カリフォルニア山脈の雪の上に雨が降るのはなぜ科学者を心配させるのか

TheConversation

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記録的な量の雪が降った2023年1月と2月の嵐に続いて、再び強力な大気の川がカリフォルニアを襲っている。今回の嵐はさらに暖かく、 洪水警報を発令する 雨が山々のより高いところ、つまり雪塊の上に降るからです。

教授 キース・マッセルマン, コロラド大学北極高山研究所で水と気候変動を研究している同氏は、雪の上に降った雨が生み出す複雑なリスクと、それらが温暖化気候でどのように変化する可能性があるかを説明した。

雪塊の上に雨が降るとどうなるでしょうか?

米国の大部分では、季節的な積雪と同時に豪雨を伴う嵐が発生することがあります。そうなると、雨や雪解け水だけで発生する水よりもはるかに多くの水が流出する可能性があります。組み合わせの結果、 国民の一部 最も破壊的で被害の大きい洪水。 1996 年中西部の洪水 そして2017年の洪水 カリフォルニアのオーロビルダムが被害を受けた.

一般に信じられていることに反して、降雨自体には雪を溶かすエネルギーが限られています。むしろ、暖かい気温、強風、そして高い湿度こそが、大量のエネルギーを次のような形で輸送することができます。 潜在的な そして 顕熱, 主に雪解けを引き起こす 雨と雪のイベント中。

雪塊には水が通過できる空気層があります。雨が降ると、水は比較的急速に雪塊の層を通って下にある土壌に到達します。河川がその流出にどのように反応するかは、すでに流れている水の量と土壌がどの程度飽和しているかによって決まります。

土壌がまだ飽和していない場合、雨や雪を吸収して洪水への対応が弱まったり、遅れたりする可能性があります。しかし、地面が飽和状態になると、雪解け水と雨が重なり、急速で壊滅的な洪水が発生する可能性があります。

このような雨と雪のイベントに対処する際の課題の 1 つは、洪水のリスクを予測することが難しいことです。

洪水が起こるかどうかを予測するには、気象と水文条件に関する知識が必要です。それには、嵐の前の土壌水分と積雪の状態、雨が雪に変わる標高、降雨量、風速、気温と湿度、そしてそれらの要因が雪解けにどのように寄与するかを推定する必要があります。さらに、各要因は嵐の間は時間とともに変化し、特に山岳地帯では複雑に変化します。

これが、雨と雪の洪水が次のように特徴付けられる理由です。 複合極端な現象. 。それらが引き起こす可能性のある広範な被害にもかかわらず、それらが時間、空間的広がり、強度においてどのように変化するかについてほとんど知られていないことは驚くべきかもしれません。

カリフォルニアにはまた大気の川が増えており、雪の上にさらに雨が降ると予想されています。雪に降る雨の影響は、山の標高によってどのように異なりますか?

現在、カリフォルニアの山々で人々が注意を払う必要があるのは中間標高です。

標高の低い地域では雪ではなく主に雨が降っているため、溶ける雪塊は少なくなります。また、標高が最も高い地域では、気温が低いため深い雪が降り続き、降雨の可能性は低くなります。

中間の移行ゾーン – 大量の雨または降雪が発生する可能性がある場所 – 雪の上に雨が降る現象が最も一般的であり、屋根の融解と倒壊の危険性の両方を引き起こします。

すべての嵐が同じように発生した場合、降雨領域と降雪領域が明確に定義され、雨と雪による洪水のリスクは低くなります。しかし、そんなことは起こりません。その代わり、降雪地帯の標高はイベント中に変化するだけでなく、嵐ごとに大きく変化します。

最も破壊的な雪上雨現象は、川の水位がすでに増水し、土壌が飽和状態になったときに発生します。これは、現在のカリフォルニアの山々のように、一連の暖かい大気の川と深い雪塊との相互作用に反応して発生する可能性があります。これらの嵐が発生する順序、つまり嵐の順序は、洪水のリスクを評価する上で特に重要です。なぜなら、これらの嵐は、部分的には、積雪の寒い時期とその後の暖かい降雨現象の間の急速な移行によって引き起こされるからです。

温暖化気候における雨・雪イベントの将来のリスクについて、研究は何を示していますか?

地球の温暖化に伴って、雨と雪による洪水リスクがどのように反応するかについては、さらにわかっていません。

温暖な気候では、標高の低い地域の雪の上に雨が降るリスクが少なくなります。 積雪が減少するにつれて, 、特に太平洋岸北西部などの暖かい地域で。

しかし、より高い標高では、 雨の上に雪が降る頻度が増える イベントが予想されます。その間 暖かい気温 降雨量が増加すると予想されていますが、研究ではそれがこのリスクの最も重要な要因ではないことが示されています。予想される雨雪による洪水リスクの増加の多くは、 雨雪移行帯がより高度に拡大 歴史的に主に降雪があった高山地域を含む標高。

これらの山岳地帯の洪水調節および貯水池管理システムは、降雨強度や暴風雨の順序の変化に加えて、雨と雪のイベントにおける将来の変化を考慮する必要があります。 十分に理解し、準備する 地球温暖化に伴う局地的な洪水リスク。

それでは、極端な降水量と冬の降雨量の予測の増加により、雪上雨の発生とそれに伴う洪水のリスクが増加するのでしょうか?それとも、積雪量が減り、土壌水分不足が大きくなると、温暖な気候では雨と雪による洪水リスクが軽減されるのでしょうか?

将来の気候では、雨と雪による洪水リスクへの対応は複雑で、しばしば矛盾する形で変化すると予想されます。予想される変化は、 変わる可能性が高い 地域、季節、気候モデル、排出シナリオ、将来の時間軸ごとに。それは 高価なリスク それにはさらなる研究が必要です。

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