Почему дождь со снегом в горах Калифорнии беспокоит ученых

Очередной раунд мощных атмосферных рек обрушивается на Калифорнию после штормов в январе и феврале 2023 года, выпавших рекордное количество снега.На этот раз штормы теплее, и они срабатывание предупреждений о наводнениях поскольку они приносят дождь выше в горы – поверх снежного покрова.

Профессор Кейт Массельман, который изучает воду и изменение климата в Институте арктических и альпийских исследований Университета Колорадо, объяснил сложные риски, которые создает дождь на снегу, и как они могут измениться в условиях потепления климата.

Что происходит, когда дождь выпадает на снежный покров?

На большей части территории США штормы с проливными дождями могут совпадать с сезонным снежным покровом.Когда это происходит, результирующий сток воды может быть намного больше, чем тот, который образуется только за счет дождя или таяния снега.Сочетание привело к некоторые из нации наиболее разрушительные и дорогостоящие наводнения, в том числе Наводнение 1996 г. на Среднем Западе и наводнение 2017 года, которое повредил плотину Оровилл в Калифорнии.

Вопреки распространенному мнению, у осадков самих по себе недостаточно энергии для таяния снега.Скорее, это теплые температуры, сильные ветры и высокая влажность, которые могут переносить значительную энергию в виде скрытый и ощутимое тепло, которые преимущественно вызывают таяние снегов во время дождя и снега.

В снежном покрове есть воздушные пространства, через которые может перемещаться вода.Когда идет дождь, вода может относительно быстро перемещаться через слои снежного покрова и достигать подстилающей почвы.Как ручьи реагируют на этот сток, зависит от того, сколько воды уже течет и насколько насыщена почва.

Когда почва еще не пропитана водой, она может ослабить или задержать реакцию наводнения, впитывая дождь и тающий снег.Но когда почва насыщена водой, таяние снегов в сочетании с дождем может привести к быстрому и разрушительному наводнению.

Одна из проблем борьбы с этими явлениями, связанными с дождем и снегом, заключается в том, что риск наводнений трудно прогнозировать.

Чтобы предсказать, произойдет ли наводнение, необходимы знания погоды и гидрологических условий.Для этого необходимо знать влажность почвы и состояние снежного покрова перед ураганом, высоту, на которой дождь переходит в снег, интенсивность осадков, скорость ветра, температуру и влажность воздуха, а также оценить, как эти факторы способствуют таянию снега.Кроме того, каждый фактор меняется во времени во время шторма и меняется сложным образом, особенно в горном ландшафте.

Именно поэтому снежно-дождевые паводки характеризуются как сложные экстремальные явления.Несмотря на огромный ущерб, который они могут причинить, может показаться удивительным, как мало известно о том, как они различаются во времени, пространственной протяженности и интенсивности.

В Калифорнии появится еще одна атмосферная река, ожидается увеличение количества дождей и снега.Как эффект дождя на снегу зависит от высоты в горах?

Сейчас в горах Калифорнии людям следует обращать внимание на средние высоты.

На более низких высотах в основном выпадают дожди, а не снег, поэтому снежный покров меньше тает.А на возвышенностях более низкие температуры способствуют дальнейшему накоплению глубокого снежного покрова, и вероятность осадков снижается.

В средняя переходная зона – там, где могут выпасть значительные осадки или снегопады, чаще всего случаются дожди со снегом, вызывающие как таяние, так и риск обрушения крыш.

Если бы все штормы были одинаковыми, были бы четко определенные зоны дождя и снега, а риск наводнений в виде дождя на снегу был бы низким.Но этого не происходит.Вместо этого высота снежной зоны не только меняется во время события, но и существенно меняется от одного шторма к другому.

Самые разрушительные снежные дожди происходят, когда реки уже разливаются, а почва насыщена водой, что может произойти в результате взаимодействия серии теплых атмосферных рек с глубоким снежным покровом – как сейчас происходит в горах Калифорнии.Порядок возникновения этих ураганов – или последовательность ураганов – особенно важен для оценки риска наводнений, поскольку эти явления частично вызваны быстрой сменой холодных периодов накопления снега, за которыми следуют теплые дожди.

Что исследования показывают о будущем риске дождя и снега в условиях потепления климата?

Еще меньше известно о том, как риск снежных наводнений может отреагировать на потепление планеты.

В более теплом климате риск выпадения дождя на снег на нижних возвышенностях будет меньше. по мере того, как снежный покров уменьшается, особенно в более теплых регионах, таких как северо-запад Тихого океана.

Но на более высоких высотах более частый дождь со снегом ожидаются события.Пока более высокие температуры Ожидается, что интенсивность осадков увеличится, исследования показывают, что это не самый важный фактор этого риска.Большая часть ожидаемого увеличения риска снежных наводнений является результатом Переходная зона дождя и снега расширяется выше на высоте, чтобы включить альпийские районы, которые исторически получали преимущественно снегопады.

Системы борьбы с наводнениями и управления водохранилищами в этих горных регионах должны будут учитывать эти будущие изменения в явлениях дождя и снега – в дополнение к изменениям в интенсивности осадков и последовательности ураганов – чтобы полностью понять и подготовиться к риск местных наводнений по мере нагревания планеты.

Итак, приведет ли прогнозируемое увеличение экстремальных осадков и зимних осадков к увеличению количества дождей на снегу и связанного с этим риска наводнений?Или меньший снежный покров и больший дефицит влаги в почве снизят риск снежных наводнений в более теплом климате?

Ожидается, что в будущем климатическая реакция на риск снежных наводнений будет меняться сложным и зачастую противоречивым образом.Прогнозируемые изменения вероятно, будет варьироваться по региону, сезону, климатической модели, сценарию выбросов и будущему временному горизонту.Это дорогостоящий риск это требует дополнительных исследований.