همه ما طوفان های برفی را با هوای سرد مرتبط می دانیم، اما تاثیر برف بر آب و هوا و آب و هوا تا مدت ها پس از پایان طوفان ادامه می یابد. از آنجایی که برف بسیار بازتابنده است، مقدار زیادی از نور خورشید که به برف برخورد می کند به جای گرم کردن سیاره به فضا منعکس می شود. بدون پوشش برف، زمین حدود چهار تا شش برابر بیشتر از انرژی خورشید را جذب می کند. وجود یا عدم وجود برف، الگوهای گرمایش و سرمایش بر روی سطح زمین را بیش از هر ویژگی دیگری از سطح زمین کنترل می کند.
فراتر از آب و هوا و آب و هوا، برف به دلیل اهمیت برف برای غذا، آب، خطرات سفر، خطرات بهمن و طراحی زیرساخت، اثرات گسترده‌ای بر مردم دارد. در مناطقی که اکثریت آب خود را از برف‌های زمستانی تامین می‌کنند، خشکسالی برف می‌تواند به معنای کاهش دسترسی به آب در بهار و تابستان باشد. همچنین به معنای تولید کمتر نیروگاه آبی است. مطالعه ای که در سال ۲۰۲۰ منتشر شد، نقاط داغ خشکسالی برف جهانی را شناسایی می کند شرق روسیه، اروپا و غرب ایالات متحده که در آن خشکسالی های برفی در نیمه دوم دوره ۱۹۸۰ تا ۲۰۱۸ طولانی تر و شدیدتر بود.
برف همچنین بر مهاجرت حیات وحش، خواب زمستانی و بقا تأثیر می گذارد. برخی از حیوانات تکامل یافته اند تا از برف به عنوان استتار استفاده کنند. این در قطب شمال آشکارتر است، اما با گرم شدن قطب شمال دو تا سه برابر بیشتر از سایر نقاط سیاره، حیواناتی مانند خرگوش های کفش برفی که در زمستان سفید و در تابستان قهوه ای هستند، به راحتی در معرض شکارچیان قرار می گیرند زیرا برف زودتر آب می شود در حالی که بسیاری از خرگوش ها هنوز کت سفید خود را می پوشند.
برف بخشی از چرخه فصلی زمین است. شروع کاذب بهار که به طور فزاینده ای رایج است، فراتر از قطب شمال به بسیاری از نقاط دیگر کره زمین کشیده می شود و گیاهان، حشرات، پرندگان مهاجر و حتی محصولات کشاورزی را در برابر یخ زدگی های بعدی آسیب پذیر می کند. اگر یخبندان گلها را می کشد، برای زنبورها و سایر گرده افشان ها شهد یا گرده و برای حیوانات نیز دانه ای وجود ندارد. اگر بهار خیلی زود فرا برسد، حیوانات در خواب زمستانی ممکن است غذای حیاتی اوایل بهار را از دست بدهند.
دانشمندان با مطالعه برف، نحوه تشکیل، محل سقوط و چگونگی تغییر برف در طول زمان، بهتر می توانند درک کنند که برف چگونه بر سیاره ما و جامعه ما تأثیر می گذارد.
برف فصلی بخش مهمی از سیستم آب و هوایی زمین است. پوشش برف به تنظیم دمای سطح زمین کمک می‌کند و به محض ذوب شدن برف، آب به پر کردن رودخانه‌ها و مخازن در بسیاری از مناطق جهان، به‌ویژه غرب ایالات متحده کمک می‌کند. به دلیل توانایی آن در ذخیره آب، برف به عنوان “مخزن” شناخته شده است.
از نظر مساحت، پوشش برف بزرگترین جزء منفرد کرایوسفر است که تقریباً تمام پوشش برف در نیمکره شمالی قرار دارد. در چنین مقیاس وسیعی، پوشش برف به تنظیم تبادل گرما بین سطح زمین و جو یا تعادل انرژی زمین کمک می‌کند. در مقیاس کوچکتر، تغییرات در پوشش برف می تواند بر الگوهای آب و هوای منطقه تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، در اروپا و آسیا، خنک‌سازی مرتبط با برف سنگین و خاک‌های مرطوب بهاری می‌تواند فرا رسیدن فصل موسمی تابستان را تغییر دهد و بر مدت زمان آن تأثیر بگذارد.
