En UCLA-klimatmodell av Sierra Nevada-snöpacket (vänster) replikerade på nära håll den faktiska snösäcken som ses på en NASA-satellitbild (höger). Kredit:UCLA Institute of the Environment and Sustainability
Skidor i juli? Det kan hända i år, men Kaliforniens dagar med riklig snö är räknade.
Efter fem år av torka och vattenbegränsningar, delstaten slingrar sig efter sin blötaste vinter på två decennier. Fuktbelastade stormar har gjort bruna sluttningar till frodiga gröna och statliga reservoarer svämmar över. Det är så mycket snö, Mammoth Mountain resort planerar att vara öppen för företag den fjärde juli helgen.
Men även om all den nederbörden har satt ett hack i den nuvarande torkan – guvernör Jerry Brown kommer inte att besluta om den ska förklaras över förrän snöpackningen Sierra Nevada bedöms igen i april – målar ny UCLA-forskning en oroande bild av hur torkan kan påverka snöpackning i framtiden.
Sierra Nevada snowpack, som tillhandahåller 60 procent av statens vatten via ett stort nätverk av dammar och reservoarer, har redan minskat av mänskligt inducerade klimatförändringar och om utsläppsnivåerna inte minskar, snöpackningen kan i stort sett försvinna under torka, enligt resultat i studien som publicerades i dag i tidskriften Geofysiska forskningsbrev .
"Kryosfären - frusna delar av planeten - har visat de tidigaste och största tecknen på förändring, " sa UCLAs klimatforskare Alex Hall, som tillsammans med studiens medförfattare Neil Berg modellerade hur framtida torka i Kalifornien kommer att se ut när det gäller förlust av snöpackningar. "Sierra Nevada är den lilla biten av kryosfären som sitter här i Kalifornien."
Fyra scenarier för Sierra Nevada snowpack under torka. Måtten som visas är mängden vatten som finns i snöpacken, genomsnitt över bergskedjan. Kredit:University of California, Los Angeles
Under en torka ser vi mindre nederbörd totalt sett. Genom att lägga till varmare luft orsakad av klimatförändringar faller en större del av nederbörden som regn, och snön smälter snabbare. Så en frusen resurs som gradvis smälter och laddar reservoarer är särskilt sårbar för ett värmande klimat och torka som förväntas bli allt svårare.
För att skydda Kaliforniens framtid från hotet om värmande temperaturer måste Kalifornien snabbt omkonfigurera sina vattenlagringssystem och hanteringsmetoder.
"Jag tror att det finns allvarliga frågor om lämpligheten av den nuvarande vattenlagringsinfrastrukturen när vi går framåt, sa Hall, sa en professor i atmosfäriska och oceaniska vetenskaper.
Förutom att erbjuda ett fönster in i framtiden, UCLA-studien avslöjade några klimateffekter som redan inträffar. Hall och Berg fann att Sierra Nevadas snöpackning under torkan 2011 till 2015 var 25 procent lägre än vad det skulle ha varit utan uppvärmning orsakad av människan. Effekten var ännu värre vid höjder under 8, 000 fot, där snön minskade med upp till 43 procent.
"Vi ser en minskning med en fjärdedel av hela snöpackningen just nu - inte 20, 30 eller 40 år från nu – var verkligen överraskande. Det var nästan som om 2015 var det nya 2050 när det gäller de effekter vi förväntade oss att se, sa Berg, som är vetenskapsman på RAND Corp.
För att exakt simulera det torka-förändrade Sierra snöpacket, forskare kombinerade fint kalibrerade atmosfäriska, modellering av snö och topografi. De korsrefererade sina resultat med satellitinformation och "snökuddar" på marken - enheter som mäter snöns vattenhalt. De simulerade också snöpackning före industriell era, för att förstå hur mycket mänskligt inducerade klimatförändringar påverkar snöförlusten nu.
I slutet av det nuvarande århundradet, förhållandena kan vara ännu värre, angav rapporten. Om människor fortsätter att släppa ut växthusgaser i ett business-as-usual-scenario, medeltemperaturen i Sierras förväntas stiga upp till 10 grader Fahrenheit, vilket gör att snöpackningen minskar under torkan med hela 85 procent. Det skulle nästan inte finnas snö på höjder under 8, 000 fot. Ur ett vattenresursperspektiv, en förlust på 85 procent skulle vara som om det inte fanns någon snö i Sierras alls, sa Berg.
Saker och ting ser inte mycket bättre ut om nationer följer FN:s klimatavtal i Paris, som försöker begränsa den globala uppvärmningen till mellan 1,5 och 2 grader Celsius. Även med sådana begränsningar, snöpackning under en torka som den Kalifornien nyligen upplevde förväntas minska med 60 procent vid seklets slut.
Berg sa att han tyckte att resultaten var nykter. "Jag känner att jag går igenom en levande historiebok, där vi ser dessa stora händelser utspela sig mitt framför våra ögon."
Vanligtvis, mängden vatten som samlas i snöpackningen liknar vad reservoarer kan lagra. När saker och ting värms upp och snön smälter tidigare, "det kommer att bli ett verkligt lagringsproblem och vatten måste släppas, sa Hall.
Hall sa att han tror att den bästa lösningen är att använda grundvattenakviferer som en fångst- och lagringsmekanism. "Lagringspotentialen för grundvattenakviferer är enorm, den är förmodligen 10 gånger större än reservoarkapaciteten."
Kalifornien har inte den bästa meritlistan med att hantera grundvatten, som var allvarligt utarmad under torkan, särskilt på grund av jordbruksbevattning. Den statliga lagstiftaren vidtar åtgärder för att förbättra situationen, antog lagen om hållbar grundvattenreglering 2014 och lanserade små pilotprojekt i Central Valley, där bönder får betalt för att översvämma sina åkrar för att ladda upp grundvattnet.
Men eftersom klimatförändringarna redan förändrar snöpackningen på sätt som forskare trodde var decennier borta, dessa ansträngningar räcker inte, sa Hall.
"Det måste vara i mycket större skala. Vi går i rätt riktning, men det räcker inte alls. Vi måste skala upp dessa ansträngningar och vi måste börja nu."