Снег может исчезать прямо в атмосферу в жаркую и сухую погоду

Водотоки, реки и озера на западе США, питаемые талым снегом, уже к середине июля 2021 года имели низкий уровень, что вызывает беспокойство у фермеров, биологов и таких специалистов, как я, изучающих снежную гидрологию. Это неудивительно для Калифорнии, где снегозапасы прошлой зимой были значительно ниже нормы. Но то же самое наблюдается в Колорадо и Скалистых горах, которые в целом получили нормальное количество снега. Казалось бы, нормальный снегопад должен обеспечивать достаточное количество воды вниз по течению, верно?

Однако корреляция между снежным покровом и речным стоком не идеальна. Одной из причин, помимо иссушения почвы, является потеря влаги прямо в атмосферу. При определенных условиях в воздух может исчезнуть больше снега, чем растает и пополнит реки. Это важная и малоизученная часть круговорота воды, особенно в засушливые годы.

Потеря влаги в атмосферу

Влага может теряться до попадания в водотоки двумя путями. Первый — испарение с поверхности воды, почвы или тающего снега. Второй, менее известный способ — сублимация, когда снег или лед превращаются непосредственно в водяной пар, минуя жидкую фазу.

На скорость этих процессов влияют атмосферные условия: сухой воздух поглощает больше влаги, сильный ветер уносит водяной пар, а тепло и солнечный свет дают энергию для фазовых переходов. При сочетании факторов, таких как теплые сухие ветра чинук в Скалистых горах, испарение и сублимация могут происходить очень быстро. В сухой ветреный день до ~5 см снега может сублимировать в атмосферу, что эквивалентно объему воды в бассейне с площади размером с футбольное поле.

Сублимация остается загадкой

Измерить сублимацию крайне сложно. Ученые обычно оценивают ее косвенно, с помощью физических уравнений и моделей погоды, но в расчетах много неопределенностей. Основные потери от сублимации происходят в высокогорных районах выше границы леса, где снегомерные наблюдения проводятся редко. Измеренные потери влаги на сублимацию варьируются от нескольких процентов до более половины общего объема снегопада в зависимости от климата и местности.

Потерянная в атмосферу влага в итоге выпадет в виде дождя или снега, но это может произойти на другом конце Земли и не поможет засушливым регионам.

Важность исследований

Автоматизированные системы мониторинга снега, особенно на больших высотах, могут помочь исследователям лучше понять процессы, влияющие на снежный покров. Количество воды в реках и время ее появления критически важны для сельского хозяйства, экосистем и жизни людей. В условиях изменения климата, ведущего к увеличению числа засух, заполнение пробелов в знаниях о круговороте воды, таких как роль сублимации, становится особенно важным.