تقرير: حالة الثلج المتحول

عرض ملف PDF من هذا التقرير

نُشر في الأصل على Climate Central.

سواء كنت تعيش بين أشجار النخيل أو أشجار الصنوبر ، يلعب الثلج دورًا مهمًا في مناخنا. يحافظ الثلج على كوكبنا أكثر برودة ، ويؤثر بشكل كبير على موارد المياه ، كما أنه مؤشر واضح لتغير المناخ.

يعد التنبؤ بتساقط الثلوج وتحديد الاتجاهات طويلة الأجل لعلم المناخ الثلجي تحديًا بطبيعته ، لكن فريق البحث في كلايمت سنترال أنتج تحليلًا لاتجاهات تساقط الثلوج في جميع أنحاء الولايات المتحدة. في حين لا يمكن تمييز اتجاه وطني شامل واحد في تساقط الثلوج من النتائج ، تظهر أنماط إقليمية وموسمية واضحة. في جميع مناطق البلاد تقريبًا ، يتناقص الثلج في مواسم "الكتف" - الخريف والربيع. تظهر النتائج من 145 موقعًا أن 116 محطة (80٪) قد قللت من تساقط الثلوج قبل ديسمبر ، وأن 96 محطة (66٪) قد قللت من تساقط الثلوج بعد الأول من مارس. أظهر الشتاء سجلاً مختلطًا ، مع مزيد من الثلوج في المناخات الشمالية ، وتناقص تساقط الثلوج في المناطق الجنوبية. قمنا أيضًا بمقارنة إجمالي تساقط الثلوج من سبعينيات القرن الماضي إلى عام 2010 وصنفنا 20 مدينة ذات أعلى نسبة مكاسب وخسائر ، باستخدام تحليل نقطة النهاية.

تؤثر الأنماط المتغيرة لمقدار تساقط الثلوج ومتى وأين تتساقط بشكل كبير على مناخنا واقتصادنا وحياتنا. يقدم هذا التقرير كتابًا تمهيديًا عن مناخ الثلج ويتضمن موارد حول كيفية الإبلاغ عن الثلج - أو عدم وجوده - في منطقتك.

الاحتباس الحراري وتأثيره على الثلج

من الواضح أن درجة الحرارة هي العامل الرئيسي في ما إذا كان هطول الأمطار يسقط على الأرض مثل الثلج أو الجليد أو المطر. مع استمرار ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض ، فإنها تؤثر بالفعل على أنماط تساقط الثلوج وكمياتها. يخبرنا الفطرة السليمة أن المناخ الأكثر دفئًا سيكون له تساقط أقل للثلوج ، حيث من المرجح أن تجعل درجات الحرارة الأكثر دفئًا الثلج يذوب ليمطر قبل أن يضرب الأرض ، أو يذوب بسرعة عندما يضرب الأرض. في الولايات المتحدة ، الشتاء هو أسرع موسم للاحترار ، وأطول فترات البرد أصبحت أقصر ، ومن المتوقع أن يستمر انخفاض عدد الأيام التي تقل فيها درجات الحرارة عن 32 درجة فهرنهايت في جميع أنحاء البلاد.

بشكل غير متوقع ، يمكن أن يتسبب الاحترار العالمي في الواقع في زيادة تساقط الثلوج في المناطق الباردة على المدى القريب إلى المتوسط. وذلك لأن الهواء الأكثر دفئًا "يحتفظ" بمزيد من الرطوبة - حوالي أربعة بالمائة أكثر لكل درجة (فهرنهايت) - ويمكن أن تتساقط الرطوبة الإضافية مثل الثلج عندما تكون درجات الحرارة أقل من درجة التجمد.

وفقًا للأبحاث الأكاديمية الجارية ، قد يؤدي ارتفاع درجات الحرارة السطحية وانخفاض الجليد البحري في القطب الشمالي أيضًا إلى تغيير أنماط دوران الغلاف الجوي التي تجلب الأحداث الباردة إلى شرق الولايات المتحدة.

