Une neige plus propre améliore les prévisions du manteau neigeux futur

Moins de pollution s’accumulant dans la neige devrait contribuer à freiner le déclin du manteau neigeux dans l’hémisphère Nord à la fin de ce siècle. Même si le manteau neigeux va encore diminuer en raison de la hausse des températures, les perspectives sont moins désastreuses si l’on considère la neige plus propre du futur.

Dans certains scénarios, les chercheurs prédisent que la réduction du manteau neigeux sera inférieure de moitié à ce qui avait été prévu – une bonne nouvelle pour les nombreuses personnes qui dépendent de la fonte des neiges ultérieure en haute montagne pour leur production d’eau et de nourriture, ainsi que pour celles qui dépendent de l’eau et de la nourriture. loisirs d’hiver.

Les résultats proviennent de scientifiques du laboratoire national du nord-ouest du Pacifique du ministère de l’Énergie, qui ont évalué plusieurs facteurs affectant le manteau neigeux. Ceux-ci incluent le réchauffement des températures, la pollution, la poussière et même la forme des grains de neige lorsqu’ils se regroupent sur le sol.

Les résultats ont été publiés le 2 octobre dans Communications naturelles.

Neige propre ou neige sale

“La neige n’est pas seulement de la neige”, a déclaré Dalei Hao, premier auteur correspondant de l’étude. “Il y a de la neige propre et de la neige sale, et la façon dont elles réagissent à la lumière du soleil est très différente. Et puis il y a la forme des grains de neige, qui sont tout sauf uniformes. Tout cela affecte le manteau neigeux.”

Bien entendu, plus il fait chaud, plus la neige fond. C’est pourquoi les décennies à venir s’annoncent mauvaises pour le manteau neigeux des montagnes et pour les personnes qui en dépendent. Les chercheurs estiment que 2 milliards de personnes dépendent de la fonte des neiges au printemps et en été dans les montagnes pour fournir de l’eau douce pour boire et produire de la nourriture. Si la neige des montagnes fond plus vite ou plus tôt que d’habitude, cela entraîne des problèmes : les rivières gonflent et inondent au printemps, puis les récoltes et les puits dessèchent à la fin de l’été.

“Il y a eu de nombreuses projections alarmantes concernant le futur manteau neigeux. C’est une question d’une importance cruciale”, a déclaré Ruby Leung, scientifique du PNNL, également auteur correspondant de l’étude. “L’Himalaya, par exemple, constitue le cours supérieur de plusieurs grands fleuves d’Asie du Sud-Est et de l’Est. L’état du manteau neigeux dans les montagnes a un effet direct sur la qualité de vie de millions de personnes.”

Parmi tous les facteurs affectant le futur manteau neigeux, les plus importants étudiés étaient la température et l’effet des particules sombres comme la pollution et la poussière. Ces particules absorbent plus de lumière solaire que la neige pure, se réchauffent plus rapidement et transmettent la chaleur du soleil à la neige voisine. C’est pourquoi la neige parsemée de taches sombres fond plus vite que la neige propre.

Ces particules proviennent de l’activité humaine, comme les émissions des voitures et des camions ou la combustion du bois. Ou bien ils peuvent provenir naturellement du vent de poussière, même si la quantité de poussière soufflée et déposée sur la neige est souvent le résultat direct de ce que font les gens.

Alors que la neige propre reflète environ 80 à 90 % de la lumière solaire, la neige sale en réfléchit moins – une variable énorme qui, selon l’équipe du PNNL, n’a pas été étudiée aussi minutieusement que l’effet de la température. Les chercheurs pensent que l’on peut s’attendre à une neige plus propre à l’avenir, grâce à moins de pollution et à une moindre combustion du bois.

Air plus chaud contre neige plus propre

Mais la neige plus propre viendra très certainement à une époque de températures plus chaudes, ce qui réduit le manteau neigeux de plusieurs manières. L’explication la plus simple est que moins de précipitations tombent sous forme de neige et davantage sous forme de pluie. Les températures plus chaudes font également fondre la neige tombée.

“Le réchauffement des températures et la propreté de la neige sont des effets concurrents”, a déclaré Leung. “Notre article indique que l’effet de réchauffement est dominant, mais qu’une neige plus propre annulera une partie de cet effet. Nous ne disons pas que la neige augmentera dans le futur. Nous disons que la neige ne diminuera pas dans le futur autant que autrement cela pourrait le faire.

