什么是真正控制春天融雪的步伐

2018-05-14

雪上的一层灰尘加速了春季融雪的步伐。积分:NASA

一项新的研究发现,尘埃,而不是春天的温暖,控制着科罗拉多河源头的春季融雪步伐。与传统观点相反,高山积雪上的尘埃数量控制着科罗拉多盆地河流在春季无论气温如何上升的速度,更多的沙尘与更快的径流量和更高的峰值流量相关。

这一发现对于西方水资源管理者很有价值,并提高了我们对以冰雪为形式的淡水资源将如何应对未来气温升高的认识。通过提高控制雪融化的知识,它可以提高对地球反射回太空多少太阳热量以及太阳能吸收量的认识 - 这是研究天气和气候的重要因素。

当一层被风吹起的灰尘或烟尘覆盖积雪时,黑色面漆会增加雪从阳光吸收的热量。 NASA喷气推进实验室的Tom Painter在加利福尼亚州帕萨迪纳一直在研究尘埃对全球融雪的影响。这是第一次关注对春季径流影响较大的研究:较高的气温或雪上的一层灰尘。

由于气候模式和人类土地使用决策的变化,美国西南部的风吹尘埃增加。随着降雨量的减少和土地的更多干扰,土壤中的保护性结皮被去除,更多裸露的土壤被暴露。冬春风吹起尘土飞扬,落在科罗拉多落基山脉东北部。历史性的湖泊沉积物分析表明,落基山脉的积雪每年平均比在19世纪中期之前多降低五到七倍。

Painter及其同事在2005年至2014年期间查看了科罗拉多州西南部山区盆地的气温和沙尘数据,以及三条从这些山区融雪融化到科罗拉多河的主要支流河流。科罗拉多河流域面积约为246,000平方英里(63.7万平方公里),位于西部七州的部分地区。

研究人员发现,即使在春季气温异常温暖的年份,粉尘的影响仍然支配着春季径流的速度。相反,气温和径流速度几乎没有统计学相关性。

“我们发现,当它干净时,峰值水流的上升速度较慢,而且通常会有一个较小的峰值。”Painter说。 “当积雪真的满是灰尘时,水就会从山上冲出来。”这一发现与人们普遍认为的春季气温决定洪水泛滥的可能性背道而驰。

犹他州大学地理系助理教授麦肯齐斯基尔斯说,虽然空气中的尘埃如空气质量下降的影响是众所周知的,但尘埃一旦沉积在地表上就会产生影响不太了解。 “鉴于美国西部对天然积雪和特别是科罗拉多河的依赖,评估增加堆积在山体积雪上的尘埃的影响至关重要,”她说。

Painter指出,新的发现并不意味着在考虑水流和洪水时,该地区的气温可以忽略不计,特别是在未来。 “随着气温继续攀升,它将会有更多的影响,”他说。例如,温度控制着降水是降雪还是降雨,因此最终控制了多少雪融化。但他说,“温度不太可能控制融雪率的变化。这仍将受到积雪多么脏或干净的控制。“

斯凯尔斯指出:“雪上的尘埃不仅影响科罗拉多河源头的山脉。世界各地的山脉都有表面变黑,包括阿尔卑斯山和喜马拉雅山脉。我们所了解的美国西部地区的积雪时间和强度上的积尘作用对改善融雪预报和雪水资源管理具有全球意义。“

这项研究题为“科罗拉多河融雪径流水文图上升的变化,由雪中的尘埃辐射强迫控制”,今天发表在“地球物理研究快报”杂志上。合着者来自犹他州盐湖城大学;科罗拉多大学博尔德分校;和加州大学圣巴巴拉分校。

出版物:Thomas H. Painter等人,“由雪中的尘埃辐射强迫控制的科罗拉多河融雪径流水文图的上升变化”,地球物理研究快报,2018年; DOI:10.1002 / 2017GL075826

资料来源:喷气推进实验室Alan Buis