最近幾個冬天的氣候變化跡象相互矛盾，既有嚴重的缺雪，也有嚴重的暴風雪。達特茅斯大學的一項研究澄清了這一問題，該研究顯示，在過去 40 年里，由于人類驅(qū)動的氣候變化，北半球的積雪量大幅減少。這種減少危及供水和依賴冬季的經(jīng)濟。該研究基于對氣溫和降水數(shù)據(jù)的分析，結果表明許多地區(qū)正在逼近"雪量損失懸崖"，需要立即調(diào)整水資源管理策略。

研究顯示，北半球最依賴雪水的地區(qū)的降水量急劇下降。

雪是解讀氣候變化的一個矛盾線索。在包括今年在內(nèi)的最近多個冬季，12 月降雪量的減少似乎預示著我們在全球變暖下的未來。這在從俄勒岡州到新罕布什爾州的范圍內(nèi)都很明顯，那里的山峰更多的是棕色而不是白色，而美國西南部正經(jīng)歷著嚴重的雪荒。

另一方面，創(chuàng)紀錄的暴風雪，如 2023 年初的暴風雪，掩埋了加利福尼亞的山區(qū)社區(qū)，補充了干涸的水庫，并在亞利桑那州北部降下 11 英尺的積雪，打破了我們對地球變暖的生活概念。

同樣，關于全球變暖是否會持續(xù)侵蝕高海拔山區(qū)的積雪，來自地面觀測、衛(wèi)星和氣候模型的科學數(shù)據(jù)并不一致，這使得許多人口中心的水資源短缺管理變得更加復雜。

1981-2020 年人類驅(qū)動的氣候變化對北美流域每十年春季積雪的影響，標注河流流域。美國西南部和東北部是半球降雪量下降最嚴重的地區(qū)之一，每十年損失的春季積雪超過 10%。這些損失使美國西部數(shù)百萬人面臨水危機的風險，同時也威脅著東北部等地區(qū)依賴冬季娛樂活動的地方經(jīng)濟。圖片來源：賈斯汀-曼金和亞歷克斯-戈特利布/達特茅斯大學

現(xiàn)在，達特茅斯大學的一項新研究突破了這些觀測數(shù)據(jù)的不確定性，并提供證據(jù)表明，在過去的40年中，由于人類驅(qū)動的氣候變化，北半球大部分地區(qū)的季節(jié)性積雪確實大幅減少。在美國西南部和東北部以及中歐和東歐，與全球變暖相關的積雪量減少幅度最大，每十年在10%到20%之間。

水危機與經(jīng)濟影響

研究人員在《自然》 雜志上報告說，這種損失的程度和速度有可能使北美、歐洲和亞洲數(shù)億依靠積雪取水的人們處于危機的懸崖邊上，而持續(xù)變暖將加劇這種危機。

"我們最關心的是氣候變暖如何影響雪的儲水量。"第一作者亞歷山大-戈特利布（Alexander Gottlieb）是達特茅斯大學生態(tài)、進化、環(huán)境與社會研究生項目的一名博士生。

戈特利布說："我們的研究確定了歷史上積雪減少的流域，以及隨著氣候進一步變暖，積雪量最容易迅速減少的流域。美國西南部和東北部等地區(qū)的列車已經(jīng)駛離車站。到 21 世紀末，我們預計這些地區(qū)到 3 月底將接近無雪。我們正走在這條道路上，并沒有特別好地適應缺水問題"。

該論文的資深作者、地理學副教授賈斯汀-曼金（Justin Mankin）說，水安全只是積雪流失的一個方面。

1981-2020 年人類驅(qū)動的全球變暖對北半球流域春季積雪的影響，按每十年變化的百分比表示。紅色表示減少，藍色表示增加。由于氣候變化導致降雪量增加，許多偏北流域的積雪量都有所增加。但為北部人口中心提供水源和經(jīng)濟利益的低緯度流域損失最大。資料來源：賈斯汀-曼金和亞歷克斯-戈特利布/達特茅斯大學