قياس الثلج - إنه أمر معقد

يصعب قياس تساقط الثلوج باتساق ودقة. ينفجر الثلج وينجرف ، يمكن أن يضغط ، يمكن أن يذوب عند التلامس. حتى أثناء حدث الثلج نفسه ، قد يتلقى أحد المجتمعات غبارًا خفيفًا ، بينما قد يحصل حي قريب بارتفاع أعلى قليلاً على بضع بوصات.

يعد فحص كيفية تسجيل قياسات تساقط الثلوج أمرًا بالغ الأهمية في مقارنة بيانات الثلج عبر الوقت والمواقع ، بما في ذلك أشياء مثل تعليمات المراقب ، ووقت المراقبة ، وتغييرات المراقب ، ومكان إجراء القياسات. يمكن أن تحدث نتائج مختلفة إذا تم أخذ الملاحظات على سطح طبيعي أو رصيف أو على طاولة نزهة أو على "لوح تزلج". إلى جانب قياس كميات تساقط الثلوج الفعلية ، هناك أيضًا أنواع أخرى من قياسات الثلج ، بما في ذلك المياه المكافئة التي تحتوي عليها وتراكم الثلج ، والذي يتضمن عمق كل من الثلج القديم والجديد على الأرض.

لدراسة الاتجاهات طويلة المدى وتقليل التناقضات في البيانات ، نظرت Climate Central في اتجاهات تساقط الثلوج بطريقتين. أولاً ، قمنا بتكييف منهجية استخدمها عدد من الأكاديميين الذين كانوا يدرسون تساقط الثلوج منذ عقود. قمنا بجمع بيانات تساقط الثلوج لـ 244 موقعًا من 1970 إلى 2019. تم استبعاد محطات الطقس التي يبلغ متوسط تساقط الثلوج السنوي فيها أقل من خمس بوصات ، وكذلك المحطات التي كانت تفتقد 20٪ أو أكثر من بياناتها. سمح لنا هذا بإلقاء نظرة على 145 محطة في المجموع للاتجاهات الموسمية على مدى 50 عامًا (الجدول 1). بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بمقارنة متوسط الإجماليات السنوية لتساقط الثلوج في العقدين الأول والأخير من فترة الدراسة ، وهي طريقة تُعرف باسم تحليل نقطة النهاية. يوجد في عدد من المحطات فجوات كبيرة في بيانات تساقط الثلوج المتعلقة بتركيب أنظمة مراقبة السطح الآلية (ASOS) ، والتي حلت محل الملاحظات البشرية في عدد من المواقع. من خلال مقارنة البيانات عند نقاط نهاية فترة الدراسة ، تمكنا من تضمين 142 محطة في تصنيفاتنا للمحطات التي شهدت أكبر خسائر أو مكاسب في تساقط الثلوج (الجدولان 2 و 3). ثبت أن البيانات القريبة من نقاط النهاية لسلسلة زمنية لها تأثير كبير على الاتجاه العام.

النتائج الإقليمية: تساقط ثلوج أقل في مواسم الكتف ، سجل مختلط في التراكم

لا تُظهر نتائج تحليل كلايمت سنترال اتجاهًا وطنيًا عامًا واحدًا في تساقط الثلوج ، ولكن من خلال النظر في سجلات محطات الثلج حسب المنطقة ، ظهر عدد من الأنماط الواضحة. من أوضح الاتجاهات التي تظهر في جميع المناطق تقريبًا أن الثلج يتناقص في مواسم "الكتف" - الخريف والربيع. على مدار الخمسين عامًا الماضية ، انخفض تساقط الثلوج قبل الأول من ديسمبر في كل منطقة من البلاد يمكن تقييم نتائجها. بعد 1 مارس ، انخفض تساقط الثلوج في جميع المناطق باستثناء المناطق الشمالية الشرقية والشرقية الشمالية الوسطى. أظهر الشتاء سجلاً مختلطًا ، مع مزيد من الثلوج في المناخات الشمالية ، وتناقص الثلوج في المناطق الجنوبية.

