Klimaændringer og snesmeltning - skru op for varmen, men hvad med luftfugtighed?

Det siges på klæbrige sommerdage:"Det er ikke varmen, det er fugtigheden." Det gælder også om vinteren, og kunne holde nøglen til fremtiden for snepakning og vandressourcer i det amerikanske vest.

I en ny undersøgelse offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences , University of Utah professor Paul Brooks og University of Nevada Reno professor Adrian Harpold viser, at ændringer i luftfugtighed kan bestemme, hvordan snepakningens bidrag til vandløb, søer og grundvand ændrer sig i takt med at klimaet opvarmes. Overraskende nok, overskyet, grå og fugtige vinterdage kan faktisk få snepakken til at varme hurtigere op, øger sandsynligheden for smeltning i vintermånederne, hvor snepakken skulle vokse, fortæller forfatterne. I modsætning, under klar himmel og lav luftfugtighed kan sneen blive koldere end luften, bevare snepakken indtil foråret.

Klima forandring, de siger, kan justere vinterens fugtighed op i nogle områder og ned i andre.

"Det betyder, at tendenser og mønstre i fugtighed vil være meget vigtige for sneens fremtid, " siger Harpold.

Hvor blev sneen af?

Brooks siger, at forskere har vidst, at et skiftende klima kan have store konsekvenser for vandressourcer, der stammer fra snesmeltning. "Men det har været uklart indtil dette punkt, " han siger, "hvorfor nogle områder ser ud til at være meget mere følsomme over for ændringer, mens andre steder virker modstandsdygtige."

Forskere har evalueret forskellige mekanismer, der kan forklare faldende snepakning i en opvarmende verden:tidligere indtræden af ​​snesmeltning, en ændring i smeltehastigheder og skift fra sne til regn under visse forhold. Men selv disse forklaringer gjaldt ikke bredt for miljøer i hele Vesten, førte Harpold og Brooks til at se på mere grundlæggende principper for, hvordan sne smelter.

Gå med varmestrømmen

Forskere ved, at der findes forskellige former for energi, inklusive fornuftig varme (som vi måler som temperatur), strålende energi (som hvad vi føler fra solen), og latent varme. Latent varme er mere skjult - den frigives og absorberes, når vandet skifter fase, for eksempel mellem is og flydende vand. Du oplever kraften af ​​latent varme på en svedig sommerdag. Når sveden på din hud fordamper, det absorberer varme i overgangen fra flydende vand til vanddamp, køler dig af i processen.

Så hvordan gælder det for snesmeltning? Sneens strålende hvide er resultatet af snekrystaller, der reflekterer indkommende solstråling. Dette minimerer energitilførslen til sneen, og fører også til den solskoldning, der er så almindelig, når man står på ski på solrige vinterdage. Den molekylære struktur af snekrystaller udsender også energi tilbage til himlen på klare nætter - hvilket tjener til at afkøle snepakken. Også, sne på tørre dage kan "sublimere, " eller skift direkte fra et fast stof til damp. Denne proces, ligesom fordampning, absorberer varme og køler sneen yderligere.

"Det er en af ​​grundene til at stå på ski i Utah, Colorado, New Mexico eller Eastern Sierra kan være så sjovt! "Siger Brooks." Sneen forbliver kold og tør og pulverformet, mens solen varmer os, mens vi står på ski eller sidder på et dæk og beundrer udsigten – især hvis vi har mørke farver på."

Overskyet, fugtige dage vender afkølingen fra både stråling og sublimering - skydække forhindrer sne i at udsende energi, og kondensering af vanddamp på sneen frigiver latent varme, opvarmning af sneen. Derfor giver et par fugtige dage med temperaturer lige omkring frysepunktet store smeltehændelser og endda mindre oversvømmelser. Et ekstremt tilfælde af dette kan komme på tågede dage, siger Brooks. "Vi siger ofte 'tåge spiser sne'."

Sne i vest

Brooks og Harpold så på data om snepakning fra mere end 400 steder rundt om i Vesten, fra det fugtige Stillehav nordvest til den tørre ørken sydvest. På tværs af den række af miljøer, de fandt ud af, at både tørre og fugtige miljøer reagerede på klimaopvarmning med episoder med tab af snepakning. I fugtige områder, selvom, episoderne var primært snesmeltning, mens episoderne i tørre områder var domineret af sublimering - direkte tab af sne til atmosfæren. Og disse effekter vil sandsynligvis blive mere intense med mere opvarmning, siger Harpold. "Vi fandt ud af, at den relative luftfugtighed generelt både har været stigende i det nordvestlige Stillehav og faldende i ørkenen sydvest i løbet af de sidste 30 år, forstærker mønstrene for vintersmeltning i det nordvestlige Stillehav og sublimering i sydvest."

"Hvad vi ikke ved, " siger Brooks, "er hvordan luftfugtigheden vil ændre sig i områderne derimellem - inklusive Rocky Mountains og Great Basin."

Indtil nu, fremtidige tendenser i vinterfugtighed har ikke været et fokus for forudsigelse, siger Harpold. "Vores arbejde viser, at dette vil være en nøglevariabel, som vi bliver nødt til at forudsige under klimaændringer." Hvis luftfugtigheden stiger, vandforvaltere kan blive konfronteret med udfordringen med at opbevare vand i længere perioder og samtidig afbøde oversvømmelser midt om vinteren. I modsætning, et fald i luftfugtighed vil yderligere stresse allerede begrænsede vandforsyninger.

"Langsigtet planlægning af reservoirer, vandlagring og vandforsyningssystemer er også nøglen for vandforvaltere, " siger Harpold. "F.eks. i Sierra og Lake Tahoe kan du se et årligt mønster af fugtige luftmasser bevæge sig over regionen, så planer bør laves med disse regionale mønstre i tankerne.

"Når vi når et vendepunkt og ser vores sædvanlige vandlagringssystem, snepakken, smelter mere og tidligere om vinteren, systemer, der er afhængige af snesmeltning, skal revurderes og modificeres."

Så, se sneen rundt i byen resten af ​​vinteren. Hold øje med sneen, der forbliver i skygger selv på varme solrige dage. Og se, hvad der sker med den samme sne under grå dage og nætter - hurtigt, selvom, før det hele er væk.