Когда зимний шторм обрушивается на регион, в дело вступает армия добровольцев, но точное количество может быть сложно
Эта история была первоначально опубликована на The Conversation и опубликована здесь под лицензией Creative Commons.
Обсерватория Блу-Хилл, расположенная в нескольких милях к югу от Бостона, зафиксировала самый глубокий снежный покров за свою 130-летнюю историю, невероятные 46 дюймов, в феврале 2015 года. В том же месяце Бангор, штат Мэн, установил свой рекорд самый глубокий снег на 53 дюйма. В горных районах иногда можно увидеть трехзначную глубину снега.
Впечатляющие цифры, конечно, но если у вас есть измерительная линейка, достаточно длинная, чтобы достать до земли под всем белым, насколько сложно будет измерить? Вы воткнете в снег линейку или мерку и получите число, верно? Ну не так быстро. Это немного сложнее, чем вы думаете, получить эти очень важные данные о количестве снега для зимних штормов.
С 1890 года Национальная метеорологическая служба США полагалась на сеть наблюдателей-добровольцев, строго придерживающихся руководящих принципов NWS, для получения данных об измерении снега в регионе. Более 8 700 наблюдателей по всей стране ежедневно отправляют данные о погоде в NWS, некоторые из них делают это уже более 75 лет!
Измерение снега по своей природе является неточным, но внимание к окружающей среде и соблюдение рекомендаций помогают тем из нас, кто делает это на регулярной основе, оставаться последовательными, а с долгосрочными данными о погоде постоянство, возможно, так же важно, как и точность.
Во-первых, нужно понимать разницу между глубиной снега и снегопадом. Глубина снега должна быть мерой средней глубины в данном месте и его непосредственной близости. Обычно округляется до ближайшего целого числа. Чтобы получить репрезентативное число, вам нужен участок с минимальным дрейфом (не всегда легко найти), и несколько измерений должны быть усреднены, чтобы получить окончательное число. Мне нравится 10, потому что это упрощает математику.
Тщательное измерение жизненно важно для того, чтобы сделать разумную оценку количества жидкости, содержащейся в снежном покрове. Как ни трудно порой поверить, но снег в конце концов растает, а быстрое таяние может вызвать проблемы с наводнениями. Кроме того, гидрологические модели, которые используются для прогнозирования уровня воды, в значительной степени зависят от качественного сбора исходных данных, хотя улучшенные спутниковые данные помогли снизить их зависимость от каких-либо отдельных измерений.
Глубина снега подобна сумме отдельных снегопадов, если предположить отсутствие сублимации - превращения снега в водяной пар - или таяния с первого снегопада до сих пор. Разумеется, такое предположение почти всегда было бы неверным. Но если вы отстраните реальность на мгновение, глубина все равно никогда не превысит сумму всех выпавших снегов, потому что снег сжимаем. Таким образом, два 10,5-дюймовых (27-сантиметровых) снегопада могут накопиться на глубину всего 17 дюймов (43 см).
Сжимаемость снега вызывает наибольшие затруднения при измерении снегопада. Снегопад - это количество снега, которое накапливается за определенное время, обычно за 24 часа. В идеальном мире этот 24-часовой период закончился бы в полночь, но подавляющее большинство совместных наблюдателей Национальной метеорологической службы проводят свои ежедневные наблюдения утром.
Чтобы правильно измерить снегопад, вам нужна плоская ровная поверхность. Как и в случае с глубиной снега, при измерении снегопада следует избегать областей сноса. Национальная метеорологическая служба предлагает использовать сноуборд, представляющий собой белую поверхность, которая будет поглощать очень мало солнечного света и оставаться близкой к температуре окружающего воздуха. Впрочем, подойдет любая холодная поверхность. Помня о том, что согласованность имеет решающее значение, цель здесь состоит в том, чтобы сделать точное измерение, которое является репрезентативным для окружающей местности и согласуется с другими измерениями снегопада.
Итак, давайте рассмотрим три распространенных сценария. Здесь, на востоке США, нам часто приходится иметь дело со снегом, который во время шторма сменяется дождем. Представьте себе, что выпадает 6 дюймов (15 см) снега, а затем 2,5 см мокрого снега, который уплотняет снег до 4 дюймов (10 см) глубины. Затем вдобавок к этому выпадает дюйм ледяного дождя, который к концу периода наблюдения еще больше уплотняет снег до глубины 2,6 дюйма (6,6 см). Что должно быть указано как ежедневный снегопад? Глубина снега?
