_ Un nou instrument poate ajuta la protejarea comunităților din California și Nevada de inundații, păstrându-le în același timp aprovizionarea cu apă

În zorii noului an în 1997, râul Truckee sa transformat. Sezonul de iarnă a fost până acum grozav pentru zăpadă, dar când a venit o furtună subtropicală din apropierea Insulelor Hawaii, a purtat cu ea ploi neobișnuit de calde. Ploile calde s-au combinat cu topirea zăpezii pentru a umfla râurile, Truckee îngropând sub apă o mare parte din centrul orașului Reno. Două persoane au fost ucise în mijlocul dezastrului de aproape 1 miliard de dolari și nu a fost prima și nici ultima dată când ploile calde au declanșat inundații severe în zonă.

Aceste tipuri de furtuni, numite „ploaie pe- furtunile de zăpadă, pot produce debite ale râului cu 50-80% mai mari decât topirea obișnuită a zăpezii de primăvară. Orașele Nevada amplasate pe vârfurile dramatice ale munților Sierra Nevada sunt expuse unui risc deosebit de mare din cauza acestor furtuni: Reno și Carson City au înregistrări de inundații legate de aceste furtuni încă din 1862 și chiar în 2017. În ciuda provocării repetate, prezicerea când aceste furtuni vor avea loc și riscul de inundații rămâne o provocare pentru oamenii de știință. Anne Heggli, Ph.D., de la Desert Research Institute (DRI), are misiunea de a schimba acest lucru.

Concentrarea lui Heggli asupra ploii pe zăpadă a început la începutul anului doctorat. studii după ce a fost abordată de un manager de apă care i-a spus că, atunci când era vorba de aceste furtuni calde, au simțit că zboară orb. „Nu aveau idee cum va răspunde stratul de zăpadă”, a spus Heggli.

Înțelegerea modului de a prezice când vor avea loc sau nu inundațiile nu este importantă doar pentru siguranța publică, ci și pentru conservarea apei, deoarece bine. Acest lucru se datorează faptului că administratorii de apă vor elimina apa din rezervoare atunci când sunt așteptate inundații, eliberând-o în aval pentru a face loc fluxurilor de intrare. Atunci când administratorii de apă se așteaptă la o inundație care nu sosește niciodată, apa eliberată nu este completată, lăsând mai puțină disponibilă comunităților din care să poată extrage în sezonul uscat lung care urmează. Acest lucru este deosebit de problematic pentru Nevada, cel mai uscat stat din națiune.

Având în vedere toate acestea, Heggli și-a concentrat teza de doctorat: să identifice condițiile meteorologice și ale stratului de zăpadă care duc la inundații în timpul ploii. furtunile pe zăpadă.

Ideea lui Heggli s-a centrat pe utilizarea rețelei de telemetrie a zăpezii (SNOTEL) existentă pentru a monitoriza condițiile în timp real din munți. Această rețea are peste 800 de stații meteo automatizate împrăștiate în munții de înălțime înaltă din vestul S.U.A. Fiecare stație monitorizează stratul de zăpadă, precipitațiile, temperatura și condițiile solului pentru a ajuta la prognoza aprovizionării cu apă, deoarece straturile de zăpadă de munte sunt unele dintre cele mai critice. rezervoare de apă din această parte a lumii.

Fiecare dintre aceste stații, se gândi Heggli, avea un potențial neexploatat. Măsurătorile efectuate erau folosite la o scară de timp zilnică, dar colectau de fapt date orare, iar aceste informații ar putea ajuta la prognoza potențialelor inundații.

„Cu adevărat folosim datele zilnice, dar datele pe oră. nu a fost aplicată”, a spus Heggli. „Și am simțit că există o oportunitate grozavă de a o analiza pentru a elimina o parte din incertitudinea cu privire la modul în care stratul de zăpadă răspunde la ploaie și pentru a ajuta la informarea oamenilor care ne gestionează apa din Sierra Nevada.”

Stațiile SNOTEL din munții Sierra Nevada au inclus senzori de umiditate a solului din 2006, despre care Heggli credea că ar putea oferi o perspectivă asupra modului în care stratul de zăpadă contribuie la scurgere.

„Când are loc un eveniment de ploaie pe zăpadă și precipitațiile își fac drum prin stratul de zăpadă, există aceste semnale cu adevărat proeminente în datele de umiditate a solului, așa că este o modalitate de a verifica dacă zăpadul eliberează apă de ploaie sau se topește”, spune ea.

„Datele privind umiditatea solului sunt esențiale pentru cercetarea mea, deoarece pot identifica când stratul de zăpadă eliberează apă și apoi mă uit la densitatea zăpezii, temperatura aerului și precipitațiile”, a continuat ea. „În acest fel, pot identifica modelele care sunt prezente de fiecare dată când umiditatea solului are aceste răspunsuri cu adevărat dramatice pentru a găsi ingredientele care produc evenimente de scurgere de ploaie pe zăpadă cu mai mult impact.”

Lucrarea lui Heggli ajută la umplere. lacune în ceea ce știu oamenii de știință despre furtunile de ploaie pe zăpadă, cum ar fi de unde provine umiditatea solului: precipitații, topirea zăpezii sau o combinație a celor două?

