Wenn die Temperaturen Anfang September steigen, ist klar, dass die Sommer in Colorado länger dauern. Sie beginnen auch früher, da der Bergschnee im Mai statt im Juni schmilzt.
Wenn sich der Frühling auf dem Niwot Ridge, nördlich von Nederland, jedes Jahr in den Sommer entfaltet, weichen Schneeverwehungen kleinen Sträuchern und bunten Flechten auf dieser exponierten Tundra, die einem Korallenriff auf 10.000 Fuß über dem Meeresspiegel ähnelt. Ein Teil der Landschaft wird auch bald mit etwas bedeckt sein, das eher wie Berge von Schokoladensplittereis aussieht.
In den letzten fünf Jahren ist ein kleines Team von Forschungsassistenten und Freiwilligen Ende Mai den Niwot Ridge hinaufgewandert, um die Voraussetzungen für ein einzigartiges Experiment zu schaffen, bei dem sie 5.000 Pfund schwarzen Sand über Teile der verbleibenden Schneedecke verteilen.
Ihr Ziel? Simulation der nicht allzu fernen zukünftigen Auswirkungen eines sich erwärmenden Planeten auf die alpinen Ökosysteme. Forscher wollen wissen, was passieren kann, wenn die Schneedecke in den Bergen früher schmilzt und der Sommer aufgrund steigender Temperaturen durch den Klimawandel jedes Jahr länger dauert.
„Wir sehen einen großen Einfluss dieser längeren Sommer. Wenn sich die Dinge früher aufwärmen und schmelzen, scheinen dies Jahre zu sein, die das System wirklich beeinflussen – die Pflanzen, die Pikas und die Wasserqualität“, sagte Katharine Suding, leitende Ermittlerin des Projekts und Professor of Distinguished in der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie und dem Institut für Arktis- und Alpenforschung (INSTAAR). „Und der beste Weg, um herauszufinden, was in der Zukunft passieren könnte, ist, es auszuprobieren.“
Sudings Team verwendet einfachen, billigen und umweltfreundlichen Sand, um auf natürliche Weise mehr Sonnenlicht anzuziehen, Schnee aufzuheizen und ihn schneller zu schmelzen. Es besteht aus den gleichen glasigen Silicapartikeln, die in Feuerstellen und Aschenbechern verwendet werden.
In jeder Saison verteilt das Team den Sand auf fünf Testfeldern über dem Kamm und lässt etwas Schnee daneben unberührt. Den ganzen Sommer über betreiben Dutzende von Doktoranden, Freiwilligen und Fakultäten Bodensensoren, sammeln Vegetation und Daten über Bestäuber, um zu sehen, welche Art von Veränderungen, wenn überhaupt, das frühere Schmelzen des Schnees in der darunter liegenden Tundra verursacht.
Das Projekt ist nur eines von Dutzenden von Forschungsprojekten, die von Wissenschaftlern der CU Boulder und Partnerinstitutionen an der jahrhundertealten Mountain Research Station durchgeführt werden. Die Bemühungen sind auch Teil des langfristigen ökologischen Forschungsprogramms von Niwot.
„Es ist ein ziemlich ehrgeiziges Projekt“, sagte Jennifer Morse, Klimatechnikerin an der Mountain Research Station, die die Durchführung von Experimenten wie diesem überwacht.
Simulation der frühen Schneeschmelze
Die höchste Schneedecke tritt normalerweise gegen Ende Mai oder Anfang Juni auf, obwohl dies zunächst eine falsche Bezeichnung sein mag. Während der Schnee an manchen Stellen noch meterhoch liegt und eine Überquerung mit Schneeschuhen oder Skiern erfordert, ist er an anderen schon lange weg. Das Ziel ist es, den Sand aufzutragen, wenn sich der Schnee nicht mehr ansammelt und stattdessen zu schmelzen beginnt, damit der Sand, den sie auftragen, nicht durch zusätzlichen Schneefall verdeckt wird.
Dieses Timing sorgt für eine beeindruckende Leistung. Das Transportieren von 5.000 Pfund Sand den Berg hinauf im späten Frühjahr erfordert den Einsatz eines Utility Task Vehicle (UTV) mit Schneeprofilen, da sich windgepeitschte und schmelzende Schneeberge entlang der Straße von der Station zu den Standorten für ein normales Fahrzeug als unmöglich erweisen würden.
Nachdem die Forscher den Grat befahren oder befahren haben, besuchen sie im Laufe weniger Tage jede der fünf Versuchsparzellen. Zunächst erfassen sie in festgelegten Abständen auf beiden Seiten jeder Testparzelle Schneehöhenmessungen, die sie alle zwei Wochen durchführen, bis der Schnee vollständig geschmolzen ist.
