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Bericht: Der Fall Des Sich Verschiebenden Schnees
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Ursprünglich veröffentlicht auf Climate Central.

Ob Sie zwischen Palmen oder Kiefern leben, Schnee spielt eine entscheidende Rolle für unser Klima. Schnee hält unseren Planeten kühler, beeinflusst die Wasserressourcen erheblich und ist ein aufschlussreicher Indikator für den Klimawandel.

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Die Vorhersage von Schneefällen und die Bestimmung langfristiger Trends der Schneeklimatologie sind von Natur aus eine Herausforderung, aber das Forschungsteam von Climate Central hat eine Analyse der Schneefalltrends in den Vereinigten Staaten erstellt. Zwar lässt sich aus den Ergebnissen kein einheitlicher nationaler Gesamttrend beim Schneefall ablesen, jedoch zeigen sich klare regionale und saisonale Muster. In fast allen Gebieten des Landes nimmt der Schnee in den "Schulter" -Jahreszeiten - Herbst und Frühling - ab. Ergebnisse von 145 Standorten zeigen, dass 116 Stationen (80 %) den Schneefall vor Dezember und 96 Stationen (66 %) nach dem 1. März verringert hatten. Der Winter zeigte eine gemischte Bilanz, mit mehr Schnee in nördlichen Klimazonen und weniger Schnee in den südlichen Regionen. Wir haben auch den Gesamtschneefall von den 1970er bis 2010er Jahren verglichen und anhand der Endpunktanalyse die 20 Städte mit den größten prozentualen Zuwächsen und Verlusten eingestuft.

Die sich ändernden Muster, wie viel, wann und wo Schnee fällt, haben erhebliche Auswirkungen auf unser Klima, unsere Wirtschaft und unser Leben. Dieser Bericht bietet eine Einführung in die Klimatologie von Schnee und enthält Ressourcen, wie Sie über Schnee – oder Schneemangel – in Ihrer Nähe berichten können.

Die globale Erwärmung und ihre Auswirkungen auf den Schnee

Die Temperatur ist offensichtlich der Hauptfaktor dafür, ob Niederschläge als Schnee, Eis oder Regen auf den Boden fallen. Da die Oberflächentemperatur der Erde weiter ansteigt, wirkt sich dies bereits auf die Schneefallmuster und -mengen aus. Der gesunde Menschenverstand sagt uns, dass ein wärmeres Klima weniger Schneefall hat, da wärmere Temperaturen wahrscheinlich dazu führen, dass der Schnee zu Regen schmilzt, bevor er auf die Erde trifft, oder ihn schnell schmilzt, wenn er den Boden berührt. In den Vereinigten Staaten sind die Winter die schnellste Erwärmungssaison, die längsten Kälteeinbrüche werden kürzer und die Anzahl der Tage mit Temperaturen unter 32 ° F wird voraussichtlich im ganzen Land weiter zurückgehen.

Entgegen der Intuition könnte die globale Erwärmung kurz- bis mittelfristig dazu führen, dass kältere Regionen stärker schneien. Das liegt daran, dass wärmere Luft mehr Feuchtigkeit „hält“– etwa vier Prozent mehr pro Grad (F) – und dass bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zusätzliche Feuchtigkeit als Schnee fallen kann.

Laut der laufenden akademischen Forschung können wärmere Oberflächentemperaturen und reduziertes arktisches Meereis auch zu veränderten atmosphärischen Zirkulationsmustern führen, die kalte Ereignisse in den Osten der Vereinigten Staaten bringen.

Schnee messen - es ist kompliziert

Schneefall ist schwer konsistent und genau zu messen. Schnee weht und verweht, er kann sich verdichten, er kann bei Kontakt schmelzen. Sogar während des gleichen Schneeereignisses kann eine Gemeinde eine leichte Bestäubung erhalten, während eine nahe gelegene Nachbarschaft mit einer etwas höheren Lage ein paar Zentimeter abbekommt.