نسبة المحطات التي يتناقص فيها الثلج حسب المنطقة ، 1970-2019.

يتم تجميع الدول وفقًا لمناطق المناخ الأمريكية التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA).

وسط (إلينوي ، إنديانا ، كنتاكي ، ميسوري ، أوهايو ، تينيسي ، فيرجينيا الغربية)

شهدت هذه الولايات انخفاضًا في إجمالي تساقط الثلوج في جميع الفصول الثلاثة ، حيث أظهر موسم الخريف أكبر انخفاض - سجلت 32 محطة من أصل 43 إجماليات ثلوج أقل. احتلت ناشفيل (-60٪) ونوكسفيل (-52٪) أعلى القائمة لانخفاض تساقط الثلوج لفترتي نقطة النهاية ، وهما 1970-1979 و2010-19. شهدت ناشفيل متوسطًا سنويًا لتساقط الثلوج يبلغ قدمًا تقريبًا من الثلج في السبعينيات ، ولكن أقل من 5 بوصات سنويًا في المتوسط خلال العقد الماضي.

شرق الشمال الأوسط (آيوا ، ميشيغان ، مينيسوتا ، ويسكونسن)

شهدت جميع المحطات تقريبًا في ولايات الغرب الأوسط هذه زيادة في تساقط الثلوج على المدى الطويل خلال فصل الشتاء. يتزايد تساقط الثلوج بتأثير البحيرة حول بحيرات سوبريور وميتشيغان ، على الرغم من أن التغييرات ليست موحدة. يؤثر الغطاء الجليدي على تساقط الثلوج على شكل بحيرة ، حيث تقطع البحيرات المتجمدة إمدادات الرطوبة لتكوين الثلج. بشكل عام ، انخفض الغطاء الجليدي للبحيرة في السنوات الأخيرة بسبب درجات الحرارة الأكثر دفئًا وبما أن البحيرات تظل خالية من الجليد لفترات أطول ، مما يدعم المزيد من الثلوج. حققت ماركيت بولاية ميشيغان بعضًا من أكبر المكاسب ، بزيادة قدرها 45٪ ، أي ما يعادل متوسط زيادة سنوية قدرها 56 بوصة خلال العقد الماضي مقارنة بـ 1970-79. في الخريف ، شهدت 13 محطة من أصل 14 انخفاضًا في تساقط الثلوج ، وأظهر نصفها تناقصًا في تساقط الثلوج خلال فصل الربيع.

الشمال الشرقي (كونيتيكت ، ديلاوير ، مين ، ماريلاند ، ماساتشوستس ، نيو هامبشاير ، نيو جيرسي ، نيويورك ، بنسلفانيا ، رود آيلاند ، فيرمونت)

الشمال الشرقي هو المنطقة الوحيدة التي يوجد بها موسمان يظهران كميات متزايدة من تساقط الثلوج. خلال فصل الشتاء ، سجلت أكثر من ثلثي المحطات زيادة في الثلوج ، ويظهر الربيع 17 من أصل 31 محطة مسجلة زيادة طويلة الأجل من 1970 إلى 2019. ومع ذلك ، في الخريف ، كان هناك انخفاض في مستويات تساقط الثلوج في 22 محطة. شهد عدد من المدن الشمالية الشرقية مكاسب كبيرة في متوسط مجاميع الثلوج السنوية منذ السبعينيات ، بما في ذلك أتلانتيك سيتي ونيوجيرسي (71٪) ومدينة نيويورك (66٪) وفيلادلفيا (37٪). بشكل منفصل ، يؤدي ارتفاع درجة حرارة مياه المحيط قبالة الساحل أيضًا إلى توفير ظروف مواتية لعواصف شتوية أكبر وأكثر شدة ، خاصة على طول الساحل الشرقي. تشير الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) إلى أن ثلثي الولايات المتحدة في الشرق شهدوا ضعف عدد العواصف الثلجية الشديدة في النصف الثاني من القرن العشرين مقابل النصف الأول.

