LOVELAND PASS, COLORADO
Hydroloog Jeff Derry steekt een spade in een van de laatste, nog resterende pakken sneeuw van het seizoen, hoog in de grillige granietbergen van de Continental Divide. Hij is op zoek naar iets heel specifieks: stof.
Staande in een diepe sneeuwkuil op zo’n 3350 meter boven de zeespiegel, schept Derry met het rechthoekige blad van zijn spade vuile sneeuw in een plastic emmer met een inhoud van zesenhalve liter. Geologen zullen het stof in de sneeuw analyseren om de mineralen erin te identificeren en precies vast te stellen waar het vandaan is gekomen – in dit geval bleek het om stof uit de Chihuahua-woestijn in Mexico te gaan, dat een paar maanden eerder door een historisch zware winterstorm naar Colorado was geblazen.
“Ik ben een sneeuwman die het veel over woestijnen heeft,” zegt Derry, directeur van het Center for Snow & Avalanche Studies (CSAS) in Silverton, een kleine vijfhonderd kilometer ten zuidwesten van de plek waar Derry zich bevindt. Hij is supervisor van het grootste netwerk van meetstations in Noord-Amerika waarmee de hoeveelheid stof op het sneeuwpak wordt bijgehouden. “We kunnen maar weinig doen om de wateraanvoer uit de bergen te verbeteren, maar een van de dingen die we kunnen doen, is ervoor te zorgen dat er minder stof op het sneeuwpak terechtkomt, zodat de sneeuw langer blijf liggen.”
De steeds ernstiger droogte in het Westen van de VS heeft bijgedragen aan een seizoen waarin dit jaar extra veel stof naar de Loveland Pass in Colorado werd geblazen, zoals uit de theekleurige sneeuw blijkt. Op deze bergpas viel het afgelopen voorjaar tot viermaal toe een mix van ijskristallen en stofdeeltjes, waarna de stoflaagjes tijdens daaropvolgende sneeuwbuien onder verse sneeuw werden begraven. Naarmate het begon te dooien en de dagen langer werden, begon de sneeuw te smelten. In juni waren de vier laagjes stof inmiddels tot één laag vuil boven op de smeltende sneeuw ingeklonken.
Deze met stof bedekte sneeuwvelden, die overal in de Rocky Mountains zijn te vinden, zorgen niet alleen voor een ontsierende aanblik. De aardlaagjes fungeren ook als een deken. Het sneeuwpak is door het stof donkerder geworden en absorbeert daardoor meer warmte van de zon, waardoor het tot wel zes weken vroeger afsmelt dan zonder de stoflaag. In het stroomgebied van de rivier de Colorado is de drinkwatervoorziening van veertig miljoen mensen en de irrigatie van 2,2 miljoen hectare aan landbouwgrond gedurende de hete en droge zomermaanden afhankelijk van een aanhoudend sneeuwpak in de plaatselijke Rockies.
De rivier de Colorado verliest elk jaar duizend miljard liter water als gevolg van verdamping – genoeg om de hele agglomeratie Los Angeles ruim een jaar lang van water te voorzien. De situatie confronteert wetenschappers als Derry met grote uitdagingen maar ook mogelijkheden. Kunnen ze manieren bedenken om de hoeveelheid stof die in de bergen neerslaat, te verminderen? En zullen ze daarmee het Colorado-stelsel weer van genoeg water kunnen voorzien? Voor het eerst in de geschiedenis dreigt er in dit stroomgebied een watertekort, dat doorwerkt tot in lager gelegen stroomgebieden in Arizona en Nevada.
Smeltende sneeuw lezen
Aan weerszijden van de 2330 kilometer lange Colorado en zijn zijrivieren doen watermanagers een beroep op Derry om een accurate inschatting te kunnen maken van de hoeveelheden smeltwater die in het voorjaar uit de bergen kolkt, zodat ze een idee hebben van de beschikbare hoeveelheid water in hun waterreservoirs.
