Сніг являє собою суперечливу підказку для тлумачення зміни клімату. Протягом численних останніх зим, включно з цією, зменшення кількості снігопадів у грудні вказувало на наше майбутнє в умовах глобального потепління. Це очевидно в діапазонах від Орегону до Нью-Гемпшира, де вершини були більше коричневими, ніж білими, і на південному заході Америки, де спостерігається значна снігова посуха.
З іншого боку, рекордні хуртовини, як ті на початку 2023 року, які поховали гірські громади Каліфорнії, поповнили пересохлі водойми та випало 11 футів снігу на північ Арізони, суперечать нашим уявленням про життя на планеті, що нагрівається.
Подібним чином наукові дані наземних спостережень, супутників і кліматичних моделей не погоджуються щодо того, чи глобальне потепління постійно знищує снігові покриви, які накопичуються у високогірних горах, ускладнюючи зусилля з боротьби з дефіцитом води, який може призвести до багатьох населених пунктів.
Тепер нове Дартмутське дослідження усуває невизначеність цих спостережень і надає докази того, що сезонні снігові покриви на більшій частині Північної півкулі справді значно скоротилися за останні 40 років через кліматичні зміни, спричинені людиною. Найбільш різке зменшення снігового покриву, пов’язане з глобальним потеплінням, — від 10% до 20% за десятиліття — спостерігається на південному заході та північному сході Сполучених Штатів, а також у Центральній та Східній Європі.
Водна криза та економічні наслідки
Дослідники повідомляють у журналі Nature, що масштаби та швидкість цієї втрати потенційно ставлять сотні мільйонів людей у Північній Америці, Європі та Азії, які залежать від снігу для отримання води, на межі кризи, яка продовжуватиме потепліти.
«Нас найбільше хвилювало те, як потепління впливає на кількість води, що зберігається в снігу. Втрата цього резервуару є найбільш безпосереднім і найпотужнішим ризиком, який зміна клімату створює для суспільства з точки зору зменшення кількості снігу та накопичення», — сказав перший автор Олександр Готліб, доктор філософії. студент аспірантської програми з екології, еволюції, навколишнього середовища та суспільства в Дартмуті.
«Наша робота визначає вододіли, які зазнали історичних втрат снігу, і ті, які будуть найбільш уразливими до швидкого зменшення снігового покриву з подальшим потеплінням», — сказав Готтліб. «Поїзд відправився зі станції в такі регіони, як південний захід і північний схід США. Ми очікуємо, що до кінця 21 століття ці місця будуть майже вільними від снігу до кінця березня. Ми йдемо цим шляхом і не дуже добре пристосовані до дефіциту води».
Водна безпека є лише одним з аспектів втрати снігу, сказав Джастін Манкін, доцент географії та старший автор статті.
Водозбірні басейни Гудзона, Саскуеханни, Делаверу, Коннектикуту та Меррімака на північному сході США, де дефіцит води не є таким жахливим, зазнали одного з найкрутіших спадів снігового покриву. Але ці значні втрати загрожують економіці таких штатів, як Вермонт, Нью-Йорк і Нью-Гемпшир, які залежать від зимового відпочинку, сказав Манкін,—навіть зроблений машинами сніг має температурний поріг, до якого швидко наближається багато регіонів.
«Рекреаційні наслідки символізують те, як глобальне потепління непропорційно впливає на найбільш вразливі спільноти», — сказав Манкін. «Гірськолижні курорти на нижчих висотах і широтах вже борються з щорічними втратами снігу. Це лише прискорить процес, зробивши бізнес-модель нежиттєздатною».
«Ймовірно, ми побачимо подальшу консолідацію гірськолижного спорту у великі, добре забезпечені ресурсами курорти за рахунок малих і середніх гірськолижних зон, які мають такі важливі місцеві економічні та культурні цінності. Це буде втрата, яка пошириться на громади», – сказав він.
Методологія та результати дослідження
У дослідженні Готліб і Манкін зосередилися на тому, як вплив глобального потепління на температуру й опади спричинив зміни снігового покриву в 169 річкових басейнах у Північній півкулі з 1981 по 2020 рік. Втрата снігового покриву потенційно означає менше талої води навесні для річок, струмків і ґрунти нижче за течією, коли екосистеми та люди потребують води.
Готтліб і Манкін запрограмували модель машинного навчання для вивчення тисяч спостережень і експериментів із моделюванням клімату, які фіксували дані про сніговий покрив, температуру, опади та стік для вододілів Північної півкулі.
Це не тільки дозволило їм визначити, де відбулися втрати снігового покриву через потепління, це також дало їм можливість вивчити протидіючий вплив викликаних кліматом змін температури та опадів, які відповідно зменшують і збільшують товщину снігового покриву.
Дослідники виявили невизначеності, які поділяють моделі та спостереження, щоб вони могли визначити те, що вчені раніше упустили, оцінюючи вплив зміни клімату на сніг. Дослідження 2021 року, проведене Готлібом і Манкіним, так само використало невизначеність у тому, як вчені вимірюють глибину снігу та визначають снігову посуху, щоб покращити прогнози наявності води.
За словами Манкіна, сніг приходить із невизначеністю, яка маскує наслідки глобального потепління. «Люди припускають, що сніг легко виміряти, що він просто зменшується з потеплінням, і що його втрата передбачає однакові наслідки всюди. Нічого з цього не так», — сказав Манкін.
«Спостереження за снігом є складним у регіональному масштабі, найбільш важливим для оцінки водної безпеки», — сказав Манкін. «Сніг дуже чутливий до зимових коливань температури й опадів, і ризики втрати снігу відрізняються в Новій Англії, як на південному заході, або для села в Альпах, як у високогірній Азії».
Регіональні відмінності та «скеля, що втрачає сніг»
Фактично Готліб і Манкін виявили, що 80% снігових покривів Північної півкулі, які знаходяться на крайніх північних і високих ділянках, зазнали мінімальних втрат. Снігові покриви фактично збільшилися на величезних територіях Аляски, Канади та Центральної Азії, оскільки зміна клімату збільшила кількість опадів, які випадають у вигляді снігу в цих холодних регіонах.
Але залишилися 20% снігового покриву, який існує навколо — і забезпечує водою — багато головних населених пунктів півкулі, які зменшилися. З 1981 року задокументовані зменшення снігового покриву в цих регіонах були в основному суперечливими через невизначеність спостережень і природні коливання клімату.
Але Ґотліб і Манкін виявили, що стабільна картина щорічного зменшення накопичення снігу виникає швидко — і в населених пунктах раптово та хронічно не вистачає нових запасів води від танення снігу.
Багато вододілів, залежних від снігу, зараз опинилися в небезпечній близькості від температурного порогу, який Готліб і Манкін називають «скелею втрати снігу». Це означає, що коли середня температура взимку на вододілі підвищується понад 17 градусів за Фаренгейтом (мінус 8 градусів за Цельсієм ), втрата снігу прискорюється навіть за умови незначного підвищення місцевих середніх температур.
За словами Манкіна, у багатьох густонаселених вододілах, які покладаються на сніг для водопостачання, протягом наступних кількох десятиліть прискоряться втрати.
«Це означає, що керівники водних ресурсів, які покладаються на танення снігу, не можуть чекати, поки всі спостереження погодяться щодо втрат снігу, перш ніж готуватися до постійних змін водопостачання. Тоді вже пізно», – сказав він. «Якщо басейн впав зі скелі, вже не йдеться про короткострокову надзвичайну ситуацію до наступного великого снігу. Натомість вони будуть адаптуватися до постійних змін у доступності води».