Пыль на снегу контролирует весенний подъем рек на Западе США

Новое исследование показало, что именно пыль, а не весеннее тепло, определяет скорость таяния снега, питающего истоки реки Колорадо. Вопреки устоявшемуся мнению, количество пыли на горном снежном покрове контролирует, как быстро реки бассейна Колорадо поднимаются весной, независимо от температуры воздуха: больше пыли коррелирует с более быстрым весенним стоком и более высокими пиковыми расходами.

Это открытие ценно для управляющих водными ресурсами на западе США и углубляет наше понимание того, как ресурсы пресной воды в форме снега и льда будут реагировать на будущее потепление. Улучшая знания о факторах, контролирующих таяние снега, оно также помогает понять, сколько солнечного тепла Земля отражает обратно в космос и сколько поглощает, что является важным фактором в исследованиях погоды и климата.

Когда снег покрывается слоем ветровой пыли или сажи, темный верхний слой увеличивает количество тепла, поглощаемого снегом от солнечного света. Том Пейнтер из Лаборатории реактивного движения NASA (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США) в Пасадене, Калифорния, изучает последствия влияния пыли на таяние снега по всему миру. Это первое исследование, которое фокусируется на том, что оказывает большее влияние на весенний сток: более теплый воздух или слой пыли на снегу.

Переносимой ветром пыли на юго-западе США стало больше из-за изменяющихся климатических паттернов и решений по землепользованию. С уменьшением количества осадков и увеличением нарушений почвенного покрова защитные корки на почве разрушаются, и обнажается больше голой земли. Зимние и весенние ветры поднимают пыльную почву и переносят её на северо-восток, в Скалистые горы Колорадо. Анализы исторических донных отложений озёр показывают, что в настоящее время в среднем за год на снежный покров Скалистых гор оседает в пять-семь раз больше пыли, чем до середины 1800-х годов.

Пейнтер и его коллеги изучили данные о температуре воздуха и пыли в горном бассейне на юго-западе Колорадо с 2005 по 2014 год, а также сток трёх основных притоков, которые несут талые воды с этих гор в реку Колорадо. Бассейн реки Колорадо охватывает около 637 000 квадратных километров на территории семи западных штатов.

Исследователи обнаружили, что влияние пыли доминировало над скоростью весеннего стока даже в годы с необычно тёплой весенней температурой воздуха. И наоборот, почти не было статистической корреляции между температурой воздуха и скоростью стока.

«Мы обнаружили, что когда снег чистый, подъём к пиковому расходу воды происходит медленнее, и, как правило, пик получается меньше», — сказал Пейнтер. «Когда снежный покров очень пыльный, вода просто вырывается из гор». Это открытие противоречит широко распространённому предположению, что весенняя температура воздуха определяет вероятность наводнений.

Соавтор Маккензи Скайлз, доцент кафедры географии Университета Юты, отметила, что, хотя воздействие пыли в воздухе, такое как снижение качества воздуха, хорошо известно, последствия её оседания на поверхность земли изучены не так хорошо. «Учитывая зависимость западной части США от естественного снежного резервуара и, в частности, реки Колорадо, критически важно оценить влияние увеличения отложения пыли на горный снежный покров», — сказала она.

Пейнтер подчеркнул, что новое открытие не означает, что температуру воздуха в регионе можно игнорировать при рассмотрении стока и наводнений, особенно в будущем. «По мере того, как температура воздуха продолжает расти, её влияние будет усиливаться», — сказал он. Например, температура контролирует, выпадают ли осадки в виде снега или дождя, и, в конечном счёте, определяет, сколько снега будет таять. Однако, добавил он, «температура вряд ли будет контролировать изменчивость скорости таяния снега. Это по-прежнему будет зависеть от того, насколько снежный покров грязный или чистый».

Скайлз отметила: «Пыль на снегу влияет не только на горы, которые составляют истоки реки Колорадо. Потемнение поверхности наблюдается в горных хребтах по всему миру, включая Альпы и Гималаи. То, что мы узнаём о роли отложения пыли для сроков и интенсивности таяния снега здесь, на западе США, имеет глобальное значение для улучшения прогнозирования снеготаяния и управления ресурсами снеговой воды».

Исследование под названием «Variation in rising limb of Colorado River snowmelt runoff hydrograph controlled by dust radiative forcing in snow» было опубликовано сегодня в журнале Geophysical Research Letters.