همه چیز درباره تاثیر برف؛ از محیط زیست تا زندگی انسان ها و حیوانات

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 2020 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 1980 تا 2018 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 و آب‌وهوا

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.

انعکاس

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 80 تا 90 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 10 تا 30 درصد نور خورشید را منعکس می کنند.

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:

• عقب نشینی سریعتر پوشش برف به معنای قرار گرفتن زودتر خاک، آلبدو (به معنی درصد بازتاب نور از سطح یک جسم) کمتر و تبخیر بیشتر است.
• ذوب سریع برف هر سال زودتر رودخانه‌ها را باد می‌کند و سیستم‌های رودخانه‌ای را زودتر تحت تأثیر قرار می‌دهد.
• رواناب زودتر و سریعتر به طور بالقوه رودخانه ها را در اواخر تابستان خشک تر می کند.

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 عایق و حرارتی

خواص حرارتی برف پیامدهای مهمی برای آب و هوا نیز دارد. برف مانند یک پتو عایق عمل می کند. در زیر تنها 30 سانتی متر (1 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.

---

برف و حیات وحش

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.

سازگاری ها

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.

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.

خواب زمستانی

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 90 تا 95 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.

مهاجرت

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 39000 کیلومتر (24000 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 24 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.

---

برف و انسان ها

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.

تعاملات بومی

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.

پیش بینی

پیش بینی برف به مسافران و ساکنان شهر کمک می کند تا برای شرایط بد آب و هوایی آماده شوند و همچنین به شهرها کمک می کند تا تلاش های برف روبی را برنامه ریزی کنند. پیش بینی برف بهتر از گذشته است و همچنان در حال بهبود است. با این حال، پیش بینی برف همچنان یک چالش دشوار برای هواشناسان است.

یکی از دلایل این است که برای بسیاری از برف‌های شدیدتر، سنگین‌ترین برف در نوارهای باریک شگفت‌آوری می‌بارد که در مقیاس کوچک‌تر از شبکه‌های رصدی و مناطق پیش‌بینی دیده می‌شوند. همچنین، تفاوت های بسیار کوچک دما که خط مرزی بین باران و برف را مشخص می کند، تفاوت های زیادی در پیش بینی های برف ایجاد می کند.

آب آشامیدنی و کشاورزی

از آنجایی که بسیاری از شهرها برای تکمیل مخازن و منابع آب به ذوب برف متکی هستند، مدیران آب سعی می کنند میزان آبی را که ممکن است یک برف زمستانی تولید کند، ارزیابی کنند. برای اندازه گیری معادل آب برف، محققان و کارشناسان حوزه آبخیز از ابزارها و روش های مختلفی استفاده می کنند. اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده، مدیران آب را قادر می‌سازد تا تخمین بزنند که پس از ذوب برف بهاری چه مقدار آب در دسترس شهرهای پایین دست خواهد بود.

برف و تفریح

مردمی که در مناطق کوهستانی و قطبی زندگی می‌کنند مدت‌هاست که نیاز به سفر در برف عمیق داشتند، بنابراین انواع مختلفی از تجهیزات را اختراع کردند که به آنها اجازه می‌داد بدون فرو رفتن در برف، سر بخورند یا راه بروند. بسیاری از ورزش‌های زمستانی که امروزه مردم از آن لذت می‌برند، مانند کفش‌بازی برفی و اسکی، ناشی از این اختراعات عملی است.

اسکی بازی

اسکی به عنوان راهی برای توزیع وزن فرد در سطح وسیع تری ایجاد شد. در اصل، اسکی ها نوارهای بلند، باریک و چوبی بودند که مردم به پاهای خود می بستند. اسکی های مدرن ممکن است حاوی هسته های چوبی باشند، اما معمولا از مواد مختلفی از جمله فایبرگلاس، کربن و کولار ساخته می شوند. بیشتر انواع اسکی از میله نیز استفاده می کنند.

اسکی آلپاین یا سراشیبی شامل سر خوردن از یک شیب است. بیشتر اسکی‌های آلپاین در استراحتگاه‌های کوهستانی با شیب‌ها و سیم بکسل‌ها یا بالابرها برای انتقال اسکی‌بازان به بالای مسیرهای اسکی انجام می‌شود. اسکی‌های آلپاین به اتصالاتی نیاز دارند که چوب‌های اسکی را هم در پاشنه و هم در پنجه چکمه‌های اسکی متصل نگه می‌دارند، اما همچنین برای رها شدن در صورت افتادن طراحی شده‌اند. اسکی بازان آلپاین معمولاً در حین حرکت در یک شیب، اسکی خود را موازی نگه می دارند.

