最近几个冬天，气候变化的迹象相互矛盾，既出现了严重的降雪短缺，又出现了严重的暴风雪。达特茅斯大学的一项研究表明，由于人类活动导致的气候变化，北半球的积雪在过去40年里显著减少，从而澄清了这一点。这种损失危及水供应和依赖冬季的经济。这项基于温度和降水数据分析的研究结果表明，许多地区正在接近“雪损悬崖”，需要立即调整水资源管理战略。
雪为解释气候变化提供了一个矛盾的线索。在最近的许多冬天，包括这个冬天，十二月降雪量的减少似乎预示着我们在全球变暖下的未来。这在俄勒冈州到新罕布什尔州的范围内很明显，那里的山峰棕色多于白色，而美国西南部正在经历严重的雪旱。
另一方面，创纪录的暴风雪，比如2023年初的暴风雪，掩埋了加州的山区，补充了干涸的水库，并在亚利桑那州北部降下了11英尺的雪，这些暴风雪违背了我们对地球变暖的看法。
同样，来自地面观测、卫星和气候模型的科学数据也没有就全球变暖是否在持续侵蚀高海拔山区积累的积雪达成一致意见，这使得管理水资源短缺的努力复杂化，而这将导致许多人口中心缺水。
1981-2020年人类驱动的气候变化对北美流域每十年春季积雪的影响(带流域标记)。美国西南部和东北部是西半球积雪减少最严重的地区之一，每十年春季积雪减少10%以上。这些损失使美国西部数百万人面临水危机的风险，同时也威胁到东北部等依赖冬季娱乐的地区的当地经济。资料来源:贾斯汀·曼金和亚历克斯·戈特利布/达特茅斯
现在，达特茅斯大学的一项新研究打破了这些观测结果中的不确定性，并提供证据表明，由于人类驱动的气候变化，北半球大部分地区的季节性积雪在过去40年里确实大幅减少。与全球变暖相关的积雪减少幅度最大的地区是美国西南部和东北部，以及中欧和东欧，每十年减少10%到20%。
水危机与生态的经济影响
研究人员在《自然》杂志上报告说，这种损失的程度和速度可能会使北美、欧洲和亚洲的数亿人处于危机的边缘，而持续变暖将会加剧这种危机。
“我们最关心的是气候变暖如何影响雪中的储水量。该水库的损失是气候变化对社会造成的最直接和最有力的风险，即降雪减少和积累，”第一作者亚历山大戈特利布说，他是达特茅斯大学生态、进化、环境和社会研究生项目的博士生。
戈特利布说:“我们的工作确定了那些经历过历史积雪损失的流域，以及那些随着气候进一步变暖，最容易受到积雪迅速减少影响的流域。”这列火车已经离开车站，前往美国西南部和东北部等地区。到21世纪末，我们预计这些地方到3月底将接近无雪。我们正走在这条路上，但在水资源短缺方面并没有特别好地适应。”
该论文的资深作者、地理学副教授贾斯汀·曼金(Justin Mankin)说，水安全只是积雪损失的一个方面。
1981-2020年人类驱动的全球变暖对北半球流域春季积雪的影响(按每十年变化百分比计算)。红色表示减少，蓝色表示增加。由于气候变化导致更多的降水以雪的形式降下，许多远北流域的积雪增多。但是，为北方人口中心提供水和经济利益的低纬度流域遭受的损失最大。资料来源:贾斯汀·曼金和亚历克斯·戈特利布/达特茅斯
美国东北部的哈德逊河、萨斯奎哈纳河、特拉华河、康涅狄格河和梅里马克河流域的缺水情况没有那么严重，但它们的积雪减少幅度却最大。但这些严重的损失威胁着佛蒙特州、纽约州和新罕布什尔州等依赖冬季娱乐的州的经济，曼金说，即使是机器造雪也有温度阈值，许多地区正在迅速接近。
曼金说:“娱乐方面的影响象征着全球变暖不成比例地影响着最脆弱的社区。”“海拔和纬度较低的滑雪胜地已经在与每年的积雪损失作斗争。这只会加速，让这种商业模式变得不可行的。”
“我们可能会看到滑雪场进一步整合为资源丰富的大型滑雪场，而中小型滑雪场则会受到损害，而中小型滑雪场在当地具有如此重要的经济和文化价值。这一损失将波及整个社区。”
研究方法及结果
在这项研究中，戈特利布和曼金重点研究了1981年至2020年全球变暖对温度和降水的影响如何推动北半球169个河流流域的积雪变化。当生态系统和人类需要水时，积雪的减少可能意味着春季河流、溪流和下游土壤的融水减少。
戈特利布和曼金编写了一个机器学习模型，用于检查数千项观测和气候模型实验，这些实验收集了北半球流域的积雪、温度、降水和径流数据。
这不仅使他们能够确定由于变暖而导致积雪损失的地方，还使他们能够检查气候驱动的温度和降水变化的抵消影响，它们分别减少和增加积雪厚度。
研究人员确定了模型和观测所共有的不确定性，这样他们就可以专注于科学家之前在测量气候变化对雪的影响时遗漏的东西。戈特利布和曼金在2021年进行的一项研究同样利用了科学家如何测量雪深和定义雪旱的不确定性，以改善对水资源可用性的预测。
曼金说，降雪带来的不确定性掩盖了全球变暖的影响。“人们认为雪很容易测量，它只是随着变暖而减少，而且它的减少意味着无处不在的影响。这些都不是事实。”
曼金说:“在与评估水安全最相关的区域尺度上，雪的观测是棘手的。”“雪对冬季内温度和降水的变化非常敏感，在新英格兰地区，雪损失的风险与西南部不同，在阿尔卑斯山的一个村庄，雪损失的风险与亚洲高山不同。”
区《nal Variations》和《Snow-Loss Cliff》
事实上，戈特利布和曼金发现，北半球80%的积雪——位于遥远的北部和高海拔地区——损失最小。实际上，由于气候变化增加了这些寒冷地区的降雪，阿拉斯加、加拿大和中亚的大片地区都出现了积雪。
但是，这是剩下的20%的积雪，这些积雪存在于南半球的许多主要人口中心，并为它们提供水，它们已经减少了。自1981年以来，由于观测的不确定性和自然发生的气候变化，这些地区积雪减少的记录在很大程度上是不一致的。
但戈特利布和曼金发现，每年积雪量下降的稳定模式出现得很快，这使得人口中心突然长期缺乏融雪带来的新水源。
许多依赖雪的流域现在发现自己处于危险的温度阈值附近，戈特利布和曼金称之为“雪损失悬崖”。这意味着，当流域冬季平均气温上升超过17华氏度(零下8摄氏度)时，即使当地平均气温仅小幅上升，积雪损失也会加速。
曼金说，在未来的几十年里，许多人口密集的流域依赖雪的供水将加速损失。
“这意味着依赖融雪的水资源管理者不能等到所有的观察结果都一致同意雪的损失，然后才准备永久性地改变供水。到那时就太晚了，”他说。“一旦一个盆地从悬崖上掉下来，在下一场大雪到来之前，就不再是处理短期紧急情况的问题了。相反，它们将适应水资源供应的永久性变化。”
参考文献:Alexander R. Gottlieb和Justin S. Mankin撰写的《人类对北半球雪损影响的证据》，2024年1月10日，《自然》。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 06794 - y
这项研究是由美国能源部和国家海洋和大气管理局资助的。