Die Untersuchung, wie Schneefallmessungen aufgezeichnet werden, ist entscheidend für den Vergleich von Schneedaten über Zeit und Ort hinweg, einschließlich solcher Dinge wie Beobachteranweisungen, Beobachtungszeit, Beobachterwechsel und wo die Messungen vorgenommen wurden. Unterschiedliche Ergebnisse können auftreten, wenn Beobachtungen auf einer natürlichen Oberfläche, einem Bürgersteig, auf einem Picknicktisch oder auf einem „Snowboard“gemacht wurden. Neben der Messung der tatsächlichen Schneefallmengen gibt es auch andere Arten von Schneemessungen, einschließlich des darin enthaltenen äquivalenten Wassers und der Schneedecke, die die Tiefe von Alt- und Neuschnee auf dem Boden umfasst.

Um langfristige Trends zu untersuchen und Dateninkonsistenzen zu minimieren, untersuchte Climate Central die Schneefalltrends auf zwei Arten. Zuerst haben wir eine Methodik angepasst, die von einer Reihe von Akademikern verwendet wird, die sich seit Jahrzehnten mit Schneefall beschäftigen. Wir haben Schneefalldaten für 244 Orte von 1970 bis 2019 gesammelt. Wetterstationen mit einem durchschnittlichen jährlichen Schneefall von weniger als 5 Zoll wurden ausgeschlossen, ebenso wie Stationen, bei denen 20 % oder mehr ihrer Daten fehlten. Dadurch konnten wir insgesamt 145 Stationen auf saisonale Trends über 50 Jahre untersuchen (Tabelle 1). Darüber hinaus verglichen wir die durchschnittliche jährliche Schneefallsumme im ersten und letzten Jahrzehnt des Untersuchungszeitraums, eine Methode, die als Endpunktanalyse bekannt ist. Eine Reihe von Stationen weist große Lücken in den Schneefalldaten im Zusammenhang mit der Installation von Automated Surface Observing Systems (ASOS) auf, die an einer Reihe von Standorten menschliche Beobachtungen ersetzten. Durch den Vergleich der Daten an den Endpunkten des Untersuchungszeitraums konnten wir 142 Stationen in unser Ranking der Stationen mit den größten Schneeverlusten oder -gewinnen aufnehmen (Tabellen 2 und 3). Es hat sich gezeigt, dass Daten in der Nähe der Endpunkte einer Zeitreihe einen großen Einfluss auf den Gesamttrend haben.

Regionale Ergebnisse: Weniger Schnee in der Nebensaison, eine gemischte Bilanz bei der Akkumulation

Die Ergebnisse der Analyse von Climate Central zeigen keinen einzigen nationalen Gesamttrend beim Schneefall, aber wenn man sich die Aufzeichnungen der Schneestationen nach Regionen ansieht, zeigten sich eine Reihe klarer Muster. Einer der deutlichsten Trends, der sich in fast allen Gebieten abzeichnet, ist, dass der Schnee in den „Schulter“-Saisons – Herbst und Frühjahr – abnimmt. In den letzten 50 Jahren nahm der Schneefall vor dem 1. Dezember in allen Regionen des Landes ab, für die Ergebnisse bewertet werden konnten. Nach dem 1. März ging der Schneefall in allen Regionen mit Ausnahme der Regionen Nordosten und Ost-Nord-Zentral zurück. Der Winter zeigte eine gemischte Bilanz, mit mehr Schnee in nördlichen Klimazonen und abnehmendem Schnee in den südlichen Regionen.

Prozentsatz der Stationen mit abnehmendem Schnee nach Region, 1970-2019.

Die Staaten sind nach den US-Klimaregionen der NOAA gruppiert.

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Zentral (Illinois, Indiana, Kentucky, Missouri, Ohio, Tennessee, West Virginia)

Diese Staaten verzeichneten in allen drei Jahreszeiten abnehmende Schneefälle, wobei die Herbstsaison den größten Rückgang aufwies - 32 von 43 Stationen verzeichneten niedrigere Schneemengen. Nashville (-60 %) und Knoxville (-52 %) rangieren an der Spitze der Liste der abnehmenden Schneefälle für die Endpunktzeiträume 1970-79 und 2010-19. Nashville erlebte in den 1970er Jahren einen durchschnittlichen jährlichen Schneefall von fast einem Fuß Schnee, aber im letzten Jahrzehnt im Durchschnitt weniger als 5 Zoll pro Jahr.

