Дело о пропаже воды в реке Колорадо

Первоначально эта история была опубликована Новости высокой страны и воспроизводится здесь как часть Климатический стол сотрудничество.

Сильный ветер дул на Готик-Маунтин, пока спящий великан наблюдал за хижинами, расположенными в Готике, штат Колорадо, отдаленном аванпосте, до которого можно добраться только на лыжах в суровые альпийские зимы долины. Шлейфы снега, поднявшиеся с вершины, ненадолго образовали облако, а затем исчезли.

Для многих снег, который, казалось, растворился в воздухе, остался бы незамеченным. Но в регионе, где доступность воды начала постепенно уменьшаться, каждая снежинка на счету. Каждую зиму неизвестная часть снежного покрова Западных Скалистых гор исчезает в атмосфере, как это было на Готик-Маунтин, недалеко от горнолыжного курорта Крестед-Бьютт.

В водоразделе Ист-Ривер, расположенном в самом высоком течении бассейна реки Колорадо, группа исследователей из Готической биологической лаборатории Роки-Маунтин (RMBL) пытается разгадать тайну, сосредоточившись на процессе, называемом сублимацией. Снег в высокогорье иногда вообще пропускает жидкую фазу, сразу переходя из твердого состояния в парообразное. Это явление является причиной потери от 10 до 90 процентов снега. Эта погрешность является основным источником неопределенности для специалистов по водоснабжению, пытающихся предсказать, сколько воды попадет в систему после того, как снег начнет таять.

Хотя ученые могут измерить, сколько снега падает на землю и как быстро он тает, у них нет точного способа подсчитать, сколько снега теряется в атмосфере, говорит Джессика Лундквист, исследователь, занимающийся изучением пространственных закономерностей снега и погоды в горах. При поддержке Национального научного фонда Лундквист руководил проектом «Сублимация снега» в Gothic в течение зимнего сезона 2022-23 гг., стремясь точно понять, сколько снега пропадает и какие условия окружающей среды вызывают это исчезновение.

«Это одна из тех неприятных, коварных проблем, к которым никто не хочет прикасаться», — сказал Лундквист. «Вы не можете его увидеть, и очень немногие инструменты могут его измерить. А потом люди спрашивают, что будет с изменением климата? У нас будет меньше воды для рек? Больше его уходит в атмосферу или нет? А мы просто не знаем».

Снег, который тает на Готике, в конечном итоге наполнит ручьи и реки, впадающие в реку Колорадо. Когда сток меньше, чем ожидалось, это создает нагрузку на систему, которая и без того перегружена из-за постоянной засухи, изменения климата и растущего спроса. В 2021 году, например, уровень снежного покрова у истоков региона был ненамного ниже среднего исторического значения — неплохо для современной зимы на Западе. Но таяние снега, заполнившего притоки реки Колорадо, составило всего 30 процентов от среднего.

«Вы измеряете снежный покров и предполагаете, что снег просто растает и покажется в ручье», — сказала Джули Вано, директор по исследованиям Института глобальных изменений Аспена и партнер проекта. Ее работа направлена ​​на то, чтобы помочь менеджерам по водным ресурсам расшифровать науку, стоящую за этими процессами. «Его просто не было. Куда ушла вода?»

По мере того, как Запад продолжает высыхать, водные менеджеры все чаще вынуждены точно предсказывать, сколько ценных ресурсов будет поступать в систему каждую весну. Одной из самых больших проблем, с которыми сталкиваются федеральные водные менеджеры, в том числе чиновники Бюро мелиорации, привратники озер Пауэлл и Мид, является решение, сколько воды выпустить из водохранилищ, чтобы удовлетворить потребности пользователей ниже по течению.

В то время как транспирация и уровень влажности почвы могут быть одними из других виновников потери воды, одним из самых больших неизвестных является сублимация, сказал Ян Биллик, исполнительный директор RMBL.

«Нам нужно закрыть эту неопределенность в водном бюджете», — сказал Биллик.

Делать это правильно

Притоки Ист-Ривер в конечном итоге впадают в реку Колорадо, которая снабжает водой почти 40 миллионов человек в семи западных штатах, а также в Мексике. Этот водораздел стал местом, где столкнулись более ста лет биологических наблюдений, многие из которых были сосредоточены на понимании жизненного цикла воды.

Проект Лундквиста — один из последних. Из-за сложности пересекающихся процессов, которые управляют сублимацией, команда установила более 100 инструментов на альпийском лугу к югу от Готики, известном как Чайные пруды.

«Никто еще не делал этого правильно, — сказал Лундквист. «И поэтому мы изо всех сил стараемся измерить абсолютно все».

Всю зиму весь зверинец оборудования незаметно записывал данные каждую секунду дня — измерения, которые давали команде моментальный снимок истории снега. Устройство, называемое звуковым анемометром, измеряло скорость ветра, а другие регистрировали температуру и влажность на разных высотах. Приборы, известные как снежные подушки, измеряли влажность, а система лазерной визуализации под названием «Лидар» создавала подробную карту поверхности снега.

С января по март, три самых холодных месяца в году, Дэниел Хоган и Эли Шват, аспиранты, работающие под руководством Лундквиста в Вашингтонском университете, катались на лыжах из своей заснеженной хижины в Готике к прудам Кеттл, чтобы следить за постоянно меняющимся снежным покровом. .

Их лыжи были оснащены шкурами, специальной тканью, которая прилипает к лыжам, чтобы они могли лучше сцепляться со снегом. Двое мужчин с хрустом хрустели на земле, когда они совершали свой почти ежедневный переход к месту, буксируя сани, полные снаряжения. Это был холодный мартовский день, но обжигающее отражение снега делало его теплее, чем было на самом деле. Когда прибыли Хоган и Шват, они вырыли яму на поверхности снега, прямо за навесом гудящих приборов.

Пара тщательно зафиксировала температуру и плотность снега внутри. Специальное увеличительное стекло выявило структуру отдельных снежинок, некоторые из которых образовались в результате недавних бурь, а другие были найдены глубже в яме за несколько недель или даже месяцев до этого. Все эти факторы могут влиять на то, насколько уязвим снежный покров к сублимации.

Это была лишь одна из многих ям, вырытых, пока снег продолжал покрывать долину. По словам Хогана, если все измерения, которые команда проводит зимой, похожи на книгу, то снежная яма — это всего лишь одна страница.

«Вместе это дает вам всю зимнюю историю», — сказал он, стоя внутри одной из ям, которую изучал. Только макушка его головы торчала из снежной ямы, когда он изучал ее слои.

Команда Лундквиста начала анализировать собранные данные задолго до того, как начал таять снег.

Они надеются, что однажды это даст специалистам по водным ресурсам лучшее понимание того, сколько сублимации съедает водный бюджет региона, и поможет им сделать более точные прогнозы того, что, вероятно, будет еще более жарким и засушливым будущим.

---