Tämä juttu on kooste The Conversationin arkistojen artikkeleista.

Kylmän sään laskeutuessa eri puolille Pohjois-Amerikkaa jotkin yhteisöt ovat jo käynnistäneet lumiaurat, kun taas toiset tarkkailevat ennusteita. Lumi ja jää voivat romuttaa matkasuunnitelmat, mutta niillä on myös tärkeitä ekologisia tehtäviä. Jäätynyt vesi voi saada hämmästyttäviä muotoja. Kun kaikki puhe kääntyy talvisäähän, nostamme esiin nämä viisi tarinaa arkistostamme.

Veden oudot muodot

Lumihiutaleiden ja jääpuikkojen lisäksi jäätynyt vesi voi käyttäytyä yllättävillä tavoilla. Esimerkiksi hyvin kylmien pakkasjaksojen aikana järvet voivat näyttää höyrystyvän kuin saunakylpy.

Kuten Coloradon osavaltionyliopiston ilmakehätutkija Scott Denning selittää, tämä tapahtuu siksi, että järvessä oleva nestemäinen vesi ei voi olla jäätymispistettä kylmempää – noin 32 celsiusastetta. Kun vesi haihtuu suhteellisen lämpimästä järvestä kylmään kuivaan ilmaan, se tiivistyy höyrystä (kaasumaisesta vedestä) ilmassa oleviksi pieniksi vesipisaroiksi, jotka näyttävät höyryltä.

Kun tulee erittäin kylmää, meren pinnalle voi muodostua jäätä. Aallot hajottavat sitä, jolloin vesi alkaa näyttää aaltoilevalta slurpeelta. ”Kaikille, jotka ovat valmiita uhmaamaan kylmää, on hurjaa seistä rannalla ja katsella savuavaa liukastunutta merta ja sen hidastettua aallokkoa”, Denning kirjoittaa.

Kuinka tiesuola taltuttaa jään

Kun ennustetaan isoa myrskyä, yleishyödyllisten laitosten kuorma-autot lähtevät usein esikäsitelemään katujen ja valtateiden jääpeitteitä, ja ne ruiskuttavat tyypillisesti kivisuolaa tai suolaliuosta. Vastoin yleistä uskomusta suola ei kuitenkaan sulata jäätä.

Vesi jäätyy 32 celsiusasteessa, mutta sen sekoittaminen suolaan laskee sen jäätymispistettä. ”Suola estää vesimolekyylejä muodostamasta kiinteitä jääkiteitä”, selittää Julie Pollock, Richmondin yliopiston kemian apulaisprofessori. ”Jäätymispisteen alenemisen aste riippuu siitä, kuinka suolaista liuos on.” Kun kuivaa suolaa levitetään jäälle, se luottaa siihen, että aurinko tai autonrenkaiden kitka sulattaa jään, minkä jälkeen se estää sitä jäätymästä uudelleen.

Suola voi aiheuttaa haittaa kasveille, vesistöille ja vesieliöille, kun se huuhtoutuu pois teiltä – erityisesti keväisten valumavesien aikana, jotka voivat tuoda mukanaan valtavia annoksia. Tutkijat pyrkivät löytämään hyvänlaatuisempia vaihtoehtoja ja tutkivat parhaillaan lisäaineita, kuten melassia ja punajuurimehua.

Miksi puut tarvitsevat lunta

www.youtube.com

Punajuurisuolaliuos ”täysin luonnollinen” tapa jäänpoistoon teiltä

Lumi voi tuntua pelkältä vaivalta, varsinkin jos sitä joutuu lapioimaan. Mutta se on myös arvokas luonnonvara. Koillismaalla ympäristötieteilijät Andrew Reinmann ja Pamela Templer ovat havainneet, että talven lumipeite toimii kuin huopa, joka suojaa puiden juuria ja maaperän eliöitä kylmältä.

Kokeellisilla metsäpalstoilla, joilla Reinmann ja Templer poistivat lumen maasta, he ovat havainneet, että

”…pakkanen tunkeutuu metrin syvyyteen tai jopa syvemmälle maaperään, kun taas läheisillä vertailupalstoilla, joilla oli säilynyt ennallaan oleva lumipeite, pakkanen on harvoin ulottunut kahta senttiä syvemmälle. Ja aivan kuten jäätymis-sulamissyklit aiheuttavat kuoppia kaupunkien kaduille, maaperän jäätyminen hiertää ja tappaa puiden juuria ja vahingoittaa niitä, jotka jäävät henkiin.”