Derry’s werk op het CSAS trekt steeds meer aandacht, aangezien het Amerikaanse Westen zich inmiddels in het 22ste jaar van de zwaarste droogte in de afgelopen vijfhonderd jaar bevindt. De intense en wijdverbreide droogteperiode breekt alle records en maakt het voor meteorologen en watermanagers steeds moeilijker om toekomstige trends te herkennen. Wetenschappers zeggen dat het hele Westen van de VS inmiddels een periode van ‘aridificatie’ doormaakt, een aanhoudende overgang naar een ‘milieu met steeds grotere waterschaarste’.
Vooral watermanagers aan weerszijden van de benedenloop van de Colorado, waar het smeltwater van het sneeuwpak als laatste arriveert, zijn zeer geïnteresseerd in meer informatie over de manier waarop het stof de wateraanvoer vanuit de bergen beïnvloedt.
“Alles wijst erop dat de Colorado het komend jaar voor het eerst te weinig water zal voeren,” zegt Mohammed Mahmoud, hoofdanalist beleid van het Central Arizona Project, een stelsel van aquaducten dat tachtig procent van de inwoners van de staat Colorado van water voorziet.
“Nu ons stelsel inmiddels drempelwaarden benadert waarbij de aanvoer van water gevaar loopt, worden zaken als stoflagen op het sneeuwpak heel belangrijk,” zegt hij.
Naarmate de klimaatverandering tot langere droogteperioden leidt, raakt het Westen van de VS steeds verder uitgedroogd. Woestijngebieden herstellen zich niet meer van activiteiten als olie- en gasboringen, begrazing en het gebruik van terreinwagens, die de toplaag van de bodem omwoelen en grondhoudende planten vernielen die de grond in hun wortelstelsels verankeren. Al deze aspecten dragen bij tot een steeds sterkere erosie en hebben in de afgelopen decennia gezorgd voor een toename van zestig procent in het aantal stofstormen, tot 48 per jaar. Sommige van deze stormen blazen stofdeeltjes vanuit het Great Basin en het Colorado Plateau naar de Rockies, waar ze het sneeuwpak rood, roze of bruin kleuren.
Watermanagers dragen bij aan de financiering van Derry’s onderzoek naar stofneerslag op het sneeuwpak. Ze hopen daarmee het water van het Colorado-stroomgebied – een uiterst kostbare natuurlijke hulpbron – te behoeden voor “een aanstondse crisis in de wateraanvoer,” aldus het Center for Colorado River Studies.
“Het is een urgent probleem,” zegt ook Jeffrey Deems, onderzoeker aan de University of Colorado in Boulder en medeoprichter van Airborne Snow Observatories, Inc., een bedrijf dat met behulp van instrumenten aan boord van vliegtuigen metingen verricht van sneeuwdiepten, de waterinhoud van sneeuwlagen en de uitwerking van stoflagen op het afsmelten van het sneeuwpak.
“We hebben dit jaar heel wat stof gezien, en het vroege afsmelten van de sneeuw zou zijn vertraagd als er niet zoveel stof had gelegen,” zegt Deems. “Stof kan sommige waterstelsels maken of breken. We bestuderen nu het droogvallen van de Dolores River [een zijrivier van de Colorado].”
De Rockies zijn niet de enige plek in de VS waar stofneerslag van invloed is op de watervoorziening en daarmee vérstrekkende economische en ecologische uitwerkingen heeft, zoals een tekort aan water voor de landbouw en voor bedreigde vissoorten. Volgens wetenschappers zorgden stofdeeltjes die vanuit het snel opdrogende Great Salt Lake wegwaaien, in 2017 voor een vermindering met 25 procent van de hoeveelheid smeltwater vanuit de Wasatch Mountains in Utah, een situatie die het skitoerisme in deze staat (met een omzet van 1,4 miljard dollar per jaar) en de watervoorziening van Salt Lake City bedreigt. In mei vorig jaar werd de sneeuw in de Europese Alpen oranje gekleurd door stofwolken uit de Sahara.