Die Forscher holen dann 50-Pfund-Säcke mit schwarzem Sand aus den großen Behältern, in denen sie zum Kamm transportiert wurden. Sie positionieren sich an den Rändern einer Hälfte des Testparzellens und achten darauf, nicht hineinzutreten. Dann werfen sie mit großer Begeisterung Handvoll Sand in die Luft und hinaus auf den Schnee. Wenn es landet, bettet es sich in das weiße, nasse Zeug ein wie schwarze Zuckerstreusel. Sie arbeiten um das Grundstück herum, um 10 Sandsäcke zu leeren – 500 Pfund pro Grundstück – um ein riesiges Rechteck zu schaffen, das einer berggroßen Wanne mit Keksen und Sahne ähnelt.
Die Methode ahmt ein natürliches Phänomen nach, da Staubstürme manchmal eine feine Staub- oder Sandschicht auf den Schnee in den Bergen blasen, wodurch dieser schneller schmilzt. Aber für dieses Experiment wird alles von Hand gemacht, und es ist harte Arbeit, schwere Sandsäcke herumzuschleppen – besonders auf 10.000 Fuß über dem Meeresspiegel.
„Selbst eine einfache Sache hier oben ist schwierig“, sagte Samuel Yevak, professioneller Forschungsassistent und Limnology Field Lead bei Niwot Ridge Long Term Ecological Research (LTER), während er am 17. Mai 2022 die Anwendung von Blanksand auf mehreren Testparzellen leitete .
In den nächsten ein bis zwei Monaten schmilzt der Schnee auf beiden Seiten des Grundstücks – aber die Seite mit dem schwarzen Sand schmilzt viel schneller. Auch eine Woche später war die Seite mit dem schwarzen Sand auf einem der nach Südosten ausgerichteten Grundstücke bereits Mitte Mai so gut wie verschwunden.
„Weiß reflektiert mehr Licht und die dunkleren Farben absorbieren mehr Licht, sodass der Sand, der darauf verteilt wird, den Schnee schneller schmelzen lässt, was eine frühe Schneeschmelze simuliert. Das hilft uns, über die Klimaerwärmung nachzudenken und wohin wir in der Richtung gehen Zukunft“, sagte Yevak. „Wir werden wahrscheinlich immer mehr frühe Schneeschmelze sehen.“
Wenn der gesamte Schnee auf beiden Seiten schmilzt, verteilen sie eine gleiche Menge Sand (weitere 500 Pfund) auf der Kontrollseite des Diagramms, um jegliche Auswirkungen des Sandes selbst auf ihre Datenerfassung zu negieren.
Die wechselnde Geschwindigkeit der Jahreszeiten
Suding hofft, besser verstehen zu können, wie sich diese Beschleunigung der Schneeschmelze auf die darunter liegende Vegetation, den Boden und das Wasser flussabwärts auswirkt. Sie sieht bereits einige kleine Veränderungen.
„Die Vegetationsperiode beginnt früher, die Dinge begrünen schneller und sie haben eine längere Wachstumsphase“, sagte Suding. „Aber die andere interessante Sache, die passiert, ist, dass die Pflanzen früher herunterfahren. Was unserer Meinung nach passiert, ist, dass die Böden früher austrocknen, und es ist Feuchtigkeitsstress, der die Vegetationsperiode beendet. Also rücken wir den Beginn der Saison vor , aber es wirkt sich auch auf das Ende des Sommers aus.“
Das Schwarzsand-Experiment wird noch zwei oder drei Jahre laufen, bis sich der Sand so weit ansammelt, dass er die Datenerfassung beeinträchtigen könnte. Aber die Arbeit wird weiterleben durch die nächsten Experimente, mit denen Suding und andere an der Bergforschungsstation die Fragen beantworten, die sich aus dieser Arbeit ergeben. Das Experiment wird auch dazu beitragen, diejenigen zu informieren, die flussabwärts leben, einschließlich der Stadt Boulder und ihrer Wasserbehörde.
„Die frühere Schmelze auf Niwot Ridge beeinflusst die Wassermenge, die Boulder erhält, und die Wasserqualität“, sagte Suding.
Da es sich um eines der artenreichsten Gebiete in Boulder County handelt, kann das Verständnis der Veränderungen im Niwot Ridge-Ökosystem dem Rocky Mountain National Park helfen, seine natürlichen Ressourcen im Norden zu verwalten und sogar städtische Gruppen wie die Denver Botanical Society für die kommenden Jahrzehnte zu informieren.
„Viele unserer Partner wollen evidenzbasierte Entscheidungen darüber treffen, wie sie mit ihren natürlichen Ressourcen umgehen“, sagte Suding.