Satelliten zeigen die Temperatur der Flüsse
Die Ergebnisse der in Science Advances veröffentlichten Studie zeigen: In 71 Prozent der untersuchten Beobachtungen ließen sich Temperaturunterschiede oberhalb und unterhalb der Staudämme feststellen. Gleichzeitig wurde deutlich, dass die Auswirkungen je nach Staudamm, Jahreszeit und lokalen Bedingungen sehr unterschiedlich ausfallen können.
„Untersuchungen der Flusstemperaturen ober- und unterhalb von Staudämmen wurden zwar schon durchgeführt, jedoch nur an insgesamt maximal zehn Staudämmen“, erklärt George Allen, außerordentlicher Professor für Hydrologie und Fernerkundung an der Virginia Tech. „Wir haben dies nun auf über 250 Staudämme ausgeweitet und gewinnen dadurch ein wesentlich umfassenderes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Flusstemperaturen und Staudämmen.“
Satelliten machen neue Perspektive möglich
Bisher wurden die thermischen Auswirkungen von Staudämmen vor allem durch Messungen an einzelnen Standorten untersucht. Die neue Methode ermöglicht es dagegen, große Flussabschnitte und zahlreiche Bauwerke mit vergleichbaren Daten zu analysieren.
Für die Untersuchung konzentrierte sich das Forschungsteam auf große US-Staudämme an Flüssen mit einer Breite von mehr als 100 Metern. Mithilfe thermischer Satellitenbilder konnten die Oberflächentemperaturen der Gewässer flussaufwärts und flussabwärts erfasst und miteinander verglichen werden.
Dabei bestätigten die Daten grundsätzlich frühere Erkenntnisse: Staudämme können die Temperatur eines Flusses deutlich verändern. Die großflächige Untersuchung zeigt jedoch auch, dass die Effekte weniger einheitlich sind als vielfach angenommen.
„Viele Studien, die sich mit einzelnen Staudämmen befassen, untersuchen die dramatischen Auswirkungen flussabwärts“, sagt Emily Ellis, die an dem Projekt beteiligt war. Durch die Untersuchung einer großen Zahl von Staudämmen ließen sich nun auch kleinere und differenziertere Veränderungen erkennen.
Wassertemperatur ist entscheidend für das Ökosystem
Die Temperatur eines Flusses ist ein wichtiger Faktor für die Wasserqualität und die Funktionsfähigkeit eines Ökosystems. Erwärmt sich das Wasser zu stark, kann dies beispielsweise das Wachstum von Algen fördern. Deren Abbau kann wiederum Sauerstoff im Wasser verbrauchen und die Bildung von Giftstoffen begünstigen.
Auch für Fische und andere Wasserorganismen sind Temperaturveränderungen extrem relevant. Viele natürliche Prozesse, etwa Wanderungen oder der Zeitpunkt des Laichens, werden durch jahreszeitliche Temperatursignale gesteuert. Werden diese natürlichen Muster verändert, kann dies Auswirkungen auf ganze Ökosysteme haben.
„In vielen Fällen werden Staudämme primär zur Wasserführung und nicht zur Temperaturregulierung eingesetzt“, erklärt Ellis. Im Vordergrund stünden Hochwasserschutz oder Stromerzeugung - die Veränderung der Wassertemperatur sei meist ein unbeabsichtigter Nebeneffekt.
Auch andere Infrastruktur im Blick
Die Forschenden sehen in der neuen Methode deshalb ein wichtiges Werkzeug für die Gewässerforschung und das Wassermanagement. Bisher konzentrierte sich die großflächige Fernerkundung häufig auf die Erwärmung von Seen. Flüsse sind aufgrund ihrer schmalen und dynamischen Strukturen deutlich schwieriger zu untersuchen.
Die Satellitentechnik könnte nun helfen, die Auswirkungen menschlicher Eingriffe auf Fließgewässer systematischer zu erfassen. Dabei denken die Forschenden nicht nur an Staudämme. Auch andere Infrastrukturen könnten untersucht werden, die möglicherweise Einfluss auf die Wassertemperatur nehmen.
„Dieser Ansatz beschränkt sich nicht nur auf Staudämme“, betont Allen. Denkbar sei beispielsweise, auch andere Kraftwerke oder Rechenzentren zu untersuchen, die Abwärme an Flüsse abgeben könnten.
Damit könnten Satellitendaten künftig zu einem wichtigen Instrument werden, um Veränderungen der Flusstemperaturen weltweit zu beobachten und damit besser zu verstehen, wie Infrastruktur, Klimawandel und menschliche Nutzung die empfindlichen Süßwasserökosysteme beeinflussen.