In Colorado laat Derry’s onderzoek zien hoe sneeuwsystemen worden beïnvloed door de klimaatverandering. Tot de werkzaamheden van Derry en zijn staf behoort het bezoeken van de elf meetstations die verspreid over de hele staat op hoge plekken in de Rockies zijn neergezet. De instrumenten worden tussen half maart en half mei – wanneer de meeste stof op het sneeuwpak neerslaat – minstens driemaal gecontroleerd. Op elke locatie graven ze diepe kuilen in de sneeuw, tot aan de kale bodem eronder. Ze meten de hoeveelheid water in de sneeuw, identificeren opeenvolgende stoflagen in de zijwanden van de kuilen en gebruiken plaatselijke weersgegevens om te voorspellen in hoeverre de stoflagen de snelheid en het tijdstip van het seizoensgebonden afsmelten van het sneeuwpak beïnvloeden.
Volgens Derry hebben stoflagen er waarschijnlijk voor gezorgd dat het sneeuwpak rond de CSAS-locatie op Grizzly Peak, iets verder naar beneden van het sneeuwveld van de Loveland Pass, vroeger in het jaar is afgesmolten. Staande in een bergweide en omringd door wilde bloemen, zet Derry zijn verbleekte rode basebalpetje af en wrijft over zijn hoofd terwijl hij uitlegt hoe hij de gegevens van deze locaties combineert met informatie van de naburige stations van Snow Telemetry of Snotel, die door de Natural Resources Conservation Service (NRCS) van het Amerikaanse ministerie van Landbouw worden beheerd.
Gevaarlijk vroege afsmelting
Verder naar beneden van de plek waar Derry met zijn hoge rubberlaarzen staat, baant de Snake River zich kolkend een weg door dicht struikgewas. De ijzige stroom voedt het Dillon Reservoir, dat deel uitmaakt van een stelsel van Denver Water dat 1,5 miljoen mensen van drinkwater voorziet. Nathan Elder, manager wateraanvoer van het stelsel, gebruikt gegevens van de NRCS en de sneeuwmetingen van Derry om beslissingen met vérstrekkende gevolgen te nemen.
“Als de sneeuw door de grote hoeveelheid stof op het sneeuwpak eerder in het jaar afsmelt, dan moet je dat smeltwater vroeger opvangen en zul je de reservoirs ook sneller uitputten. Dat zorgt ervoor dat je het navolgende jaar met een kleinere watervoorraad begint,” zegt Elder, verwijzend naar de steeds vroegere afsmelting van het sneeuwpak, die is verschoven van eind mei of begin juni naar april of begin mei.
Niet ver van Las Vegas staat de waterstand in Lake Mead, het grootste waterreservoir van de VS, nu op een recordlaagte van 35 procent van zijn capaciteit, oftewel op 325,5 meter boven zeeniveau. Er wordt een officieel watertekort rond de benedenloop van de Colorado afgekondigd als die stand onder de 327,6 meter boven zeeniveau zakt. Volgens de wetgeving die het waterbeheer van de Colorado regelt, moeten de staten Arizona, Nevada en New Mexico water gaan rantsoeneren als die situatie in augustus wordt voorspeld voor de datum van 1 januari.
Voor boeren in het droge Amerikaanse Zuidwesten betekent de extra vroege afsmelting van het sneeuwpak in de bergen als gevolg van stoflagen dat ze door de lage waterstand in de rivieren gedurende de zomermaanden minder grote oogsten kunnen binnenhalen.
“De stoflagen op het sneeuwpak verergeren ons watertekort,” zegt Cleave Simpson, telg uit een boerenfamilie die al vier generaties in het zuiden van Colorado woont en algemeen manager van het Rio Grande Water Conservation District. “We halen minder oogst van geïrrigeerde hooiweiden, die we gebruiken voor de verbouw van het hooi waarmee onze koeien de winter moeten doorkomen. Als die weiden te weinig opleveren, moeten we hooi inkopen, wat erg duur is omdat het hele Westen last heeft van de droogte.”