اسکی کراس کانتری یا سبک نوردیک نیازی به پیست‌ها یا استراحتگاه‌های آراسته ندارد و می‌توان آن را در هر مکانی انجام داد، البته تا زمانی که برف کافی وجود داشته باشد. اسکی‌بازان کراس کانتری معمولاً از ترکیبی از حرکات پیاده‌روی، دویدن و اسکیت استفاده می‌کنند تا خود را روی برف برانند.

برای اسکی صحرایی، چکمه‌ها معمولاً فقط در نوک پا متصل می‌شوند تا انعطاف‌پذیری بیشتری داشته باشند.

اسکی Telemark شکلی از اسکی در سراشیبی است، اما از سبکی استفاده می‌کند که فقط به انگشتان پا متصل می‌شود، که به اسکی‌بازان اجازه می‌دهد تا زانو بزنند، اسکی‌های خود را تکان دهند، و در حین حرکت به سمت پایین و عقب در یک شیب، چرخش‌های نرمی انجام دهند.

اسکی بازان اصطلاحات خاص خود را برای توصیف انواع برف ایجاد کرده اند، از جمله اصطلاحات برف کرکی، برف پودری و برف چسبنده. این اصطلاح گسترش یافته است و اصطلاحات توصیفی مانند پودر شامپاین، گز، پوره سیب زمینی و سیمان را شامل می شود.

کفش برفی

کفش برفی سفر بر روی برف های عمیق را آسان تر می کنند. کفش‌های برفی از یک قاب مستطیلی سخت تشکیل شده‌اند که با تاربندی بسته شده است که برای توزیع وزن طراحی شده است تا افراد بتوانند بدون فرورفتن در بالای سطح برف راه بروند. کفش‌های برفی سنتی از چوب با تارهای پوست ساخته می‌شدند، اما سبک‌های مدرن از فلز و پلاستیک استفاده می‌کردند.

افرادی که در مناطق برفی زندگی می‌کنند هنوز هم اغلب از کفش‌های برفی استفاده می‌کنند و این کفش‌ها هنوز هم تجهیزات لازم برای جنگلبانان و سایر افرادی است که در مناطقی کار می‌کنند که وسایل نقلیه یا ماشین‌های برفی غیرقابل دسترسی هستند. کفش‌های برفی نیز در میان تفریح‌کنندگانی که دوست دارند در مناطقی با برف عمیق پیاده‌روی کنند یا بدوند، محبوب هستند.

ماشین برفی

اسنوموبیل

ها وسایل نقلیه موتوری هستند که مخصوص سفر بر روی برف عمیق هستند. بیشتر ماشین های برفی توسط یک آج عقب موتوری حرکت می کنند و راننده یک جفت اسکی جلو را برای هدایت و مانور کنترل می کند. اگرچه ماشین برفی اغلب برای انجام عملیات تحقیقاتی یا نجات در مناطق برفی ضروری است، اما بسیاری از مردم دوست دارند به صورت تفریحی سوار برفی شوند. علاوه بر این، بسیاری از ساکنان بومی و شکارچیان در حال حاضر از ماشین های برفی به عنوان شکل اصلی حمل و نقل خود بر روی برف و یخ دریا استفاده می کنند.

برف و سرطان پوست

خورشید پرتوهای فرابنفش (UV) مضر برای انسان تولید می کند. اشعه ماوراء بنفش به دو نوع UVA و UVB تقسیم می شود.

• پرتوهای فرابنفش A (UVA) طول موج بیشتری دارند، عمیق‌تر به پوست نفوذ می‌کنند و با پیری پوست مرتبط هستند.
• پرتوهای فرابنفش B (UVB) طول موج کوتاه‌تری دارند، اما سطح انرژی بالاتری نسبت به اشعه‌های UVA دارند که به بیرونی‌ترین لایه‌های پوست مرتبط با سوزش پوست آسیب می‌رسانند.

