內華達山脈積雪的明顯波動:加州山脈上的極端情況交替出現

內華達山脈積雪因明顯波動而聞名:有一年可能特別糟糕,而下一年則可能超乎尋常的好。然而,在2021-22年,在同一個雪季里出現了高位和低位。其結果是又一年的降雪量不足,引起人們對水供應的影響的擔憂。

北極和阿爾卑斯山研究所(INSTAAR)和美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的山區水文學家Noah Molotch說:“錫耶拉山脈往往會有大風暴,有大量的雪在爆發,或者我們得到很少的雪的年份。我們有一個實際上是平均水平的雪年,這很罕見。”

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每年冬天落在內華達山脈上的雪成為一個天然的水庫,在春天和夏天慢慢融化併流向河谷。在一個典型的年份,這種積雪約佔加州水供應的30%。資源管理者依靠這種融雪為水庫補充足夠的水,以應對夏季和秋季的典型乾旱月份。

Molotch指出:“過去的這個冬天是整體下降趨勢中的一個極端。這些都是正常情況下可能發生的自然事件,但全球變暖已經放大了一切。氣候變化的軌跡使我們走上了一條道路,正常的冬季瘋狂波動現在變成了扭曲的瘋狂。”

北美西海岸降雨和降雪的拉鋸模式有時與厄爾尼諾和拉尼娜模式有關–這些模式改變了熱帶和中緯度地區的大氣環流,並與偶爾從熱帶太平洋向加利福尼亞輸送水分的大氣河流有關。過去幾年,熱帶太平洋地區持續出現了拉尼娜現象,這往往使一些地區更加乾燥。同時,不斷變暖的全球溫度和不斷變化的噴流給山區帶來了更頻繁的晴朗和乾燥的天氣。

其結果是2022年的積雪量明顯減少。內華達山脈的雪水當量(SWE)顯示了這種赤字,這是衡量如果一個特定地區的所有積雪一次性融化,你會得到多少水。根據加州水資源部(CA-DWR)的數據,內華達山脈4月1日的雪水當量僅為長期平均值的37%。

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在11月乾燥的雪季開始后,2021年12月在短短一個月內帶來了70%的年平均降雪量。根據CA-DWR的計算,12月30日的雪水當量是正常的160%。但隨後水流被關閉,因為該地區經歷了有史以來最乾旱的1月-2月-3月,而且氣溫異常溫暖。2022年3月的熱浪使積雪過早融化,乾燥狀況持續到4月中旬,然後幾場季末風暴給山區的積雪帶來了短暫的提升。到2022年5月5日,CA-DWR報告說,整個山脈的雪水當量已經回落到正常的27%。

上面的折線圖顯示了在唐納山口觀察到的高位和低位的模式,唐納山口是中央山脈積雪實驗室(CSS實驗室)的所在地,是山脈中最古老的積雪測量業務之一。在39年的記錄中,雪水當量的峰值(虛線)通常出現在3月24日左右,中值為37.2英寸。在2022年,SWE在1月12日達到了27.6英寸的峰值,並在2月6日開始下降。圖中的數據來自SNOTEL網絡,該網絡由美國農業部管理。在加州,一些水務、研究和電力機構追蹤山地積雪的起伏。

自然色衛星圖像(下圖)可以廣泛顯示雪季的進展,並幫助科學家評估雪的覆蓋範圍。但它們對雪的深度提供的信息很少。雖然SNOTEL和其他監測網絡提供了一些過去四十年來最長的雪深和含水量的日常記錄,但這些測量來自個別地點,而且大多是在一個狹窄的海拔範圍內。

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為了填補我們對高海拔地區和更廣泛的地理區域的雪水的了解的空白,研究人員一直在開發工具來推斷和插值雪量。本頁頂部的地圖就是這樣一項努力。

根據Molotch和INSTAAR同事Leanne Lestak和Kehan Yang提供的數據,該實驗產品描述了2022年4月24日的雪水當量,以及它們與該山脈長期平均值的比較。雪水當量的估計是由20年的NASA衛星數據、SNOTEL記錄、地形信息和計算機建模相結合得出的。該產品的種子輪資金最初由NASA的應用科學項目提供,現在由CA-DWR支持。

截至INSTAAR 4月24日的報告,海拔5000英尺以上的平均SWE百分比在內華達山脈中部地區最高(61%),然後是北部(47%),而南部最低(41%)。僅僅一周后,這些數字在內華達山脈中部降至42%,南部為33%,北部為26%。

沙漠研究所研究雪災的水文氣候學家Benjamin Hatchett說:“我們的天然水塔正在變得漏水。如果雪正在提前融化,這意味着水正在提前從我們的天然山地水庫中流出。這也意味着我們必須在下游管理它,而我們可能沒有我們想要的靈活性。”

“可以很好地建立雪堆的極端降水事件–比如去年12月發生的–將變得不那麼有利,因為我們可能會有更多的雨水落下,而不是雪,”Hatchett補充說。“變暖和乾燥將導致更多的無雪日,雪將提前開始融化。隨着這種氣候學的不斷變化,地表和地下水的水文將如何應對低雪狀況、單一的極端年份和連續的乾旱年份?我們確實需要一套更好的觀測工具和從大氣到基岩的建模系統來了解這些變化。”

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