Эти события непредсказуемы и трудно предсказуемы. Тем не менее, они станут более распространенными по мере потепления планеты и увеличения количества зимних осадков, выпадающих в виде дождя, а не снега.Специалисты Вашингтонского университета по горной гидрологии используют физику, лежащую в основе этих событий, для более точного прогнозирования рисков.
«Одно из главных заблуждений заключается в том, что либо дождь идет и смывает снег, либо что его жар от дождя тает», — сказал Николас Уэйанд, докторант Университета штата Вашингтон в области гражданской и экологической инженерии. Он представит свое исследование 18 декабря на ежегодном собрании Американского геофизического союза.Большинство крупнейших зарегистрированных паводков на западе США связаны со снегопадом. Но дело не в том, что дождь тает или смывает снег.
По словам Вайанда, причиной таяния больше всего виноват теплый и влажный воздух, окружающий капли. Влага в воздухе конденсируется на холодном снегу, как капли воды на банке с холодным напитком.
Энергия, выделяемая при конденсации влажного воздуха, поглощается снегом. Другая основная причина заключается в том, что из-за ливня воздух становится теплее, и этот воздух дует через снег, чтобы растопить его поверхность. Его работа подтверждает предыдущие исследования, показывающие, что эти процессы обеспечивают от 60 до 90 процентов энергии для плавления.
Места, в которых происходят наводнения из-за дождя и снега, — это города на реках, которые берут начало в горах, например, Сакраменто, Калифорния, и Централия, Вашингтон. Во время новогоднего наводнения 1997 года в Северной Калифорнии, таяние снега усугубило наводнение, в результате которого были прорваны дамбы и нанесен ущерб в миллионы долларов. Самым крупным недавним явлением, связанным с дождем и снегом в Вашингтоне, было наводнение 2009 года в бассейне Сноквалми. А наводнение в Калгари летом 2013 года включило снег из канадских Скалистых гор, из-за которого реки вышли из берегов.
Исследователи из UW разработали модель, воссоздав 10 самых сильных паводков, вызванных дождем и снегом, в период с 1980 по 2008 год в трех регионах: бассейн Сноквалми в штате Вашингтон, верховья бассейна Сан-Хоакин в центральной Калифорнии и восточно-северная развилка реки Перо. бассейн в южной Калифорнии.Их результаты позволяют им оценить риски для любого бассейна и любого надвигающегося шторма. Они обнаружили, что три фактора, которые имеют наибольшее значение, — это форма бассейна, высота перехода от дождя к снегу до и во время шторма и количество лесного покрова. Бассейны, наиболее уязвимые для таяния снегов, — это безлесные бассейны с большой площадью в переходной зоне дождя и снега, где осадки могут выпадать в виде снега, а затем дождя.
Деревья снижают риск наводнений, потому что они замедляют штормовые ветры.«Если вы когда-нибудь были в лесу в ветреный день, там намного спокойнее», — сказал Вайанд. Это замедляет передачу энергии от конденсации и контакта с теплым воздухом к снежному покрову.Моделирование также показывает, что на талая вода приходится около четверти общего объема затопления.
Это подтверждает более ранние исследования, показывающие, что снег не является основной причиной наводнений, связанных с дождем и снегом, но им нельзя пренебрегать, поскольку он добавляет воды в и без того сильный зимний ливень.Сложность горной погоды также играет роль.«Увеличение количества осадков с высотой над уровнем моря для некоторых из этих штормов намного больше, чем обычно, — сказала Джессика Лундквист, доцент кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды из Университета штата Вашингтон. «Более высокие потоки могут быть результатом более сильных дождей на больших высотах, а не таяния снегов».
В рамках связанной работы группа Лундквиста разработала датчик снега с теннисным мячом и измеряет рост и таяние снежного покрова в предгорьях к востоку от Сиэтла. Ученые стремятся лучше понять, как изменения климата и методов ведения лесного хозяйства могут повлиять на городское водоснабжение и риски наводнений.Вайанд и еще один ученик в группе разработали учебную программу для учителей из Сиэтла, чтобы объяснить явления дождя на снегу и физику, лежащую в основе их возникновения.
Они надеются начать преподавание по учебной программе где-то в следующем году.Другой соавтор работы, представленной в Сан-Франциско, — Мартин Кларк из Национального центра атмосферных исследований в Колорадо.