美国西部低雪到无雪的山地在本世纪下半叶可能非常普遍

劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的研究人员领导的一项新研究分析了未来低雪到无雪的可能时间，它对水管理意味着什么，以及现在可以避免灾难性后果的投资机会。

他们发表在《自然评论-地球与环境》杂志上的评论文章"低至无雪的未来及其对美国西部水资源的影响"，分析了以前的气候预测，并发现如果温室气体排放继续沿用高排放方案，低至无雪的冬天将在35至60年内成为美国西部的常规现象。此外，该研究重新评估了美国水管理中长期存在的假设，并强调科学家和水管理者需要更紧密地合作，以制定和实施气候适应战略。

内华达山脉、落基山脉、喀斯特山脉和其他山脉通过捕捉、储存和释放水供下游使用，提供了巨大的服务。从历史上看，融雪时间为春季和夏季的供水提供了关键的延迟，此时降水较少，农业用水需求量最大。导致雪堆萎缩的因素主要与温度上升和降水特征的转变有关。温暖的温度也意味着风暴将产生更多的降雨和更少的降雪，限制了可以在冬季形成的季节性积雪的数量。

这项研究由伯克利实验室地球和环境科学领域的作者Erica Siirila-Woodburn和Alan Rhoades共同领导，从文献回顾开始，提炼出几百项关于雪量损失的科学研究；在这些研究中，他们确定并分析了18项对美国西部雪量进行定量预测的研究。

低雪到无雪的未来何时到来？

"最近的一项研究强调，自20世纪50年代以来，美国西部4月1日的积雪储水量下降了21%--这相当于米德湖的储存量。在我们的审查中，我们发现，在本世纪中叶左右，我们应该预计到积雪量会有类似的下降，"Rhoades说。"到本世纪末，下降幅度可能达到50%以上，但不确定性的范围更大。"

许多水资源管理者使用4月1日这个有点武断的日期来进行积雪观测和规划决策。在过去的几十年里，积雪量的峰值有所下降，同时积雪峰值的时间也有所提前，气温每升高1摄氏度（1.8华氏度），峰值就会在一年中提前约8天出现。

许多地区近年来已经经历了雪量很少的冬天，例如2015年的锡耶拉山脉，4月1日的积雪量是正常水平的5%，作者称之为"极端"事件。该文件定义了另外两种类型的低至无雪状况--"偶发的低至无雪"，或当一个山地盆地的一半以上连续五年经历低至无雪时，以及"持续的低至无雪"，在这种情况下连续10年发生。"低雪"被定义为当积雪（或更准确地说，雪水当量，衡量积雪融化时将释放多少水）处于历史峰值的第30个百分点或更低。

使用这些定义，根据一个高分辨率的气候预测，加州最早在2040年代末就会经历偶发的低雪到无雪，并在2060年代经历持续的低雪到无雪。对于美国西部的其他地区，持续的低至无雪将在20世纪70年代出现。作者提醒说，需要用更广泛的气候预测进行更多的分析，以加强对低至无雪状况出现的时间线的信心。

作者描述了他们研究中的气候预测，写道"在21世纪的中期和末期，相对于历史时期，美国西部越来越多的地区受到雪水当量不足的影响。特别是，在1950-2000年期间，只有8-14%的年份被归类为低至无雪，而在2050-2099年期间，这一比例为78-94%。在所有地区，一个突然的转变大约发生在21世纪中后期"。

对水资源的影响

低雪到无雪的未来的影响不仅仅是溪流减少，尽管这肯定是一个重要的后果。例如，在内华达山脉，典型的4月1日的积雪量几乎是加州地表水库储水量的两倍。

Siirila-Woodburn说："一个低雪到无雪的未来对美国西部的储水地点和时间有巨大的影响。"除了对观光等方面的直接影响外，从水文的角度来看，对自然和管理的系统也有很多次要影响。因此许多结果会随之改变，例如从野火发生率的增加到地下水和地表水模式的变化以及植被类型和密度的变化。"

随着雪的减少和雨的增加，山区系统的地下水位可能受到影响，因为融雪比降雨更有效地渗入地下。此外，低海拔地区的积雪减少将减少储存在山区的积雪的总表面积，可能导致渗入地下的可用融雪剂减少。

作者做这项研究的目的是为了刺激现在对适应战略的思考。Rhoades说："我们希望社会对这些积雪的变化采取主动，而不是被动。我们在介绍低至无雪的文献综述时，希望能以'一站式'的方式了解这个问题。此外，我们强调了一些新颖的气候适应战略，这些战略是通过非传统的学术和水务机构的合作而产生的，这将是在一个更温暖的世界中克服失雪所需的适应方法组合的关键部分。"

其中一种伙伴关系是能源部支持的一个名为HyperFACETS的项目，该项目涉及包括伯克利实验室在内的11个研究机构，与加州、科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州的水务公司经理合作。

该文件还讨论了潜在的适应战略，例如一种被称为有管理的含水层补给的技术，即把多余的地表水作为地下水储存起来供以后使用。另一项相对较新的技术，即预测性水库运行，其中天气和水文预测被用来通知关于保留或释放水库的决定，最近显示在加州门多西诺湖增加了33%的储水量。

这些和其他技术显示出增加供水的前景，但作者也建议在科学家之间和整个社会中进行更多的交叉合作，以扩大气候适应战略的组合。

"我们倡导参与最佳科学实践的想法，以及研究人员和利益相关者之间更多的合作或伙伴关系。例如，城市管理者关注的是防洪；农民关注的是蓄水；每个人都有自己的目标。即使在科学内部，各学科通常也是孤立的，"Siirila-Woodburn说。"如果每个人都一起工作来管理水，而不是为了自己的目的独立工作，就会有更多的水可以使用。"