bildnachweis: Collins et al./Nature Geoscience)
„Wir versuchen, den Menschen Daten an die Hand zu geben, damit sie kluge Entscheidungen treffen und Gespräche führen können“, so David. Um dieses Ziel zu erreichen, sind der neue Datensatz und die Studie frei zugänglich, d. h. sie können von jedermann kostenlos online gelesen werden. „Wir hoffen, dass wir damit etwas bewirken können“, sagte er.
Er wies auch auf den Wert der offenen Wissenschaft hin, um die wissenschaftliche Forschung insgesamt zu fördern.
Die Arbeit, die zu der neuen Studie führte, begann Anfang 2022, als die Hauptautorin der Studie, Elyssa Collins, auf einen öffentlich zugänglichen Code für ein Klimamodell stieß, den David im Internet veröffentlicht hatte. Nachdem sie einige Monate lang an dem Code herumgebastelt hatte, wandte sich Collins, die heute Doktorandin an der North Carolina State University in Raleigh ist, mit einigen Ideen an David – ein unternehmungslustiger Versuch, der zu einem sechsmonatigen Praktikum bei David am JPL-Standort in Pasadena, Kalifornien, führte. „Dies ist nur eine der vielen Erfolgsgeschichten [der offenen Wissenschaft] – wenn man etwas umsonst zur Verfügung stellt, passieren coole Sachen“, sagte David. „Es ist so wichtig, dass wir voneinander lernen, dass wir teilen, dass wir jeden, der sich dafür interessiert, in die Wissenschaft einbeziehen, die wir betreiben.“
In den kommenden Jahren wollen die Forscher ihre neuesten Schätzungen, die auf Computermodellen beruhen, mit den kommenden Satellitendaten der NASA-Mission Surface Water and Ocean Topography (SWOT) vergleichen, um die Schätzungen des menschlichen Einflusses auf den Wasserkreislauf unseres Planeten zu verbessern.
„Man kann sie sich wie Kamerabilder vorstellen, aber sie zeigen nur die Höhe des Wassers an“, sagte David über die SWOT-Daten. Der Satellit, der seit Dezember 2022 die Höhen der Wasseroberflächen auf der Erde kartiert, hilft den Wissenschaftlern bei der Berechnung der Höhenveränderungen des Flusses, aus denen sie die Menge des vorhandenen und abgeleiteten Wassers abschätzen. Im vergangenen Monat erfasste der Satellit die Tiefe eines vorübergehenden, flachen Sees, der mehrere Wochen lang am Boden des Death Valley National Park entstand, der sich an der Grenze zwischen Kalifornien und Nevada erstreckt und der heißeste Ort der Erde ist. Der 0,3 Meter tiefe See mit dem Namen Lake Manly erstreckt sich über eine größere Fläche, als für ein solches Gewässer aufgrund starker Winde zu erwarten wäre, so dass SWOT die Vorgänge in einer Region untersuchen konnte, in der es keine ständigen Instrumente gibt.
Andere frühe Ergebnisse zeigen, dass die Wasserhöhendaten von SWOT auch Lücken in der Literatur über die Entwicklung der Bedingungen während und nach Überschwemmungen füllen können, die Satelliten, die normalerweise nur überschwemmte Gebiete abbilden, nicht erfassen können, und dass sie die Hochwasservorhersagen verbessern.
Zusätzlich zu SWOT zeichnen derzeit über 30 NASA-Satelliten Daten über die Landoberfläche, das Eis, die Ozeane und die Atmosphäre der Erde auf. Sie sind Teil eines Projekts, das die Behörde in den 1980er Jahren begonnen hat, um die Daten zu sammeln, die für das Verständnis und die Vorhersage des Wetters notwendig sind, aber auch um Wirbelstürme, Überschwemmungen, Waldbrände und andere verheerende Veränderungen des Klimas auf dem Planeten zu überwachen, die durch menschliche Aktivitäten wie die Verbrennung von Kohle verschärft werden. Diese Satelliten, die uns einen Blick auf die Erde in einem Maßstab ermöglichen, der auf dem Boden nie erreicht werden könnte, helfen den Wissenschaftlern, Tiere im Auge zu behalten, die vom Verlust ihres Lebensraums bedroht sind, nach Anzeichen für mögliche Vulkanausbrüche zu suchen, die veränderte Chemie der Küstengewässer zu entschlüsseln und den Rückgang des Meereises zu verfolgen.
„Es wird relativ unterschätzt, wie viel Geowissenschaft wir bei der NASA betreiben“, sagte David gegenüber kosmischeweiten.de. Tatsächlich ist die Hälfte aller wissenschaftlichen Arbeiten am JPL Geowissenschaft, sagte er.
„Wir haben keinen Planeten B – das war’s für lange Zeit.“