„Este vorba într-adevăr de a încerca să dezvăluiți. dacă scurgerea în timpul evenimentelor de ploaie pe zăpadă provine din topirea zăpezii sau este doar ploi și eficiență sporită a scurgerii?" ea spune. „Ce anume produce scurgerea și de ce este atât de periculoasă? Care sunt ingredientele unei furtuni perfecte pentru acele evenimente majore de inundații de ploaie pe zăpadă?”

Pentru a răspunde la aceste întrebări, Heggli s-a îndreptat la Central Sierra Snow Lab în timpul furtunilor. Aici putea să sape gropi de zăpadă care îi permiteau să vadă cum curgea apa prin stratul de zăpadă. În timpul unei vizite, ea a măsurat 9 cm de apă la bază, care a crescut la 13 cm în momentul în care a plecat.

„Într-adevăr arată că apa nu se mai poate mișca prin sol. și intră în pâraie așa - acum își croiește drum peste suprafață", spune ea. „Și acesta este ceva care poate provoca cu adevărat multe inundații, pentru că pur și simplu se mișcă mult mai repede.”

„Lucrarea Annei care investighează evenimentele de ploaie pe zăpadă este o aplicație interesantă a datelor SNOTEL”, a spus Jeff Anderson, specialist în aprovizionarea cu apă din Nevada la Serviciul de conservare a resurselor naturale (NRCS). „Rețeaua de stații meteo SNOTEL există, astfel încât NRCS să poată prognoza scurgerile sezoniere în vestul Statelor Unite. Pentru a îndeplini acest obiectiv, NRCS se bazează pe date zilnice verificate de calitate din rețeaua SNOTEL.”

„Ploaie- evenimentele pe zăpadă au produs cele mai puternice inundații din regiunea noastră”, a continuat el. „Anne verifică în mod metodic calitatea și integrează datele SNOTEL orare de la o varietate de senzori pentru a prezice când condițiile ar putea duce la inundații. Acesta este un progres operațional important în predicția inundațiilor și este interesant să vedem cum datele SNOTEL NRCS pot fi aplicate în moduri noi. pentru a beneficia publicul.”

Lucrările lui Heggli sunt notabile nu numai pentru progresele științifice, ci și pentru modul în care a abordat-o. Ea a colaborat devreme cu Serviciul Național de Meteorologie pentru a se asigura că dezvoltă un instrument util pentru prezicerea ploii pe zăpadă pentru a ajuta factorii de decizie și managerii de urgență la sol. Printr-un program de parteneriat educațional numit COMET, care promovează parteneriate universitare cu birourile NWS, ea a lucrat cu hidrologul Tim Bardsley pentru a dezvolta în comun un instrument de sprijinire a deciziilor pe care biroul său îl va folosi în cele din urmă pentru a monitoriza riscul de inundații.

Acest lucru. a fost esențial, spune Heggli, pentru a stabili o relație de lucru productivă care sa concentrat pe producerea de cercetări pentru părțile interesate.

„Lucrarea Annei ne-a lărgit înțelegerea despre ploaia pe zăpadă și cât de repede se poate trece ploaia chiar și în adâncime. și straturile de zăpadă reci pentru a afecta umiditatea solului, răspunsul la cursuri și riscul de inundații”, spune Bardsley. „Instrumentele dezvoltate de Anne ne ajută la NWS Reno și la California Nevada River Forecast Center (CNRFC) să vizualizeze rapid date aproape în timp real pentru a evidenția zonele în care ploaia se deplasează probabil prin stratul de zăpadă. Acest lucru ne poate ajuta să înțelegem mai bine unde și când modelele funcționează bine sau nu atât de bine.”

Rezultatul este un instrument care produce o hartă cu o scară de risc codificată în culori care arată potențialul de inundații în timp real. Deocamdată, instrumentul este împărtășit partenerilor lui Heggli de la NWS și NDOT, astfel încât aceștia să poată lua decizii cu privire la modul de comunicare a riscului de inundații către public și managerii de apă și să pregătească resursele de urgență.

„Ei sunt cei care trebuie să răspundă la inundații și să ajute comunitățile”, spune ea.

Harta acoperă în prezent California și Nevada, dar Heggli intenționează să o extindă pentru a include toate stațiile SNOTEL din vestul S.U.A. Ea are, de asemenea, planuri de a face instrumentul accesibil public și interactiv printr-un portal online cu DRI. Western Regional Climate Center.

„În acest moment, instrumentul arată ce se întâmplă pe munte în timp ce se întâmplă”, spune ea. „Dar dacă putem începe să aducem informații de prognoză probabilistică, putem vedea răspândirea precipitațiilor și a temperaturii aerului la diferite stații, apoi putem să comunicăm „Bine, avem șanse de 80% ca scurgerea ploii pe zăpadă să se producă”. se întâmplă la aceste altitudini inferioare și o șansă de 20% la altitudini medii. Va ajuta la eliminarea incertitudinii și la prognoza a ceea ce s-ar putea întâmpla peste câteva zile, ceea ce va ajuta la optimizarea eliberărilor de apă din rezervoare fără a crește riscul de inundații.”

Heggli subliniază că acest instrument este singurul mod real prin care oamenii de știință pot obțineți informații despre potențialul de inundații în timpul furtunilor, deoarece datele satelitare nu funcționează cu acoperirea norilor, iar modelele predictive omit adesea evenimentele aberante — „dar în Sierra Nevada, acele valori aberante sunt evenimentele care ne afectează cel mai mult”, spune ea.

(Fluierul)