อุทกวิทยาหิมะ

อุทกวิทยาหิมะศึกษาการสะสม การเปลี่ยนแปลง และการละลายของหิมะตามฤดูกาล ซึ่งกักเก็บหยาดน้ำฟ้าในฤดูหนาวและปล่อยออกมาเป็นน้ำท่าในฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อน

Definition

อุทกวิทยาหิมะเป็นสาขาหนึ่งของอุทกวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการสะสม การกักเก็บ การเปลี่ยนแปลง และการละลายของหิมะบนพื้นผิวโลก และการมีส่วนร่วมที่เกิดขึ้นต่อการไหลของลำธารและทรัพยากรน้ำ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงชั้นหิมะในฐานะแหล่งกักเก็บน้ำทางอุทกวิทยา สมดุลพลังงานและการละลายของหิมะ การวัดและการประมาณค่าเทียบเท่าน้ำในหิมะ และบทบาทของน้ำที่ละลายจากหิมะในการเกิดน้ำท่าและการจัดหาน้ำ โดยจะกล่าวถึงองค์ประกอบของธารน้ำแข็งในอุทกวิทยาของลุ่มน้ำ ซึ่งเสริมกับการเกิดน้ำท่าที่ขับเคลื่อนด้วยปริมาณน้ำฝน

Core questions

• ชั้นหิมะกักเก็บและปล่อยน้ำอย่างไร?
• อะไรเป็นตัวควบคุมอัตราการละลายของหิมะ?
• ค่าเทียบเท่าน้ำในหิมะวัดและประมาณค่าได้อย่างไร?
• เหตุใดน้ำที่ละลายจากหิมะจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดหาน้ำในหลายภูมิภาค?

Key concepts

• ค่าเทียบเท่าน้ำในหิมะ
• การสะสมและการเปลี่ยนแปลงของชั้นหิมะ
• สมดุลพลังงานของหิมะ
• แบบจำลองการละลายด้วยดัชนีอุณหภูมิ
• น้ำท่าจากหิมะละลาย
• การปกคลุมของหิมะและการสำรวจระยะไกล

Key theories

สมดุลพลังงานและการละลายของชั้นหิมะ

การละลายของหิมะถูกควบคุมโดยสมดุลพลังงานที่พื้นผิวหิมะ โดยมีรังสีสุทธิและการไหลเวียนแบบปั่นป่วนเป็นตัวให้พลังงานในการทำให้ชั้นหิมะสมบูรณ์และละลาย แบบจำลองสมดุลพลังงานและแบบจำลองดัชนีอุณหภูมิที่ง่ายกว่าจะใช้ในการทำนายอัตราการละลาย

น้ำที่ละลายจากหิมะและทรัพยากรน้ำภายใต้ภาวะโลกร้อน

หิมะตามฤดูกาลทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บตามธรรมชาติที่เปลี่ยนหยาดน้ำฟ้าในฤดูหนาวไปสู่ฤดูร้อน ภาวะโลกร้อนจะลดปริมาณหิมะและทำให้การละลายเกิดขึ้นเร็วขึ้น ซึ่งคุกคามความพร้อมของน้ำในภูมิภาคที่ปกคลุมด้วยหิมะ

Mechanisms

หิมะจะสะสมตัวตลอดฤดูหนาว โดยกักเก็บหยาดน้ำฟ้าในรูปของค่าเทียบเท่าน้ำในหิมะ และเปลี่ยนแปลงไปเป็นชั้นหิมะที่หนาแน่นและสมบูรณ์ การละลายจะเริ่มขึ้นเมื่อสมดุลพลังงาน ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากรังสีสุทธิและการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปั่นป่วน ทำให้ชั้นหิมะมีอุณหภูมิถึงจุดหลอมเหลว จากนั้นน้ำที่ละลายจะซึมผ่านหิมะและไหลออกไป ซึ่งมักจะทำให้เกิดยอดการไหลของลำธารที่โดดเด่นที่สุดของปีในลุ่มน้ำที่มีอากาศหนาวเย็นและเป็นภูเขา

Clinical relevance

น้ำที่ละลายจากหิมะเป็นแหล่งน้ำส่วนใหญ่ในภูมิภาคที่เป็นภูเขาและละติจูดสูง ดังนั้นอุทกวิทยาหิมะจึงเป็นพื้นฐานของการพยากรณ์น้ำท่าและน้ำท่วมในฤดูใบไม้ผลิ การบริหารจัดการอ่างเก็บน้ำและการวางแผนการชลประทาน พลังงานน้ำ และการประเมินว่าสภาพอากาศที่ร้อนขึ้นกำลังลดปริมาณหิมะและเปลี่ยนแปลงช่วงเวลาของการจัดหาน้ำอย่างไร

History

การสำรวจหิมะเชิงปฏิบัติการและการวัดเส้นทางหิมะได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เพื่อพยากรณ์การจัดหาน้ำ ตั้งแต่นั้นมา การสร้างแบบจำลองการละลายโดยใช้สมดุลพลังงานและดัชนีอุณหภูมิ การทำแผนที่ปกคลุมหิมะด้วยดาวเทียม และความกังวลเกี่ยวกับการลดลงของชั้นหิมะที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ได้หล่อหลอมอุทกวิทยาหิมะสมัยใหม่

Key figures

• David R. DeWalle
• Albert Rango
• Dennis P. Lettenmaier

Seminal works

• dingman2015
• dewalle2008
• barnett2005

Frequently asked questions

ค่าเทียบเท่าน้ำในหิมะคืออะไร?

ค่าเทียบเท่าน้ำในหิมะคือความลึกของน้ำที่จะได้จากการละลายชั้นหิมะทั้งหมด เป็นการวัดปริมาณน้ำจริงที่เก็บอยู่ในหิมะ ซึ่งมีความสำคัญต่อการจัดหาน้ำมากกว่าความลึกของหิมะเพียงอย่างเดียว เนื่องจากความหนาแน่นของหิมะแตกต่างกันไป

เหตุใดน้ำที่ละลายจากหิมะจึงมีความสำคัญต่อการจัดหาน้ำ?

ในหลายภูมิภาคที่เป็นภูเขาและละติจูดสูง หิมะในฤดูหนาวจะกักเก็บหยาดน้ำฟ้าและปล่อยออกมาอย่างค่อยเป็นค่อยไปในฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อน ซึ่งช่วยเชื่อมโยงฤดูแล้งตามธรรมชาติ สิ่งนี้ทำให้ชั้นหิมะเป็นแหล่งกักเก็บที่สำคัญ ซึ่งการลดลงภายใต้ภาวะโลกร้อนคุกคามความพร้อมของน้ำปลายน้ำ