الشمال الغربي (أيداهو ، أوريغون ، واشنطن)

يُظهر تحليل البيانات لمدة 50 عامًا انخفاض كميات الثلوج في 91٪ من المحطات في الشمال الغربي خلال الخريف. زاد تساقط الثلوج في 7 من 11 محطة خلال أشهر الشتاء ، لكنه انخفض مرة أخرى خلال فصل الربيع. هذه منطقة يكون فيها الجليد الشتوي المتراكم في المناطق الجبلية ضروريًا لدورة المياه السنوية ، حيث يوفر ذوبان الجليد المياه العذبة التي تحافظ على مستجمعات المياه المحلية خلال أشهر الصيف الجافة. عانى جزء متزايد من الغرب موجات جفاف متفاقمة منذ بداية القرن العشرين ، مما أدى إلى إجهاد إمدادات المياه وزيادة مخاطر اندلاع حرائق الغابات. وجدت دراسة أجراها باحثون في جامعة بورتلاند ستيت عام 2019 أن تواتر تساقط الثلوج في المناطق الجبلية الشمالية الغربية انخفض أكثر في المواقع المنخفضة والمتوسطة الارتفاع. توقعت الدراسة أيضًا أنه بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين ، ستشهد العديد من المواقع في شبكة المراقبة SNOTEL المزيد من هطول الأمطار على شكل مطر أكثر من الثلج.

الجنوب (أركنساس ، كانساس ، لويزيانا ، ميسيسيبي ، أوكلاهوما ، تكساس)

الجنوب الشرقي (ألاباما ، فلوريدا ، جورجيا ، نورث كارولينا ، ساوث كارولينا ، فيرجينيا)

في معظم الولايات الجنوبية ، أظهر التحليل اتجاهات متناقصة للثلج في منطقة من البلاد كانت بها كميات منخفضة نسبيًا من الثلج لتبدأ بها. في المنطقة الجنوبية ، سجلت 11 من 14 محطة انخفاض إجمالي تساقط الثلوج خلال فصل الشتاء ، وشهدت 13 محطة انخفاضًا في الخريف. أكثر من ثلثي المحطات في الجنوب شهدت خسائر في الربيع. في المنطقة الجنوبية الشرقية ، سجلت 10 من 11 محطة تساقط ثلوج أقل في الشتاء ، وسجلت 9 محطات تساقط ثلوج أقل خلال فصلي الخريف والربيع. تقلص تساقط الثلوج في إل باسو بولاية تكساس من 5.73 بوصة في السبعينيات إلى 2.76 بوصة فقط سنويًا خلال العقد الماضي. شهدت شارلوت ، نورث كارولاينا ، انخفاضًا بنسبة 39 ٪ ، من 7.25 بوصة إلى 4.42 بوصة فقط.

الجنوب الغربي (أريزونا ، كولورادو ، نيو مكسيكو ، يوتا)

أظهر تحليلنا انخفاض مستويات الثلوج عبر الجنوب الغربي ، مع تسجيل جميع المحطات الخمس انخفاضًا في الخريف والربيع ، وتراجع أربع محطات في الشتاء. يؤدي كل من قلة هطول الأمطار ودرجات الحرارة التي تزداد دفئًا بشكل متزايد إلى موجات جفاف ثلجية ، والتي ساهمت مؤخرًا في نقص حاد في المياه في حوض نهر كولورادو وريو غراندي. أظهرت محطة Albuquerque / Santa Fe انخفاضًا بنسبة 50 ٪ في تساقط الثلوج ، وخسارة ما يقرب من 7 بوصات في المتوسط سنويًا خلال العقد الماضي. سالت ليك سيتي ، الدولة المضيفة لدورة الألعاب الأولمبية الشتوية لعام 2002 ، شهدت انخفاضًا بنسبة 42 ٪ ، حيث انتقل من متوسط سنوي قدره 72 بوصة في السنة إلى 42 بوصة.

