Een toekomstige warmere wereld zal vrijwel zeker een afname van zoet water uit het bergsneeuwpakket van de Sierra Nevada bevatten. Nu een nieuwe studie door het Lawrence Berkeley National Laboratory van het Department of Energy (Berkeley Lab) dat de bovenloopgebieden van de 10 belangrijkste reservoirs van Californië analyseerde, die bijna de helft van de oppervlakte van de staat vertegenwoordigen, ontdekten dat ze tegen 2100 gemiddeld een daling van 79 procent in het piekwatervolume in de sneeuw konden zien.

Bovendien, de studie wees uit dat piektiming, die historisch gezien 1 april was vier weken zou kunnen stijgen, wat betekent dat sneeuw eerder zal smelten, waardoor het tijdsverloop tussen het moment waarop er water beschikbaar is en het moment waarop er het meest naar gevraagd wordt, wordt vergroot.

Onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven , "The Changing Character of the California Sierra Nevada as a Natural Reservoir" heeft tot doel te beantwoorden wanneer en hoe de sneeuwlaag en het smelten van de sneeuw zullen veranderen - inclusief of er variaties zijn per regio of hoogte - door klimaatsimulaties te analyseren halverwege de eeuw en het einde van de eeuw over vijf verschillende regionale klimaatmodellen.

"Deze studie is uniek omdat we steekproeven nemen uit een gemeenschap van modellen, zodat we kunnen zien of modellen het halverwege de eeuw en het einde van de eeuw niet met elkaar eens zijn over een aantal verschillende snowpack-metingen, zoals piekmomenten, totaal watervolume, en smeltsnelheid, " zei Alan Rhodes, een postdoctoraal onderzoeker van Berkeley Lab en hoofdauteur van de studie. "Wat we ontdekten, is dat de modellen halverwege de eeuw het meestal meer oneens zijn, maar tegen het einde van de eeuw zijn ze vrijwel in overeenstemming met een ander dat in een scenario met hoge emissies er tegen 2100 een dramatische afname van de sneeuwlaag in de Sierra Nevada zal zijn."

Wat ook kenmerkend was aan dit onderzoek, is dat de wetenschappers direct samenwerkten met waterbeheerders met als doel 'actionable science' te produceren. Dat omvatte het krijgen van feedback van waterbeheerders over welke statistieken het nuttigst zouden zijn voor het plannen van hulpbronnen.

"Waterbeheerders concurreren voortdurend tussen hoeveel overstromingsrisico ze kunnen omgaan met reservoiropslag en hoeveel ze kunnen leveren aan stedelijke en agrarische gebruikers, " zei Rhoades. "We gaan met hen in gesprek, en zeg, Hallo, is dit een handige manier om naar problemen met sneeuwlagen in de bergen te kijken?"

Snowpack in de bergen is een kritieke waterbron voor Californië, en veel ervan komt in een heel smal venster. "Onze neerslag is echt intermitterend en extreem gedreven, " zei Rhoades. "We krijgen in principe 50 procent van onze jaarlijkse neerslag in vijf tot vijftien dagen, of één tot twee weken. Onze watervraag is het grootst tijdens de zomermaanden, wanneer we niet veel neerslag krijgen, dus we vertrouwen echt op mountain snowpack als een noodoplossing voor onze watervoorziening."

Een ander opvallend kenmerk van de stormen in Californië is dat ze relatief warm zijn. "Dus terwijl de wereld blijft opwarmen, deze stormen zullen nog warmer worden en zullen niet snel vriezen, waarbij u sneeuwval of sneeuwophoping kunt hebben en de aanhoudende sneeuw op het oppervlak, " hij zei.

Als resultaat, de hoeveelheid sneeuw zal naar verwachting afnemen, terwijl de regen zou kunnen toenemen, hoewel deze studie niet naar regenval keek.

Voor deze studie is Rhoades en zijn co-auteurs - Berkeley Lab klimaatwetenschapper Andrew Jones en UC Davis universitair docent regionale klimaatmodellering Paul Ullrich - analyseerden negen simulaties over vijf verschillende regionale klimaatmodellen die deel uitmaken van de Noord-Amerikaanse CORDEX, die onder toezicht staat van een groep wetenschappers die hun dataprotocollen coördineren om oorzaak en gevolg te kunnen isoleren en analyseren. De simulaties werden uitgevoerd met resoluties van 25 km en 50 km en gingen uit van een scenario met hoge emissies, zoals gedefinieerd door het Intergouvernementeel Panel van de VN inzake klimaatverandering.

De wetenschappers analyseerden de sneeuwlaag stroomopwaarts van 10 grote reservoirs - drie in Noord-Californië, drie in Centraal-Californië, en vier in Zuid-Californië. Gemiddeld voorspelden de klimaatmodellen tegen het einde van de eeuw 79 procent minder sneeuw op de piekmomenten in vergelijking met historische niveaus en de piektiming verschoof vier weken eerder. De piektiming is voor waterbeheerders belangrijk als indicator voor de start van het smeltseizoen.

Een andere bevinding was een meer dramatische afname van de sneeuwlaag in Noord-Californië, vooral tegen het midden van de eeuw, dan in andere delen van de staat. De reden daarvoor, Rhodes zei, kan zijn omdat de bergen in de noordelijke Sierras gemiddeld lager zijn dan die in de centrale en zuidelijke Sierras en daarom minder in staat zijn om de stormfase van regen naar sneeuw te veranderen.

Aanvullend, de studie toonde ook aan dat de smeltsnelheid van sneeuw zal afnemen. Dus het totale sneeuwseizoen, die zowel het accumulatie- als het smeltgedeelte van het seizoen omvat, zal afnemen met 20 dagen halverwege de eeuw en 39 dagen tegen het einde van de eeuw (voornamelijk in het accumulatiegedeelte van het seizoen). Dit komt deels omdat toekomstige stormsystemen minder sneeuw zullen produceren, maar ook omdat de piektijd verschuift naar eerder in het jaar, de dagen zijn korter en er is minder energie beschikbaar om de sneeuw te smelten.

De recente National Climate Assessment kwam tot vergelijkbare conclusies over afnemend sneeuwdek in een warmere wereld, met eerdere pieken en langzamer smelten. "De snowpack-literatuur komt vrijwel overeen met dezelfde algemene conclusies op het niveau van continentaal tot berggebied in een opwarmende toekomst, " zei Rhoades. Hij voegde eraan toe dat de nieuwe studie van Berkeley Lab enkele van de onderzoekslacunes in de National Climate Assessment op drie manieren aanpakt - door snowpack over meerdere modellen te analyseren, waardoor ze kunnen kijken naar de onzekerheid die gepaard gaat met de keuze van klimaatmodellen; door de data te analyseren in meer voor waterbeheer relevante regio's; en door input van belanghebbenden te integreren om de gegevens nuttiger te maken.