Hydrologie

Es überrascht nicht, dass die Hydrologie eines so mächtigen Flusses wie des Mississippi Gegenstand intensiver Studien war. Im 19. Jahrhundert beschrieb Mark Twain mit viel Witz, wie sich die Lotsen der Mississippi-Schaufelradschiffe zusammenschlossen, um einen gemeinsamen Informationsdienst über die wechselnden Bedingungen entlang des Kanals zu betreiben. Heute ist die Mississippi River Commission für die Arbeiten am Fluss zuständig und hält es für sinnvoll, ein funktionierendes maßstabsgetreues Modell des Flusses zu unterhalten, damit ihre Ingenieure neue Pläne in Miniaturform testen können, bevor sie sich an teure Projekte in Originalgröße machen. In den 1920er Jahren war man allgemein der Meinung, dass genug über die Hydrologie des Flusses bekannt war und genug Kontrollstrukturen gebaut worden waren, um den Fluss zu bändigen. Dann kam es 1927 zur verheerendsten Flut in der Geschichte des unteren Mississippi-Tals. Mehr als 23.000 Quadratmeilen (59.600 Quadratkilometer) Land wurden überschwemmt. Die Kommunikationswege, einschließlich Straßen, Eisenbahn und Telefon, waren vielerorts unterbrochen. Farmen, Fabriken und ganze Städte standen vorübergehend unter Wasser. Es entstand ein immenser Sachschaden, und mindestens 250 Menschen verloren ihr Leben. Die Flussingenieure warfen einen neuen Blick auf die Hydrologie des Mississippi.

Seit den außergewöhnlichen Verhältnissen von 1927 wird der mittlere Abfluss des Wassers in den unteren Mississippi durch seine Hauptzuflüsse sorgfältig überwacht. Der mittlere Abfluss des Hauptflusses bei Vicksburg, Mississippi, wird auf 570.000 Kubikfuß (16.140 Kubikmeter) pro Sekunde berechnet. Etwa 135 Meilen (215 km) flussabwärts von Vicksburg werden etwa 25 Prozent des Sediment- und Wasserabflusses des Flusses über den Old River Complex (Old River Control Structures) in den Atchafalaya River umgeleitet. Hinter diesen Zahlen verbergen sich jedoch wichtige Schwankungen des Abflusses, die mit dem schwankenden Zustand der größeren Nebenflüsse des Mississippi zusammenhängen.

Grundsätzlich haben die westlichen Nebenflüsse das unregelmäßigste Abflussregime. Sie erreichen im Frühjahr oder Frühsommer einen Spitzenwert, der bis zu drei- oder viermal so groß ist wie ihr Beitrag im Winter. Der obere Mississippi und seine Nebenflüsse erreichen ihren maximalen Abfluss etwa zur gleichen Zeit (März-Juni), wenn auf die Schneeschmelze frühsommerliche Regenfälle folgen. Die Winterabflüsse aus diesem Gebiet sind jedoch ebenfalls beträchtlich. Der Scheitelpunkt des Abflusses des Ohio liegt etwas früher. In Metropolis, Illinois, knapp oberhalb des Zusammenflusses mit dem Mississippi, wird der größte monatliche Abfluss in der Regel im März gemessen; zu diesem Zeitpunkt kann der Ohio mehr als drei Fünftel des Wassers liefern, das im Unterlauf an Vicksburg vorbeigeführt wird.

Der Ohio ist also hauptverantwortlich für die Hochwassersituationen am unteren Mississippi, die durch Faktoren wie frühe Regenfälle in den Great Plains, eine plötzliche Hitzeperiode im Frühjahr, die den Schnee im Norden schmelzen lässt, und heftige Regenfälle im gesamten unteren Tal noch verschärft werden können. Unter solchen Bedingungen wird der untere Fluss über die Ufer treten und gegen die von Menschenhand geschaffenen Dämme drücken. Nebenflüsse stauen sich zurück und bilden Seen auf der anderen Seite der Dämme. Die Strömung, die normalerweise nicht mehr als 2 bis 3,5 Knoten (2,5 bis 4 Meilen pro Stunde) beträgt, kann sich dann an Engstellen entlang des Hauptkanals verdoppeln. So wurden zum Beispiel an der Messstation in Vicksburg, die 1936 bei Niedrigwasser nur 93.800 Kubikfuß (2.660 Kubikmeter) pro Sekunde registrierte, im folgenden Jahr bei Hochwasser 2.060.000 Kubikfuß (58.330 Kubikmeter) pro Sekunde gemessen.

