Den här artikeln är en sammanställning av artiklar från The Conversations arkiv.

När det kalla vädret nu börjar komma in över Nordamerika har vissa samhällen redan startat snöplogarna, medan andra håller ett vakande öga på prognoserna. Snö och is kan förstöra reseplaner, men de spelar också viktiga ekologiska roller. Och fruset vatten kan ta fantastiska former. För de dagar då allt prat handlar om vinterväder lyfter vi fram dessa fem berättelser från våra arkiv.

De märkliga former som vatten kan ta

Bortom snöflingor och istappar kan fruset vatten uppträda på överraskande sätt. Under mycket kalla perioder kan till exempel sjöar tyckas ånga som ett bastubad.

Som atmosfärforskaren Scott Denning från Colorado State University förklarar sker detta eftersom det flytande vattnet i sjön inte kan vara kallare än fryspunkten – cirka 32 grader Fahrenheit. När vattnet avdunstar från den relativt varma sjön till den kalla torra luften kondenseras det från ånga (gasformigt vatten) till små vattendroppar i luften, som ser ut som ånga.

När det blir extremt kallt kan det bildas is på havets yta. Vågorna bryter upp den så att vattnet börjar se ut som en böljande slurpee. ”För den som är villig att trotsa kylan är det vilt att stå vid stranden och titta på det rykande slamiga havet med sin surfing i slowmotion”, skriver Denning.

Hur vägsalt tämjer is

När det förutspås en stor storm åker ofta lastbilar ut för att förbehandla gator och motorvägar, vanligtvis genom att sprutas med stensalt eller saltvattenlösningar. Men tvärtemot vad många tror smälter salt inte is.

Vatten fryser vid 32 grader Fahrenheit, men genom att blanda det med salt sänks dess fryspunkt. ”Saltet hindrar vattenmolekylernas förmåga att bilda fasta iskristaller”, förklarar Julie Pollock, biträdande professor i kemi vid University of Richmond. ”Graden av fryspunktenedsänkning beror på hur salt lösningen är.” När torrt salt sprids på isen förlitar det sig på solen eller friktionen från bildäck för att smälta isen och hindrar den sedan från att frysa igen.

Pulser av salt kan skada växter, vattendrag och vattenlevande organismer när det sköljs bort från vägar – särskilt under vårens avrinning, som kan föra med sig enorma doser. Forskare arbetar för att hitta mer godartade alternativ och studerar för närvarande tillsatser som melass och rödbetsjuice.

Varför träd behöver snö

www.youtube.com

Rödbetssalt är ett ”helt naturligt” sätt att avisa vägar

Snön kan tyckas vara inget annat än besvär, särskilt om du måste skyffla den. Men det är också en värdefull resurs. I nordöstra USA har miljöforskarna Andrew Reinmann och Pamela Templer upptäckt att vinterns snötäcke fungerar som en filt som skyddar trädrötter och markorganismer från kylan.

I experimentella skogspartier där Reinmann och Templer avlägsnat snö från marken har de observerat att

”… frosten tränger ner en fot eller mer i marken, medan den sällan sträcker sig mer än två tum djupt i närliggande referenspartier med oförändrat snötäcke. Och precis som frys-töcyklerna skapar gropar på stadens gator, så sliter och dödar frusen mark trädrötter och skadar de som överlever.”

Klimatförändringarna förkortar vintrarna i nordöstra delen av landet och minskar snöfallet, vilket får allvarliga konsekvenser för skogarna. ”Att förlora snötäcket kan minska skogstillväxten, kolinbindningen och näringsretentionen, vilket kommer att få viktiga konsekvenser för klimatförändringarna och luft- och vattenkvaliteten året runt”, förutspår Reinmann och Templer.

Frostade reservoarer

twitter.com

Dagens #snötäcke på Montgomery Pk i norra White Mtns CA, sett nere från Benton Valley. Mycket bra snö för juni!pic.twitter.com/t8ikfbEY32

Snö är ännu mer värdefull i de västra delstaterna, där många samhällen får stora delar av sitt dricksvatten från snötäcken som ligger kvar på höga höjder långt in på de varma månaderna. Även här innebär de varmare vintrarna mindre snö, och forskare observerar redan ”snötorka”.

Adrienne Marshall, forskare som studerar hydrologi och klimatförändringar vid University of Idaho, definierar snötorka som ett år med ett så lågt snötäcke att det historiskt sett bara skulle inträffa en gång vart fjärde år eller mindre.

”I dag inträffar snötorka i västra USA ungefär 7 procent av gångerna i rad”, skriver hon. ”Vid mitten av århundradet, om utsläppen av växthusgaser fortsätter att öka, förutspår våra resultat att flerårig snöbrist kommer att inträffa i genomsnitt 42 % av åren.”

Snötäcket smälter också tidigare på våren, vilket innebär att mindre vatten finns tillgängligt på sommaren. Dessa förändringar påverkar städer, jordbruk, skogar, vilda djur och friluftsindustrin i hela västvärlden året runt.

Kan vi få det att snöa?

Om naturen inte levererar så mycket snö som vi behöver, vad sägs om att hjälpa den? Många stater och myndigheter i västvärlden har i åratal försökt att göra just det genom att lägga till moln i atmosfären, vilket innebär att man lägger till partiklar i atmosfären som man tror kan fungera som konstgjorda iskristaller, vilket främjar snöbildningen.

Det finns bara ett problem: Ingen har bevisat att det faktiskt fungerar. Ändå ”behöver väststaterna vatten, och många beslutsfattare tror att molnutsättning kan vara ett kostnadseffektivt sätt att producera det”, skriver atmosfärsforskarna Jeffrey French och Sarah Tessendorf.

I en studie från 2018 använde French, Tessendorf och kollegor nya verktyg för datormodellering och avancerad radar för att se om de kunde upptäcka iskristaller som bildas på silverjodidpartiklar som sprutas in i molnen. De hängde bildsonder från vingarna på forskningsflygplan som flög in och ut ur de utsådda områdena i molnen. I dessa områden ökade bildandet av iskristaller med hundratals, vilket ledde till att snö bildades. Inga sådana resultat uppstod i områden som inte var sådda.

Det behövs mer forskning för att se om molnutsättning kan förändra vattenbalansen över stora områden. Och i slutändan, även om det visar sig vara sant, kommer en annan fråga att kvarstå: Om det är värt kostnaden.

Repostat med tillstånd från The Conversation.