В этой ситуации, когда снег переходит в мокрый снег, сноуборд должен быть расчищен и зафиксирована максимальная глубина снега - в данном случае 6 дюймов (15 см). Проделайте то же самое с мокрым снегом, и это добавит дюйм (2,5 см) к общему количеству снегопада - технически, «твердых осадков». Ледяной дождь никогда не добавляется к общему количеству снегопадов за день, потому что он находится в жидкой форме, когда достигает земли. Таким образом, дневной снегопад составляет 7,0 дюймов (с точностью до десятых долей дюйма) (17,8 см), а высота снега при наблюдении округляется от 2,6 дюймов (6,6 см) до 3 дюймов (7,6 см).
Представьте себе случай, когда однажды днем выпало три сильных снежных ливня, два выпало 1,5 дюйма (3,8 см) до полного таяния, а затем третий 1,8-дюймовый (4,6 см) ливень. О ежедневном снегопаде будет сообщаться как о наибольшей глубине, достигнутой за этот период, 1,8 дюйма (4,6 см). Это предполагает наличие наблюдателя для измерения каждого кратковременного накопления. Но поскольку большинство наблюдателей - добровольцы, это, к сожалению, не всегда так.
Наконец, мы подошли к спору. Предположим, что в течение всего 24-часового периода идет устойчивый снег со скоростью 2,0 дюйма (5,1 см) в час. Если бы снежную доску расчищали каждый час, дневной снегопад составил бы 48,0 дюймов (122 см).
А что, если бы наблюдатель мог находиться там только в суточное время наблюдения? К тому времени снег немного уплотнится, в зависимости от температуры и количества жидкости в снегу, которое может варьироваться от четверти дюйма до 3 дюймов (0,6-7,6 см) жидкой воды на каждые 10 дюймов (25 см).) снега. Это соотношение жидкости и твердого вещества зависит от многих факторов, в том числе от температуры в облаке, где образовался снег, что, в свою очередь, помогает определить, насколько большими могут быть снежинки. Большие воздушные снежинки производят менее плотный снег и в целом более низкое соотношение жидкости к твердой фазе.
Этот наблюдатель, работающий один раз в день, будет регистрировать значительно меньше снегопадов для одного и того же события, чем человек, очищающий доску каждый час. Это проблема. Национальная метеорологическая служба решает эту проблему, предписывая проводить не более четырех измерений снегопада в течение 24-часового периода. В идеале наблюдатель, который подходит к сноуборду каждые шесть часов и преодолевает 10,5 дюймов (26 см), 9,3 дюймов (23,5 см), 11,5 дюймов (29 см) и 10,8 дюймов (27 см), получит официально правильное измерение снегопада. 42,1 дюйма (107 см).
Несколько лет назад наблюдатель в Нью-Йорке измерил 77,0 дюймов (196 см) снега за 24 часа, что побило бы рекорд самого сильного однодневного снегопада в истории США. Однако Национальная служба погоды установила, что он слишком часто очищал сноуборд, таким образом завышая дневной итог и аннулируя рекорд.
Интрига, неизвестность, тайна, полемика. Гораздо больше, чем просто воткнуть линейку в снег. Если все это звучит для вас как ежедневная доза метеорологического веселья, возможно, у вас есть то, что нужно, чтобы стать волонтером программы Cooperative Observer NWS, где речь идет не только о белых вещах. Также измеряются ежедневные высокие и низкие температуры и осадки всех форм, конечно, в соответствии со строгими стандартами NWS.
Для тех, кто хочет измерять только то, что падает с неба, ознакомьтесь с совместной сетью сообщества «Дождь, град и снег». Присоединиться может любой, но те, кто живет «в глуши», могут оказать неоценимую услугу, помогая заполнить пробелы в данных, ограничивающие эффективность гидрологических моделей.
Билл Сиретт - адъюнкт-профессор метеорологии и науки об атмосфере, а также менеджер Центра погоды Джоэла Н. Майерса в Пенсильвании. Это обновленная версия статьи, изначально опубликованной 19 февраля 2015 г.