Por que a chuva e a neve nas montanhas da Califórnia preocupam os cientistas

Outra rodada de poderosos rios atmosféricos está atingindo a Califórnia, após as tempestades de janeiro e fevereiro de 2023 que despejaram quantidades recordes de neve.Desta vez, as tempestades são mais quentes e desencadeando alertas de inundação à medida que trazem a chuva para o alto das montanhas – no topo da neve acumulada.

Professor Keith Musselman, que estuda a água e as mudanças climáticas no Instituto de Pesquisa Ártica e Alpina da Universidade do Colorado, explicou os riscos complexos que a chuva na neve cria e como eles podem mudar em um clima mais quente.

O que acontece quando a chuva cai na neve?

Em grande parte dos Estados Unidos, as tempestades com chuvas fortes podem coincidir com a cobertura sazonal de neve.Quando isso acontece, o escoamento de água resultante pode ser muito maior do que o produzido apenas pela chuva ou pelo derretimento da neve.A combinação resultou alguns dos países inundações mais destrutivas e dispendiosas, incluindo a Inundações no meio-oeste de 1996 e a enchente de 2017 que danificou a barragem de Oroville, na Califórnia.

Ao contrário da crença comum, a própria chuva tem energia limitada para derreter a neve.Pelo contrário, são as temperaturas quentes, os ventos fortes e a elevada humidade que podem transportar energia substancial sob a forma de latente e calor sensível, que predominantemente provocam o derretimento da neve durante eventos de chuva sobre neve.

Snowpack possui espaços de ar pelos quais a água pode se mover.À medida que a chuva cai, a água pode viajar de forma relativamente rápida através das camadas da neve para atingir o solo subjacente.A forma como os riachos respondem a esse escoamento depende da quantidade de água que já está fluindo e do grau de saturação do solo.

Quando o solo ainda não está saturado, pode amortecer ou atrasar a resposta às inundações, absorvendo a chuva e derretendo a neve.Mas quando o solo está saturado, o degelo combinado com a chuva pode causar inundações rápidas e devastadoras.

Um dos desafios para lidar com estes eventos de chuva sobre neve é ​​que o risco de inundação é difícil de prever.

Prever se ocorrerá uma inundação requer conhecimento das condições meteorológicas e hidrológicas.É necessário conhecer a umidade do solo e as condições da camada de neve antes da tempestade, a altitude em que a chuva se transforma em neve, a taxa de precipitação, a velocidade do vento, a temperatura e a umidade do ar e estimativas de como esses fatores contribuem para o derretimento da neve.Além disso, cada fator varia no tempo durante uma tempestade e varia de maneira complexa, especialmente em uma paisagem montanhosa.

É por isso que as inundações de chuva e neve são caracterizadas como eventos extremos compostos.Apesar dos extensos danos que podem causar, pode ser surpreendente quão pouco se sabe sobre como variam no tempo, na extensão espacial e na intensidade.

A Califórnia está recebendo outro rio atmosférico, com previsão de mais chuva e neve.Como o efeito chuva sobre neve difere de acordo com a altitude nas montanhas?

Atualmente, nas montanhas da Califórnia, são nas elevações médias que as pessoas precisam prestar atenção.

As elevações mais baixas registraram principalmente chuvas em vez de neve, portanto, há menos neve para derreter.E nas altitudes mais elevadas, as temperaturas mais frias promovem a acumulação contínua de neve profunda e a precipitação é menos provável.

Em a zona de transição intermediária – onde podem ocorrer chuvas substanciais ou nevascas – os eventos de chuva sobre neve são mais comuns, causando tanto derretimento quanto risco de desabamento de telhados.

Se todas as tempestades fossem criadas iguais, haveria zonas de chuva e zonas de neve bem definidas, e o risco de inundação de chuva sobre neve seria baixo.Mas não é isso que acontece.Em vez disso, não só a elevação da zona de neve varia durante um evento, mas também varia substancialmente de uma tempestade para outra.

Os eventos mais destrutivos de chuva sobre neve ocorrem quando os rios já estão altos e os solos estão saturados, o que pode ocorrer em resposta a uma série de rios atmosféricos quentes interagindo com uma camada de neve profunda – como as montanhas da Califórnia têm agora.A ordem pela qual estas tempestades ocorrem – ou a sequência das tempestades – é especialmente importante para avaliar o risco de inundações porque estes eventos são, em parte, causados ​​por rápidas mudanças entre períodos frios de acumulação de neve seguidos por eventos de precipitação quente.

O que mostram as pesquisas sobre o risco futuro de eventos de chuva sobre neve em um clima mais quente?

Ainda menos se sabe sobre como o risco de inundação devido à chuva e neve pode reagir à medida que o planeta aquece.

Num clima mais quente, haverá menos risco de chuva cair sobre a neve nas altitudes mais baixas à medida que a neve acumulada diminui, particularmente em regiões mais quentes, como o noroeste do Pacífico.

Mas em altitudes mais elevadas, chuva na neve mais frequente eventos são esperados.Enquanto temperaturas mais quentes espera-se que aumente a intensidade das chuvas, a investigação mostra que esse não é o factor mais importante deste risco.Grande parte do aumento esperado no risco de inundações devido à chuva e neve é ​​resultado da zona de transição chuva-neve expandindo-se mais em elevação para incluir áreas alpinas que historicamente receberam predominantemente neve.

Os sistemas de controlo de cheias e de gestão de reservatórios nestas regiões montanhosas terão de considerar estas mudanças futuras nos eventos de chuva sobre neve – além das mudanças na intensidade da precipitação e na sequência das tempestades – para compreender completamente e preparar-se para o risco de inundação local à medida que o planeta aquece.

Então, será que os aumentos previstos nos extremos de precipitação e nas chuvas de Inverno aumentarão a ocorrência de chuva sobre neve e o risco de inundação associado?Ou será que menos cobertura de neve e maiores défices de humidade do solo reduzirão o risco de inundações de chuva sobre neve num clima mais quente?

Num clima futuro, espera-se que a resposta ao risco de inundações de chuva sobre neve mude de formas complexas e muitas vezes contraditórias.As mudanças projetadas são provavelmente variará por região, estação do ano, modelo climático, cenário de emissões e horizonte temporal futuro.É um risco caro isso requer mais pesquisas.