---

معرفی ۱۲ سرطان رایج و روش‌های پیشگیری از آنها

---

در حالی که اشعه‌های UVA و UVB در نحوه تأثیرگذاری بر پوست متفاوت هستند، اما هم برای بدن مفید هستند و هم به بدن آسیب می‌رسانند. سه مزیت اصلی قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش برای سلامتی عبارتند از تولید ویتامین D، بهبود خلق و خو با افزایش سطح سروتونین و افزایش انرژی.

حدود 95 درصد از اشعه ماوراء بنفش که به زمین می رسد، اشعه UVA است. 5 درصد دیگر اشعه ماوراء بنفش UVB است که در تابستان قوی‌ترین است. با این حال، اشعه‌های UVB می‌توانند در تمام طول سال، حتی در روزهای ابری و به ویژه در ارتفاعات بالا و سطوح بازتابنده مانند برف یا یخ، به پوست آسیب برسانند.

برف تا 80 درصد از اشعه ماوراء بنفش خورشید را منعکس می کند، بنابراین اشعه ها دو بار به شما برخورد می کنند و خطر ابتلا به سرطان پوست و پیری زودرس را افزایش می دهند. اشعه UVB همچنین مستقیماً به DNA آسیب می رساند و عامل بسیاری از سرطان های پوست است.

برف روبی

طوفان های برفی از لحاظ تاریخی بسیاری از ایالت ها را گرفتار کرده است، به ویژه ایالت هایی که در شمال شرق و غرب میانه قرار دارند. طوفان های زمستانی در سراسر کشور رخ می دهد، اما “کمربند برفی” که در سراسر دریاچه های بزرگ از مینه سوتا تا مین کشیده شده است، بیشترین بار طوفان های زمستانی را دریافت می کند.

همانطور که اولین مهاجران در سواحل نیوانگلند برای زنده ماندن از طوفان های وحشیانه برف تلاش کردند، ساکنان کلان شهرهای امروزی نیز این کار را انجام می دهند. شهرهایی مانند بوفالو، نیویورک سیتی، میلواکی و دیترویت بارندگی‌های برفی را تجربه کرده‌اند که ساکنان آن‌ها را در برف‌های تا زانو یا باسن گرفتار کرده است.

به طور رسمی، سازمان هواشناسی ملی کولاک را به معنای بارش یا وزش برف زیاد با بادهای بیش از 56 کیلومتر (35 مایل) در ساعت و دید کمتر از 0.40 کیلومتر (0.25 مایل) برای بیش از سه ساعت تعریف می‌کند. مهاجران آلمانی در آیووا در اصل کلمه کولاک را ابداع کردند که از کلمه blitzartig به معنی “رعد و برق مانند” گرفته شده است. پیشگامان و مهاجران اروپایی از شدت زمستان شگفت زده شدند. اگرچه در کشورهای خود به برف عادت کرده بودند، اما به تازگی با بادهای محرک و هوای یخبندان که مشخصه مناطق کمربند برفی است، مواجه شدند.

چالش های برفی و تکنولوژی جدید

پس از فراگیر شدن استفاده از خودرو، مراکز خرید، پارک‌های اداری و مراکز صنعتی نیاز به تجهیزات خصوصی برف‌روبی برای پاکسازی پارکینگ‌ها را برای کارکنان و مشتریان خود دیدند. این امر بازاری را برای تجهیزات کوچکتر و سفارشی ایجاد کرد و به نوآوری های تکنولوژیکی و عملکردهای تخصصی فزاینده دامن زد.

با پیشرفت تلاش‌های برف‌روی، اعتراض‌ها علیه نمک آغاز شد که هم توسط محیط‌بانان و هم رانندگانی که خودروهایشان در اثر سال‌ها استفاده از نمک زمستانی دچار خوردگی شده بودند، حمایت می‌شد. کارشناسان محیط زیست در اواخر دهه 1960 کشف کردند که استفاده از نمک باعث خوردگی اتومبیل ها، آسیب رساندن به زندگی گیاهان کنار جاده، آلودگی منابع آب (از جمله منابع آب آشامیدنی) و کشتن ماهی ها در نهرها می شود. شهرهایی که به استفاده از نمک ادامه دادند، روی نمک‌پاش‌های بهبودیافته‌ای که با سنج‌های پخش کارآمدتر طراحی شده بودند، سرمایه‌گذاری کردند.vvvvvv

---

برف و محیط زیست

موجودات زنده برای زنده ماندن در مکان‌هایی با برف، سازگاری‌های جالبی را ایجاد کرده‌اند.

