Результаты, опубликованные в Journal of Geophysical Research, показывают, что снег в Северной Америке вдали от городов во многих местах похож на снег в Арктике, с большим загрязнением на Великих равнинах США. Они также показывают, что сельскохозяйственные методы, а не только дымовые трубы и выхлопные трубы, могут иметь большое влияние на чистоту снега.
Во время своего почти 10 000-мильного похода по снежным полям Северной Америки исследователи особенно интересовались нефтяными месторождениями Баккен на северо-западе Северной Дакоты.«При всей этой разведке нефти, дизельных грузовиках и новых нефтяных скважинах люди задавались вопросом: есть ли огромное количество загрязнения воздуха, из-за которого снежный покров становится темнее?» — сказала ведущий автор Сара Доэрти, научный сотрудник Объединенного института изучения атмосферы и океана UW.
Они обнаружили, что эти действия, похоже, добавляют к снегу дополнительную сажу, но, возможно, не менее важна и грязь. Беспокойство из-за очистки масляных подушек, новых жилищных участков и всего дополнительного движения грузовиков по грунтовым дорогам означает более грязный снег.
Но даже вдали от нефтяных месторождений сельское хозяйство нарушает почву.«Наша работа предполагает, что землепользование и методы ведения сельского хозяйства могут иметь такое же значение, как и выбросы дизельного топлива во многих частях Великих равнин», — сказал Доэрти.Доэрти был частью команды исследователей атмосферы из UW, которые провели зиму 2013 года, путешествуя по северо-западным штатам США и некоторым провинциям Канады, чтобы воочию увидеть снег на континенте.В рамках проекта были собраны сотни образцов снега на 67 участках вдали от городов и крупных дорог.
Поездка привела исследователей из Сиэтла в Северную Дакоту и в Черчилль, Манитоба. Каждые несколько дней они растапливали и фильтровали снег в своих комнатах мотелей, а затем, вернувшись в лабораторию UW, они пропускали свет через фильтр, чтобы увидеть, сколько света было заблокировано, и проводили химические анализы, чтобы определить, какие частицы ответственны за это. (Подробнее о путешествиях группы читайте на http://www.bitly.com/snowsurveymethods)
Основное внимание уделялось сажи, очень светопоглощающей частице, выделяемой при сжигании дизельного топлива, угля или дерева. Многие страны регулируют черный углерод из-за его воздействия на качество воздуха и здоровье человека, но в последнее время ученые-климатологи также заинтересовались тем, что крошечные частицы затемняют снег и ускоряют таяние. Самые чистые образцы, которые они собрали, были взяты из северной Канады, с общим уровнем черного углерода или сажи, аналогичным уровню арктического снежного покрова.
В штатах Тихоокеанский Северо-Запад и Скалистые горы уровни были немного выше. Показания Великих равнин были более вариабельными и иногда в два-три или более раз выше, чем в других частях страны, обычно от 15 до 70 нанограммов сажи на грамм снега.Доэрти ранее работал с соавтором Стивеном Уорреном, почетным профессором атмосферных наук UW, в проводившемся им исследовании снега в Арктике в 2006–2010 годах.
Уоррен и Доэрти также работали с китайскими коллегами в съемках снега в 2010 году в северном Китае, используя одни и те же методы, поэтому объединенные результаты могут предоставить первую в мире глобальную карту чистоты снега.Результаты, полученные в Китае, показали, что уровень загрязнения в десятки и сотни раз выше, чем в Северной Америке, при этом самый высокий показатель на северо-востоке Китая составляет 1220 нанограммов сажи на грамм снега, вероятно, из-за промышленной деятельности и других выбросов в районе Пекина.
Но грязь и пустынная пыль также преобладали в снегах в центральном Северном Китае.«На большей части территории Великих равнин в центральной части США и на севере Китая снег не очень глубокий.
В США почти вся территория занята сельскохозяйственными угодьями, а в Китае много выпаса животных», — сказал Доэрти. «Когда дует ветер, грязь поднимается, может быть, всего на 10 футов от земли, и смешивается со снегом». Местные жители Северной Дакоты называют смесь «фырканьем».
В новом документе указано, сколько света блокируется и на каких длинах волн отфильтрованными образцами снега. Другими соавторами и сборщиками снега были профессор-исследователь Дин Хегг и аспиранты Ченг Данг и Рудонг Чжан, все из UW атмосферных наук.
В сопутствующей статье Данга и Хегга был проведен химический анализ североамериканских образцов, чтобы точно определить, какие соединения содержатся в снеге.«Большое внимание в климатических моделях уделяется сажи, потому что это загрязнитель, и он очень темный», — сказал Доэрти. «Но снег затемняется и другими вещами, такими как органика, а также пылью и почвой, которые могут попасть в снежный покров».
Фактически, они обнаружили, что в штатах Великих равнин до половины поглощения света происходит из-за органического вещества или «коричневого углерода» от сжигания ископаемого топлива и из почвы, которая смешивается с падающим снегом.Отложения влияют как на глобальный, так и на местный климат.
Например, загрязнение гималайских ледников вызывает опасения, что оно ускорит скорость таяния и нанесет ущерб водоснабжению. Для американских фермеров изменения отражательной способности снега могут повлиять на то, когда произойдет весеннее таяние и когда талая вода будет стекать.По словам Доэрти, вопрос о том, достаточно ли загрязнения, обнаруженного исследователями в Северной Дакоте, чтобы изменить время таяния снега, нужно будет решить с помощью климатических моделей для конкретного региона.
«Но сначала модели должны более точно представить количество грязи в снежном покрове», — добавила она.