Почему дождь на снег в горах Калифорнии беспокоит учёных

Новая серия мощных атмосферных рек обрушивается на Калифорнию. В отличие от штормов января и февраля 2023 года, принёсших рекордный снег, эти циклоны теплее. Они вызывают предупреждения о наводнениях, так как приносят дождь высоко в горы — на уже лежащий снежный покров.

Профессор Кит Масслман, изучающий воду и изменение климата в Институте арктических и альпийских исследований Университета Колорадо, объяснил комплексные риски, создаваемые дождём на снегу, и то, как они могут измениться в условиях потепления климата.

Что происходит, когда дождь выпадает на снежный покров?

Когда сильные дожди совпадают с сезонным снежным покровом, сток воды может быть значительно больше, чем от одного дождя или таяния снега. Это сочетание привело к одним из самых разрушительных и дорогостоящих наводнений в США, включая наводнение на Среднем Западе в 1996 году и паводок 2017 года, повредивший плотину Оровилл в Калифорнии. Важно, что сам по себе дождь имеет ограниченную энергию для таяния снега. Основной вклад вносят тёплые температуры, сильный ветер и высокая влажность, которые переносят значительную энергию в форме явного и скрытого тепла.

Снежный покров имеет воздушные пространства, через которые может двигаться вода. Дождевая вода может относительно быстро проходить через слои снега к почве. Реакция рек на этот сток зависит от уже текущего объёма воды и насыщенности почвы. Когда почва насыщена, сочетание талого снега и дождя может привести к быстрому и разрушительному наводнению. Одна из проблем в работе с такими событиями — сложность прогнозирования риска паводков, так как он требует знания множества переменных факторов: влажности почвы, состояния снежного покрова, высоты перехода дождя в снег, интенсивности осадков, температуры, влажности и ветра.

Как эффект «дождя на снегу» различается по высоте в горах Калифорнии?

Сейчас наибольшее внимание в горах Калифорнии требуют средние высоты. На более низких высотах в основном шёл дождь, и там меньше снега для таяния. На самых высоких отметках низкие температуры способствуют накоплению снега, а дождь менее вероятен. В средней переходной зоне, где возможны и сильные дожди, и снегопады, события «дождь на снегу» наиболее часты, вызывая как таяние, так и риск обрушения крыш.

Самые разрушительные события происходят, когда реки уже полноводны, а почвы насыщены влагой. Это может произойти в результате серии тёплых атмосферных рек, взаимодействующих с глубоким снежным покровом, — как сейчас в горах Калифорнии. Последовательность этих штормов особенно важна для оценки риска наводнений.

Что показывает исследование о будущем риске событий «дождь на снегу» в условиях потепления климата?

В более тёплом климате риск выпадения дождя на снег на низких высотах снизится из-за уменьшения снежного покрова, особенно в таких регионах, как Тихоокеанский Северо-Запад. Однако на больших высотах ожидается учащение подобных событий. Хотя более тёплые температуры увеличат интенсивность осадков, исследования показывают, что это не самый важный фактор риска. Основная причина ожидаемого роста риска паводков — смещение высотной зоны перехода дождя в снег вверх, в альпийские области, которые исторически получали в основном снегопады.

Системы контроля паводков и управления водохранилищами в горных регионах должны будут учитывать эти будущие изменения. Ответ риска паводков от дождя на снегу на изменение климата ожидается сложным и часто противоречивым. Прогнозируемые изменения, вероятно, будут различаться в зависимости от региона, сезона, климатической модели, сценария выбросов и временного горизонта.