Grund­was­ser im Spie­gel des his­to­ri­schen Kli­ma­wan­dels

Mit einem speziell für die Expedition ins Devils Hole entwickelten Unterwasser-Bohrer entnahmen die Forscher:innen Proben aus den Kalzit-Ablagerungen der Höhle.
(c) Robbie Shone

Ein inter­nation­ales Team mit Be­tei­li­gung von Simon Steidle von der Arbeits­gruppe für Quartär­for­schung am Insti­tut für Geo­logie der Uni­ver­sität Inns­bruck hat mit bis­her einzig­artiger Genauig­keit die Ent­wick­lung des Grundw­assers im Great Basin, USA – eine der trocken­sten Regio­nen der Erde – rekon­struiert, und das bis zu 350.000 Jahre in die Ver­gan­genh­eit.

Die Ergeb­nisse wer­fen neues Licht auf die Aus­wir­kung­en von Klimaveränderung­en auf die Wasser­ver­sor­gung und liefern wich­tige Erkenn­tnisse für die nachh­altige Nutzung von Grundw­asser­ressour­cen. Die Studie wurde im Fach­magazin Nature Communi­cations Earth & Environment veröffent­licht.

Das Geolog:innen-Team unter der Leitung von Christoph Spötl untersucht das berühmte Höhlensystem „Devils Hole“ in Nevada bereits seit 2010 – im Rahmen teils spektakulärer Expeditionen (https://www.uibk.ac.at/de/newsroom/2017/teufelsloch/). Anhand der Kalzit-Ablagerungen in der Höhle rekonstruierten die Forscher:innen bereits bis mehrere hunderttausend Jahre zurück die Entwicklung des Wasserspiegels in der Höhle. In der aktuellen Studie wurden diese Informationen nun mit einem numerischen Grundwassermodell für diese sehr wasserarme Region verbunden.

„Wir verfügen aufgrund unserer umfassenden Beprobungen im Devils Hole über eine Vielzahl von Daten, die Aufschluss über die Entwicklung des Wasserspiegels geben. Durch die Kombination mit Grundwasser-Modellierungen des US Geological Survey können wir nun auch quantitativ anhand der präzisen Daten aus der Höhle Rückschlüsse über die Veränderungen des Niederschlags für die gesamte Region in den letzten 350.000 Jahre ziehen“, erklärt der Geologe Simon Steidle.

In Trockengebieten wie im Südwesten der USA kommt dem Niederschlag eine besonders große Bedeutung zu und Grundwasserdaten sind ein Spiegel der Änderung des Hydroklimas. „Die Ergebnisse können für die Erstellung von Wasserbewirtschaftungsstrategien und die nachhaltige Nutzung der Grundwasserressourcen nützlich sein, wenn es etwa darum geht, wie viel Wasser für landwirtschaftliche Zwecke entnommen werden kann.“

Trockenheit erhöht Sensibilität

Das Innsbrucker Geolog:innen-Team führt schon seit Jahren Untersuchungen im Devils Hole durch, hier beim Abstieg in die Höhle, um unter Wasser Bohrkerne zu entnehmen.
(c) Robbie Shone

Die neuen Daten legen nahe, dass die Höhe des Wasserspiegels im Devils Hole während trockener Klimabedingungen in der Vergangenheit drei- bis viermal empfindlicher auf die Neubildung des Grundwassers reagiert hat als zu Zeiten feuchteren Klimas. „Da wir davon ausgehen müssen, dass Trockenheit aufgrund der fortschreitenden Klimakrise künftig noch weiter zunehmen wird, unterstreichen unsere Aussagen, wie sensibel große Grundwasserkörper reagieren und damit die wichtigste Süßwasserressource in diesem Raum der USA verändert wird“, so Steidle. Der minimale Grundwasserspiegel im Devils Hole während des Höhepunkts der Warmzeiten lag nicht mehr als 1,6 Meter unter dem heutigen Niveau, was einem Rückgang der Grundwasserneubildung von weniger als 17 % gegenüber den heutigen Bedingungen entspricht. Während der Hochglazialzeiten allerdings lag der Spiegel mindestens 9,5 Meter über dem heutigen Niveau, was einen Anstieg der Grundwasserneubildung um knapp 250 % gegenüber den heutigen Bedingungen bedeutet.

Relevant sind diese neuen Informationen nicht zuletzt auch für den bereits heute stark gefährdeten Teufelskärpfling, einem wenige Zentimeter großen Fisch, dessen einziges Habitat das Wasser im Devils Hole ist. Der Lebensraum dieser Spezies ist damit der Kleinste aller bekannten Wirbeltiere (in etwa halb so groß wie ein durchschnittliches Klassenzimmer). Bereits kleine Veränderungen der Wasserverfügbarkeit ausgelöst durch Entnahme von Grundwasser für Bewässerungszwecke oder durch die fortschreitende Klimaänderung sind für dessen Überleben von größter Bedeutung.

Publikation:

A 350,000-year history of groundwater recharge in the southern Great Basin, USA: Tracie R. Jackson, Simon D. Steidle, Kathleen A. Wendt, Yuri Dublyansky, R. Lawrence Edwards & Christoph Spötl. Communications Earth & Environment 4: 98 (2023)
https://doi.org/10.1038/s43247-023-00762-0

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Univ.-Prof. Dr. Christoph Spötl
Institut für Geologie
Universität Innsbruck
E-Mail: Christoph.Spoetl@uibk.ac.at
Web: https://quaternary.uibk.ac.at/

Originalpublikation:

A 350,000-year history of groundwater recharge in the southern Great Basin, USA: Tracie R. Jackson, Simon D. Steidle, Kathleen A. Wendt, Yuri Dublyansky, R. Lawrence Edwards & Christoph Spötl. Communications Earth & Environment 4: 98 (2023)
https://doi.org/10.1038/s43247-023-00762-0

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