水經常從天而降，在美國各地以雪的形式儲存在山區，然后融化并流向城市和農村社區。了解哪些因素會影響融雪的時間和程度，最終使其流入溪流、河流和水庫，這對于試圖充分利用有限水資源的水資源管理者來說至關重要。由內華達大學里諾分校和沙漠研究所(DRI)的研究人員領導的一項新研究確定了影響融雪驅動供水的三個主要因素，并確定了山區供水對氣候變化反應不同的地區。該研究使用了來自美國537個流域的數據

依靠過去兩年多積累的30多年的研究，該研究發現三個因素——冬季結束時有多少冬季降雪，融雪的速度和融雪的時間——可以用于更好地預測氣候變化將如何影響關鍵的融雪驅動的供水。而且，研究小組發現，這些因素對全國不同流域的影響程度存在重大差異。

猶他大學地質學和地球物理學教授保羅·布魯克斯說：“在最好的時期，北美西部的水資源管理者面臨著確保農業、城市和娛樂用戶可靠供水的艱巨工作。”“他們做得非常好，以至于許多居民很少考慮自己的用水情況。隨著氣候變化和人口增長正在增加用水需求，而可用水的數量和時間變得更加多變，這些管理人員越來越多地陷入困境。”

“尤其是在美國西部，雪確實是我們供水系統的支柱，”主要作者、內華達大學里諾水文科學研究生項目和自然資源與環境系的博士生比阿特麗斯·戈登說科學。“但具有挑戰性的是山區供水對降雪變化的反應取決于你在美國的位置。鑒于這一挑戰，我們的目標是為其他科學家和水資源管理者提供一個簡單但強大的框架，可用于改善隨著氣候變化的加速，有關河流流量的時間和數量的預測。”

構建這個框架的第一步是盤點已知的，也許更重要的是，關于雪如何塑造水流的未知。為此，布魯克斯和內華達大學、里諾分校和DRI的研究人員與博伊西州立大學和智利康塞普西翁大學的研究人員合作，回顧了過去30多年的研究。這篇綜述包括來自世界各地的150多項關于雪和水流的研究?；谶@種綜合，他們發現流量的數量，以及春季流量發生時的較小程度，會隨著美國降雪的變化而變化

“看起來我們應該有非常準確的系統來預測山區供水，但骯臟的秘密是氣候變化和積雪變化造成了很多不確定性，”研究員兼合著者、副教授阿德里安·哈波爾德說。內華達大學里諾分校。作為大學實驗站的一部分，該實驗室進行實地和遙感觀測以及建模，以幫助回答面對不斷變化的環境條件與山區生態水文相關的一些最緊迫的問題。

對于負責滿足不斷增長的人口需求和日益增長的食品需求的水資源管理者來說，對于冬季積雪將何時以及有多少水缺乏確定性是一個嚴重的問題。尤其是在以冬濕夏干為特征的美國西部，大部分地表水來自山區降雪，超過三分之二的水庫流入量來自降雪。就上下文而言，美國西部大約有4000萬人以及大部分農業生產性最強的土地至少部分依賴儲存在其中兩個水庫中的融雪衍生的水流。

導航未知水域的框架

鑒于區域對氣候變化的反應存在所有不確定性和可變性，研究人員的審查強調了管理山區供水的巨大挑戰。根據他們的文獻回顧和高級研究人員數十年的經驗，作者開發了一個簡單的框架，圍繞三個因素，旨在幫助水管理人員更好地應對更加復雜和不確定的未來所帶來的挑戰。

雪季水汽通量。盡管名稱復雜，但這種機制的功能很簡單。它控制在冬季結束時有多少雪可用。在整個冬季，儲存在積雪中的水會通過蒸發(當水變成氣體時)和升華(當雪變成氣體時)“流失”到大氣中。隨著冬季變暖，這些損失可能會增加，研究表明，這可以減少可作為溪流釋放的雪量。

液態水輸入的強度。這種機制涉及融雪和/或雨水中的水到達地面的速度。降水到達地表的速度會影響水的最終流向。溫暖的冬天意味著更強烈的冬季降雨，研究表明這會導致更多的流量。

水和能量輸入之間的同步。這種機制處理融雪和/或雨水中的水何時可用，與我們最需要的時間有關。與下雨不同，雪在落下后會留在地面上，充當城市和農場的大型臨時(免費)水庫。歷史上，積雪在春末夏初將水釋放到溪流中，當時對水的需求較高。更少的雪意味著更少的存儲，研究表明這將增加供水時間和最需要水之間的差距。

研究人員使用來自美國537個站點的公開數據，然后使用該框架來確定這些因素中最重要和最不重要的位置。根據研究結果，這些機制對山區供水的相對重要性(作者總結為“多少、多快和何時”)在地理上有所不同。

例如，大盆地的水流對所有三種機制的變化特別敏感，使得水資源管理預測成為該地區的一項嚴峻挑戰。然而，在附近，在內華達山脈唐納山口的另一邊，研究表明，水到達地表的速度以及何時有水將比通過蒸發和升華向大氣損失多少雪更重要.

更多工作要做

作為美國農業部項目的補充，布魯克斯一直與鹽湖城公用事業部、鹽河項目、韋伯盆地水利區和美國西部的其他管理人員合作，以識別和規劃氣候變暖下的供水變化。

該框架只是回答有關團隊供水命運的重大問題的第一步。Harpold和Gordon以及DRI的GabrielleBoisrame和RosemaryCarroll正在與其他大學合作，參與由美國農業部贊助的項目“SNOWPACs”，該項目由雷諾內華達大學領導。

Harpold說：“這項研究的目的是需要描述山間西部發生的河流流量的可變變化以及對農業供水至關重要的水庫管理的挑戰。”

該團隊接下來的工作重點是了解這些水流變化如何影響農業主導的流域，包括為內華達州的農業供水的沃克河流域。

“作為在美國西部從事農業長大的人，我知道雪對我們的農業和牧場社區有多么重要，”戈登說。“我很高興看到SNOWPACs的工作如何為目前正在努力應對山區供水變化的決策者提供關鍵信息。”

美國農業部NIFA(項目編號NEVW-2017-08812)和林肯研究所的巴比特論文獎學金計劃為最近發表在《環境研究快報》上的研究提供了支持。