Будущее Запада зависит от того, сможем ли мы держать его под контролем
Если ирония - это гигиена ума, то она также является бичом носовых пазух Тома Пейнтера. 52-летний Пейнтер, ученый НАСА, страдающий аллергией как на пыль, так и на сажу, умирает от мигрени, когда вдыхает один из них. Но вот ирония: Painter является мировым авторитетом в области светопоглощающих частиц, таких как пыль и сажа - шмуц, говоря языком Painter, - и того, как они повсюду разъедают горные снежные покровы. По словам Пейнтера, мягкий снег снижает его отражательную способность или альбедо (рифмуется с либидо). В то время как снег с высоким альбедо отражает более 90 процентов земной солнечной энергии обратно в атмосферу, пыльный снег с низким альбедо вызывает таяние снежных покровов почти на два месяца раньше.
Пагубное воздействие Шмуца на снег широко распространено и усиливается с угрожающей скоростью - настолько, что Пейнтер и его коллеги из НАСА считают, что изменение климата, вероятно, слишком сильно повлияло на уменьшение количества снежных покровов в горах и слишком мало твердых частиц. А именно: в 2013 году Painter опубликовал исследование, показывающее, как частицы черного углерода из дымовых труб промышленной революции погасили в Европе малый ледниковый период. Его последняя работа показывает, что годы с высоким содержанием пыли приводят к повышению температуры таяния независимо от температуры.
Если вы лыжник или пьете воду, шмут имеет значение, особенно если вы живете к западу от Великих равнин. Система водоснабжения американского Запада предполагает, что вода тает с гор весной и стекает в водоемы весной и в начале лета, где затем хранится для использования в течение всего года. Осадки, большая часть которых происходит из снега, являются источником 75 процентов этой воды. Преждевременный сток означает, конечно, более мелкие лыжные трассы, но также меньше пресной воды для столовых и сельскохозяйственных культур.
Эоловая пыль или переносимый ветром ил, такой как песчинки, принесенные из великих пустынь мира, всегда попадали в горный снег. Но Пейнтер видит все большее распространение пыли, создаваемой людьми. Постоянное распространение опустынивания - удаление растений, питательных веществ, микробов и корки с поверхности земли - является следствием чрезмерного выпаса скота, чрезмерного земледелия, сплошных рубок, освоения земель, использования внедорожников для отдыха и даже пеших прогулок по бездорожью.. По одной из оценок, глобальные темпы опустынивания составляют около 30 миллионов акров пахотных земель в год или футбольное поле каждую секунду, и Соединенные Штаты не застрахованы от этого разрушительного воздействия.
Засуха равна пыли. В 2015 году фермеры в Центральной долине Калифорнии отказались от посевов из-за уменьшения запасов грунтовых вод из-за четырехлетней засухи и анемичного снежного покрова в Сьерра-Неваде. Земля, которая должна была быть зеленой, была коричневой и уязвимой для ветрового транспорта на скудном снегу Сьерры. В середине-конце 2000-х годов с плато Колорадо начала подниматься серия сильных пыльных бурь, которые покрыли южные Скалистые горы румянским налетом. «Это буквально снежная грязь, - говорит Майк Каплан, президент и генеральный директор Aspen Skiing Co.». «Это почти как в апокалиптическом фильме. Вы переходите от величественных величественных белых гор к этим грязным горам, и снежный покров за всю зиму меняется в мгновение ока ».
Сажа - это, по сути, черный углерод, и эта сторона уравнения немного более проста. Сажа образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива, скажем, из дизельных двигателей, промышленных выбросов и сжигания биомассы, например лесных пожаров, число которых растет из-за изменения климата.
Несмотря на потенциальный вред, пыль и сажа не были признаны бедствием снежных покровов до немногим более десяти лет назад, когда Художник и лыжник-экстремал, превративший ученого Криса Лэндри, отправился в сенатор Бек Бэйзин на юго-западе Колорадо, чтобы рассчитать влияние пыли на сроки зимнего стока. Их выводы? «Пыль не только вызывает пиковый сток несколькими неделями ранее на переправе Ли на реке Колорадо, - говорит Пейнтер, - но также снижает годовой сток примерно на 5 процентов каждый год». Пейнтер считает, что 5 процентов достаточно, чтобы удовлетворить потребности Лас-Вегаса в воде в течение 18 месяцев.
