Une nouvelle technologie de surveillance de la poussière sur la neige arrive au laboratoire de Steamboat, élargissant ainsi un réseau de données croissant sur le manteau neigeux

La première technologie automatisée de surveillance de la poussière sur la neige dans les montagnes du nord-ouest du Colorado devrait être installée cet automne pour étudier l’impact de la poussière des paysages arides sur les écosystèmes de montagne sous le vent dans l’État et dans l’Utah.

McKenzie Skiles, qui est hydrologue et professeur adjoint à l’Université de l’Utah, utilisera près de 10 000 $ d’une subvention de la National Science Foundation pour acheter quatre pyranomètres, qui mesurent le rayonnement solaire qui atterrit sur la neige et qui se reflète par celle-ci.

Ces instruments seront placés sur une tour de données du Storm Peak Lab, une station de recherche au-dessus de Steamboat Springs qui étudie les propriétés des nuages, ainsi que des particules naturelles et polluées dans l’atmosphère. Le laboratoire se trouve à 10500 pieds près du sommet du mont Werner au sommet du Steamboat Resort dans le bassin de la rivière Yampa. À partir de l’hiver prochain, des informations en direct seront transmises à MesoWest, une plate-forme de données de l’Université de l’Utah à Salt Lake City.

Cette station sera la dernière ajoutée à un réseau croissant de tours de surveillance de la poussière sur la neige à travers l’État et l’Utah. Ces stations offrent des informations clés aux chercheurs qui étudient l’impact de la poussière sur le moment et l’intensité de la fonte du manteau neigeux, a déclaré Skiles.

«Mon objectif est d’avoir un réseau de sites d’observation de la poussière sur la neige qui couvre un gradient latitudinal dans les Rocheuses et les sources du fleuve Colorado», a déclaré Skiles.

Cinq tours réparties autour du Colorado et de l’Utah recueillent actuellement des données sur l’énergie solaire absorbée et réfléchie par la neige. Les particules de poussière assombrissent la surface de la neige puis absorbent plus d’énergie que la neige propre. Un tel processus modifie les fréquences lumineuses enregistrées par les pyranomètres. Les chercheurs prennent ces données de fréquence et les font passer par des modèles pour quantifier la quantité de poussière de surface qui chauffe la neige et accélère la fonte des neiges.

Parmi les stations actuellement en service, une est située près de Crested Butte; l’un se trouve sur Grand Mesa au-dessus de Grand Junction; deux sont près de Silverton; et un est dans les montagnes Wasatch près d’Alta, Utah. Les sites sont gérés, respectivement, par les guides de montagne Irwin; par le US Geological Survey et un groupe d’utilisateurs collaboratif; par le Centre à but non lucratif d’études sur la neige et les avalanches; et par des chercheurs de l’Université de l’Utah.

Les stations ont d’abord été établies dans le bassin du sénateur Beck, près de Silverton dans les montagnes de San Juan, qui est la chaîne du Colorado la plus immédiatement sous le vent des déserts du plateau du Colorado et reçoit la première poussière – et le plus de poussière. En analysant les données des deux tours de rayonnement là-bas, Skiles et ses collègues ont révélé que la poussière sur la neige raccourcissait la couverture de 21 à 51 jours et provoquait un écoulement plus rapide et plus intense de la fonte des neiges. Dans une étude de 2017 qui a également analysé les données du bassin du sénateur Beck, Skiles a montré que c’était la poussière, et non la température, qui influençait la vitesse à laquelle le manteau neigeux fondait et se déversait dans les rivières en aval.

La station Steamboat comblera un vide dans les emplacements des tours de rayonnement, a déclaré Skiles.

«Nous savons qu’une grande partie de la poussière provient du sud du plateau du Colorado et affecte le sud des Rocheuses du Colorado, mais nous ne comprenons pas également les impacts de la poussière dans le nord des Rocheuses du Colorado», a-t-elle déclaré.

Puisqu’il n’y a pas de station de données dans la partie nord-ouest de l’État, «La seule façon de savoir s’il y a de la poussière est d’aller creuser une fosse à neige», a déclaré Jeff Derry, directeur exécutif du Center for Snow and Avalanche Studies .

Le CSAS dirige le programme Colorado Dust on Snow, ou CODOS, qui comprend les deux tours de rayonnement dans le bassin du sénateur Beck.

Trois fois par an, généralement à la mi-mars, en avril et en mai, les membres du personnel du SCCS visitent le Colorado, creusant des fosses à neige dans les montagnes pour évaluer les conditions de poussière dans tout l’État. Étant donné que les événements de poussière se poursuivent en mai, les conditions de cette année sont actuellement difficiles à quantifier, a déclaré Derry.

Jusqu’à présent, ce printemps a été plus poussiéreux que 2020; cinq événements de poussière ont frappé le bassin du sénateur Beck en date du 14 avril, comparativement aux trois événements de poussière totaux l’année dernière. Comme par le passé, le sénateur Beck Basin a connu plus d’épisodes de poussière que les sites du nord-est, selon Derry dans la dernière mise à jour CODOS. Pourtant, une récente tempête en avril a répandu de la poussière sur tous les sites de l’État.

Contrairement aux dernières années, Rabbit Ears Pass – le site d’échantillonnage CODOS le plus proche de Steamboat Springs et situé au nord-ouest de Bear Mountain le long de la route américaine 40 – a reçu au moins autant de poussière que le bassin du sénateur Beck, selon la mise à jour CODOS. Lors de la tournée CODOS du 12 au 14 avril, deux couches de poussière de gravité modérée sont présentes sur le col. Ce montant provenait probablement de tempêtes dans le bassin d’Uintah, dans la région des Four Corners et dans le désert de Chihuahuan au Mexique, a déclaré Derry.

