En 6 fot bred snöslunga monterad på en traktor är mycket vettig när du bor på Tug Hill Plateau. Tug Hill, i staten New York, är en av de snöigaste platserna i östra USA och upplever några av de mest intensiva snöstormarna i världen. Denna till stor del landsbygdsområde, strax öster om Lake Ontario, får i genomsnitt 20 fot snö om året.

Därav den traktormonterade snöslungan.

Regionens enorma snötotal beror på snöstormar med sjöeffekt och, det visar sig, i form av Lake Ontario.

Sjöeffektstormar börjar när en kall luftmassa rör sig över relativt varmt vatten. Värmen och fukten från vattnet destabiliserar luftmassan och orsakar intensiva, långvariga stormar. Snöeffekt på sjön är vanlig i området kring de stora sjöarna och i områden medvind av stora vattendrag, inklusive Stora Saltsjön.

Forskare, inklusive Jim Steenburgh från University of Utah och Bart Geerts från University of Wyoming, rapportera nu att dessa intensiva snöstormar drivs av luftcirkulation som drivs av värmen som släpps ut av sjön, och att kustlinjegeografin av Lake Ontario påverkar bildandet och platsen för denna cirkulation. Resultatet? Mycket kraftigt snöfall.

Resultaten, publicerad i tre tidningar, visa hur sjöarnas strandlinjer kan hjälpa prognosmakare att avgöra effekterna av sjöeffektstormar.

"Lake Ontarios öst-västliga orientering tillåter intensiva snöband att bildas, sa Ed Bensman, en programdirektör vid National Science Foundations (NSF) avdelning för atmosfärs- och georymdvetenskap, som finansierade forskningen. "Denna studie fann att formen på sjöns strandlinje kan ha ett viktigt inflytande på de låga vindarna som leder till snöband under långa perioder – och till kraftiga snötotal. Forskargruppen analyserade styrkan hos dessa snöband , och deras bildning och uthållighet. Snöband var ofta aktiva i flera dagar."

Lake-effekt

När landbrisar rör sig till havs från platser där kusten sväller ut i en sjö, instabila luftmassor bildas och driver ett smalt band av fukt som dumpar sin fukt som snö på en landremsa nedför sjön.

Steenburgh sa att det länge har varit känt att vindar som kommer från stranden till en sjö hjälper till att initiera och styra bildandet av snöband. Steenburgh och Geerts, och kollegor från universitet i Illinois, Pennsylvania och delstaten New York, reste till Lake Ontario som en del av ett NSF-finansierat projekt som heter Ontario Winter Lake-effect Systems (OWLeS). Forskarna undersökte flera frågor om sjöeffektsystem:

• Vilka miljöfaktorer har störst inverkan på mängden snöfall och placeringen av snöband över och nära Lake Ontario?
• Hur producerar samspelet mellan vind och moln långlivade snöband långt nedströms öppet vatten?
• Hur påverkar den lokala terrängen styrkan och livslängden hos dessa system?

Att få reda på, Geerts team flög ett Wyoming King Air forskningsplan genom vinterstormar, och Steenburghs grupp satte upp väderövervakningsutrustning, inklusive profileringsradar och snömätningsstationer, för att övervaka ankomsten av sjöeffektstormar nära Tug Hill.

Forskarna bevittnade regionens intensiva snöfall, inklusive en storm som föll 40 tum på 24 timmar. Snöfallet översteg ofta 4 tum per timme. "Det är ett fantastiskt pris, " sa Steenburgh. "Det är bara en explosion av snö."

Utbuktningens roll

Wyoming Cloud Radar ombord på King Air-planet upptäckte en intensiv sekundär luftcirkulation över det huvudsakliga snöbandet. "Denna upplaga hade en smal uppgång, skapa och lyfta snö som en fontän i en smal remsa som dumpade tung snö där den landade, "Sa Geerts. Med hjälp av en vädermodell, Steenburghs team fann att den här cirkulationens ursprung var en landbris som genererades av sjöns ojämna strandgeografi.

I vissa fall, en annan landvind genererade ett andra snöband som smälte samman med det första. "Den intensiva sekundära cirkulationen, med uppströmmar upp till 20 miles per timme, hade aldrig observerats tidigare, sa Geerts.

Ett speciellt strandlinjedrag spelade en stor roll:en mild, bred utbuktning längs Ontarios sjö södra strand som sträcker sig från ungefär Niagara Falls i väster till Rochester, New York, i öst.

"Denna utbuktning var viktig för att bestämma var snöbanden med sjöeffekt utvecklades, " sa Steenburgh. "En bula nära Oswego, New York, på sydöstra stranden, bidrog också till en ökning av nederbörden nedströms Lake Ontario över Tug Hill."

Steenburgh säger att invånarna i regionen tar det kraftiga snöfallet med ro. Vägar hålls plöjda, och teamet upptäckte att på många dagar, den största utmaningen var att bara ta sig ut från uppfarten till huset de bodde i. När traktorns snöslunga väl var igång, dock, forskarna hade ett klart skott.

"Vi är ett gäng snönördar, " Sa Steenburgh. "Vi älskar att se det snöa så. Det är verkligen ganska otroligt. Och våra vänner på Tug Hill såg till att vi kunde göra vår forskning."

Bättre prognoser

Att införliva överväganden om kustlinjegeografi i väderprognosmodeller kan hjälpa till att förutsäga vilka samhällen som kan påverkas mest av snöstormar, sa Steenburgh. Att förstå effekten av vindar som uppstår från strandens form är nyckeln.

"Om vi ​​vill peka ut var sjöeffekten kommer att vara, vi kommer att behöva göra ett mycket bra jobb med att simulera vad som händer längs dessa kustområden, " han sa.