Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Country Scientist - Schneewissenschaft

Abhängig von den Umständen kann eine schneebedeckte Landschaft ein Winterwunderland, ein großes Ärgernis oder eine Katastrophe sein. Es gibt auch eine andere Möglichkeit, die weißen Dinge zu sehen, denn Schnee kann eine wichtige Quelle für Wissenschaft sein.

Wissenschaftler und Fotografen haben die erstaunliche Schönheit einzelner Schneeflocken lange studiert und fotografiert. Hier konzentrieren wir uns auf Schnee, der den Boden erreicht hat. Wir werden einige ihrer Eigenschaften und Auswirkungen auf die Umwelt untersuchen, abgesehen von der Feuchtigkeit, die sie liefert.

Bäumchen wie diese in der Nähe von Cloudcroft, N.M., bilden Wärmeinseln, die den umliegenden Schnee schmelzen, insbesondere wenn das Sonnenlicht ihre Nadeln erwärmt.

Schnee als Heat Island Indicator

Die Temperatur, die von vielen immer weniger werdenden Klimaüberwachungsstationen auf der ganzen Welt gemessen wird, ist durch falsche Standortwahl oder durch Änderungen an Standorten, die bei ihrer ersten Installation ordnungsgemäß lokalisiert wurden, in die Warmrichtung gerichtet.

Im Jahr 2007 machte sich der Meteorologe Anthony Watts Sorgen über dieses Problem und begann mit einem Projekt zur Überwachung aller Klimamessstationen im United States Historical Climatological Network (USHCN). Das Watts-Projekt lieferte bisher Fotos und detaillierte Beschreibungen von 1.003 der 1.221 USHCN-Stationen, die von Watts und seinem freiwilligen Team von Bürgerwissenschaftlern befragt wurden.

Die alarmierendste Erkenntnis aus dieser Studie ist, dass viele Stationen viel zu nahe an „Wärmeinseln“ wie Gebäuden, Bürgersteigen, Gehwegen, Einfahrten und sogar den heißen Abgasen von Klimaanlagen platziert sind. Nur 10 Prozent der untersuchten Stationen entsprechen den beiden höchsten Ranglisten der Klimastationen der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Ausführliche Informationen zum Watts-Projekt finden Sie unter surfacestations.org.

Watts und andere haben teure Infrarot-Zuschauer verwendet, um zu sehen, wie Wetterstationen von nahegelegenen Wärmeinseln beeinflusst werden. Schnee kann auch auf eine Erwärmung hindeuten, und er kann leicht mit einer gewöhnlichen Kamera aufgenommen werden.

Es ist wahrscheinlich ein Problem, wenn Schnee in der Nähe einer Temperaturstation schneller schmilzt als in einem nahen offenen Bereich. Die Temperaturerfassungsvorrichtung selbst und ihre Montagehardware können eine leichte Warmvorspannung bereitstellen. Die größte Erwärmung wird jedoch häufig durch nahegelegene Straßen, Parkplätze und Gebäude verursacht.

Snow ist auch ein ideales Werkzeug zum Fotografieren und Untersuchen von Inseln mit natürlicher Wärme. Zum Beispiel werden Felsen, die durch Schnee auftauchen, schnell warm, wenn sie Sonnenlicht ausgesetzt sind, und schmelzen in der Nähe von Schnee. Stümpfe und lebende Vegetation werden ebenfalls warm und führen zum Schmelzen. Dies gibt interessante Hinweise auf das Überleben von Insekten und Mikroorganismen im Winter.

Sie können eine Vielzahl von Experimenten durchführen, die veranschaulichen, wie Wärmeinsel den Schnee beeinflussen. Am einfachsten ist es, verschiedene Objekte auf Schnee an einem offenen Ort mit viel Sonnenlicht zu platzieren. Blätter aus schwarzweißem Baupapier funktionieren, wenn es keinen Wind gibt. Machen Sie Fotos von den Objekten und dem umgebenden Schnee, bevor und nachdem die Sonne ihre Arbeit getan hat.

Schnee als Partikelsammler

Im Frühjahr 2004 sandten Brände in Südostasien Rauchschwaden über den Pazifik in die Vereinigten Staaten. Als die NAAPS-Aerosolprognose des Navy Research Lab (www.nrlmry.navy.mil/aerosol) zeigte, dass Rauch in New Mexico ankommen würde, ging ich mit meinem alten Pickup von Texas nach Westen, um sowohl den Rauch zu messen als auch etwas davon einzufangen für das Studium. Auf dem Weg dorthin blies ein selbstgebastelter Luftprobenehmer, der auf dem LKW montiert war, Luft, die über einen klebrigen Trichter über die klebrige Seite eines Klebebandstücks gesammelt wurde. (Ich werde Details in einer zukünftigen Spalte angeben.)