Ученый в Painter знает, что не стоит полагаться на данные, которые он еще не собрал, но ключевые подсказки указывают на мрачные новости даже о самых высоких снежных полях земного шара.
Пейнтер и Лэндри рассмотрели два ключевых показателя: влияние альбедо снега на время схода снежного покрова и объем чистой воды, скрывающейся во всех суббассейнах. Снежные ученые называют это последнее измерение водным эквивалентом снега (SWE). Для Министерства сельского хозяйства SWE означает «глубину воды, которая теоретически может возникнуть, если вы растопите весь снежный покров мгновенно». Объедините SWE и альбедо снега в одном алгоритме, и вы осуществите мечту для муниципальных менеджеров водоснабжения, которые теперь могут определять, сколько и когда таяние снега ударит по их водохранилищам. «Управляющим водным хозяйством необязательно принимать решения на миллиард долларов, имея действительно очень нечеткую информацию, - говорит Пейнтер. «Теперь они знают, сколько SWE есть в каждом суб-бассейне».
Если расчеты сенатора Бека Бэзина заложили основу для всего, что Пейнтер делает сейчас в НАСА, то его метод сбора данных (вручную, в полевых условиях) и способ передвижения (на лыжах) - нет. Он собирает свои метрики на высоте 20 000 футов от низа двухтурбинного двигателя Beechcraft King Air. Бортовой лидар измеряет SWE, а спектрометр измеряет альбедо снега. Официально она называется Airborne Snow Observatory (ASO). Неофициально это детище Пейнтера, и оно подорвало бизнес по измерению объема и времени выхода талой воды в горах. Каждый западный управляющий водными ресурсами хочет получить свою долю: Орегон, Колорадо и Вайоминг. «Это безумие», - сказал Пейнтер группе ученых-водников два года назад из Университета Невады в Рино. «Телефон все время звонит».
Я не звоню на телефон Пейнтера; Я пишу ему. Мы встречаемся в строгом здании из стекла и бетона кофейни Mammoth’s Black Velvet, чтобы поговорить о снеге и воде и о петлях обратной связи. «Мы, наконец, начинаем, как сообщество, понимать это», - говорит он, имея в виду то, как шум и температура разрушают глобальный снежный покров. «Было несколько из нас, кто действительно впервые увидел это. Но более широкое сообщество начинает понимать, что да, это действительно очень, очень эффективно во многих местах, о которых мы даже не подозревали ».
Это понимание развивается, говорит Пейнтер, просто потому, что ни у кого не было технологий для эффективного измерения альбедо снега в глобальном масштабе. Ученые до сих пор не могут сказать нам, например, точно, сколько воды мы теряем из-за светопоглощающих частиц на американском Западе. «На Западе и во всем мире есть что понять, - говорит Пейнтер.
Но это может измениться примерно через десять лет, когда Пейнтер надеется подключить радар и спектрометр к спутнику. Ученый внутри него знает, что не стоит полагаться на данные, которые он еще не собрал, но ключевые подсказки указывают на мрачные новости даже о самых высоких снежных полях земного шара. «Например, несколько кернов льда, извлеченных из Гималаев, показывают отложение пыли, восходящее к 1850-м годам и с тех пор неуклонно растущее», - говорит Пейнтер. Данные, поступающие из Анд, Альп, Кавказа, Антарктиды, Каскадов и Сьерры, показывают увеличение количества как черного углерода, так и пыли, начиная с промышленной революции. «Я думаю, что мы вроде как прошли стадию неожиданности», - говорит он.
«Опыт катания на лыжах не имеет значения, - говорит Каплан. «Речь идет об этих горных водоразделах. Они должны сохранять свою порядочность, иначе нам придется решать гораздо более серьезные проблемы ».