科学者たちが上空からカリフォルニアの広大な積雪の地図を作成

エリザベス・ケアリーさんは、専用の画像装置を備えた飛行機でシエラネバダ山脈の上空数千フィートを飛行し、雪の地図を正確に描くためにレーザーで山々をスキャンしてきた。

シエラ山脈を覆う雪が非常に深いため、山脈が驚くほど膨らんで「ふくらんでいる」ように見えると、国の資金提供プログラムの一環として飛行を指揮するキャリー氏は語った。

「今年の積雪に含まれる水の量は驚くべきものです」と彼女は言う。「それはただ異常なことだった。」

キャリー氏らは、レーザーパルスと分光計を使って雪塊をマッピングすることで、州内でこれまでに記録された最大級の積雪の詳細な画像を提供することができた。また、同便は雪が溶ける時期と速度を推定するためのデータも収集しており、カリフォルニア州当局が流出に備え、ダムからの放水を管理し、どの地域が最も洪水の危険にさらされているかを評価するのに役立っている。

彼らの測定結果と他の研究者らの推定によれば、積雪がピークに達した4月には約4,000万エーカーフィートの水が蓄えられており、これは州内のすべての貯水池を合わせた総容量とほぼ同じ量だった。雪の一部は標高の低いところで解け始めているが、その多くは山中に残っており、大規模な雪解けの準備が整い、低地地域の一部が浸水する可能性のある巨大な川の流れが始まる。

雪解け水の猛攻撃に備えるため、州の水道管理者や緊急事態当局は、キャリーさんの雇用主であるAirborne Snow Observatories Inc.が提供する大規模な航空調査に頼っている。

飛行チームは高度 23,000 フィートからデータを収集しながら、眼下の山々の劇的な変化を目撃する貴重な視点を獲得しました。一部の地域では、深さ80フィート以上の雪の吹きだまりを測定した。かつて山腹に突き出ていた崖は埋められ、白い斜面に消えていきました。

「北極の風景のようだ」と雪の科学者で空挺雪天文台の最高経営責任者であるトーマス・ペインター氏は語った。「私たちは今飛行機に乗るたびに、歴史を測定しているのです。」

ペインター氏によると、シエラネバダ山脈全域で、今年の積雪がピークに達し、平均の約2.7倍、その重さは推定550億トンに達したという。

今週の時点で、積雪量はこの時期の平均の 300% 以上に達しており、シエラ南部は 5 月中旬の平均の 4 倍以上の雪に埋もれています。

「これが今後の数年を測る基準となるだろう」とペインター氏は語った。

航空測量により、科学者は以前よりもはるかに詳細な積雪量の推定値を入手できるようになりました。以前は、主に自動積雪センサーと、専門家が山に入り、金属管を雪の中に沈めて水分含有量を測定する手動調査に頼っていました。

同社は3機の飛行機を使い、ユバ川流域からキングス川流域まで流域ごとに雪流域を調査している。航空乗組員はデータがロードされたハードドライブを持ち帰り、そのデータをコンピューターモデルに入力して、流出と河川の流れの詳細な予測を生成します。

ペインター氏は、新しい手法は「ラジオから高解像度テレビに突然移行するようなもの」だと語った。

ターロック灌漑地区の水文学主任ウェス・モニア氏は、航空測量によってCTスキャンに似た各流域の3次元画像が得られ、高流量条件下でのダムからの放水に関する決定の指針となると述べた。同地区はドン・ペドロ貯水池からの放流を管理しており、現在貯水率は73％となっている。

「これは、これらの洪水放出を行う方法を理解する上でのゲームチェンジャーです」とモニエ氏は言いました。「私たちはこれまでこのような知性を持ったことがありませんでした。」

同社は州水資源局にデータを提供し、同局はその情報をシエラネバダ全土の 130 台の雪センサーのネットワークからの測定値を補完するために使用します。

データは他の機関でも使用されます。雪崩が高速道路 395 号線を埋め、モノ湖近くの送電線が倒れたとき、チームはその地域上空を飛行して雪の地図を作成し、そのデータをカルトランスと南カリフォルニアエジソンに引き渡しました。

元NASAの天体物理学者であるキャリー氏は、最近マンモス・ヨセミテ空港で飛行機の腹の下にしゃがみ、2台の高解像度カメラ、2台の分光計、デュアルレーザー走査ライダーシステムを含むガジェットとレンズが詰め込まれたシリンダーを指さした。

各分水界では、乗組員が一連の列をなして前後に飛行します。

「シエラネバダ山脈の上空で芝生を刈り、飛行機の底からレーザーパルスを発射するだけです」とキャリー氏は語った。「私たちは毎秒約50万回のレーザーパルスを発射します。」

レーザーは雪の中を 1 センチメートル未満しか貫通しないため、チームは各測定値を雪のない風景の測定値と比較することで、積雪の深さを明らかにすることができます。

「私たちはできるだけ早く行きます」とキャリーは言った。「6時間の短いフライトだけで、非常に多くの情報を得ることができます。」

レンタル機の1機であるキングエア90は、通常の旅客機のように与圧されていないため、乗務員は薄い空気を吸うために酸素マスクを使用する必要がある。

通常、彼らは6月に調査飛行を終了します。しかし、今年は雪が多いため、8月まで飛行を続ける予定だ。

航空機から下方を見つめる分光計は、可視スペクトルから短波赤外線まで、数百の波長で画像を捕捉します。これは、雪のアルベド、つまり反射率を測定します。これは、雪が溶ける速度を決定する重要な要素です。

