Weniger Schadstoffe, die sich im Schnee festsetzen, dürften dazu beitragen, den Rückgang der Schneedecke auf der Nordhalbkugel später in diesem Jahrhundert einzudämmen. Obwohl die Schneedecke aufgrund der steigenden Temperaturen immer noch abnehmen wird, sind die Aussichten weniger düster, wenn man an den saubereren Schnee der Zukunft denkt.
In einigen Szenarien sagen die Forscher voraus, dass die Reduzierung der Schneedecke weniger als die Hälfte der vorhergesagten betragen wird – eine gute Nachricht für die vielen Menschen, die für die Wasser- und Nahrungsmittelproduktion auf die anschließende Schneeschmelze im Hochgebirge angewiesen sind, aber auch für diejenigen, die darauf angewiesen sind Wintererholung.
Die Ergebnisse stammen von Wissenschaftlern des Pacific Northwest National Laboratory des Energieministeriums, die mehrere Faktoren abgewogen haben, die die Schneedecke beeinflussen. Dazu gehören steigende Temperaturen, Umweltverschmutzung, Staub und sogar die Form von Schneekörnern, die sich auf dem Boden zusammenballen.
Die Ergebnisse wurden am 2. Oktober veröffentlicht Naturkommunikation.
Die dunklen Partikel im schmutzigen Schnee (rechts) absorbieren mehr Sonnenlicht, wodurch dieser Schnee schneller schmilzt als sauberer Schnee. Bildnachweis: Sara Levine | Pacific Northwest National Laboratory
Sauberer Schnee vs. schmutziger Schnee
„Schnee ist nicht gleich Schnee“, sagte Dalei Hao, Erst- und korrespondierender Autor der Studie. „Es gibt sauberen Schnee und es gibt schmutzigen Schnee, und wie sie auf Sonnenlicht reagieren, ist sehr unterschiedlich. Und dann sind da noch die Formen der Schneekörner, die alles andere als einheitlich sind. Sie alle wirken sich auf die Schneedecke aus.“
Je wärmer es ist, desto mehr Schnee schmilzt natürlich. Aus diesem Grund bedeuten die kommenden Jahrzehnte schlechte Nachrichten für die Bergschneedecken und die Menschen, die auf sie angewiesen sind. Forscher schätzen, dass 2 Milliarden Menschen auf die Schneeschmelze im Frühjahr und Sommer in den Bergen angewiesen sind, um frisches Wasser zum Trinken und zur Nahrungsmittelproduktion bereitzustellen. Wenn der Bergschnee schneller oder früher als gewöhnlich schmilzt, bedeutet das Ärger – anschwellende Flüsse und Überschwemmungen im Frühjahr, dann ausgetrocknete Ernten und Brunnen im Spätsommer.
„Es gab viele alarmierende Prognosen über die zukünftige Schneedecke. Es handelt sich um ein äußerst wichtiges Thema“, sagte PNNL-Wissenschaftlerin Ruby Leung, ebenfalls korrespondierende Autorin der Studie. „Der Himalaya zum Beispiel ist das Quellgebiet mehrerer großer Flüsse in Südost- und Ostasien. Der Zustand der Schneedecke in den Bergen hat direkte Auswirkungen auf die Lebensqualität von Millionen Menschen.“
Von allen Faktoren, die die zukünftige Schneedecke beeinflussen, waren in der Studie die Temperatur und die Wirkung dunkler Partikel wie Verschmutzung und Staub die größten. Diese Partikel absorbieren mehr Sonnenlicht als reiner Schnee, erwärmen sich schneller und geben die Sonnenwärme an den nahegelegenen Schnee weiter. Deshalb schmilzt mit dunklen Flecken übersäter Schnee schneller als sauberer Schnee.
Diese Partikel stammen aus menschlichen Aktivitäten, beispielsweise aus Auto- und LKW-Emissionen oder aus der Verbrennung von Holz. Sie können aber auch auf natürliche Weise durch aufgewirbelten Staub entstehen. Wie viel Staub aufgewirbelt wird und sich auf dem Schnee ablagert, ist jedoch oft eine direkte Folge dessen, was Menschen tun.
Während sauberer Schnee schätzungsweise 80 bis 90 % des Sonnenlichts reflektiert, reflektiert schmutziger Schnee weniger – eine große Variable, die nach Angaben des PNNL-Teams nicht so gründlich untersucht wurde wie der Einfluss der Temperatur. Forscher glauben, dass aufgrund der geringeren Umweltverschmutzung und der geringeren Holzverbrennung in Zukunft mit saubererem Schnee zu rechnen ist.
Wärmere Luft vs. saubererer Schnee
Aber der sauberere Schnee wird mit Sicherheit zu einer Zeit wärmerer Temperaturen kommen, die die Schneedecke in vielerlei Hinsicht verringern. Die einfachste Erklärung ist, dass weniger Niederschläge als Schnee und mehr als Regen fallen. Bei wärmeren Temperaturen schmilzt auch der gefallene Schnee.
