Het Wasatch-gebergte in Utah staat bekend om de 'grootste sneeuw op aarde'. Sneeuwzoekers die skiën en snowboarden van wereldklasse nastreven, dragen jaarlijks meer dan een miljard dollar bij aan de economie. Snowmelt levert ook het grootste deel van het water aan snelgroeiende populaties langs het Wasatch Front, waaronder Salt Lake City. Begrijpen wat de timing en omvang van het smelten van sneeuw regelt, is van cruciaal belang voor Utah.

Het is ingewikkelder dan het opwarmen van luchttemperaturen; de energie van de zon en de langere daglichturen in de lente zijn de belangrijkste oorzaken van het smelten van de sneeuw. Zoals het dragen van een zwart shirt op een warme dag, alles dat het sneeuwoppervlak donkerder maakt, zoals stof, absorbeert meer zonlicht en versnelt het smelten. Terwijl mensen landschappen blijven veranderen, stof zal eerder op nabijgelegen toppen blazen. Toch beginnen wetenschappers net de impact van stof op sneeuw te begrijpen.

Een nieuwe studie van de Universiteit van Utah analyseerde de effecten van stofafzetting op een alpine studieveld in Alta, Utah in het Wasatch-gebergte. Voor de eerste keer, onderzoekers maten tegelijkertijd stof in de lucht en in de sneeuw. Ze ontdekten dat een enkele stofstorm op 13 april, 2017, de helft van al het stof voor het seizoen afgezet. Het extra zonlicht dat door het stof werd geabsorbeerd, maakte het sneeuwoppervlak donkerder, en leidde tot het smelten van de sneeuw een week eerder.

Met behulp van computersimulaties, het team modelleerde waar het stof vandaan kwam. Dat vonden ze eerst, voor de storm, stof kwam uit het zuiden, maar verschoof toen naar het westen. De westenwinden brachten stof van "hot spots" in de droge bodem van het Great Salt Lake, een relatief nieuwe stofbron vanwege historisch lage meren.

"Wat belangrijk is aan het Great Salt Lake is dat er geen waterrechten zijn, geen beleid om het meer op peil te houden. Naarmate het meer daalt, stofgebeurtenissen zullen naar verwachting vaker voorkomen, " zei McKenzie Skiles, universitair docent aardrijkskunde aan de U en hoofdauteur van de studie. "Alles wat van invloed is op het smelten van sneeuw kan economische en hydrologische gevolgen hebben. En nu is een van de stofbronregio's naast de deur. Kunnen we er iets aan doen door beleid vast te stellen dat een minimaal meerniveau handhaaft?"

De studie werd op 21 december online gepubliceerd in het tijdschrift Brieven voor milieuonderzoek .

Sneeuwsmelt in de Wasatch

Skiles en haar team observeerden vijf stofgebeurtenissen in het voorjaar van 2017, maar concentreerde zich op een enkele storm op 13 april omdat deze de grootste hoeveelheid stof neerzette, en omdat het stof uit de droge bedding van het Great Salt Lake leek te komen. Het team verzamelde gegevens bij de Atwater Study Plot, in de buurt van skigebied Alta in Alta, Utah. Ze verzamelden op drie manieren gegevens. Eerst, ze bemonsterden de grootte en het aantal deeltjes in de lucht. Tweede, ze groeven putten uit om de eigenschappen van de sneeuw te analyseren en stofconcentraties te onderzoeken. Derde, ze gebruikten computersimulaties om te schatten waar het stof vandaan kwam, en waar het zou moeten gaan. Ze hadden vertrouwen in de simulaties omdat ze de patronen vastlegden in monsters uit de lucht en sneeuw.

Om te meten hoe het stof de sneeuw beïnvloedde, Skiles berekende het verschil in energieabsorptie tussen door stof verduisterde sneeuw, en dezelfde sneeuw als het stofvrij was gebleven. De vergelijking omvat sneeuweigenschappen zoals sneeuwkorrelgrootte, sneeuwdichtheid, diepte en aërosolmenging. De totale impact van stof was om het smelten met 25 procent te versnellen.

Ze ontdekten dat het meeste stof ongeveer een uur nadat de eigenlijke storm was gepasseerd, werd afgezet, in de zogenaamde "postfrontale" winden. Bronnen zoals de Great Salt Lake Deseret waren de grootste stofuitstoters; stof van de droge hotspots in de bodem van het meer was goed voor ongeveer 10 procent van het afgezette stof. Echter, de computersimulaties suggereren dat veel van het stof ten noorden van het onderzoeksperceel opwaaide. Zonder sneeuwwaarnemingen in de regio, de onderzoekers konden geen hogere stofafzetting verifiëren, maar ze veronderstellen dat de impact waarschijnlijk groter was in de noordelijke Wasatch.

"In de hoofden van de meeste mensen, stof is een natuurlijke aerosol. Maar de omvang en frequentie van stof in de lucht wordt beïnvloed door menselijke activiteit, door landschappen te veranderen, is de kans groter dat stof door de wind wordt opgepikt, "Zei Skiles. "We weten dat sinds de vestiging van het Westen, de hoeveelheid stof in de lucht is toegenomen. En op hetzelfde moment, door stroomopwaartse wateronttrekkingen, het peil van de meren daalt ook, waardoor nog meer stof bloot komt te liggen."

Stof is een wereldwijd probleem

In oktober, Skiles was co-auteur van een paper waarin literatuur werd beoordeeld over het groeiende wereldwijde probleem van "lichtabsorberende deeltjes" op sneeuw in het tijdschrift Nature. De klimaatwetenschappelijke gemeenschap heeft de impact erkend van aërosolen die duidelijk verband houden met menselijke activiteit, zoals roet, maar moet nog rekening houden met andere deeltjes die sneeuw donkerder maken en het smelten versnellen.

"Sneeuw wereldwijd neemt af en het komt niet alleen door een opwarmend klimaat - het is ingewikkelder dan dat - sneeuw wordt ook donkerder, " zei Skiles. "We weten dat op sommige plaatsen aerosolen de watervoorraden aantasten, en het heeft deze climax op lange termijn. We weten ook dat de depositieniveaus in de toekomst waarschijnlijk niet zullen afnemen. Hoewel we de exacte omvang van de impact nog niet begrijpen, we weten dat stof meer aandacht verdient."

Skiles heeft stof op sneeuw bestudeerd in de Colorado Rockies, maar wil blijven kijken naar andere berggebieden.

"Ik ben geïnteresseerd in het zoeken in Wyoming, Montana en hier in Utah omdat we het regionale perspectief nodig hebben - we weten dat stof een dramatische invloed heeft op het smelten van sneeuw in Colorado, maar hoe is de impact op andere plaatsen? Als stof niet zo belangrijk is in deze regio's, wat regelt dan de veranderende sneeuwsmeltpatronen?" vroeg ze.