Ost-Nord-Zentral (Iowa, Michigan, Minnesota, Wisconsin)

Fast alle Stationen in diesen Staaten des Mittleren Westens verzeichneten im Winter einen langfristigen Anstieg des Schneefalls. Der Schneefall mit Seeeffekt hat um die Lake Superior und Michigan herum zugenommen, obwohl die Veränderungen nicht einheitlich sind. Die Eisdecke wirkt sich auf den Schneefall mit Seeeffekt aus, da zugefrorene Seen die Feuchtigkeitszufuhr für die Schneebildung unterbrechen. Insgesamt hat die Eisbedeckung der Seen in den letzten Jahren aufgrund der wärmeren Temperaturen und der längerfristigen Eisfreiheit der Seen abgenommen, was mehr Schnee unterstützt. Marquette, Michigan, verzeichnete mit einem Anstieg von 45% einige der größten Zuwächse, was einer durchschnittlichen jährlichen Zunahme von 56 Zoll während des letzten Jahrzehnts im Vergleich zu 1970-79 entspricht. Im Herbst verzeichneten 13 von 14 Stationen einen Schneerückgang und die Hälfte eine Abnahme des Schneefalls während der Frühjahrssaison.

Nordosten (Connecticut, Delaware, Maine, Maryland, Massachusetts, New Hampshire, New Jersey, New York, Pennsylvania, Rhode Island, Vermont)

Der Nordosten ist die einzige Region mit zwei Jahreszeiten mit steigenden Schneefällen. Während der Wintersaison verzeichneten mehr als zwei Drittel der Stationen eine Zunahme des Schnees, und im Frühjahr verzeichneten 17 von 31 Stationen eine langfristige Zunahme von 1970 bis 2019. Im Herbst war jedoch ein Rückgang der Schneemengen zu verzeichnen Schneefallhöhe an 22 Stationen. Eine Reihe von Städten im Nordosten verzeichnete seit den 1970er Jahren einen deutlichen Anstieg der durchschnittlichen jährlichen Schneemenge, darunter Atlantic City, N.J. (71%), New York City (66%) und Philadelphia (37%). Unabhängig davon schafft die Erwärmung des Ozeanwassers vor der Küste auch günstige Bedingungen für größere und extremere Winterstürme, insbesondere entlang der Ostküste. Die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) stellt fest, dass die östlichen zwei Drittel der Vereinigten Staaten in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts etwa doppelt so viele extreme Schneestürme erlebten wie in der ersten Hälfte.

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Nordwesten (Idaho, Oregon, Washington)

Die Analyse von Daten aus 50 Jahren zeigt, dass die Schneemengen an 91% der Stationen im Nordwesten im Herbst zurückgehen. Der Schneefall nahm in den Wintermonaten an 7 von 11 Stationen zu, nahm aber im Frühjahr wieder ab. Dies ist eine Region, in der die angesammelte Winterschneedecke in den Berggebieten für den jährlichen Wasserkreislauf unerlässlich ist, da die Schneeschmelze Süßwasser liefert, das die lokalen Wasserscheiden in den trockeneren Sommermonaten erhält. Ein wachsender Teil des Westens hat seit Beginn des 20. Jahrhunderts zunehmende Dürren erlebt, die die Wasserversorgung belasten und das Risiko von Waldbränden erhöhen. Eine Studie von Forschern der Portland State University aus dem Jahr 2019 ergab, dass die Schneefallhäufigkeit im bergigen Nordwesten an Standorten in niedriger und mittlerer Höhe am stärksten zurückging. Die Studie prognostizierte auch, dass bis zum Ende des 21. Jahrhunderts an vielen Standorten des SNOTEL-Beobachtungsnetzes mehr Niederschlag als Regen als als Schnee fallen wird.

Süden (Arkansas, Kansas, Louisiana, Mississippi, Oklahoma, Texas)

Südosten (Alabama, Florida, Georgia, North Carolina, South Carolina, Virginia)

In den meisten Südstaaten zeigte die Analyse rückläufige Schneetrends für eine Region des Landes, die anfangs relativ wenig Schnee hatte. In der Region Süd verzeichneten 11 von 14 Stationen im Winter geringere Schneefälle und 13 im Herbst einen Rückgang. Mehr als zwei Drittel der Sender im Süden mussten im Frühjahr Verluste hinnehmen. In der Region Südost verzeichneten 10 von 11 Stationen weniger Schnee im Winter und 9 Stationen weniger Schnee im Herbst und Frühjahr. Der Schneefall in El Paso, Texas, sank von 5,73 Zoll in den 1970er Jahren auf nur 2,76 Zoll jährlich im letzten Jahrzehnt. Charlotte, N.C., verzeichnete einen Rückgang von 39 % von 7,25 Zoll auf nur 4,42 Zoll.