Les chercheurs ont étudié les tendances du manteau neigeux dans les hautes montagnes de l’hémisphère nord, en utilisant la période 1995-2014 comme base historique. Cette période de hausse des températures et de manteau neigeux sale était la recette d’une fonte très rapide de la neige. Ensuite, ils ont modélisé les tendances du manteau neigeux de 2015 à 2100 en utilisant deux scénarios différents, l’un dans lequel les émissions de dioxyde de carbone continuent d’augmenter sensiblement et l’autre dans lequel les émissions diminuent. L’équipe s’est concentrée sur le plateau tibétain en Asie et dans l’ouest des États-Unis.

Dans les deux scénarios, les températures devraient augmenter ; le dépôt de particules sombres appelées carbone noir devrait diminuer ; et la poussière devrait augmenter.

Si les émissions de dioxyde de carbone augmentent en raison de l’utilisation continue de combustibles fossiles dans un scénario connu sous le nom de voie socioéconomique partagée ou SSP 585, les températures augmentent de manière significative. Lorsque les changements dans les particules sombres ne sont pas pris en compte, l’équipe estime une perte du manteau neigeux d’environ 58 %. Mais une neige plus propre provenant de moins de pollution, même avec une poussière qui absorbe davantage la lumière, réduit cette perte de 8 %.

Si les émissions de dioxyde de carbone sont considérablement réduites (SSP 126), la perte du manteau neigeux est bien moindre. Lorsque les changements dans les particules sombres ne sont pas pris en compte, l’équipe estime une perte du manteau neigeux d’environ 15 %. Mais si l’on prend en compte la neige plus propre, la perte du manteau neigeux est réduite de plus de moitié, soit 52 %.

La diversité des formes des grains de neige et d’autres facteurs

Quiconque a conduit dans une tempête de neige peut témoigner du chaos et de l’incertitude que peut provoquer la neige. Cela est également vrai pour des scientifiques comme Hao, qui découvrent un effet pas si subtil de la forme des grains de neige.

Plus tôt cette année, Hao et ses collègues ont noté que les formes variées des grains de neige réels faisaient fondre la neige plus lentement que dans les modèles où les grains sont supposés être uniformément sphériques. Les grains de neige sphériques absorberaient plus de lumière solaire et feraient fondre plus de neige ; les formes étranges des vrais flocons reflètent plus de lumière du soleil et font fondre moins de neige. Les résultats ont été renforcés cet été par une équipe de scientifiques français.

Cela signifierait que la vraie neige tassée au sol fond plus lentement que ne l’indiquent de nombreux modèles utilisant des « flocons sphériques ». Cela explique en partie les conclusions de l’équipe.

Une multitude d’autres facteurs entrent également en jeu. Par exemple, des températures plus chaudes se traduisent par davantage d’incendies de forêt, produisant davantage de particules sombres. Mais Hao note que l’activité des incendies de forêt culmine en été et en automne, avant que la neige ne tombe en grande quantité dans les montagnes, de sorte que l’effet à la fin du printemps, lorsque la neige fond, serait probablement minime.

Il y a ensuite la perte de la « croûte biologique du sol », où les bactéries, les lichens, les algues et d’autres organismes s’infiltrent et stabilisent la surface du sol. Les chercheurs s’attendent à ce que ce type de sol diminue à mesure que les températures se réchauffent – ​​une des raisons, avec l’augmentation du développement des terres, pour laquelle on s’attend à davantage de poussière à l’avenir.

Bien que de nombreux facteurs entrent en jeu, l’équipe du PNNL a découvert que la hausse des températures et la réduction des particules sombres sont les deux facteurs les plus puissants qui influencent le futur manteau neigeux.

“La plupart des modèles n’ont pas examiné ensemble ces deux effets, le réchauffement et la neige sale, lors de la projection des changements futurs”, a déclaré Leung. “C’est important de le faire, car ils peuvent avoir des effets opposés. Déterminer quelle influence est la plus dominante est une clé pour déterminer le sort du manteau neigeux à l’avenir.”

Outre Hao et Leung, les auteurs incluent les scientifiques du PNNL Gautam Bisht, Hailong Wang, Donghui Xu, Huilin Huang et Yun Qian.