پوشش برف به دلیل تأثیر آن بر بودجه انرژی و رطوبت، یک متغیر مهم تغییر اقلیم است. پوشش برف بیشترین تأثیر را در فصل بهار (آوریل تا می) در نیمکره شمالی دارد، زمانی که روزها طولانی تر می شوند و میزان تابش آفتاب در مناطق پوشیده از برف افزایش می یابد.
انعکاس پذیری بالای برف به تعادل انرژی زمین کمک می کند زیرا انرژی خورشیدی را به فضا منعکس می کند که به خنک شدن سیاره کمک می کند. آلبدوی برف یا میزان بازتاب نور خورشید به جو بسیار زیاد است و ۸۰ تا ۹۰ درصد از نور خورشید ورودی را منعکس می کند. با این حال، برف کثیف یا برف پوشیده از گرد و غبار می تواند بسیار کمتر منعکس شود. درختان، گیاهان و خاک تنها ۱۰ تا ۳۰ درصد نور خورشید را منعکس می کنند.
در سال ۲۰۰۹، گرد و غبار ناشی از بیابان های آشفته غرب تا ۵۰۰ درصد در برف کوه های راکی کلرادو افزایش یافت. روی برف، این ناخالصی ها نور خورشید را جذب می کنند و به سرعت آن انرژی را به گرما منتقل می کنند و برف را سریعتر ذوب می کنند. این برف کثیف‌تر، مدت پوشش برف را یک ماه یا بیشتر کوتاه کرد و آب مذاب را زودتر در بهار در دسترس گیاهان قرار داد. در نتیجه، ۵ درصد آب کمتر از کل بسته برف به عنوان رواناب به رودخانه کلرادوی بالایی سرازیر شد.
در کوه‌های راکی، مانند بسیاری از رشته‌های کوه در سراسر جهان، برف‌ها کثیف‌تر می‌شوند. بادها ذرات ریز رسوب را از مناطق خشک حمل می کنند و گرد و غباری که به اندازه کافی در جو پخش می شود می تواند صدها یا حتی هزاران کیلومتر را طی کند. این گرد و غبار می تواند شامل خاک آشفته ناشی از ساخت و ساز، کشاورزی و دام و بقایای ریز آتش سوزی باشد. درست همانطور که پوشیدن مشکی بیشتر از پوشیدن لباس سفید، فرد را گرم می کند، سطح تیره تر انرژی خورشیدی بیشتری را جذب می کند. پوشش تیره روی برف، مقدار گرمای جذب شده از نور خورشید را افزایش می دهد و سرعت ذوب برف را افزایش می دهد. یک مطالعه در سال 2018 با مشارکت محققان NSIDC نشان داد که گرد و غبار، نه گرمای بهاری، سرعت ذوب برف بهاری را که سرچشمه‌های رودخانه کلرادو را تغذیه می‌کند، کنترل می‌کند. گرد و غبار بیشتر با رواناب سریعتر بهار، صرف‌نظر از دمای هوا، و جریان‌های اوج بالاتر همبستگی داشت.
مذاب تسریع شده پیامدهای متعددی دارد:
در زمان بارش، میزانی از آب باریده شده جذب زمین می‌شود که با نام نفوذ شناخته شده‌است و مقداری دیگر جذب درختان و گیاهان می‌شود که با نام برگاب شناخته شده‌است و مقدار باقی‌مانده از بارش به صورت روانابی در سطح زمین جاری می‌شود یا به سطح رودخانه‌ها و دریاها افزوده می‌گردد، این آب باقی‌مانده با نام رواناب سطحی شناخته می‌شود.
در نتیجه، برف غبارآلود می تواند باعث کمبود آب در جوامع محلی کوه راکی شود که به برف بستگی دارند.