Ruim driehonderd kilometer verder naar het noordwesten zijn wetenschappers bezig met experimenten op de meest gebruikte locatie van Derry’s netwerk, het Senator Beck Basin boven Silverton. De onderzoekers proberen hier inzicht te krijgen in de vele variabelen die van invloed zijn op de manier waarop stoflagen de watervoorziening beïnvloeden. De resultaten uit hun onderzoeksgebied, dat op ruim 3700 meter hoogte ligt, zullen ook internationaal consequenties hebben.
In sneeuwkuilen op het driehonderd hectare grote onderzoeksterrein in de San Juan Mountains proberen de onderzoekers het watergehalte in het sneeuwpak nauwkeuriger te meten en vast te stellen welke deeltjes in de stoflagen aanwezig zijn en in hoeverre dit stof de zonnestraling absorbeert en daarmee het afsmelten van de sneeuw versnelt. Uiteindelijk hopen ze al die gegevens in te voeren in hydrologische modellen waarmee ze het tijdstip en de snelheid van de afsmelting kunnen voorspellen.
Stof tot nadenken
“Het is echt speurwerk,” zegt Rich Reynolds, emeritus-hoofdwetenschapper van de United States Geological Survey (USGS), die de door Derry genomen stofmonsters analyseert om de deeltjes erin aan de hand van hun grootte en minerale samenstelling te kunnen herleiden naar de woestijnen in de regio.
“Wat me bij het bestuderen van deze recente gegevens heeft verbluft, zijn de jaarlijkse en plaatselijke verschillen in de samenstelling van het stof,” zegt hij.
Wetenschappers proberen de reden voor die grote verschillen te verklaren. Op grond van satellietgegevens denken ze dat het stof dat geregeld in de Rockies van Colorado neerslaat, vaak afkomstig is van het Colorado Plateau, ten zuiden en westen van de bergketen. De regio ‘Four Corners’, waar de staten Utah, Arizona, New Mexico en Colorado aan elkaar grenzen, is ook het epicentrum van de huidige droogte in de VS.
Woestijngebieden als het Colorado Plateau zijn van nature niet erg stoffig. Maar het grootste deel van het gebied is in bezit van de federale overheid, die verplicht is vergunningen af te geven voor allerhande activiteiten, van olieboringen tot begrazing en recreatie. Bodemwetenschappers werken momenteel aan het kwantificeren van de hoeveelheid stof die deze activiteiten veroorzaken.
“We hebben de mogelijkheid om de hoeveelheid stof die uit de Four Corners afkomstig is te verminderen, maar het zal een zeer lastige opgave worden, want het is een omvangrijk probleem,” zegt Mike Duniway, onderzoeker en ecoloog van het Southwest Biological Science Center van de USGS. “Ik denk niet dat vergelijkingen met de ‘Dust Bowl’ [het gebied rond de Four Corners dat in de jaren dertig door verwoestende stofstormen werd getroffen] overdreven zijn; we zien hoe een soortgelijke combinatie van menselijke activiteiten, landgebruik en weersomstandigheden tot grootschalige bodemerosie leidt.”
Wetenschappers staan volgens hem “op het punt” om modellen te ontwikkelen waarmee beheerders kunnen inschatten hoeveel stof projectontwikkelingen in een bepaald gebied letterlijk zullen opwerpen. Het is de bedoeling dat deze informatie dan wordt meegewogen in milieueffectrapportages voor projecten op federaal grondgebied.
Terwijl wetenschappers als Duniway en Derry meer inzicht proberen te krijgen in het tegengaan van stofvorming, kunnen gewone burgers die in woestijngebieden wonen, werken en recreëren veel doen om te voorkomen dat stoflagen op het winterse sneeuwpak neerslaan. Dat kan vooral door niet buiten de verharde wegen om rond te gaan rijden en het gebruik van terreinwagens en crossmotoren in kwetsbare en droge natuurgebieden te beperken.
“Het toerisme in woestijngebieden is enorm toegenomen en de zwaarste stofgolf die ooit is gemeten was direct te herleiden tot een autocross-evenement bij Hanksville in Utah,” zegt Duniway. “Er bestaat een directe parallel tussen de manier waarop mensen rijden en stoflagen op het sneeuwpak.”
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
