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(ISNS) - 迪伦·托马斯曾写道,他记不清自己十二岁时是否下了六天六夜的雪,还是六岁时下了十二天十二夜的雪。事实证明,准确测量降雪量是一个棘手的科学问题——并且有许多新的解决方案。
雪的问题在于它不会停留在同一个地方。风可以在雪花降落时将其移动,因此大面积区域内的降雪量可能不同——而且雪会在几分钟内压实,或者可能被雨水冲走。科学家最感兴趣的是陆地上降雪的平均水平——更具体地说,是降雪中沉积的水量。
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科罗拉多州立大学在柯林斯堡的科罗拉多州气候学家诺兰·多斯肯说:“雪的结构在地面上每小时都在变化。” “雨就是雨,它不会被压缩或压实。但是雪可能会非常不同——如果你转过身,它几乎就会消失。”
拥有准确的降雪量数据不仅仅是儿戏。城市需要知道降雪量来启动他们的除雪程序,机场需要准确的计数来给飞机除冰,而气候学家需要知道如何跟踪每一年或每十年的趋势。
测量雪的基本技术仍然非常简单——一把尺子、一把刮刀、一个雨量计和一个平坦的白板。超过 20,000 名美国人通过合作观察员计划和社区合作雨、冰雹和雪网络帮助气象部门测量降水。“不是 50%,不是 80%,而是可能 98% 的美国整体雪测量数据来自公民志愿者,”多斯肯说。
多斯肯说,在查看往年的降雪数据时,降雪量通常是不准确且过低的,原因是一个简单的因素:风。由于风会卷起雪花并将其吹散,因此在小区域周围设置挡风的栅栏,减缓风速,使雪花垂直落下,可以更准确地统计雪量。这意味着几十年的气候数据可能不准确。
在科罗拉多州博尔德的国家大气研究中心,研究人员正在测试双层防风罩,该防风罩允许雪花垂直落下而不是水平落下。防风罩围绕着测量每分钟降雪量并向中央系统报告的量具。
NCAR 的研究员斯科特·兰多尔特表示,当雪落下时,其强度被评为小雪、中雪或大雪。当能见度降至四分之一英里以下时,降雪被认为是大的。但是,降水量是更好的衡量标准,并且对于飞机确定正确的除冰液量非常重要。
兰多尔特解释说:“我们正在与国家气象局合作,不再使用能见度,而是使用量具上的比率。” 这些量具的形式多种多样,但最常见的是秤顶部的桶,用于测量雪的重量。
一旦雪落到地面,科学家就会使用更复杂的系统来测量雪。此方法使用安装在 20 英尺杆子上的扫描激光器,该激光器可确定足球场区域内激光器与地面之间的距离。
NCAR 的水文学家伊桑·古特曼说:“激光器构建了一种周围环境的地形图。” 他说,更高端的技术可以在一英里半径内做到这一点,从而更准确地测量更大区域的降雪量——这是管理流域的重要测量。
科罗拉多大学博尔德分校的克里斯汀·拉森说,GPS 可以更精确地测量大面积的降雪量。拉森和古特曼发表了研究,他们表明可以使用美国西部已经记录断层活动并为潜在地震提供早期预警的 GPS 单元框架来测量降雪。
拉森说:“你可以花一份钱买到两种科学产品,我认为这很酷。” 当地面上没有雪时,GPS 可用于测量土壤湿度、评估干旱情况,甚至以亚毫米精度测量潮汐。
GPS 传感器记录直接到达它们的卫星信号和从地面反射的信号。信号以与裸露土壤不同的频率从雪中反射,显示雪的深度。
多斯肯警告说,即使随着技术的进步和自动化,人类仍然是降雪测量过程中不可或缺的一部分。“遥感仍然完全依赖于用于地面验证和验证技术的人工观测。”