خواص حرارتی برف پیامدهای مهمی برای آب و هوا نیز دارد. برف مانند یک پتو عایق عمل می کند. در زیر تنها ۳۰ سانتی متر (۱ فوت) برف، خاک و موجودات درون آن از تغییرات دمای هوا در بالای سطح برف محافظت می شوند. سطح سرد و مرطوب برف بر میزان گرما و رطوبت در گردش بین زمین و جو تأثیر می گذارد. برف به عایق بندی زمین زیرین کمک می کند، گرما را حفظ می کند و از تبخیر رطوبت به جو جلوگیری می کند. حتی در بالای مواد منجمد دیگر، مانند منجمد دائمی و یخ رودخانه یا یخ دریا، پوشش برف از تشکیل سریع یخ جلوگیری می کند.
هنگامی که خاک یخ می زند، در گازهایی مانند کربن و متان قفل می شود و از تبادلات شیمیایی بین زمین و هوا جلوگیری می کند. خاک یخ زده همچنین از حرکت آب در داخل خاک و سطح خاک جلوگیری می کند. از آنجایی که خاک یخ زده است، سطح آن بسته می شود و بنابراین آب مایع جدید کمتری را جذب می کند که منجر به رواناب سطحی بیشتر می شود. علاوه بر این، هنگامی که خاک منجمد شد، کیفیت عایق برف می تواند ذوب شدن را به تاخیر بیندازد. دانستن اینکه آیا خاک یخ زده است یا خیر، و دانستن اینکه خاک چقدر زود ممکن است ذوب شود، در تخمین میزان آب موجود در فصل ذوب بهار و تابستان مهم است.
زندگی در مکان هایی که مقادیر زیادی برف دریافت می کنند، مانند در عرض های جغرافیایی بالا و ارتفاعات بالا، برای حیوانات می تواند دشوار باشد. مکان های برفی معمولاً نور خورشید کمتری دریافت می کنند که باعث کاهش دما و گرم ماندن حیوانات می شود. حرکت برف عمیق نیز ممکن است دشوار باشد. حیوانات باید زمان و انرژی بیشتری را صرف قدم زدن در آن یا یافتن غذا در زیر آن کنند.
برخی از حیوانات برای همزیستی با سرما سازگار شده اند. آهو، گوزن، گاومیش کوهان دار امریکایی و سایر حیوانات چرا از سم و پوزه خود برای پاک کردن برف از گیاهانی که برای زنده ماندن باید بخورند، استفاده می کنند. برای کمک به حفظ گرما در طول زمستان، آنها همچنین پوشش‌های ضخیم‌تر و پشمالوتری رشد می‌کنند که در بهار وقتی هوا دوباره گرم می‌شود، می‌پوشند.
حیوانات دیگر، مانند خرگوش کفش برفی، راه هایی را برای سفر در بالای برف های عمیق ایجاد می کنند. خرگوش‌های کفش برفی پاهای عقبی بزرگی دارند و می‌توانند انگشتان خود را به گونه‌ای باز کنند که مانند کفش‌های برفی عمل کنند که به آنها کمک می‌کند روی سطح برف عمیق راه بروند بدون اینکه از میان آن بیفتند. به همین ترتیب، پتارمیگان، پرنده ای که در کوه های راکی رایج است، با راه رفتن روی بالای برف با پاهای پوشیده از پر، در مصرف انرژی صرفه جویی می کند.
یک پیکا غذا را بین صخره های مورن یخچالی در کوه ادیت کاول در رشته کوه های راکی کانادا جمع آوری می کند.
پیکا، یکی دیگر از بومیان کوه های راکی، بسته های کوچک یونجه را در پاییز خشک می کند، سپس این غذا را برای گذراندن زمستان زیر برف می آورد. روباه قطبی، که باید در تمام سال با شرایط سرد و برفی قطب شمال مقابله کند، تا انتهای پنجه هایش خز ضخیم رشد می کند. بدنی تنومند، پاهای کوتاه و گوش های کوچکی دارد که همگی دمای بدن را حفظ می کنند.
در طول دوره های سرد، قورباغه ها، مارها، و سایر دوزیستان و خزندگان، فرآیندهای بدن خود را تقریباً متوقف می کنند و انرژی خود را بسیار آهسته مصرف می کنند. برخی از حشرات یک چرخه زندگی را که از فصول پیروی می کند تطبیق داده اند. آنها در ماه های تابستان رشد می کنند و تولید مثل می کنند، سپس در پاییز می میرند و فرزندان خود را در پیله های محافظ می گذارند که در بهار آینده باز می شوند.