الغرب (كاليفورنيا ، نيفادا)

استوفت محطة واحدة فقط في كاليفورنيا ونيفادا معايير قياسات تساقط الثلوج في هذا التحليل ، حجم عينة صغير جدًا لاستخلاص استنتاجات حول الاتجاهات. وجدت الأبحاث الأخرى التي شملت المزيد من الولايات الغربية أن كتلة الثلج في المرتفعات العالية في غرب الولايات المتحدة قد انخفضت بنسبة 41٪ ، أو منطقة بحجم ساوث كارولينا ، من عام 1982 إلى عام 2016. وجدت دراسة أخرى لدول المحيط الهادئ انخفاضًا في اتجاهات التكتل الثلجي في جميع الأشهر ، الدول والمناخات ، ولكنها أكبر في الربيع. ووجدت دراسة أخرى أنه مع ارتفاع درجات الحرارة ، من المتوقع أن تنخفض كمية الأمطار التي تتساقط على شكل ثلج بدلاً من المطر ، مما يؤدي إلى تسريع ذوبان الجليد. يعد تساقط الثلوج ضروريًا لموارد المياه في هذه المنطقة ، حيث يأتي ثلث المياه المستخدمة في مدن وأراضي كاليفورنيا من كتل الجليد الذائبة.

غرب وسط الشمال (مونتانا ، نبراسكا ، نورث داكوتا ، ساوث داكوتا ، وايومنغ)

في جبال روكي الشمالية والسهول ، زاد تساقط الثلوج في فصل الشتاء ، حيث أظهرت محطتان فقط من أصل 15 محطة انخفاض كميات الثلوج. لكن تساقط الثلوج انخفض في كل من فصلي الخريف والربيع - حيث سجلت 11 محطة كميات أقل في الخريف و 10 في الربيع. على مدى العقد الماضي ، شهد ميتشل ، SD ، زيادة بنسبة 77 ٪ في تساقط الثلوج مقارنة بالسبعينيات ، بمتوسط 43 بوصة سنويًا.

انخفاض الثلوج له عواقب

يمكن أن تكون العواصف الشتوية مكلفة بل ومميتة ، خاصة عندما تحدث تساقط ثلوج كثيفة وظواهر رياح شديدة في المناطق المكتظة بالسكان. منذ عام 2000 ، تسببت ست عواصف شتوية في أضرار لا تقل عن مليار دولار ، وفقًا لتتبع الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) لكوارث بمليارات الدولارات. وقعت أربعة من هذه العواصف خلال السنوات الست الماضية ، وكلها في يناير أو بعد ذلك. لكن تناقص الثلوج يمكن أن يكون له عواقب سلبية على مناخنا وإنتاجنا الزراعي واقتصادنا.

إن انعكاس الثلج الطازج ، المعروف باسم البياض ، مرتفع للغاية ، حيث يعكس أكثر من 80٪ من ضوء الشمس الوارد إلى الغلاف الجوي (على النقيض من ذلك ، تعكس الأسطح الداكنة مثل المحيطات المفتوحة حوالي 6٪ فقط وتنعكس الأشجار والنباتات والتربة 10 إلى 30٪). تعتبر هذه الانعكاسية العالية أكثر أهمية خلال فصل الربيع ، عندما تؤدي الأيام الطويلة في نصف الكرة الشمالي إلى مزيد من أشعة الشمس وتعكس المناطق المغطاة بالثلوج الطاقة الشمسية مرة أخرى ، مما يحافظ على برودة الكوكب. للثلج أيضًا خصائص عزل ، تعمل مثل غطاء للتربة وكائناتها ، وتحميها من التباين في درجة حرارة الهواء فوق سطح الثلج. عندما تتجمد التربة ، لا يمكنها بسهولة امتصاص الماء السائل الجديد ، مما يؤدي إلى المزيد من الجريان السطحي والفيضانات المحتملة. أظهرت الأبحاث أيضًا أن أحجام الفيضانات تزداد أضعافًا مضاعفة مع سقوط جزء أكبر من هطول الأمطار على شكل مطر وليس ثلج ، مما يشير إلى أن مخاطر الفيضانات خلال الشتاء والربيع يمكن أن تزداد مع ارتفاع درجة حرارة مناخنا. تشير التقديرات إلى أن الفيضانات الشديدة التي أثرت على آلاف المنازل ، فضلاً عن الزراعة والبنية التحتية عبر السهول الجنوبية في عام 2019 ، تسببت في خسائر بقيمة 6.2 مليار دولار.

