Abgelagerter Staub lässt Gletscher schneller schmelzen! Modelle erkennen dies aber nicht!

Eine Studie hat gezeigt, dass Schnee, der sich auf Bergen angesammelt hat, schneller schmilzt, wenn er mit Staub bedeckt ist. Dieses Problem zwingt uns nun dazu, eine Weiterentwicklung der Wasservorhersagemodelle zu entwickeln.

Staub im Schnee
Die Staubschicht auf dem Schnee verändert die Energiebilanz, da sie dunkler ist und mehr Licht absorbiert.

In Gebieten, die von periodischen Dürren geplagt werden, wie im Westen der Vereinigten Staaten, ist die Schneedecke auf den Bergen eine wichtige Wasserquelle für den Verbrauch und die landwirtschaftliche Produktion. Der Jahreszyklus beginnt mit dem Tauwetter im Frühjahr, das die Flüsse speist, während sich die Temperaturen nach dem Winter erholen.

Die derzeitigen Modelle beruhen auf statistischen Beziehungen, die davon ausgehen, dass die Zukunft wie die Vergangenheit sein wird.

Angesichts stärkerer Temperatur- und Niederschlagsschwankungen sind Modelle, die das Verhalten von Flussläufen vorhersagen, für die Planung unerlässlich. Dieses Beispiel lässt sich in verschiedenen Teilen der Welt vervielfältigen. Doch wie in EOS zu lesen ist, warnen die Wissenschaftler, dass die derzeitigen Fusionsmodelle noch in der Vergangenheit feststecken und Teile des Prozesses noch nicht integriert sind.

McKenzie Skiles, ein Schneeforscher an der Universität von Utah, weist darauf hin, dass "gegenwärtige Modelle auf statistischen Beziehungen beruhen, die davon ausgehen, dass die Zukunft wie die Vergangenheit sein wird." In Wirklichkeit deutet dies auf eine Welt hin, in der einige Aspekte des Klimawandels im Verhalten von Variablen wie Temperatur und Niederschlag zunehmend spürbar sind.

Staub auf Schnee verändert die Energiebilanz

McKenzie Skiles leitete eine Studie, die in Environmental Research Letters veröffentlicht wurde und die Aufmerksamkeit auf eine besonders kritische Variable für Schneevorhersagemodelle lenkt, die sich an eine sich schnell entwickelnde Welt anpassen sollen: die Ansammlung von Staub auf dem Schneefeld. Da Staub dunkler ist als der darunter liegende Schnee, absorbiert er mehr Energie von der Sonne und beschleunigt das Schmelzen.

Die rasche Schneeschmelze ist ein Problem, weil sich Schnee in den Bergen ansammelt und den Boden vor der Hitze der Sonne schützt, so Skiles gegenüber EOS. Wenn der Schnee schnell schmilzt, verliert der Boden diese Schutzschicht und trocknet zu Beginn der Saison aus. Die Forscher haben dieses Phänomen in den Jahren 2021 und 2022 in Utah untersucht. Zu dieser Zeit erreichte der Wasserstand des Großen Salzsees ein Rekordhoch, bedingt durch den erhöhten Verbrauch und die anhaltende Trockenheit. Staub vom freigelegten Seebett fiel auf den Schnee der angrenzenden Wasatch Mountains.

Die Beobachtungen zeigten, dass Staub aus dem Großen Salzsee das Schmelzen des Wasatch um 17 Tage während der Schmelzsaison 2022 beschleunigte. Diese Daten wurden im Juni 2023 veröffentlicht. "Die Landschaft ist trockener, so dass jede zusätzliche Feuchtigkeit, die hereinkommt, im Grunde von der Landschaft absorbiert wird und nicht in den Großen Salzsee zurückfließt", erklärte Skiles. Irgendwie verändert der Staub auf dem Schnee den Prozess, der auf lange Sicht die Umwelt noch mehr austrocknen lässt.

Eine Schleife, die sich selbst ernährt

Die Wahrheit ist, dass der Prozess als kontinuierliche Rückkopplungsschleife verstärkt wird: Wenn weniger Wasser in den See fließt, dehnt sich das trockene Bett aus und mehr Staub wird in die Schneedecke der Wasatch-Region gespült. Der Zyklus wiederholt sich ständig.

Diese Ergebnisse unterstützen zahlreiche Studien, die zwischen 2010 und 2018 in den Colorado Rockies durchgeführt wurden. In den San Juan Mountains beschleunigten Staubböen vom Colorado Plateau die Schneeschmelze um 3 bis 5 Wochen und korrelierten mit Schmelzvorhersagefehlern.

Pulverschnee Utah
Die Forscher sammelten Daten darüber, wie der Staub die Schneeschmelze in den Wasatch Mountains im Bundesstaat Utah beeinflusste.

In Kenntnis dieser Parameter müssen die Modelle angepasst werden, um die Situation besser zu erklären und die verfügbaren Wassermengen zu überbewerten. Die Forscher weisen darauf hin, dass trotz des bedeutenden Einflusses von Staub auf die Schneeschmelzrate viele Flussvorhersagemodelle, einschließlich derjenigen der NOAA, dies nicht berücksichtigen. Aber zumindest in den Vereinigten Staaten wird bereits in diese Richtung gearbeitet, und es ist wahrscheinlich, dass dies auch auf andere Länder übergreifen wird.

Im Centro de Predicción Fluvial de la Cuenca del Colorado (CBRFC) sind Hydrologen bereits dabei, die Modelle zu aktualisieren, um diese Situation zu ändern. Laut John Lhotak, einem Hydrologen des CBRFC, der nicht an der Studie in Utah beteiligt war, besteht eine Strategie darin, die Temperatur der Modelle zu erhöhen, da durch die Zugabe von etwas mehr Wärme die Auswirkungen des Staubs simuliert werden. Diese Kalibrierungen beruhen auf historischen Daten von Staubereignissen.

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