برف عمیق می تواند مانع از یافتن غذا برای برخی از حیوانات شود، اما همچنین مانند یک پتو عمل می کند و دمای هوای زیر را عایق می کند. برخی از حیوانات از عایق برف استفاده می کنند. برف جدید از درصد بالایی از هوای محبوس شده در میان بلورهای برف انباشته شده تشکیل شده است. از آنجایی که هوا به سختی می تواند حرکت کند، انتقال حرارت حداقل است. برف تازه و متراکم نشده معمولاً حاوی ۹۰ تا ۹۵ درصد هوای محبوس است.
برخی از حیوانات با ساختن در یک لانه یا گودال محافظ و رفتن به خواب عمیق و طولانی، که به این فرآیند خواب زمستانی می گویند، با فصل سرما کنار می آیند. به عنوان مثال، خرس‌ها و گرازهای خاکی در پاییز ذخایر چربی ایجاد می‌کنند، بنابراین می‌توانند در طول ماه‌های برفی زمستان در خواب زمستانی زنده بمانند و معمولاً تا بهار دوباره بیدار نمی‌شوند.
برخی از حیوانات به سادگی مناطق برفی و سرد را در سخت ترین فصول سال ترک می کنند. به عنوان مثال، درناهای قطبی تابستان نیمکره شمالی را در قطب شمال می گذرانند و سپس برای تابستان نیمکره جنوبی به قطب جنوب مهاجرت می کنند و هر سال حدود ۳۹۰۰۰ کیلومتر (۲۴۰۰۰ مایل) رفت و برگشت را طی می کنند. مهاجرت همچنین می‌تواند در فواصل کوتاه‌تر اتفاق بیفتد: گوزن‌ها و گوزن‌ها در کوه‌های راکی ایالات متحده تمایل دارند در طول زمستان به دره‌ها مهاجرت کنند.
زمان ذوب برف بهاری و بارش برف پاییزی نیز بر مهاجرت تأثیر می گذارد. جمعیت ماهی قزل آلا در آمریکای شمالی معمولاً هنگام آب شدن یخ و برف رودخانه ها به پایین دست مهاجرت می کنند. بسیاری از پرندگان آبی مهاجر از نور ۲۴ ساعته خورشید و منابع غذایی گسترده ای که در تابستان های قطب شمال در دسترس است استفاده می کنند. اما زمان زاد و ولد و لانه سازی پرندگان به زمانی بستگی دارد که مناطق خاصی در قطب شمال هر بهار عاری از برف می شوند.
برخی از جمعیت ها در گرینلند لانه می کنند، جایی که برف دیرتر در فصل بهار ذوب می شود و فرصت کمتری برای مهاجرت گونه ها به آنجا وجود دارد. با این حال، مناطق قطب شمال اروپا، آسیا و آلاسکا اخیراً آب شدن زودتر بهار را تجربه کرده اند که منجر به ایجاد لکه های بدون برف بیشتر و فصل تابستان طولانی تر برای پرندگان مهاجر شده است.
با گذشت زمان، مردم روش‌های مختلفی را برای مقابله با بارش برف سنگین، سفر روی برف یا از میان برف و گرم ماندن در هوای برفی ایجاد کرده‌اند.
بسیاری از مردمان قطب شمال و بومیان هزاران سال است که برای امرار معاش خود به برف وابسته بوده اند. به دلیل ارتباط طولانی مدت خود با برف، مردم بومی درک عمیق و پیچیده ای از فرآیندهای برف ایجاد کرده اند. به عنوان مثال، شکارچیان اینویت می توانند با مشاهده جهتی که باد برف را به حرکت در می آورد، در یک منظره به ظاهر بی خاصیت حرکت کنند.
گله داران گوزن شمالی سامی در شمال اروپا دائماً تغییرات شرایط برف را زیر نظر دارند، بنابراین گله های آنها می توانند مناطقی را برای چرا در انواع مختلف برف و عمق برف بیابند. مردم بومی اغلب دانش سنتی را با فناوری مدرن، مانند ماشین های برفی و سیستم های موقعیت یاب جهانی (GPS) ترکیب می کنند.
ادامه مقاله در لینک زیر