Ilmastonmuutos lyhentää talvia koillisessa ja vähentää lumisadetta, millä on vakavia vaikutuksia metsiin. ”Lumipeitteen menettäminen voi vähentää metsien kasvua, hiilen sitomista ja ravinteiden pidättämistä, millä on merkittäviä vaikutuksia ilmastonmuutokseen sekä ilman ja veden laatuun ympäri vuoden”, Reinmann ja Templer ennustavat.

Jäätyneet altaat

twitter.com

Today’s #snowpack on Montgomery Pk in northern White Mtns CA, seen from down in Benton Valley. Erittäin hyvää lunta kesäkuulle!pic.twitter.com/t8ikfbEY32

Lumi on vieläkin arvokkaampaa läntisissä osavaltioissa, joissa monet yhteisöt saavat suuren osan juomavedestään lumipusseista, jotka viipyvät korkealla pitkälle lämpimiin kuukausiin. Täälläkin lämpenevät talvet merkitsevät lumen vähenemistä, ja tutkijat ovat jo havainneet ”lumikuivuutta”.

Adrienne Marshall, joka tutkii hydrologiaa ja ilmastonmuutosta Idahon yliopistossa, määrittelee lumikuivuuden vuodeksi, jolloin lumipeitteen määrä on niin pieni, että se on historiallisesti esiintynyt korkeintaan kerran neljässä vuodessa tai harvemmin.

”Nykyään läntisissä osavaltioissa esiintyy lumipeitteen kuivumista noin 7 prosenttia ajasta”

. ”Vuosisadan puoliväliin mennessä, jos kasvihuonekaasupäästöt jatkavat kasvuaan, tuloksemme ennustavat, että monivuotista lumikuivuutta esiintyy keskimäärin 42 prosenttina vuosista.”

Lumipeitteet sulavat myös aikaisemmin keväällä, mikä tarkoittaa, että kesällä on käytettävissä vähemmän vettä. Nämä muutokset vaikuttavat kaupunkeihin, maatiloihin, metsiin, villieläimiin ja ulkoiluteollisuuteen kaikkialla lännessä ympäri vuoden.

Voidaanko lunta saada aikaan?

Jos luonto ei tuota niin paljon lunta kuin tarvitsemme, entä jos autamme sitä? Monet läntiset osavaltiot ja virastot ovat jo vuosia yrittäneet tehdä juuri niin pilvien kylvämisellä – lisäämällä ilmakehään hiukkasia, joiden ajatellaan toimivan keinotekoisena jääkiteenä ja edistävän lumen muodostumista.

Tässä on vain yksi ongelma: Kukaan ei ole todistanut, että se todella toimii. Siitä huolimatta ”läntiset osavaltiot tarvitsevat vettä, ja monet päättäjät uskovat, että pilvien kylvö voi olla kustannustehokas tapa tuottaa sitä”, kirjoittavat ilmakehätutkijat Jeffrey French ja Sarah Tessendorf.

Vuonna 2018 tehdyssä tutkimuksessa French, Tessendorf ja kollegat käyttivät uusia tietokonemallinnustyökaluja ja kehittynyttä tutkaa tutkiakseen, pystyisivätkö he havaitsemaan pilviin ruiskutettuihin hopearaaka-ainejodidihiukkasiin muodostuvat jääkiteet. He ripustivat kuvantamisluotaimia tutkimuskoneiden siipiin, jotka lensivät pilvien kylvöalueille ja sieltä pois. Näillä alueilla jääkiteiden muodostuminen lisääntyi satoja kertoja, mikä johti lumen muodostumiseen. Vastaavia tuloksia ei ilmennyt kylvämättömillä alueilla.

Lisätutkimuksia tarvitaan sen selvittämiseksi, voiko pilvien kylvö muuttaa vesitasapainoa laajoilla alueilla. Ja viime kädessä, vaikka tämä osoittautuisi todeksi, toinen kysymys jää jäljelle: Onko se kustannusten arvoista.

Reposted with permission from The Conversation.