更干净洁白的积雪能增强对未来积雪的预测，减少积雪中的污染应该有助于减少本世纪末北半球积雪的减少。尽管由于气温上升，积雪仍会减少，但考虑到未来的雪会更干净，前景就不那么可怕了。

一项新的研究表明，喜马拉雅山等高山的积雪预计未来会减少，但清洁的积雪将有助于减少损失。图片来源：Eugene Ga | Shutterstock.com

黑碳（BC）和灰尘的历史和未来沉积率。a、h 历史（1995-2014）和 b、e、i、l 未来（2081-2100）气溶胶沉积率的空间模式以及 c、f、j、m 它们的差异（计算为未来 - 历史）BC 和灰尘在 SSP126 和 SSP585 下。d、g、k、n 12 月至 5 月平均雪水当量 (SWE) 超过 5 毫米的北半球 (NH) 雪区的 BC 和尘埃平均沉降率时间序列。历史和未来沉积率是根据 12 月至 5 月 7 个 CMIP6 模型输出的集合平均值计算的。在 a–c、e、f、h–j、i–m 中，从 12 月到 5 月的平均 SWE < 5 mm 的网格被屏蔽。在 c、f、j、m 中，黑点代表使用 Mann-Kendall (MK) 检验具有统计显着趋势 (p < 0.05) 的区域。在 d、g 中，k、n 线条和背景阴影分别代表基于七个 CMIP6 模型的沉积速率的平均值和标准偏差。每个面板内显示了 2015 年至 2100 年时间趋势统计显着性 MK 检验的 p 值；垂直虚线表示 SSP 情景开始的 2015 年。我们使用 ng m^-2  s ^-1和μg m ^-2  s-1分别作为BC和粉尘沉积率单位。图片来源：《自然通讯》（2023）。DOI：10.1038/s41467-023-41732-6

　　在某些情况下，研究人员预测，积雪的减少量将不到预测的一半——这对于许多依赖高山随后融雪来生产水和粮食的人们以及那些依靠高山融雪来生产粮食的人们来说是个好消息。冬季休闲。

　　这些发现来自能源部太平洋西北国家实验室的科学家，他们权衡了影响积雪的几个因素。其中包括气温升高、污染、灰尘，甚至雪粒堆积在地面上时的形状。

　　研究结果发表于 10 月 2 日《自然通讯》杂志上。

　　干净的雪与肮脏的雪

　　“雪不仅仅是雪，”该研究的第一作者兼通讯作者郝大雷说。“有干净的雪，也有肮脏的雪，它们对阳光的反应非常不同。还有雪粒的形状，它们一点也不均匀。这些都会影响积雪。”

　　当然，天气越暖和，雪就会融化得越多。这就是为什么未来几十年对于山区积雪和依赖积雪的人们来说都是坏消息。研究人员估计，有20亿人依靠山区春季和夏季的融雪来提供饮用水和粮食生产的淡水。如果山上的积雪比平时融化得更快或更早，就会带来麻烦——春季河流水位上涨、洪水泛滥，夏末农作物和水井又会干涸。

　　“对于未来的积雪，有很多令人担忧的预测。这是一个至关重要的问题，”该研究的通讯作者、PNNL 科学家 Ruby Leung 说。“例如，喜马拉雅山是东南亚和东亚几条主要河流的源头。山区积雪的状况直接影响数百万人的生活质量。”

　　在影响未来积雪的所有因素中，研究中最大的是温度以及污染和灰尘等暗颗粒的影响。这些颗粒比纯雪吸收更多的阳光，升温更快，并将太阳的热量传递给附近的雪。这就是为什么布满黑色斑点的雪比干净的雪融化得更快。