Im späten Frühjahr und Frühsommer 1993 ereignete sich am Mississippi ein weiteres unvermeidliches, aber unvorstellbar großes Hochwasser, das sich diesmal auf die Flussabschnitte oberhalb des Zusammenflusses mit dem Ohio (der kein Hochwasser hatte) beschränkte. Zu den am stärksten betroffenen Flüssen gehörten der Unterlauf des Missouri, die Flüsse Des Moines und Raccoon in Iowa sowie der Mississippi zwischen der Grenze zwischen Wisconsin und Illinois und Cape Girardeau, Missouri. Die Überschwemmungen wurden durch anhaltende Regenfälle in dieser Region ausgelöst. Zum ersten Mal in der Geschichte wurden der Mississippi und der Missouri gleichzeitig überflutet – trotz der 29 Dämme am Mississippi und der 36 riesigen Stauseen an seinen Nebenflüssen. Der Scheitelpunkt des Raccoon River in Des Moines lag 2,1 Meter über dem bisherigen Höchststand, was ein 500-jährliches Hochwasserereignis darstellte (ein Hochwasser, das so groß ist, dass es statistisch gesehen nur etwa alle 500 Jahre auftritt; oder dass die Wahrscheinlichkeit, dass es in einem Jahr auftritt, bei eins zu fünfhundert liegt). In vielen Teilen Iowas konnten die Felder nicht bestellt werden. Insgesamt wurden etwa 15 Millionen Acres (6,1 Millionen Hektar) überflutet, und 40 staatliche und 1.043 nichtstaatliche Dämme brachen. Diese katastrophale Flut lehrte viele, dass Hochwasserschutzbauten wie Deiche, Flutmauern und Dämme zwar bei bestimmten Ereignissen funktionieren, aber bei 100-jährlichen (oder größeren) Hochwassern keinen ausreichenden Schutz bieten. Die Überschwemmungen von 1993 lehrten viele, dass eine engmaschige und vollständige Kontrolle von Flüssen von der Größe des Mississippi weder möglich noch wirtschaftlich vertretbar ist. Seitdem ist klar geworden, dass „mit dem Fluss leben“ bedeutet, Häuser, Bauernhöfe und sogar ganze Städte aus den Überschwemmungsgebieten zu verlegen und diese Tieflandgebiete auf natürliche Weise überschwemmen zu lassen.

In den Gewässern und Sedimenten des Mississippi wurde eine Vielzahl von Schadstoffen aus kommunalen, industriellen und landwirtschaftlichen Quellen nachgewiesen. Organische Verbindungen und Spurenmetalle kommen in relativ geringen Konzentrationen vor; zusätzlich zu den natürlich im Wasser vorhandenen Stoffen stammen sie aus industriellen und kommunalen Abfällen sowie aus Abwässern aus landwirtschaftlichen und städtischen Gebieten. Hohe Konzentrationen von Bakterien, die mit menschlichen Abfällen in Verbindung gebracht werden, wurden jedoch flussabwärts von einigen Städten gefunden und auf unzureichend behandelte Abwässer zurückgeführt, die in den Fluss fließen; die Konzentrationen flussabwärts von New Orleans beispielsweise waren um ein Vielfaches höher als die Konzentrationen oberhalb der Stadt. Die Schadstoffe haben kaum Auswirkungen auf die Zusammensetzung der Populationen benthischer Wirbelloser, die ein Indikator für Veränderungen der Wasserqualität sind. Die in New Orleans entnommenen Wasserproben wiesen einen relativ hohen Gehalt an gelöstem Sauerstoff und einen niedrigen biochemischen Sauerstoffbedarf auf. Gemessen an diesem Index kann die Verschmutzung des Flusses also als gering bezeichnet werden.