برف و گیاهان

چگونه گیاهان در سرمای یخی برف و زمستان زنده می مانند؟ بر خلاف حیوانات، که اغلب می توانند از محیط خشن خارج شوند، به خواب زمستانی بروند، یا در غیر این صورت از محیط خشن فرار کنند، گیاهان نمی توانند. گیاهان باید در جایی که ریشه دارند بمانند و با شرایط اطراف سازگار شوند. یکی از سخت ترین جنبه های مکان های سرد و زمستانی این است که بیشتر آب یخ زده است و گیاهان نمی توانند یخ را جذب کنند.

گیاهان خزان کننده کمبود آب را با ریختن برگ های خود که تمایل به تبخیر آب در هوا دارند، برطرف می کنند. در طول ماه های سرد زمستان، بیشتر گیاهان برگریز برگ های خود را می ریزند و به خواب می روند. گیاهان همیشه سبز شاخ و برگ خود را حفظ می کنند، اما برگ ها و سوزن های آنها دارای پوششی ضخیم و مومی شکل برای کاهش از دست دادن آب هستند.

در مناطقی که مکرر برف می‌بارد و ممکن است هوای سرد در تمام سال داشته باشد، مانند مناطق قطبی، گیاهان به روش‌های دیگری سازگار شده‌اند. درختان ممکن است نزدیک به زمین رشد کنند یا به شکلی رشد کنند که به آنها کمک کند برف سنگین را راحت تر بریزند. گیاهان ممکن است برگ های مرده را برای عایق نگه دارند یا از برف عمیق مانند پتو برای محافظت در برابر سرما استفاده کنند. برخی از گیاهان همیشه سبز نیز دریچه خاصی در سلول های خود دارند. این شیر به طور خودکار سلول‌های منجمد را برای جلوگیری از واکنش زنجیره‌ای انجماد می‌بندد.

همانطور که برف به گیاهان شکل می دهد، گیاهان نیز گاهی الگوهای برفی را هدایت می کنند. پوشش گیاهی جنگل بر میزان رسیدن برف به زمین و سرعت آب شدن آن تأثیر می گذارد. برف و برخی الگوهای فضایی پوشش گیاهی یکدیگر را تقویت می کنند. در نزدیکی خط درخت، جایی که جنگل جای خود را به تندرا می دهد، درختان ممکن است در جنگل های روبان رشد کنند.

همانطور که از نام آن پیداست، اینها نوارهای باریکی از درختان هستند و در فضاهای باز بین درختان، برف غالباً رانش را تشکیل می دهد. نوارهای جنگلی مانند حصارهای برفی عمل می کنند. در تابستان، برف عمیق فصل رشد را کوتاه می کند و مانع از استقرار و رشد نهال می شود. با این حال، با پیشروی تابستان، رانش های ذوب برف رطوبت خاک را در نزدیکی رانش افزایش می دهد و باعث رشد گیاه می شود.

---

تاثیر تغییرات آب و هوایی بر برف

تغییرات آب و هوا می تواند بر میزان بارش برف تأثیر بگذارد. همچنین می تواند بر زمان فصل برف زمستانی تأثیر بگذارد. بین سال‌های 1966 و 2010، میزان برفی که هر سال روی یخ‌های خشکی و دریا پوشانده می‌شود، در بسیاری از مناطق نیمکره شمالی، به ویژه در فصل ذوب برف‌های بهاری، کاهش یافت. مطالعه ای که در سال 2012 منتشر شد همچنین به شتاب نرخ کاهش پس از سال 2003 اشاره کرد.

از نظر گستردگی فضایی، پوشش فصلی برف بزرگترین جزء منفرد کرایوسفر است و دارای میانگین حداکثر مساحت زمستانی 46 میلیون کیلومتر مربع (17.8 میلیون مایل مربع) است که حدود 98 درصد آن در نیمکره شمالی واقع شده است.

در بهار نیمکره شمالی (از آوریل تا ژوئن)، پوشش برف عمدتاً در قطب شمال باقی می ماند، جایی که برف تا 9 ماه در سال زمین را می پوشاند. زمان ذوب برف در فصل بهار از نظر رواناب رودخانه بهاره، ذوب دائمی یخبندان و طول فصل رشد بسیار مهم است.