Südwesten (Arizona, Colorado, New Mexico, Utah)

Unsere Analyse zeigte, dass die Schneemengen im Südwesten abnahmen, wobei alle fünf Stationen im Herbst und Frühjahr einen Rückgang verzeichneten und vier Stationen im Winter rückläufig waren. Sowohl ausbleibende Niederschläge als auch immer zu warme Temperaturen führen zu Schneedürren, die zuletzt zu gravierenden Wasserknappheiten im Colorado River Basin und im Rio Grande beigetragen haben. Die Station Albuquerque/Santa Fe verzeichnete in den letzten zehn Jahren einen Rückgang des Schneefalls um 50 %, ein Rückgang von durchschnittlich fast 7 Zoll pro Jahr. Salt Lake City, der Gastgeber der Olympischen Winterspiele 2002, verzeichnete einen Rückgang um 42 %, von durchschnittlich 72 Zoll pro Jahr auf 42 Zoll pro Jahr.

Westen (Kalifornien, Nevada)

Nur eine Station in Kalifornien und Nevada erfüllte die Kriterien für Schneefallmessungen in dieser Analyse, eine Stichprobengröße, die zu klein ist, um Rückschlüsse auf Trends zu ziehen. Andere Untersuchungen, die mehr westliche Bundesstaaten umfassten, ergaben, dass die Schneedecke in höheren Lagen im Westen der USA von 1982 bis 2016 um 41 % oder eine Fläche von der Größe von South Carolina abgenommen hat. Staaten und Klimazonen, aber im Frühjahr am größten. Und eine andere Studie ergab, dass mit steigenden Temperaturen die Niederschlagsmenge, die eher als Schnee als als Regen fällt, voraussichtlich abnimmt, was die Schneeschmelze beschleunigt. Schneefall ist für die Wasserressourcen in dieser Region unerlässlich, da ein Drittel des Wassers, das von kalifornischen Städten und Ackerland verbraucht wird, aus geschmolzener Schneedecke stammt.

West-Nord-Zentral (Montana, Nebraska, North Dakota, South Dakota, Wyoming)

In den nördlichen Rockies und Plains nahm der Schneefall im Winter zu, wobei nur 2 von 15 Stationen rückläufige Schneemengen zeigten. Der Schneefall nahm jedoch sowohl im Herbst als auch im Frühjahr ab – 11 Stationen verzeichneten im Herbst und 10 im Frühjahr geringere Mengen. In den letzten zehn Jahren verzeichnete Mitchell, S.D., einen 77%igen Anstieg des Schneefalls im Vergleich zu den 1970er Jahren mit einem Durchschnitt von 43 Zoll pro Jahr.

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Schneefall hat Folgen

Winterstürme können teuer und sogar tödlich sein, insbesondere wenn in dicht besiedelten Gebieten starker Schneefall und extreme Windereignisse auftreten. Seit 2000 haben sechs Winterstürme mindestens eine Milliarde US-Dollar Schaden angerichtet, so die NOAA, die Milliarden-Dollar-Katastrophen verfolgt. Vier dieser Sturmereignisse ereigneten sich innerhalb der letzten sechs Jahre, alle im Januar oder später. Aber abnehmender Schnee kann negative Folgen für unser Klima, unsere landwirtschaftliche Produktion und unsere Wirtschaft haben.