美國東北部的哈德遜、薩斯奎漢納、特拉華、康涅狄格和梅里馬克流域的缺水情況沒有那么嚴重，但也是積雪量下降最嚴重的地區(qū)之一。但這些嚴重的損失威脅著佛蒙特州、紐約州和新罕布什爾州等依賴冬季娛樂的州的經(jīng)濟，曼金說，即使是機器造雪也有一個溫度臨界點，許多地區(qū)正在迅速接近這個臨界點。

曼金說："對娛樂業(yè)的影響體現(xiàn)了全球變暖如何不成比例地影響著最脆弱的社區(qū)。海拔和緯度較低的滑雪勝地已經(jīng)在與逐年減少的積雪作斗爭。這種情況只會加速，使商業(yè)模式變得不可行，我們很可能會看到滑雪運動進一步向資源豐富的大型度假勝地集中，而犧牲那些具有重要地方經(jīng)濟和文化價值的中小型滑雪場。這種損失將波及整個社區(qū)。"

在這項研究中，戈特利布和曼金重點研究了從 1981 年到 2020 年，全球變暖對氣溫和降水的影響如何推動北半球 169 個河流流域積雪量的變化。當生態(tài)系統(tǒng)和人類需要用水時，積雪的減少可能意味著下游河流、溪流和土壤春季融水的減少。

戈特利布和曼金編制了一個機器學習模型，以檢查數(shù)以千計的觀測數(shù)據(jù)和氣候模型實驗，其中包括北半球流域的積雪、溫度、降水和徑流數(shù)據(jù)。

這不僅讓他們確定了氣候變暖導致積雪損失的位置，還讓他們有能力研究由氣候驅(qū)動的溫度和降水量變化所產(chǎn)生的反作用力，這些變化分別會減少和增加積雪厚度。

研究人員找出了模型和觀測數(shù)據(jù)共同存在的不確定性，這樣他們就能在測量氣候變化對積雪的影響時，找出科學家們之前忽略的問題。戈特利布和曼金在2021年進行的一項研究同樣利用了科學家在測量積雪深度和定義積雪干旱時存在的不確定性，從而改進了對水資源可用性的預測。

曼金說，雪帶來的不確定性掩蓋了全球變暖的影響。人們認為，雪很容易測量，它只會隨著氣候變暖而減少，而且雪的消失意味著在任何地方都會產(chǎn)生同樣的影響。但事實并非如此。在與評估水安全最相關的區(qū)域尺度上，對雪的觀測非常棘手。雪對冬季內(nèi)溫度和降水量的變化非常敏感，在新英格蘭和西南地區(qū)，或者在阿爾卑斯山的村莊和亞洲高山地區(qū)，雪流失的風險是不一樣的。

事實上，戈特利布和曼金發(fā)現(xiàn)，北半球 80% 的積雪（位于北半球最北部和高海拔地區(qū)）損失甚微。阿拉斯加、加拿大和中亞的大片積雪實際上在擴大，因為氣候變化增加了這些寒冷地區(qū)的降雪量。

但是，在半球許多主要人口中心周圍存在并為其提供水源的剩余 20% 的積雪卻在減少。自 1981 年以來，由于觀測數(shù)據(jù)的不確定性和氣候的自然變化，這些地區(qū)有記錄的積雪量減少在很大程度上是不一致的。積雪量每年持續(xù)下降的模式很快就會出現(xiàn)，并使人口中心突然長期缺乏融雪水的新供應。許多依賴積雪的流域現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)自己正危險地接近戈特利布和曼金稱之為"積雪流失懸崖"的溫度臨界點。這意味著，當流域的冬季平均氣溫上升超過華氏17 度（攝氏零下 8 度）時，即使當?shù)仄骄鶜鉁貎H略有上升，積雪也會加速流失。

曼金說，在未來幾十年里，許多依靠積雪供水的人口稠密流域的水量將加速流失。他說："這意味著，依賴融雪的水資源管理者不能等到所有觀測數(shù)據(jù)就積雪損失達成一致后，再準備對供水進行永久性更改。到那時，一切都為時已晚，盆地一旦跌落懸崖，在下一場大雪之前，就不再是管理短期緊急情況的問題了。取而代之的是，它們要適應供水的永久性變化。"