وسعت پوشش برف در فصل بهار از نظر تاریخی در طول چرخه های سه یا چهار ساله در نوسان بوده است، اما سایر نوسانات جوی-اقیانوسی دوره های متفاوتی دارند. پوشش برف دارای تنوع سالانه بالایی است، اما مشاهدات روند کاهش وسعت برف درازمدت را نشان داده است. به عنوان مثال، دمای هوای بالاتر در آلاسکا باعث شده است که برف هر بهار زودتر آب شود و فصل تابستان بدون برف طولانی شود.

یک بازخورد نه چندان “مثبت”

در جایی که پوشش برف زودتر در بهار ناپدید می شود، مقادیر زیادی انرژی که برف را ذوب می کرد اکنون می تواند مستقیماً خاک را گرم کند. با کاهش پوشش برف، نیمکره شمالی انرژی کمتری را به فضا منعکس می کند، تشعشعات خورشیدی بیشتری را جذب می کند، گرما را به سیستم اضافه می کند و برف بیشتری را ذوب می کند.

این مکانیزم کلاسیک بازخورد دما-آلبدو (temperature-albedo) است. این یک “بازخورد مثبت” است زیرا خود را تقویت می کند. دمای سطح به شدت به وجود یا عدم وجود پوشش برف بستگی دارد و روند دما با تغییرات پوشش برف مرتبط است.

آیا بارش برف در حال کاهش است؟

بر خلاف یخ های دریای قطب شمال که روند نزولی واضحی را در وسعت یخ دریا نشان می دهد، برف از فصلی به فصل دیگر تنوع بسیار بیشتری دارد. روند بلندمدت برف نیمکره شمالی تا حدودی مختلط است، اما به طور کلی در معیارهایی مانند وسعت پوشش برف، معادل آب برف (مقدار آب در برف) و عمق برف، به ویژه در فصل بهار، کاهش می‌یابد. یک مطالعه در سال 2016 با عنوان روندها و افراط در ویژگی های برف نیمکره شمالی، یک روند منفی را در حداکثر عمق برف فصلی بین زمستان 1960-1961 و زمستان 2014-2015 شناسایی می کند.

این روند به ویژه در آمریکای شمالی قوی است و به میزان کمتری در ایستگاه های اروپایی مورد بحث در این مطالعه آشکار است. نویسندگان گزارش می دهند، “این نتایج عمدتا، اما نه به طور کامل، با فرضیه های ساده برای اثرات گرمایش جهانی بر ویژگی های برف سازگار است.”

بر اساس مطالعه ای که گزارش برف 2015 تا 2016 ایالات متحده را تجزیه و تحلیل می کند، کل برف و وسعت برف اندازه گیری شده در سال 2015 و 2016 با الگوی بزرگتر روندهای کاهشی مطابقت دارد. در آن زمستان، بیشتر نقاط ایالات متحده مجموع فصلی کمتر از حد متوسط ​​را نشان دادند. تنها استثنا، اقیانوس اطلس میانی بود که بیشتر برف خود را در یک کولاک در اواخر ژانویه 2016 دریافت کرد. در سراسر نیمکره شمالی، وسعت پوشش برف 2016 در رتبه دوازدهم از میانگین 47 ساله قرار داشت.

وقتی برف تبدیل به باران می شود

دوره های گرم آب و هوای بهاری در طول زمستان نیز ممکن است باعث بارندگی به جای بارش برف یا ذوب غیرعادی در طول یک فصل معمولی سرد شود. هوای گرمتر بهاری در آلاسکا و نواحی قطب شمال کانادا باعث ذوب شدن مکرر و یخ زدگی برف و همچنین بارندگی بیشتر شده است. این آب اضافی ممکن است برای پوشش گیاهی و در نتیجه برای حیوانات چرا مفید به نظر برسد. اما دمای شبانه در طول فصل بهار قطب شمال هنوز به اندازه‌ای پایین است که باران و برف ذوب شده را منجمد کند، که یا سطح زیرین را به یک صفحه یخ می‌پوشاند یا با پوسته یخی غیرقابل نفوذ روی برف پوشانده می‌شود.

