Perché la pioggia sulla neve sulle montagne della California preoccupa gli scienziati

Un’altra ondata di potenti fiumi atmosferici sta colpendo la California, a seguito delle tempeste di gennaio e febbraio 2023 che hanno scaricato quantità record di neve.Questa volta i temporali sono più caldi, e lo sono facendo scattare gli allarmi di inondazione mentre portano la pioggia più in alto sulle montagne, sopra il manto nevoso.

Professore Keith Musselmann, che studia l'acqua e i cambiamenti climatici presso l'Istituto di ricerca artica e alpina dell'Università del Colorado, ha spiegato i complessi rischi creati dalla pioggia sulla neve e come potrebbero cambiare in un clima caldo.

Cosa succede quando la pioggia cade sul manto nevoso?

Per gran parte degli Stati Uniti, le tempeste con forti piogge possono coincidere con la copertura nevosa stagionale.Quando ciò accade, il conseguente deflusso d’acqua può essere molto maggiore di quello prodotto solo dalla pioggia o dallo scioglimento della neve.La combinazione ha dato come risultato alcuni della nazione le inondazioni più distruttive e costose, tra cui la 1996 Inondazioni nel Midwest e l'alluvione del 2017 ha danneggiato la diga di Oroville in California.

Contrariamente alla credenza comune, la pioggia stessa ha un’energia limitata per sciogliere la neve.Piuttosto, sono le temperature calde, i forti venti e l’elevata umidità, che possono trasportare una notevole energia sotto forma di latente E calore sensibile, che guidano prevalentemente lo scioglimento della neve durante gli eventi di pioggia su neve.

Il manto nevoso ha spazi aerei attraverso i quali l'acqua può muoversi.Quando la pioggia cade, l’acqua può viaggiare in modo relativamente rapido attraverso gli strati del manto nevoso per raggiungere il terreno sottostante.Il modo in cui i corsi d’acqua rispondono a tale deflusso dipende da quanta acqua sta già scorrendo e da quanto è saturo il terreno.

Quando il terreno non è ancora saturo, può smorzare o ritardare la risposta alle inondazioni assorbendo la pioggia e sciogliendo la neve.Ma quando il terreno è saturo, lo scioglimento della neve combinato con la pioggia può portare a inondazioni rapide e devastanti.

Una delle sfide nell’affrontare questi eventi di pioggia su neve è che il rischio di inondazioni è difficile da prevedere.

Per prevedere se si verificherà un'alluvione è necessario conoscere le condizioni meteorologiche e idrologiche.È necessario conoscere l’umidità del suolo e le condizioni del manto nevoso prima della tempesta, l’altitudine alla quale la pioggia si trasforma in neve, il tasso di precipitazione, la velocità del vento, la temperatura e l’umidità dell’aria e stime di come tali fattori contribuiscono allo scioglimento della neve.Inoltre, ogni fattore varia nel tempo durante una tempesta e varia in modo complesso, soprattutto in un paesaggio montuoso.

Questo è il motivo per cui le inondazioni di pioggia su neve sono caratterizzate da eventi estremi composti.Nonostante gli estesi danni che possono causare, può sorprendere quanto poco si sappia su come variano nel tempo, nell’estensione spaziale e nell’intensità.

La California sta ricevendo un altro fiume atmosferico, con previste più piogge sulla neve.In che modo l'effetto pioggia-neve differisce in base all'altitudine nelle montagne locali?

Nelle montagne della California in questo momento, sono le quote medie a cui le persone devono prestare attenzione.

Le quote più basse hanno visto principalmente precipitazioni piuttosto che neve, quindi c’è meno manto nevoso da sciogliere.E alle quote più elevate, le temperature più fredde favoriscono il continuo accumulo di manto nevoso profondo e le precipitazioni sono meno probabili.

In la zona di transizione centrale – dove possono verificarsi piogge consistenti o nevicate – gli eventi pioggia su neve sono più comuni, causando sia lo scioglimento che il rischio di crollo del tetto.

Se tutte le tempeste fossero create uguali, ci sarebbero zone di pioggia e zone di neve ben definite, e il rischio di inondazioni pioggia su neve sarebbe basso.Ma non è quello che succede.Invece, non solo l'altitudine della zona nevosa varia durante un evento, ma varia anche sostanzialmente da una tempesta all'altra.

Gli eventi di pioggia su neve più distruttivi si verificano quando i fiumi sono già in piena e i terreni sono saturi, il che può verificarsi in risposta a una serie di fiumi atmosferici caldi che interagiscono con un manto nevoso profondo, come stanno facendo le montagne della California in questo momento.L’ordine in cui si verificano queste tempeste – o la sequenza delle tempeste – è particolarmente importante per valutare il rischio di inondazioni perché questi eventi sono, in parte, causati da rapidi spostamenti tra periodi freddi di accumulo di neve seguiti da eventi di precipitazioni calde.

Cosa mostra la ricerca sul rischio futuro di eventi di pioggia su neve in un clima in fase di riscaldamento?

Si sa ancora meno su come il rischio di inondazioni dovute alla pioggia su neve possa rispondere al riscaldamento del pianeta.

In un clima più caldo, ci sarà meno rischio che la pioggia cada sulla neve alle quote più basse man mano che il manto nevoso diminuisce, in particolare nelle regioni più calde come il Pacifico nordoccidentale.

Ma ad altitudini più elevate, pioggia su neve più frequente si prevedono eventi.Mentre temperature più calde dovrebbero aumentare l’intensità delle precipitazioni, la ricerca mostra che non è il fattore più importante di questo rischio.Gran parte del previsto aumento del rischio di inondazioni dovute a pioggia su neve è il risultato di zona di transizione pioggia-neve in espansione in elevazione per includere aree alpine che storicamente ricevevano prevalentemente nevicate.

I sistemi di controllo delle inondazioni e di gestione dei serbatoi in queste regioni montuose dovranno considerare questi futuri cambiamenti negli eventi pioggia-neve – oltre ai cambiamenti nell’intensità delle precipitazioni e nella sequenza delle tempeste – per comprendere appieno e prepararsi il rischio di inondazioni locali dovuto al riscaldamento del pianeta.

Quindi, gli aumenti previsti delle precipitazioni estreme e delle precipitazioni invernali aumenteranno la presenza di pioggia su neve e il rischio di inondazioni associato?Oppure una minore copertura nevosa e un maggiore deficit di umidità del suolo ridurranno il rischio di inondazioni dovute alla pioggia su neve in un clima più caldo?

In un clima futuro, si prevede che la risposta al rischio di inondazioni causate da pioggia su neve cambierà in modi complessi e spesso contraddittori.I cambiamenti previsti sono probabilmente variare per regione, stagione, modello climatico, scenario di emissioni e orizzonte temporale futuro.È un rischio costoso che richiede ulteriori ricerche.