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Hitzewellen beschleunigen Schneeschmelze, doch Flüsse reagieren unterschiedlich
Hitzewellen lassen Bergschnee im Westen der USA ungewöhnlich schnell schmelzen. Eine Auswertung von 24 Jahren Messdaten zeigt, dass an 98 Prozent der von solchen Wärmephasen betroffenen Schneemessstationen die Schmelzrate über dem langjährigen Vergleichswert lag. Doch nur in rund 55 Prozent der betroffenen Flusseinzugsgebiete registrierten die Forscher danach einen erhöhten Abfluss.
Bozeman (U.S.A.). Der Schnee in den Gebirgen des amerikanischen Westens speichert große Wassermengen über den Winter und gibt sie mit steigenden Temperaturen allmählich frei. Diese saisonale Reserve versorgt Flüsse, Landwirtschaft und Siedlungen, während mehrtägige ungewöhnlich warme Wetterphasen den natürlichen Ablauf der Schmelze beschleunigen können.
Dass extreme Wärme den Bergschnee besonders rasch schmelzen lässt, war auch aus früheren Untersuchungen bekannt. Weit weniger gut verstanden war dagegen, ob das zusätzlich frei werdende Wasser während einer Hitzewelle unmittelbar in Bächen und Flüssen ankommt. Denn zwischen einer schmelzenden Schneedecke und einem Flusspegel liegen oft große und unterschiedlich beschaffene Einzugsgebiete.
Forscher der Montana State University (MSU) um Haonan Guo haben nun anhand langjähriger Messreihen systematisch untersucht, wie stark Hitzewellen die Schneeschmelze beschleunigen und ob sich dies im Flussabfluss niederschlägt. Dafür verknüpften sie Schnee-, Temperatur- und Flussmessungen aus dem Zeitraum 2001 bis 2024.
In die Auswertung gingen Daten von 823 Stationen des US-amerikanischen Schneemessnetzes SNOTEL ein. Diese erfassen unter anderem das Schneewasseräquivalent, also die Wassermenge, die in der Schneedecke gespeichert ist. Aus dessen zeitlicher Veränderung berechnete das Team Schmelzraten und verglich sie mit den für dieselbe Jahreszeit üblichen Werten. Zur Identifikation von Hitzephasen nutzten die Forscher zudem räumlich aufgelöste Temperaturdaten und einen Klimavergleich für die Jahre 1991 bis 2020.
„Unsere Daten stammen nicht aus einem Modell. Sie beruhen auf Beobachtungen aus der realen Welt“, erklärt Haonan Guo.
Mindestens 250 der 823 Stationen, also rund 30 Prozent, erlebten im Untersuchungszeitraum mindestens eine Hitzewelle. An 98 Prozent dieser betroffenen Messstationen lag die mittlere Schmelzrate während der Wärmephasen über dem langjährigen Vergleichswert. Über alle erfassten Hitzeereignisse hinweg stieg die Wahrscheinlichkeit einer überdurchschnittlich schnellen Schneeschmelze von etwa 50 auf mehr als 90 Prozent.
Die Wirkung hielt zudem häufig über das Ende der Hitzewelle hinaus an. Noch drei bis fünf Tage später schmolz der Schnee im Mittel schneller als gewöhnlich, besonders ausgeprägt war dieser Nachwirkungseffekt im Frühjahr. Die Forscher vermuten, dass eine erwärmte, teilweise durchfeuchtete Schneedecke auch nach einer Hitzephase leichter weiter abschmilzt. Den genauen physikalischen Mechanismus haben sie allerdings nicht unmittelbar gemessen.
Für die Flussanalyse betrachtete das Team 521 Einzugsgebiete von Oberläufen mit geeigneten Abflussmessstellen. Davon waren 168 zwischen 2001 und 2024 mindestens einmal von Hitzewellen betroffen. Doch nur 93 dieser 168 Gebiete, entsprechend rund 55 Prozent, zeigten im Zusammenhang mit den Hitzeereignissen einen Anstieg des gemessenen Flussabflusses. Der zusätzliche Schneeverlust ging also keineswegs überall mit einem erkennbaren Abflussschub einher.
„Schmilzt mehr Schnee, erwartet man natürlich mehr Abfluss“, sagt Siwei He von der Montana State University (MSU).