گاو نر مشک، کاریبو و گوزن شمالی برای چریدن برف تکامل یافته اند، اما نمی توانند از یخ غلیظ بشکنند. اغلب نمی توانند سفر کنند و غذا بخورند، ده ها هزار نفر می میرند. پیامدها برای جوامع بومی که برای غذا و/یا امنیت اقتصادی به این حیوانات وابسته هستند موج می زند.

وقتی برف خشک می شود

تغییر در میزان برف پوشانده شده روی زمین، و تغییر در نحوه ذوب برف در بهار، بر منابع آبی که مردم برای کارهایی مانند کشاورزی و تولید برق استفاده می کنند، تأثیر می گذارد. یخچال ها و پوشش برف به ویژه در برابر دماهای بالاتر آسیب پذیر هستند، به ویژه در ارتفاعات پایین تر آلپ. یخچال ها و برف هر دو در آب شیرین قفل می شوند و با آب و هوای گرمتر آن را آزاد می کنند و در نتیجه در مواقع خشکسالی به عنوان ذخیره ای عمل می کنند.

برف و یخچال های طبیعی به طور پیچیده ای به هم متصل هستند، زیرا یخچال ها برای پایداری خود به برف وابسته هستند. هنگامی که بارش برف کاهش می یابد، اندازه یخچال ها کوچک می شود. عواقب آن می تواند برای بخش های خاصی از جهان بسیار شدید باشد.

عقب نشینی یخچال های طبیعی و کاهش حجم برف نگرانی هایی را در مورد کاهش ذخایر آب در سراسر هند و جنوب غربی آسیا ایجاد کرده است. در طول تابستان های پاکستان، 75 درصد از آب ذخیره شده در این کشور از یخچال های طبیعی تامین می شود. تغییرات در این منبع تقریباً 200 میلیون نفر را تحت تأثیر قرار می دهد و بر دسترسی به آب آشامیدنی، کشاورزی، برق آبی، گردشگری و تفریح ​​در منطقه تأثیر می گذارد.

نمونه بارز یخچال در حال عقب نشینی و پیامدهای آن، یخچال کوه میراگرام در پاکستان است. روستاییانی که در پای این کوه در دره چیترال زندگی می‌کنند، نسل‌ها برای آب آشامیدنی به یخچال وابسته بوده‌اند. کاهش بارش برف، درجه حرارت بالاتر، و طوفان های شدید باران تابستانی این یخچال را از بین می برد.

دره چیترال حدود 2600 کیلومتر مربع (1000 مایل مربع) یا تقریباً به اندازه ایالت رود آیلند یا کشور لوکزامبورگ است. هنگامی که جمعیت آن از سال 1950 تا 2016 شش برابر شد و به 600000 نفر رسید، منبع برق غیرقابل اعتماد بسیاری را مجبور کرد به دنبال راه‌های دیگری برای نگهداری مواد غذایی خود در یخچال باشند و به فرصت‌طلبانی روی آورند که تکه‌هایی از برف را در کیسه‌های خرید فروختند.

پیست‌های اسکی واقع در رشته‌کوه‌های معتدل، مانند آن‌هایی که در غرب آمریکای شمالی، نیوزیلند و کوه‌های آلپ اروپا قرار دارند، در حال حاضر دمای زمستانی را تجربه می‌کنند که فقط اندکی زیر صفر است و حتی افزایش جزئی دمای هوا ممکن است فصل اسکی را کوتاه کند. باعث بسته شدن کامل منطقه اسکی شود.

در واقع، تنها پیست اسکی بولیوی، واقع در یخچال چاکلتایا، در سال 2009 پس از دو دهه عقب نشینی یخچال بسته شد و سپس به کلی ناپدید شد. پیست اسکی در ویستلر، بریتیش کلمبیا، دارای اختلاف ارتفاع قابل توجهی است، و در حالی که قله به احتمال زیاد در طول فصل اسکی برفی باقی می ماند، شرایط در پایه به طور فزاینده ای به احتمال زیاد بارانی است.

علاوه بر دمای هوا، رطوبت می تواند یک عامل مهم آب و هوایی برای برف پیست اسکی باشد. برای مثال، برف‌سازی در پیست‌های اسکی در آب‌وهوای خشک‌تر (مانند کلرادو) نسبت به پیست‌های اسکی در آب‌وهوای مرطوب‌تر (مانند شمال غرب اقیانوس آرام)، امکان‌پذیرتر است، به‌خصوص زمانی که دما نزدیک به نقطه انجماد.