Der Luftprobenehmer hat sich durch das Sammeln von Mineralkörnern, Pilzsporen, Pollen und anderen Stoffen während der Fahrt durch die Autobahnen West Texas und New Mexico bewährt. Es gelang jedoch nicht, die mikroskopisch kleinen Partikel des kohlschwarzen Rußes zu sammeln, die Rauch bilden. Der asiatische Rauch blieb hoch, und nichts fiel während der Probenentnahme an die Oberfläche. Der Rauch deckte viel von New Mexico ab, aber als ich am 25. März in Las Cruces ankam, war er viel zu hoch, um gefangen zu werden.

Um Rauchpartikel zu finden, die vor meiner Ankunft in New Mexico aus den Rauchwolken gefallen waren, musste ein ganz anderer Sammler gefunden werden. Also machte ich mich auf den Weg nach Cloudcroft in den nahe gelegenen Sacramento Mountains. Die NAAPS-Prognose zeigte, dass die Rauchpartikel am 16. und 17. März in dieser Region zu Boden fielen.

In den Bergen blieben große Schneefelder, die mit überraschend viel Staub bedeckt waren. Der Schnee unter der schmutzigen Schicht war viel sauberer. Das NAAPS-Modell zeigte, dass am 5. März ein großer Staubsturm über den Berg geweht hatte.

Tatsächlich dienten die Schneefelder als gigantische Luftsammler, die alles, was vom Himmel fiel, aufnahmen und aufbewahrten. Während Rauchpartikel das Hauptziel waren, bot der Staub einen Bonus. Es war Zeit, einen Tropfen geschmolzenen Schnees auf einen Objektträger zu legen und durch ein Mikroskop zu untersuchen.

Ein einziger Tropfen Schneeschmelze aus der schmutzigen Schicht enthielt Hunderte von Pilzsporen und viele Tausende von winzigen Gipskörnern. Anwesend waren auch Pflanzenmaterial, transparente orangene Kristalle und scheinbar ein paar Splitter Vulkanglas.

Dutzende von Proben wurden untersucht, und viele enthielten dunkelschwarze Rußpartikel, die zwischen den winzigen Körnern aus Gipsstaub und Sand verstreut waren. Der Ruß war vermutlich aus dem südostasiatischen Rauch, der in der Woche zuvor in der Region gefallen war.

Die offensichtliche Frage nach den Pilzsporen lautete: Sind sie mit dem Staub oder dem Rauch angekommen? Oder wehten sie vielleicht von nahe gelegenen immergrünen Bäumen?

Die Rauchhypothese kann nicht ausgeschlossen werden. Als meine Tochter Sarah auf der High School war, entdeckte sie viele Sporen und Bakterien in Biomasse, die von der Halbinsel Yucatan nach Texas kamen. Sie stellte dies zweifelsfrei fest, indem sie mit einem hausgemachten Luftprobenehmer, den sie von einem Drachen am Rande des Golfs von Mexiko flog, Sporen einfing, die mit Rauch aus dem Yucatan kamen.

Diese Entdeckung wurde in Atmospheric Environment, einer führenden wissenschaftlichen Zeitschrift, zu einem „Fast Track“ -Papier (siehe makezine.com/go/smokespores).

Während Sporen wahrscheinlich über den Pazifik geblasen werden können, ist es viel wahrscheinlicher, dass die in meinen Schneeproben aus näheren Quellen stammen, wie zum Beispiel Bäume in der Nähe. Es war auf jeden Fall eine Überraschung, auf einem Berg so viele Pilzsporen im Schnee zu finden. Zu den Sporen gehörten die Gattungen Alternaria, Nigrospora, Curvularia, Cladosporium, Penicillium (oder möglicherweise Aspergillus) und was den Ascosporen Splanchnonema und Leptosphaeria ähnelt.

Ich konnte die häufigste Spore in der Schneeschmelze nicht identifizieren, wie es in E. Grant Smiths Probenahme und Identifizierung allergischer Pollen und Schimmelpilze (Blewstone Press, 2000) oder Bryce Kendricks The Fifth Kingdom-Buch und CD (Mycologue Publications, 2000) nicht gezeigt ist. .

Weitergehen

Wenn Sie im Schneeland wohnen, was ist in Ihrem Schnee? Enthält anscheinend unberührter Schnee Pilzsporen und Protozoen? Ist es mit Rußpartikeln kontaminiert? Wenn diese und andere Verunreinigungen vorhanden sind, können Sie Satellitenbilder verwenden, um den Sturm zu verfolgen, durch den der Schnee gefallen ist, und dabei möglicherweise herausfinden, wo die Verunreinigungen entstanden sind?

Wie nutzen Pflanzen, die unter Schnee begraben sind, die durch Felsen und Stümpfe gebildeten Wärmeinseln?

Was ist die einfachste und effizienteste Art, Schnee draußen zu schmelzen? Asche? Sand? Sonnenlichtreflektoren? Wiederverwendbare schwarze Kunststofffolien?

Antworten auf diese und andere Schneefragen zu finden, kann für diejenigen, die sich in einem Schneeland aufhalten oder besuchen, eine Vielzahl faszinierender wissenschaftlicher Projekte zur Folge haben.

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