为什么加州山区的雨雪天气让科学家们感到担忧

继 2023 年 1 月和 2 月的暴风雨带来创纪录的降雪量之后，另一轮强大的大气河流正在袭击加利福尼亚州。这一次，风暴更加温暖，而且 触发洪水警报 因为它们将雨水带到山上更高的地方——积雪的顶部。

教授 基思·穆塞尔曼, 在科罗拉多大学北极和高山研究所研究水和气候变化的人解释了雨雪带来的复杂风险以及它们在气候变暖时可能发生的变化。

当雨落在积雪上时会发生什么？

对于美国大部分地区来说，强降雨风暴可能与季节性积雪同时发生。当这种情况发生时，产生的径流可能比单独雨水或融雪产生的径流要大得多。这种组合导致了 国家的一些 最具破坏性和损失最惨重的洪水，包括 1996 年中西部洪水 以及2017年的洪水 损坏了加利福尼亚州的奥罗维尔大坝.

与普遍看法相反，降雨本身融化雪的能量有限。相反，温暖的气温、强风和高湿度能够以 潜 和 显热, 主要推动融雪 雨雪天气期间。

积雪有空气空间，水可以通过。当降雨时，水可以相对快速地穿过积雪层到达下面的土壤。溪流对径流的反应取决于已有的水量和土壤的饱和程度。

当土壤尚未饱和时，它可以通过吸收雨水和融雪来抑制或延迟洪水响应。但当地面饱和时，融雪与雨水结合可能导致快速且毁灭性的洪水。

应对这些雨雪灾害的挑战之一是洪水风险难以预测。

预测是否会发生洪水需要了解天气和水文条件。它需要了解暴风雨前的土壤湿度和积雪状况、雨转雪的海拔高度、降雨率、风速、气温和湿度，并估计这些因素如何导致融雪。此外，每个因素在暴风雨期间都会随时间变化，并且以复杂的方式变化，尤其是在山区。

这就是为什么雨雪洪水的特点是 复合极端事件. 。尽管它们可能造成广泛的损害，但令人惊讶的是，人们对它们在时间、空间范围和强度上的变化却知之甚少。

加利福尼亚州将迎来另一条大气河流，预计降雪量将会增加。那里的山上海拔不同，雨雪效应有何不同？

目前在加州山区，人们需要关注的是中海拔地区。

海拔较低的地区主要是降雨而不是降雪，因此需要融化的积雪较少。在最高海拔地区，较冷的气温促进了深层积雪的持续积累，降雨的可能性较小。

在 中间过渡区 – 在可能发生大量降雨或降雪的地方 – 雨雪结合事件最为常见，导致融化和屋顶倒塌的风险。

如果所有风暴都是平等的，就会有明确的雨区和雪区，雨雪洪水的风险也会很低。但事实并非如此。相反，雪区海拔不仅在一次事件期间发生变化，而且在一场风暴与下一场风暴之间也有很大差异。

最具破坏性的雨雪事件发生在河流水位已经很高且土壤饱和时，这可能是由于一系列温暖的大气河流与深层积雪相互作用而发生的——就像加州的山脉现在所发生的那样。这些风暴发生的顺序（或风暴排序）对于评估洪水风险尤其重要，因为这些事件在一定程度上是由积雪寒冷时期和温暖降雨事件之间的快速转变引起的。

研究表明，在气候变暖的情况下，未来雨雪事件的风险是什么？

随着地球变暖，雨雪洪水风险可能会如何反应，人们知之甚少。

在气候温暖的情况下，低海拔地区下雪的风险会较小 随着积雪减少, ，特别是在太平洋西北地区等温暖地区。

但在海拔较高的地方， 更频繁的雨雪天气 预计将发生事件。尽管 气温升高 预计会增加降雨强度，但研究表明这并不是这种风险的最重要驱动因素。预计雨雪洪水风险增加的大部分原因是 雨雪过渡带范围扩大 海拔高度包括历史上主要降雪的高山地区。

除了降雨强度和风暴序列的变化外，这些山区的防洪和水库管理系统还必须考虑雨雪事件的未来变化，以 充分理解并做好准备 随着地球变暖，当地的洪水风险。

那么，预计极端降水量和冬季降雨量的增加是否会增加雨雪天气的发生以及相关的洪水风险？或者说，在气候变暖的情况下，积雪减少和土壤水分不足会减少雨雪洪水的风险吗？

在未来的气候中，雨雪洪水风险的响应预计将以复杂且常常矛盾的方式发生变化。预计的变化是 可能会有所不同 按地区、季节、气候模型、排放情景和未来时间范围划分。这是一个 代价高昂的风险 这需要更多的研究。