Ces couches de poussière réchaufferont la neige et auront un impact sur le moment de la fonte des neiges cette saison de ruissellement, a déclaré Derry. Afin de quantifier cet effet, les données de rayonnement provenant des parcelles d’étude de la poussière sur la neige, comme celle prévue pour Storm Peak, sont nécessaires.

La poussière dans les paysages arides – souvent perturbée par l’activité humaine – se déplace dans les courants de vent pendant les tempêtes et se dépose sur les montagnes sous le vent, a déclaré Skiles. Le nombre d’épisodes de poussière et la masse de poussière transportée dans les tempêtes varient d’une année à l’autre en fonction de la vitesse du vent, de l’intensité de la sécheresse et de la fréquence des activités humaines qui perturbent les sols de surface, a déclaré Janice Brahney, professeure adjointe à l’Utah State University qui étudie. composition de la poussière et schémas de dépôt à l’échelle nationale.

Par exemple, le sénateur Beck Basin a connu un pic d’épisodes de poussière de 2009 à 2014 et une baisse ces dernières années. Ce déclin est probablement dû aux tempêtes et aux vents qui ne sont pas assez forts pour transporter et déposer de la poussière dans les montagnes du Colorado, a déclaré Brahney.

«J’ai l’impression que bon nombre des tempêtes qui se produisent dans le sud des États-Unis continuent de se produire – elles n’atteignent tout simplement pas toujours le Colorado», a-t-elle déclaré.

Les données sur la poussière fourniront des informations futures sur la politique et la gestion de l’eau de Steamboat.

Le laboratoire de Skiles n’est pas la seule entité intéressée par les données poussière sur neige du Storm Peak Lab. Kelly Romero-Heaney, responsable des ressources en eau pour la ville de Steamboat Springs, prévoit d’utiliser les données du prochain plan directeur d’approvisionnement en eau de la ville.

«Nous mettons à jour notre plan directeur d’approvisionnement en eau au moins tous les 10 ans», a déclaré Romero-Heaney. «Ainsi, même si huit années supplémentaires de données sont nécessaires avant que nous puissions voir des tendances mesurables, au moment où nous mettrons à jour nos modèles, nous serons en mesure d’intégrer ces données.»

Le plan le plus récent, publié en 2019, comprend des prévisions pour l’approvisionnement en eau de Steamboat Springs dans 50 ans. Le plan – prenant en compte les données historiques de débit et les facteurs de stress pour l’approvisionnement en eau tels que le changement climatique, les incendies de forêt et la croissance démographique – a conclu que la ville répondra à ses demandes jusqu’en 2070.

«Nous avons la chance d’avoir une communauté relativement petite pour un bassin d’eau enneigé relativement grand», a déclaré Romero-Heaney.

Le district de Mount Werner Water and Sanitation fournit à la ville son eau, provenant principalement des réservoirs de Fish Creek et de Long Lake, a déclaré le directeur général du district, Frank Alfone. Pendant les mois d’été, le district traite également l’eau de la rivière Yampa pour répondre aux demandes d’irrigation, a-t-il déclaré.

Afin de prédire les niveaux des réservoirs de Fish Creek et Long Lake, Alfone s’appuie sur les données de la station de neige de Buffalo Pass, gérée par le Natural Resources Conservation Service, et sur les prévisions mensuelles d’approvisionnement en eau de la National Oceanic and Atmospheric Association.

Alfone dit que la poussière sur la neige et l’approvisionnement en eau de la ville ont «un impact maintenant et plus encore à l’avenir», a déclaré Alfone.

En effet, les niveaux de poussière devraient augmenter dans tout l’Ouest. Une étude de 2013 a révélé que depuis 1994, les dépôts de poussière ont augmenté dans la région, la majorité des poussières provenant des déserts du sud-ouest et de l’ouest, ainsi que des régions des grandes plaines et du bassin du Columbia. Cette augmentation, selon l’étude, est probablement due à une perturbation humaine accrue des sols secs, qui comprend l’utilisation de véhicules tout-terrain, le forage de gaz, le pâturage et l’agriculture.

L’augmentation de la poussière accélère l’entrée du manteau neigeux dans les rivières, a déclaré Skiles. Ce ruissellement précoce allonge la période pendant laquelle l’eau peut s’évaporer des rivières et réduire le débit, ce qui a un impact sur l’approvisionnement en eau pendant les mois les plus chauds, selon son étude,

«Ce que nous constatons, c’est que le ruissellement se produit de plus en plus tôt chaque année, et cela a de réelles implications pour nous en août et septembre, en particulier si nous recevons très peu de pluie tout au long de la saison estivale», a déclaré Romero-Heaney.

Les données de l’élargissement du réseau de surveillance de la poussière sur la neige aideront les gestionnaires des ressources en eau et les chercheurs à prédire comment la poussière façonnera le manteau neigeux futur dans le Colorado.

«La poussière joue un rôle vraiment important en hydrologie. Et c’est vraiment important dans les États occidentaux, où nous dépendons du manteau neigeux des montagnes non seulement pour notre propre eau potable, mais aussi pour notre propre écosystème fonctionnel », a déclaré Brahney, auteur principal de l’étude sur la poussière de 2013.

«Nous prévoyons des défis pour l’ensemble du bassin, même si nous serons toujours en mesure de fournir de manière fiable à nos clients de l’eau potable», a déclaré Romero-Heaney.

Cette histoire a été publiée dans le Steamboat Pilot & Today le 23 avril.