　　这些颗粒来自人类活动，例如汽车和卡车排放或燃烧木材。或者，它们可能是由于扬尘而自然产生的——尽管有多少灰尘被吹起并落在雪上通常是人们行为的直接结果。

　　虽然干净的雪反射了大约 80% 到 90% 的阳光，但肮脏的雪反射的阳光较少——PNNL 团队表示，这一巨大变量尚未像温度的影响那样得到彻底研究。研究人员认为，由于污染减少和木材燃烧减少，未来有望出现更清洁的雪。

　　温暖的空气与清洁的雪

　　但更干净的雪肯定会在气温升高时出现，从而在很多方面降低积雪。最简单的解释是，雪的降水量较少，而雨的降水量较多。气温升高也会融化掉下的雪。

　　“气温升高和雪更清洁是相互竞争的影响，”梁说。“我们的论文表明，变暖效应占主导地位，但更清洁的雪会抵消一些影响。我们并不是说未来降雪会增加。我们是说未来降雪不会减少那么多否则可能会。”

　　研究人员以1995年至2014年为历史基础，研究了北半球高山的积雪趋势。那段时期气温上升，积雪肮脏，导致积雪快速融化。然后，他们使用两种不同的情景模拟了 2015 年至 2100 年的积雪趋势，一种是二氧化碳排放量持续显着上升，另一种是二氧化碳排放量下降。该团队重点关注亚洲青藏高原和美国西部。

　　在这两种情况下，气温预计都会升高。被称为黑碳的深色颗粒的沉积预计会减少;预计灰尘会增加。

　　如果在共享社会经济路径或 SSP 585 的情况下由于持续使用化石燃料而导致二氧化碳排放量增加，气温将显着上升。如果不考虑暗粒子的变化，研究小组估计积雪损失约为 58%。但是，污染更少、更干净的雪——即使有更多吸光灰尘——也可以将损失减少 8%。

　　如果二氧化碳排放量大幅减少(SSP 126)，积雪损失就会少得多。如果不考虑暗粒子的变化，研究小组估计积雪损失约为 15%。但如果考虑到更干净的积雪，积雪损失就会减少一半以上——52%。

　　雪粒形状的多样性等因素

　　任何在暴风雪中开车的人都可以证明雪可能造成的混乱和不确定性。对于像郝这样的科学家来说也是如此，他们发现了雪粒形状的不那么微妙的影响。

　　今年早些时候，郝和同事指出，真实雪粒的不同形状使得雪融化的速度比假设雪粒呈均匀球形的模型要慢。球形雪粒会吸收更多的阳光并融化更多的雪;真正的雪花的奇怪形状反射更多的阳光并融化更少的雪。今年夏天，一组法国科学家进一步证实了这一发现。

　　这意味着地面上真正积雪的融化速度比许多使用“球形雪花”的模型所显示的要慢。这是该团队得出这一结论的部分原因。

　　许多其他因素也会发挥作用。例如，气温升高会导致更多的野火，产生更多的暗粒子。但郝指出，野火活动在夏季和秋季达到高峰，此时山区大量降雪之前，因此春末雪融化时的影响可能很小。

　　然后是“生物土壤结皮”的丧失，细菌、地衣、藻类和其他生物体会渗透到土壤表面并稳定土壤表面。研究人员预计，随着气温变暖，这种土壤会减少——随着土地开发的增加，未来预计会有更多灰尘。

　　虽然影响因素有很多，但 PNNL 团队发现，温度升高和暗粒子减少是影响未来积雪的两个最有力的因素。

　　梁说：“大多数模型在预测未来变化时没有同时考虑变暖和脏雪这两种影响。”“这样做很重要，因为它们可能会产生相反的效果。确定哪一个影响更大是决定未来积雪命运的关键。”

　　除了郝和梁之外，作者还包括 PNNL 科学家高塔姆·比什特 (Gautam Bisht)、王海龙、徐东辉、黄惠林和钱云。

　　更多信息：Daleihao 等人，更清洁的积雪未来可减轻北半球变暖造成的积雪损失，《自然通讯》(2023 年)。期刊信息：《自然通讯》