隨着美國西部山區積雪的減少，伯克利實驗室的新研究分析了低至無雪的未來何時可能到來以及對水管理的影響。世界各地的山地積雪都在減少，如果地球繼續變暖，氣候模型預測積雪可能急劇縮小，甚至可能在下個世紀的某個時候在某些山地完全消失，包括在美國西部。
勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）的研究人員領導的一項新研究分析了未來低雪到無雪的可能時間，它對水管理意味着什麼，以及現在可以避免災難性後果的投資機會。
他們發表在《自然評論-地球與環境》雜誌上的評論文章”低至無雪的未來及其對美國西部水資源的影響”，分析了以前的氣候預測，並發現如果溫室氣體排放繼續沿用高排放方案，低至無雪的冬天將在35至60年內成為美國西部的常規現象。此外，該研究重新評估了美國水管理中長期存在的假設，並強調科學家和水管理者需要更緊密地合作，以制定和實施氣候適應戰略。
內華達山脈、落基山脈、喀斯特山脈和其他山脈通過捕捉、儲存和釋放水供下游使用，提供了巨大的服務。從歷史上看，融雪時間為春季和夏季的供水提供了關鍵的延遲，此時降水較少，農業用水需求量最大。導致雪堆萎縮的因素主要與溫度上升和降水特徵的轉變有關。溫暖的溫度也意味着風暴將產生更多的降雨和更少的降雪，限制了可以在冬季形成的季節性積雪的數量。
這項研究由伯克利實驗室地球和環境科學領域的作者Erica Siirila-Woodburn和Alan Rhoades共同領導，從文獻回顧開始，提煉出幾百項關於雪量損失的科學研究；在這些研究中，他們確定並分析了18項對美國西部雪量進行定量預測的研究。
低雪到無雪的未來何時到來？
“最近的一項研究強調，自20世紀50年代以來，美國西部4月1日的積雪儲水量下降了21%–這相當於米德湖的儲存量。在我們的審查中，我們發現，在本世紀中葉左右，我們應該預計到積雪量會有類似的下降，”Rhoades說。”到本世紀末，下降幅度可能達到50%以上，但不確定性的範圍更大。”
許多水資源管理者使用4月1日這個有點武斷的日期來進行積雪觀測和規劃決策。在過去的幾十年裡，積雪量的峰值有所下降，同時積雪峰值的時間也有所提前，氣溫每升高1攝氏度（1.8華氏度），峰值就會在一年中提前約8天出現。
許多地區近年來已經經歷了雪量很少的冬天，例如2015年的錫耶拉山脈，4月1日的積雪量是正常水平的5%，作者稱之為”極端”事件。該文件定義了另外兩種類型的低至無雪狀況–“偶發的低至無雪”，或當一個山地盆地的一半以上連續五年經歷低至無雪時，以及”持續的低至無雪”，在這種情況下連續10年發生。”低雪”被定義為當積雪（或更準確地說，雪水當量，衡量積雪融化時將釋放多少水）處於歷史峰值的第30個百分點或更低。
使用這些定義，根據一個高分辨率的氣候預測，加州最早在2040年代末就會經歷偶發的低雪到無雪，並在2060年代經歷持續的低雪到無雪。對於美國西部的其他地區，持續的低至無雪將在20世紀70年代出現。作者提醒說，需要用更廣泛的氣候預測進行更多的分析，以加強對低至無雪狀況出現的時間線的信心。
作者描述了他們研究中的氣候預測，寫道”在21世紀的中期和末期，相對於歷史時期，美國西部越來越多的地區受到雪水當量不足的影響。特別是，在1950-2000年期間，只有8-14%的年份被歸類為低至無雪，而在2050-2099年期間，這一比例為78-94%。在所有地區，一個突然的轉變大約發生在21世紀中後期”。
對水資源的影響
低雪到無雪的未來的影響不僅僅是溪流減少，儘管這肯定是一個重要的後果。例如，在內華達山脈，典型的4月1日的積雪量幾乎是加州地表水庫儲水量的兩倍。
Siirila-Woodburn說：”一個低雪到無雪的未來對美國西部的儲水地點和時間有巨大的影響。”除了對觀光等方面的直接影響外，從水文的角度來看，對自然和管理的系統也有很多次要影響。因此許多結果會隨之改變，例如從野火發生率的增加到地下水和地表水模式的變化以及植被類型和密度的變化。”
隨着雪的減少和雨的增加，山區系統的地下水位可能受到影響，因為融雪比降雨更有效地滲入地下。此外，低海拔地區的積雪減少將減少儲存在山區的積雪的總表面積，可能導致滲入地下的可用融雪劑減少。
作者做這項研究的目的是為了刺激現在對適應戰略的思考。Rhoades說：”我們希望社會對這些積雪的變化採取主動，而不是被動。我們在介紹低至無雪的文獻綜述時，希望能以’一站式’的方式了解這個問題。此外，我們強調了一些新穎的氣候適應戰略，這些戰略是通過非傳統的學術和水務機構的合作而產生的，這將是在一個更溫暖的世界中克服失雪所需的適應方法組合的關鍵部分。”
其中一種夥伴關係是能源部支持的一個名為HyperFACETS的項目，該項目涉及包括伯克利實驗室在內的11個研究機構，與加州、科羅拉多州、佛羅里達州和賓夕法尼亞州的水務公司經理合作。
該文件還討論了潛在的適應戰略，例如一種被稱為有管理的含水層補給的技術，即把多餘的地表水作為地下水儲存起來供以後使用。另一項相對較新的技術，即預測性水庫運行，其中天氣和水文預測被用來通知關於保留或釋放水庫的決定，最近顯示在加州門多西諾湖增加了33%的儲水量。
這些和其他技術顯示出增加供水的前景，但作者也建議在科學家之間和整個社會中進行更多的交叉合作，以擴大氣候適應戰略的組合。
“我們倡導參與最佳科學實踐的想法，以及研究人員和利益相關者之間更多的合作或夥伴關係。例如，城市管理者關注的是防洪；農民關注的是蓄水；每個人都有自己的目標。即使在科學內部，各學科通常也是孤立的，”Siirila-Woodburn說。”如果每個人都一起工作來管理水，而不是為了自己的目的獨立工作，就會有更多的水可以使用。”