Лише при глибшому дослідженні ми дізнаємося, що ключова частина цієї історії ховається під землею. Команда дослідників, включно з Ліцзін Ванг (Lijing Wang), асистенткою професора з Університету Коннектикуту, відділу наук про Землю, намагалася з’ясувати, як вода зберігається під поверхнею та як вона рухається довго після того, як тане сніг. «Ми знаємо, що вода надходить із прихованого джерела — підземного», — сказала Ванг. «Але як ця підземна вода зберігається та виділяється? Які властивості важливі для підтримки води у верхівкових потоках наприкінці сезону?» Спільноти залежать від стабільного надходження води з цих гір, особливо коли зміни клімату змінюють режим снігових опадів і посилюють літню спеку. Без чіткої інформації про час танення снігу та внесок підземних вод важко передбачити, скільки води можуть очікувати екосистеми та люди вниз за течією у будь-якому році. Що досліджувала команда Дослідники звернули увагу на два основні фактори. Перший — рослинність на поверхні, яка впливає на тривалість перебування снігу на землі. Другий — структура ґрунту та порід під землею, яка визначає, як вода зберігається та виділяється пізніше. Команда мала доступ до рідкісного, детального набору даних, зібраного програмою Watershed Function Science Focus Area під керівництвом Національної лабораторії Лоуренса Берклі (LBL). Дослідники поєднали ці дані з моделлю, що дозволяла тестувати різні сценарії, і відрегулювали її, поки результати не відповідали реальним вимірюванням витрати потоків, рівнів підземних вод та глибини снігу. «Ми маємо унікальні вимірювання глибини снігу за допомогою зондів із кількома вертикально розташованими сенсорами температури на 18 ділянках у нашому водозборі», — сказала Ванг. «Оскільки сніг добре ізолює, зміни у вертикально розділених температурних даних можна використовувати для відстеження глибини снігу та визначення часу його танення». Сніг, дерева та гірські потоки Команда виявила, що рослинність біля гірських потоків має значення. Сніг танув на один-два тижні пізніше в районах з вічнозеленими деревами порівняно з чагарниками, травами або листяними лісами на тій же висоті. За моделлю, вічнозелені ліси також уповільнюють виділення води з талого снігового покриву, діючи як буфер і розтягуючи витрати потоку замість того, щоб вся вода одночасно спускалася вниз. Ванг зазначила, що вирубка таких лісів може порушити цей природний баланс. У міру завершення сезону танення снігу у даних підземних вод з’явився несподіваний ефект. «Ми побачили не лише один пік у рівні підземних вод, коли танення снігу дає найбільше поповнення, а й дуже цікавий другий пік у наших спостережуваних свердловинах пізніше в сезоні», — пояснила вона. Два піки у потоках води Щоб зрозуміти цей другий піковий ефект, команда дослідила різні варіації пористості, проникності та підземної структури. «У нас є гранідорит зверху, а під ним сланець Mancos на схилі», — сказала Ванг. «Існує перехід між верхньою та нижньою частиною схилу, і цей перехід затримує воду». «Це як ванна на верхньому схилі: танення снігу її заповнює, а коли тиск перевищує межу і вода переливається, перехід більше не може утримати воду. Другий пік виникає саме через цю воду, що переливається». Підземний потік формує потоки Ключовим є те, що контролює потік, який досягає струмка пізніше в сезоні. «Навіть якщо вода там зберігається, вона нікуди не потече, якщо проникність дуже низька. Витрати потоку вниз за течією будуть дуже низькими, якщо внесок підземної води блокує низька проникність», — пояснила Ванг. Перехід від весняного піку до пізнього сезонного струмка залежить від того, як танення снігу виділяє воду, як довго вона залишається у підземних порожнинах і наскільки легко може рухатися крізь ґрунт і породи. Ці висновки дозволяють гідрологам точніше налаштовувати моделі для кращого прогнозування доступності води. Уроки гірських потоків Команда тепер має чіткіше уявлення про взаємодію підземного зберігання води та танення снігу у верхівкових потоках. Ця інформація допомагає зменшити невизначеність при спостереженні за зниженням витрат потоку та підвищенням температури води на заході США. Поточна робота Ванг включає вдосконалення моделі для використання в місцях без інтенсивного моніторингу, а також тестування можливостей штучного інтелекту для зниження витрат на такі детальні симуляції. «Зібрати все це разом — величезна робота», — сказала вона. «Як модельер, я вдячна колегам, які роблять такі дані можливими». «У США так багато верхівкових потоків, що неможливо відвідати кожне місце для повного моніторингу. Нам потрібні нові підходи, щоб краще передбачати ці критично важливі джерела води». Повне дослідження опубліковане у журналі Water Resources Research.