世界各地的山地积雪都在减少，如果地球继续变暖，气候模型预测，在下个世纪的某个时候，某些山脉(包括美国西部)的积雪可能会急剧缩小，甚至可能完全消失。由劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究人员领导的一项新研究分析了未来从低雪到无雪的可能时间，这对水资源管理意味着什么，以及现在可以避免灾难性后果的投资机会。
他们发表在《自然评论地球与环境》杂志上的评论论文“低到无雪的未来及其对美国西部水资源的影响”分析了之前的气候预测，并发现如果温室气体排放继续在高排放情景下，35 到 60 年后，美国西部的低雪到无雪的冬天将成为常态。此外，该研究重新评估了美国水资源管理的长期假设，并强调科学家和水资源管理者需要更密切地合作来制定和实施气候适应战略。
内华达山脉、落基山脉、喀斯喀特山脉和其他山脉通过收集、储存和释放水供下游使用，提供了巨大的服务。从历史上看，融雪时间在春季和夏季期间提供供水的关键延迟，此时降水量低，而农业用水需求最高。导致积雪缩小的因素主要与温度升高和降水特征变化有关。气温升高也意味着风暴会产生更多的降雨和更少的降雪，从而限制了整个冬季的季节性积雪量。
这项研究由伯克利实验室地球与环境科学领域的作者 Erica Siirila-Woodburn 和 Alan Rhoades 共同领导，从一篇文献综述开始，其中提炼出数百项关于雪损失的科学研究。其中，他们确定并分析了 18 项对美国西部进行定量积雪预测的研究
低雪到无雪的未来何时到来?
“最近的一项研究强调，自 1950 年代以来，美国西部 4 月 1 日的积雪蓄水量下降了 21%——这相当于米德湖的蓄水能力。在我们的审查中，我们发现在本世纪中叶左右，我们应该期待积雪量的可比下降，”罗兹说。“到本世纪末，下降幅度可能达到 50% 以上，但不确定性范围更大。”
许多水资源管理人员使用 4 月 1 日这个有点武断的日期来进行积雪观测和规划决策。在过去的几十年里，积雪峰值量有所减少，积雪峰值时间提前，每升高 1 摄氏度(1.8 华氏度)，峰值就会在一年中提前约 8 天出现。
近年来，许多地区已经经历了很少降雪的冬天，例如 2015 年的 Sierras，当时 4 月 1 日的积雪水平为正常水平的 5%，作者称之为“极端”事件。该论文定义了另外两种类型的低到无雪的情况——“偶发性低到无雪”，即半数以上的山地盆地连续五年经历低到无雪，以及“持续性低到无雪”。低到无雪”，这种情况连续 10 年发生。“低雪”被定义为当积雪(或更准确地说，雪水当量，衡量积雪融化时将释放多少水的量度)处于历史峰值的 30% 或更低时。
根据一项高分辨率气候预测，使用这些定义，加利福尼亚州可能早在 2040 年代后期就会经历偶发性低到无雪，并在 2060 年代经历持续性低到无雪。对于美国西部的其他地区，2070 年代出现持续的低雪甚至无雪。作者警告说，需要通过更广泛的气候预测进行更多分析，以增强对出现低雪到无雪条件的时间表的信心。
作者在他们的研究中描述了气候预测，写道：“到 21 世纪中叶和末期，与历史时期相比，美国西部越来越多的地区受到雪水当量赤字的影响。特别是，只有 8 到 14 1950-2000 年有 % 的年份被归类为低雪到无雪，而 2050-2099 年为 78% 到 94%。在所有地区，21 世纪中后期都发生了突然的转变。”
对水资源的影响
未来从低雪到无雪的影响不仅限于流量减少，尽管这肯定是一个重大后果。例如，在内华达山脉，典型的 4 月 1 日积雪中的水量几乎是加利福尼亚地表水库蓄水量的两倍。
“从低到无雪的未来对美国西部的储水地点和时间有着巨大的影响，”西里拉-伍德伯恩说。“除了对娱乐活动等的直接影响外，从水文角度来看，对自然和管理系统还有很多次要影响。因此，从野火发生的增加到地下水和地表水模式的变化以及植被类型和密度。”
雪少多雨，山区系统的地下水位可能会受到影响，因为融雪比降雨更有效地渗入地下。此外，较低海拔处的积雪减少将减少储存在山区的积雪的总表面积，可能导致渗入地下的融雪量减少。
现在是好消息……
作者进行这项研究的目的是激发对适应策略的思考。“我们希望社会积极应对积雪的这些变化，而不是被动反应，”罗兹说。“我们希望展示低雪到无雪的文献综合，以便我们能够以‘一站式’的方式理解这个问题。此外，我们强调了一些通过非传统学术和水务机构的伙伴关系，这将是在更温暖的世界中克服降雪损失所需的一系列适应方法的关键部分。”
此类合作伙伴关系之一是能源部支持的名为HyperFACETS 的项目，该项目涉及 11 个研究机构，包括伯克利实验室，与加利福尼亚州、科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州的水务管理人员合作。
该论文还讨论了潜在的适应策略，例如称为管理含水层补给的技术，其中多余的地表水储存在地下作为地下水供以后使用。另一种相对较新的技术，即预报水库操作，利用天气和水文预报来为水库蓄水或泄水决策提供信息，最近显示将加利福尼亚门多西诺湖的蓄水量增加了 33%。
这些和其他技术显示出增加供水的前景，但作者还建议在科学家之间和整个社会内部进行更多的交叉合作，以扩大气候适应战略的组合。
“我们提倡参与最佳科学实践的想法，以及研究人员和利益相关者之间更多的合作或伙伴关系。例如，城市管理者关心防洪;农民关心蓄水;每个人都有自己的目标。即使在科学领域，这些学科通常是孤立的，”Siirila-Woodburn 说。“如果每个人都齐心协力管理水资源，而不是为了自己的目的而独立工作，那么周围就会有更多的水。”