الثلج هو مورد اقتصادي مهم للعديد من المجتمعات في جميع أنحاء البلاد. وفقًا لتقرير 2018 الصادر عن Protect Our Winters ، أضاف الإنفاق الاستهلاكي للمتزلجين على الجليد والمتزلجين والمركبات على الجليد ما يقدر بنحو 20.3 مليار دولار إلى الاقتصاد الأمريكي في موسم الشتاء 2015-2016. مقارنة بالموسم المتوسط ، تولد سنوات الثلوج المرتفعة 692.9 مليون دولار و 11800 وظيفة إضافية ؛ تشهد سنوات الثلوج المنخفضة خسارة أكثر من مليار دولار في القيمة الاقتصادية وتكلف 17400 وظيفة.

تحقق من رسوماتنا المحلية لاتجاهات الثلوج الموسمية لـ 145 موقعًا عبر الإنترنت ، والتي تُظهر كيف كان الثلج يتزايد أو يتناقص على مدار الخمسين عامًا الماضية.

تؤثر التغيرات في الثلج أيضًا على الصناعة الزراعية ، خاصة في الولايات الغربية التي تعتمد على الثلج كمصدر للمياه. نظرًا لأن نسبة أكبر من هطول الأمطار في فصل الشتاء قد بدأت في الانخفاض على شكل أمطار ، فقد يكون لذلك عواقب وخيمة. في معظم أنحاء الغرب ، تبدأ دورة المياه السنوية ككتلة ثلجية جبلية عميقة في الشتاء وتذوب ببطء خلال الربيع. بدون ثلوج ، يكون هناك نقص في إمدادات المياه لخزانات المنطقة. يُقدر أن كتلة الجليد في سييرا نيفادا وحدها ستحافظ على 47 مليار دولار في الأعمال التجارية الزراعية سنويًا في كاليفورنيا.

لذا ، سواء أكانت العلامة الأولى لندفة الثلج تجعلك تقوم بإزالة الشمع لألواح التزلج والتزحلق على الجليد ، أو هل تغوص مرة أخرى تحت الأغطية ، فإن أنماط تساقط الثلوج المتغيرة هي علامة على مناخنا المتغير. من المرجح أن يكون الشتاء في المستقبل أكثر دفئًا ورطوبة بالنسبة للكثيرين منا.

المنهجية: تم الحصول على إجمالي بيانات تساقط الثلوج السنوية والموسمية (الخريف والشتاء والربيع) من 1970-2019 من نظام المعلومات المناخية التطبيقية. بالنسبة للتحليل الموسمي الذي امتد لفترة الخمسين عامًا كاملة ، تم استبعاد المحطات التي تفتقد إلى أكثر من 20٪ من البيانات اليومية (10 سنوات) لأي موسم خلال فترة الدراسة. تم تحليل اتجاهات تساقط الثلوج الموسمية على مدى خمسين عامًا باستخدام تحليل الانحدار الخطي. لتحليل نقطة النهاية ، تمت مقارنة متوسط التساقط السنوي للثلوج في العقود الأولى (1970-1979) والأخيرة (2010-2019) من فترة الدراسة في كل موقع يتلقى متوسط تساقط ثلوج سنوي لا يقل عن خمس بوصات. تم استبعاد المحطات التي تحتوي على أكثر من 20٪ من البيانات اليومية المفقودة (سنتان) في العقد الأول أو الماضي من التحليل.

شكر وتقدير: تم دعم الجهود البحثية من قبل الدكتور ديفيد روبنسون ، الأستاذ المتميز وعالم المناخ في ولاية نيو جيرسي ، قسم الجغرافيا ومحطة التجارب الزراعية في نيوجيرسي ، جامعة روتجرز.