雪が数週間または数か月間地面に残ると、雪の粒が大きくなり、より多くの太陽光を吸収し、溶けが加速します。粉塵が雪の上に飛んでいる場合も、表面が暗くなり、溶けが早くなります。しかし今年は、嵐が繰り返し新粉を降らせ、反射率の高い雪塊を残しました。

5 月の第 1 週、珍しい季節終わりの嵐が再び新雪をもたらしました。ペインター氏は、雪の高い反射率が初期の融解を遅らせたと述べた。

春になっても雪塊は「非常にきれいで、非常に明るい」ままで、太陽光を反射し、大部分が凍ったままだった、と同氏は語った。

しかしここ数日、標高の低いところでは積雪の色が濃くなってきたと同氏は語った。気温が上昇し、融解が加速している。

サンホアキンバレー南部では、長年干上がっていたトゥーレア湖に流出水が再び流入し、数万エーカーの農地が浸水している。雪解け水は近くの低地の町にも脅威を与えている。

カリフォルニアの貯水池を管理する一部の人たちは、今年の雪解けを「目に見えてよく予測できるが、止めることはできない暴走列車」に例えている、とNASAジェット推進研究所の研究員で雪の量を見積もっているノア・モロッチ氏は語った。シエラネバダ全域の水に相当します。「彼らはシステムに流入する水の量をかなり正確に把握しています。水を置く場所がないだけなのです。」

気候と環境

この雪塊は非常に深く、現在約 3,000 万エーカーフィートの水が溜まっています。これは国内最大の貯水池であるミード湖よりも多い量です。

融解のペースは今後数週間の気温に左右されるだろう。雪解け水の流出が適度なペースで来れば、より対処しやすくなるだろうとモロッチ氏は語った。

現在の傾向に基づくと、一部のシエラ流域では5月中旬から下旬に流量のピークに達し、その他の流域では6月にピークに達するだろうとモロッチ氏は述べた。

同氏と他の専門家は、3年間の極度の乾燥を経て、大雪がカリフォルニア州の水供給にある程度の緩和をもたらしたとはいえ、同州の長期的な水問題は依然として残っており、気候が温暖化し続けるにつれてさらに深刻になるだろうと警告している。

記録的な干ばつからこの歴史的な降雪の年への極端な変化は、州が備える必要がある「気候のむち打ち」現象を示していると、天然資源防衛評議会の水不足解決担当ディレクターのマーク・ゴールド氏は述べた。

「これにより、カリフォルニアの水資源の管理方法を変える必要があることが誰の目にも明らかになるはずだ」とゴールド氏は語った。「私たちは極端な気候に対してより適切に計画を立てなければなりませんが、それは国家として十分にできているわけではありません。」

ゴールド氏によると、これには、サンホアキンバレーの枯渇した地下水を補充するために、超高流量時にさらに多くの水を捕捉する計画プロジェクトが含まれているという。同氏は、極限状態に備えるには、飛行機や衛星によるリモートセンシングなど、利用可能な最高の科学を利用することも必要だと述べた。

気候と環境

セントラル・バレーの新たな州計画では、危険に備えるために30年間で300億ドルもの支出が求められている。

ペインター氏は、航空雪調査は「州の水インフラの一部」となっており、気候変動により乾季と極度の湿潤状態の間の変動が激しくなる中、水管理を改善するために不可欠であると述べた。

ペインター氏はラ・カニャーダ・フリントリッジのJPLで働いていた2013年にこのプログラムを開始した。彼と彼のチームは、1 台の飛行機を使用して 2015 年に記録上最小の積雪の測定を行い、その後、流出水が州の貯水池を満たした 2017 年に深い雪を調査しました。

ペインター氏は2019年にNASAを退職し、新たな公益法人であるAirborne Snow Observatorysに技術を移転するスピンオフを通じて研究を引き継いだ。現在、同社の従業員数は 22 名です。

ペインターのチームは今年これまでにシエラネバダ上空を42回飛行した。データ収集のため、コロラド川流域や西部の他の地域の上空も飛行している。

シエラネバダでは、州当局が自動積雪センサーのネットワークを運用し、約250か所で手作業による調査を続けている。地上でのこれらの測定値は航空調査データに追加されます。

「これにより、本当に史上初めて、真の流域規模の計算が得られることになります」と水資源省の水文学セクションのマネージャー、デビッド・リザード氏は述べた。「そしてそれは非常に正確に行われます。」

気候と環境

マンモスレイクでの大雪は、このカリフォルニアのスキーリゾートコミュニティの住民にとって悪夢となっています。

飛行便は州が監視している18の山岳盆地のうち12の盆地を調査しており、通常は各流域で年に3～4回飛行している。リザルド氏は、州の目標はプログラムを18の流域すべてに拡大し、それぞれの流域で年間6〜8回飛行することだと述べた。

個人的なレベルでは、ペインター氏は雪が積もっているのを見ると幸せを感じると語った。マンモスにある彼の家の隣では、雪が最大20フィートの深さまで積もりました。彼は夏の間ずっとスキーを楽しみにしています。

ペインター氏はシエラネバダ山脈の雪を長年研究してきた中で、気温の上昇とともに氷河が後退するのを目撃してきた。この珍しい大雪塊により、1年間かけて氷河が形成されることになるが、その拡大は長くは続かないだろうと同氏は予想している。

ペインター氏は「気候変動の影響で、これ以上雪が降る年はそう多くないことは分かっている。その多くは雨に変わり、雨はますます増えるだろう」と語った。

「だから、そこにはとても感傷的なものがあるんです」と彼は言った。「このような一年を生き抜くことができて、私たちは本当に本当に幸運だと思います。」