Kreken, rivieren en meren die worden gevoed door smeltende sneeuw in het westen van de VS zijn al bijna leeg vanaf half juli 2021, tot grote bezorgdheid van de boeren, biologen en sneeuwhydrologen zoals ik. Dit is niet verwonderlijk in Californië, waar de sneeuwniveaus van de vorige winter ver onder normaal lagen. Maar het is ook waar in Colorado en de Rocky Mountains, die in het algemeen een normale hoeveelheid sneeuw ontving. Je zou denken dat als er een normale hoeveelheid sneeuw zou vallen, je benedenstrooms genoeg water zou hebben. Rechtsaf?

Ruim een ​​eeuw geleden, sneeuwwetenschapper James Church aan de Universiteit van Nevada, Rene, begon te onderzoeken hoe de hoeveelheid sneeuw op de bergen zich verhoudt tot de hoeveelheid water in rivieren die gevoed worden door de smeltende sneeuw. Maar zoals hydrologen de afgelopen decennia hebben geleerd, de correlaties tussen sneeuw en rivierstromen zijn niet perfect. Verrassend genoeg, er is veel dat onderzoekers niet weten over hoe de sneeuwlaag is verbonden met rivieren.

Natuurlijk, een droge winter zal resulteren in magere stromen in het voorjaar en de zomer. Maar er zijn nog andere redenen waarom sneeuw uit de bergen een rivier beneden niet bereikt. Een groeiend onderzoeksgebied is het onderzoeken hoe droogte kan leiden tot chronisch droge grond die meer water opzuigt dan normaal. Dit water vult ook het onderliggende grondwater aan.

Maar een andere, minder bestudeerde manier waarop vocht verloren kan gaan, is door rechtstreeks in de atmosfeer te verdampen. Net zoals de hoeveelheid sneeuw elk jaar varieert, dat geldt ook voor het verlies van water aan de lucht. Onder de juiste omstandigheden, er kan meer sneeuw in de lucht verdwijnen dan er in rivieren smelt. Maar hoe sneeuwval en vochtverlies in de lucht zich verhouden tot de waterstanden in rivieren en meren is een belangrijk en niet goed begrepen onderdeel van de watercyclus, vooral in droge jaren.

Vocht verliezen aan de lucht

Er zijn twee manieren waarop vocht aan de atmosfeer kan worden verloren voordat het een kreek of rivier bereikt.

De eerste is door verdamping. Als water voldoende energie van de zon opneemt, de watermoleculen zullen veranderen in een gas dat waterdamp wordt genoemd. Deze drijvende waterdamp wordt vervolgens in de lucht opgeslagen. Het grootste deel van deze verdamping vindt plaats vanaf het oppervlak van meren, van water in de bodem of als sneeuw smelt en het water over rotsen of andere oppervlakken stroomt.

Een andere manier waarop vocht verloren kan gaan in de atmosfeer is er een waar u misschien minder bekend mee bent:sublimatie. Sublimatie is wanneer een vaste stof direct in een gas verandert, denk aan droogijs. Hetzelfde kan gebeuren met water wanneer sneeuw of ijs direct in waterdamp verandert. Als de lucht kouder is dan het vriest, sublimatie vindt plaats wanneer moleculen van ijs en sneeuw zoveel energie absorberen dat ze de vloeibare vorm overslaan en rechtstreeks naar een gas springen.

Een aantal atmosferische omstandigheden kan leiden tot verhoogde verdamping en sublimatie en uiteindelijk, minder water waardoor het naar kreken en beken. Droge lucht kan meer vocht opnemen dan vochtige lucht en meer vocht uit de grond naar de atmosfeer trekken. Harde wind kan ook vocht de lucht in blazen en weg van het gebied waar het aanvankelijk viel. En tenslotte, de warmere lucht is en meer zon die schijnt, hoe meer energie er beschikbaar is om sneeuw of water in damp om te zetten. Wanneer u combinaties van deze factoren krijgt, zoals warm, droge wind in de Rockies, Chinook-winden genoemd - verdamping en sublimatie kunnen vrij snel gebeuren. Op een droge, winderige dag, tot ongeveer vijf centimeter sneeuw kan sublimeren in de atmosfeer. Dat komt neer op ongeveer één zwembad water voor elk sneeuwoppervlak ter grootte van een voetbalveld.

Sublimatie is mysterieus

Het is relatief eenvoudig te meten hoeveel water er door een rivier of in een meer stroomt. En met behulp van satellieten en sneeuwonderzoeken, hydrologen kunnen behoorlijke schattingen krijgen van hoeveel sneeuw er op een bergketen ligt. Verdamping meten, en vooral sublimatie, is veel moeilijker om te doen.

Tegenwoordig schatten onderzoekers sublimatie meestal indirect met behulp van natuurkundige vergelijkingen en wind- en weermodellen. Maar er zijn veel onzekerheden en onbekenden in deze berekeningen. Aanvullend, onderzoekers weten dat het meeste vochtverlies door sublimatie plaatsvindt in alpine terrein boven de boomgrens, maar sneeuwwetenschappers meten daar zelden sneeuwdiepten. Dit draagt ​​bij aan de onzekerheid rond sublimatie, want als je niet weet met hoeveel vocht een systeem begon, het is moeilijk om te weten hoeveel er verloren is gegaan.

Eindelijk, het weer en de sneeuwlaag variëren sterk van jaar tot jaar. Dit alles maakt het meten van de hoeveelheid sneeuw die valt en vervolgens in de atmosfeer verdwijnt ongelooflijk moeilijk.

Wanneer wetenschappers sublimatie hebben kunnen meten en schatten, ze hebben vochtverliezen gemeten die variëren van enkele procenten tot meer dan de helft van de totale sneeuwval, afhankelijk van het klimaat en waar je bent. En zelfs op één plek, sublimatie kan van jaar tot jaar sterk variëren, afhankelijk van sneeuw en weer.

Wanneer vocht in de atmosfeer verdwijnt, het zal uiteindelijk als regen of sneeuw naar de oppervlakte vallen. Maar dat zou aan de andere kant van de aarde kunnen zijn en is niet nuttig voor door droogte geteisterde gebieden.

Belangrijke kennis

Het is moeilijk te zeggen hoe belangrijk het verlies van vocht aan de atmosfeer is voor de totale waterkringloop in een bepaald gebergte. Geautomatiseerde sneeuwmonitoringsystemen - vooral op grote hoogte boven de boomgrens - kunnen onderzoekers helpen beter te begrijpen wat er met de sneeuw gebeurt en de omstandigheden die verliezen aan de atmosfeer veroorzaken.

De hoeveelheid water in rivieren - en wanneer dat water verschijnt - heeft invloed op de landbouw, ecosystemen en hoe mensen leven. Wanneer er een watertekort is, problemen optreden. Met klimaatverandering die leidt tot meer droogtes en wisselend weer, het opvullen van een kennishiaat van de waterkringloop zoals die rond sublimatie is belangrijk.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.