Un model de zăpadă îmbunătățit surprinde mai precis topirile și scurgerile de iarnă din nord-estul Statelor Unite
Zăpada din munții nord-estului Statelor Unite este diferită de cea din vestul țării. Clima blândă și umedă a regiunii modelează condiții de iarnă specifice, pe care modelele de zăpadă nu le surprind întotdeauna corect. Un studiu publicat în revista Water Resources Research, condus de o echipă de la Universitatea din Vermont (UVM), a îmbunătățit un model de zăpadă pentru a reprezenta mai bine aceste condiții și l-a folosit pentru a explora modul în care stratul de zăpadă și scurgerile ar putea reacționa la schimbările de temperatură și precipitații.
Stratul de zăpadă reprezintă o resursă importantă de apă pentru ecosistemele și comunitățile din nord-est. Pe măsură ce iernile devin mai calde și mai umede, devine esențial să înțelegem cum reacționează zăpada la relief, vreme și climă. „Acest studiu este un pas important spre o mai bună înțelegere a straturilor de zăpadă extrem de vulnerabile în fața schimbărilor climatice”, explică Anna Grunes, autoarea principală a studiului și absolventă de masterat în cadrul Departamentului de Inginerie Civilă și de Mediu al UVM. „Cu schimbările iernilor pe care le vedem mult prea repede, Munții Verzi din Vermont oferă un laborator valoros pentru a studia acest fenomen.”
Modelarea zăpezii la temperaturi apropiate de punctul de îngheț
Multe dintre munții nord-estului se află la altitudini intermediare, între 1.000 și 2.000 de metri, unde stratul de zăpadă este dominat de cicluri de topire și îngheț, zăpadă de densitate mare și topiri de la mijlocul iernii. Zăpada se acumulează și se topește adesea de mai multe ori pe iarnă, cauzând inundații și evenimente de ploaie pe zăpadă. Modelarea precisă a dinamicii stratului de zăpadă este însă deosebit de dificilă în aceste medii mai calde și umede, de la altitudini joase, unde temperaturile apropiate de punctul de îngheț creează incertitudine.
Echipa de cercetători de la UVM, Serviciul Geologic al Statelor Unite (USGS) și Universitatea din Columbia Britanică a aplicat un model bazat pe principii fizice pentru a reprezenta mai bine scurgerile de la mijlocul iernii și pentru a informa mai bine analiza inundațiilor din regiune. Deși astfel de modele au fost testate și implementate pe scară largă în vestul Statelor Unite, puține studii au verificat abordarea fizică în nord-est. Studiul s-a concentrat pe Mount Mansfield, cel mai înalt vârf din lanțul Munților Verzi din Vermont. Zona de studiu s-a extins în bazinul hidrografic Ranch Brook, pe versantul estic al muntelui, locul unui monitorizaj hidrologic pe termen lung și un afluent al râului Winooski, care se varsă în lacul Champlain.
Altitudinile medii arată o sensibilitate ridicată
În această zonă, cu altitudini cuprinse între 200 și 1.300 de metri, cercetătorii au analizat sensibilitatea stratului de zăpadă și a sistemelor hidrologice la modificările simulate de temperatură și precipitații. Au descoperit că stratul de zăpadă este foarte sensibil, în special la altitudinile medii, între 700 și 900 de metri. Această bandă altitudinală coincide adesea cu linia dintre ploaie și zăpadă și cu temperaturile apropiate de punctul de îngheț, unde o creștere a temperaturii cu 1,1°C poate provoca o schimbare completă a fazei de precipitații din zăpadă în ploaie, accelerând topirea zăpezii.
Echipa a constatat că abordarea modelului de zăpadă bazat pe principii fizice a simulat mai precis observațiile privind echivalentul în apă al zăpezii, adâncimea zăpezii, densitatea stratului de zăpadă și scurgerile provenite din topirea zăpezii. Această abordare le permite cercetătorilor să analizeze modul în care schimbările viitoare ar putea afecta stratul de zăpadă vulnerabil și sistemele hidrologice din regiune. „Zăpada de iarnă este vitală pentru industria turismului din Vermont, dar sezonul de zăpadă este vulnerabil la o climă în schimbare rapidă”, spune dr. Jamie Shanley, hidrolog cercetător emerit la Centrul de Știința Apei din Noua Anglie al USGS. „Acest studiu avansează înțelegerea noastră fundamentală despre modul în care stratul de zăpadă reacționează la aceste schimbări în Munții Verzi și dincolo de ei.”
Echipa de cercetare i-a inclus și pe dr. Arne Bomblies, dr. Donna Rizzo și dr. Patrick Clemins de la Colegiul de Inginerie și Științe Matematice al UVM, dr. Beverley Wemple de la Colegiul de Arte și Științe al UVM, dr. John Hammond de la USGS și absolventul UVM dr. Graham Sexstone, acum cercetător științific la USGS. Înțelegerea modului în care iernile din regiune reacționează la o climă în schimbare poate ajuta la îmbunătățirea modelării și prognozării inundațiilor cauzate de topirea zăpezii, precum și la sprijinirea comunităților și ecosistemelor pe măsură ce condițiile de iarnă continuă să se schimbe în nord-estul Statelor Unite.