Das Reflexionsvermögen von Neuschnee, bekannt als Albedo, ist sehr hoch und reflektiert mehr als 80% des einfallenden Sonnenlichts zurück in die Atmosphäre (im Gegensatz dazu reflektieren dunklere Oberflächen wie offene Ozeane nur etwa 6% und Bäume, Pflanzen und Boden reflektieren 10 bis 30 %). Dieses hohe Reflexionsvermögen ist im Frühling am wichtigsten, wenn längere Tage auf der Nordhalbkugel zu mehr Sonnenschein führen und schneebedeckte Gebiete die Sonnenenergie zurückreflektieren und den Planeten kühler halten. Schnee hat auch isolierende Eigenschaften, wirkt wie eine Decke für den Boden und seine Organismen und schützt sie vor Schwankungen der Lufttemperatur über der Schneeoberfläche. Wenn der Boden gefriert, kann er neues flüssiges Wasser nicht leicht aufnehmen, was zu mehr Abfluss und möglichen Überschwemmungen führt. Die Forschung hat auch gezeigt, dass die Überschwemmungsgröße exponentiell ansteigt, da ein höherer Anteil des Niederschlags als Regen und nicht als Schnee fällt, was darauf hindeutet, dass das Hochwasserrisiko im Winter und Frühjahr mit der Erwärmung unseres Klimas zunehmen könnte. Die schweren Überschwemmungen, die 2019 Tausende von Häusern sowie Landwirtschaft und Infrastruktur in den Southern Plains betrafen, haben Schätzungen zufolge Schäden in Höhe von 6,2 Milliarden US-Dollar verursacht.

Schnee ist eine wichtige wirtschaftliche Ressource für viele Gemeinden im ganzen Land. Laut einem Bericht von Protect Our Winters aus dem Jahr 2018 trugen die Konsumausgaben von Snowboardern, Skifahrern und Schneemobilfahrern in der Wintersaison 2015-2016 zur US-Wirtschaft schätzungsweise 20,3 Milliarden US-Dollar bei. Im Vergleich zu einer durchschnittlichen Saison bringen hohe Schneejahre zusätzliche 692,9 Millionen US-Dollar und 11.800 zusätzliche Arbeitsplätze; In schneearmen Jahren geht der wirtschaftliche Wert von über 1 Milliarde US-Dollar verloren und kostet 17.400 Arbeitsplätze.

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Schauen Sie sich unsere lokalen Grafiken der saisonalen Schneetrends für 145 Orte online an, die zeigen, wie der Schnee in den letzten 50 Jahren zu- oder abgenommen hat.

Schneeveränderungen wirken sich auch auf die Landwirtschaft aus, insbesondere in den westlichen Bundesstaaten, die auf Schneedecke als Wasserquelle angewiesen sind. Da ein größerer Prozentsatz der Winterniederschläge als Regen zu fallen begonnen hat, hat dies möglicherweise schwerwiegende Folgen. In den meisten Teilen des Westens beginnt der jährliche Wasserkreislauf im Winter als Tiefschneedecke und schmilzt im Frühjahr langsam. Ohne Schnee gibt es weniger Wasserversorgung für die Stauseen des Gebiets. Allein die Schneedecke der Sierra Nevada wird in Kalifornien jährlich schätzungsweise 47 Milliarden US-Dollar in der Agrarindustrie decken.

Egal, ob Sie beim ersten Anzeichen einer Schneeflocke Ihr Snowboard und Ihre Skier wachsen lassen oder wieder unter die Decke tauchen, die wechselnden Schneefallmuster sind ein Zeichen für unser sich änderndes Klima. Zukünftige Winter werden für viele von uns wahrscheinlich wärmer und feuchter.

METHODIK: Die gesamten jährlichen und saisonalen (Herbst, Winter und Frühling) Schneefalldaten von 1970 bis 2019 wurden aus dem Applied Climate Information System erhalten. Für die saisonale Analyse, die sich über den gesamten Zeitraum von 50 Jahren erstreckte, wurden Stationen, denen mehr als 20 % der täglichen Daten (10 Jahre) für jede Jahreszeit im Untersuchungszeitraum fehlten, ausgeschlossen. Fünfzigjährige saisonale Schneefalltrends wurden mit Hilfe der linearen Regressionsanalyse analysiert. Für die Endpunktanalyse wurde der durchschnittliche jährliche Schneefall in den ersten (1970–1979) und letzten (2010–2019) Jahrzehnten des Untersuchungszeitraums an jedem Ort verglichen, der einen durchschnittlichen jährlichen Schneefall von mindestens fünf Zoll verzeichnet. Stationen mit mehr als 20 % fehlenden Tagesdaten (2 Jahre) im ersten oder letzten Jahrzehnt wurden aus der Analyse ausgeschlossen.

DANKSAGUNGEN: Die Forschungsbemühungen wurden von Dr. David Robinson, Distinguished Professor & New Jersey State Klimatologe, Department of Geography & NJ Agricultural Experiment Station, Rutgers University, unterstützt.

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