Bäckar, floder och sjöar som matas av smältande snö över västra USA håller redan på att ta slut i mitten av juli 2021, till stor oro för bönderna, biologer och snöhydrologer som jag. Detta är inte förvånande i Kalifornien, där snönivåerna under föregående vinter låg långt under det normala. Men det är också sant över Colorado och Klippiga bergen, som i allmänhet fick en normal mängd snö. Man skulle kunna tro att om det var normal mängd snö skulle man ha mycket vatten nedströms, höger?

För över ett sekel sedan, snöforskaren James Church vid University of Nevada, Reno, började undersöka hur mängden snö på bergen relaterat till mängden vatten i floder som matas av den smältande snön. Men som hydrologer har lärt sig under de många decennierna sedan, sambanden mellan snö och flodflöden är inte perfekta. Förvånande, det finns mycket som forskare inte vet om hur snöpackningen är kopplad till floder.

Självklart, en torr vinter ger magra flöden på våren och sommaren. Men det finns andra anledningar till att snö från bergen inte når en flod nedanför. Ett växande forskningsområde är att utforska hur torka kan leda till kroniskt torr jord som suger upp mer vatten än normalt. Detta vatten fyller också på grundvattnet nedanför.

Men ett annat mindre studerat sätt att förlora fukt är genom att avdunsta rakt ut i atmosfären. Precis som mängden snö varierar varje år, så även förlusten av vatten till luften. Under rätt förutsättningar, mer snö kan försvinna i luften än som smälter till floder. Men hur snöfall och förlust av fukt i själva luften relaterar till vattennivåer i floder och sjöar är en viktig och inte välförstådd del av vattnets kretslopp, särskilt under torka år.

Förlorar fukt till luften

Det finns två sätt att fukt kan förloras till atmosfären innan den når en bäck eller flod.

Den första är genom avdunstning. När vatten absorberar tillräckligt med energi från solen, vattenmolekylerna kommer att förändras till en gas som kallas vattenånga. Denna flytande vattenånga lagras sedan i luften. Det mesta av denna avdunstning sker från sjöarnas yta, från vatten i marken eller när snö smälter och vattnet rinner över stenar eller andra ytor.

Ett annat sätt som fukt kan försvinna till atmosfären är ett du kanske är mindre bekant med:sublimering. Sublimering är när ett fast ämne förvandlas direkt till en gas - tänk på torris. Samma sak kan hända med vatten när snö eller is förvandlas direkt till vattenånga. När luften är kallare än minusgrader, sublimering sker när molekyler av is och snö absorberar så mycket energi att de hoppar över den flytande formen och hoppar direkt till en gas.

Ett antal atmosfäriska förhållanden kan leda till ökad avdunstning och sublimering och så småningom, mindre vatten gör det till bäckar och bäckar. Torr luft kan absorbera mer fukt än fuktig luft och dra mer fukt från marken ut i atmosfären. Starka vindar kan också blåsa fukt upp i luften och bort från området där den först föll. Och slutligen, den varmare luften är och mer sol som skiner, desto mer energi finns tillgänglig för snö eller vatten att övergå till ånga. När du får kombinationer av dessa faktorer – som varm, torra vindar i Klippiga bergen kallas Chinook-vindar – avdunstning och sublimering kan ske ganska snabbt. På en torr, blåsig dag, upp till cirka två tum snö kan sublimera in i atmosfären. Det betyder ungefär en pool med vatten för varje snöområde på en fotbollsplan.

Sublimering är mystiskt

Det är relativt enkelt att mäta hur mycket vatten som rinner genom en flod eller i en sjö. Och med hjälp av satelliter och snöundersökningar, hydrologer kan få anständiga uppskattningar av hur mycket snö som finns på en bergskedja. Mätning av avdunstning, och speciellt sublimering, är mycket svårare att göra.

Idag uppskattar forskare vanligtvis sublimering indirekt med hjälp av fysikekvationer och vind- och vädermodeller. Men det finns massor av osäkerheter och okända i dessa beräkningar. Dessutom, forskare vet att den största fuktförlusten från sublimering sker i alpin terräng ovanför trädgränsen – men snöforskare mäter sällan snödjup där. Detta ökar ytterligare osäkerheten kring sublimering eftersom om du inte vet hur mycket fukt ett system började med, det är svårt att veta hur mycket som gick förlorat.

Till sist, väder och snöpackningsdjup varierar mycket från år till år. Allt detta gör det otroligt svårt att mäta mängden snö som faller och sedan förloras till atmosfären.

När forskare har kunnat mäta och uppskatta sublimering, de har mätt fuktförluster som sträcker sig från några procent till mer än hälften av det totala snöfallet, beroende på klimatet och var du befinner dig. Och till och med på ett ställe, sublimering kan variera mycket från år till år beroende på snö och väder.

När fukt förloras i atmosfären, det kommer att falla till ytan som regn eller snö så småningom. Men det kan vara på andra sidan jorden och är inte till hjälp för torkadrabbade områden.

Viktig kunskap

Det är svårt att säga hur viktig förlust av fukt till atmosfären är för det totala vattnets kretslopp i en viss bergskedja. Automatiserade snöövervakningssystem - särskilt på höga höjder över trädgränsen - kan hjälpa forskare att bättre förstå vad som händer med snön och de förhållanden som orsakar förluster till atmosfären.

Mängden vatten i floder – och när det vattnet dyker upp – påverkar jordbruket, ekosystem och hur människor lever. När det råder vattenbrist, problem uppstår. Med klimatförändringar som leder till mer torka och varierande väder, Det är viktigt att fylla en kunskapslucka om vattnets kretslopp som den kring sublimering.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.