„Erwärmende Temperaturen und saubererer Schnee sind konkurrierende Effekte“, sagte Leung. „Unsere Arbeit weist darauf hin, dass der Erwärmungseffekt vorherrschend ist, aber dass saubererer Schnee einen Teil des Effekts zunichte machen wird. Wir sagen nicht, dass der Schnee in Zukunft zunehmen wird. Wir sagen, dass der Schnee in Zukunft nicht so stark abnehmen wird.“ es könnte sonst passieren.“
Die Forscher untersuchten Schneedeckentrends im Hochgebirge der nördlichen Hemisphäre und verwendeten dabei die Jahre 1995–2014 als historische Grundlage. Diese Zeit steigender Temperaturen und einer schmutzigen Schneedecke war ein Rezept für eine sehr schnelle Schneeschmelze. Anschließend modellierten sie die Schneedeckentrends von 2015 bis 2100 anhand zweier verschiedener Szenarien: eines, in dem die Kohlendioxidemissionen weiterhin deutlich ansteigen, und eines, in dem die Emissionen zurückgehen. Das Team konzentrierte sich auf das tibetische Plateau in Asien und im Westen der USA.
In beiden Szenarien wird eine Erwärmung der Temperaturen erwartet; Es wird erwartet, dass die Ablagerung dunkler Partikel, bekannt als schwarzer Kohlenstoff, zurückgeht; und Staub wird voraussichtlich zunehmen.
Wenn die Kohlendioxidemissionen aufgrund der fortgesetzten Nutzung fossiler Brennstoffe in einem Szenario, das als Shared Socioeconomic Pathway oder SSP 585 bekannt ist, steigen, steigen die Temperaturen deutlich an. Wenn die Veränderungen der dunklen Partikel nicht berücksichtigt werden, schätzt das Team einen Schneedeckenverlust von etwa 58 %. Aber saubererer Schnee durch weniger Verschmutzung – selbst bei mehr lichtabsorbierendem Staub – reduziert diesen Verlust um 8 %.
Wenn die Kohlendioxidemissionen erheblich reduziert werden (SSP 126), ist der Schneedeckenverlust viel geringer. Wenn die Veränderungen der dunklen Partikel nicht berücksichtigt werden, schätzt das Team einen Schneedeckenverlust von etwa 15 %. Berücksichtigt man jedoch den saubereren Schnee, verringert sich der Schneedeckenverlust um mehr als die Hälfte – 52 %.
Die Vielfalt der Schneekornformen und andere Faktoren
Jeder, der schon einmal in einem Schneesturm gefahren ist, kann das Chaos und die Unsicherheit bezeugen, die Schnee verursachen kann. Das gilt auch für Wissenschaftler wie Hao, die einen nicht ganz so subtilen Effekt der Schneekornform feststellen.
Anfang des Jahres stellten Hao und Kollegen fest, dass die unterschiedlichen Formen echter Schneekörner dazu führen, dass der Schnee langsamer schmilzt als in Modellen, bei denen davon ausgegangen wird, dass die Körner gleichmäßig kugelförmig sind. Kugelförmige Schneekörner würden mehr Sonnenlicht absorbieren und mehr Schnee schmelzen; Die seltsamen Formen echter Flocken reflektieren mehr Sonnenlicht und schmelzen weniger Schnee. Die Ergebnisse wurden diesen Sommer von einem Team französischer Wissenschaftler bestätigt.
Das würde bedeuten, dass echter Schnee auf dem Boden langsamer schmilzt, als viele Modelle mit „Kugelflocken“ vermuten lassen. Das ist einer der Gründe für die Erkenntnisse des Teams.
Darüber hinaus spielen noch eine ganze Reihe weiterer Faktoren eine Rolle. Höhere Temperaturen führen beispielsweise zu mehr Waldbränden und produzieren mehr dunkle Partikel. Aber Hao weist darauf hin, dass die Waldbrandaktivität im Sommer und Herbst ihren Höhepunkt erreicht, bevor in den Bergen große Mengen Schnee fallen, so dass die Auswirkungen im späten Frühjahr, wenn der Schnee schmilzt, wahrscheinlich minimal wären.
Hinzu kommt der Verlust der „biologischen Bodenkruste“, in der Bakterien, Flechten, Algen und andere Organismen in die Bodenoberfläche eindringen und diese stabilisieren. Forscher gehen davon aus, dass dieser Bodentyp mit der Erwärmung abnimmt – ein Grund dafür, dass in Zukunft neben der zunehmenden Landbebauung mehr Staub zu erwarten ist.
Obwohl viele Faktoren eine Rolle spielen, stellte das PNNL-Team fest, dass steigende Temperaturen und weniger dunkle Partikel die beiden stärksten Faktoren sind, die die zukünftige Schneedecke beeinflussen.
„Die meisten Modelle haben diese beiden Effekte, Erwärmung und schmutziger Schnee, nicht zusammen betrachtet, wenn sie zukünftige Veränderungen projizieren“, sagte Leung. „Das ist wichtig, denn sie können gegensätzliche Auswirkungen haben. Die Bestimmung, welcher Einfluss der dominantere ist, ist ein Schlüssel zur Bestimmung des Schicksals der Schneedecke in der Zukunft.“
Zu den Autoren gehören neben Hao und Leung auch die PNNL-Wissenschaftler Gautam Bisht, Hailong Wang, Donghui Xu, Huilin Huang und Yun Qian.
Mehr Informationen:
Dalei Hao et al.: Eine sauberere Schneezukunft mildert den Schneedeckenverlust der nördlichen Hemisphäre durch Erwärmung. Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41732-6