图3。积雪深度与净总辐射BT位置在2020年冬天
表1。欧鳟和更低的鹿雪深和融化率和时间点。
较低的鹿点
在边际积雪,自民党最大积雪深度位置值范围从103厘米(王寅2020)和117厘米(2021年王寅)在开放(王寅2020)和70厘米和69厘米(2021年王寅)在森林里(<一个href="#F4">图4一个>)。平均而言,森林积累雪少63%,森林的树冠拦截37%的积雪。最大积雪深度的时间发生在同一时间所有植被覆盖(王寅2020)中期到后期(2021年王寅)(2月<一个href="#T1">表1一个>)。雪融化了最新的森林(王寅2020)和西部边缘(王寅2021)网站和最早的开放(王寅2020)和稀疏(王寅2021)网站。雪融化之前公开这两年森林站点,然而,在2021年只有1天的区别。网站所有的积雪都消失时间范围从19天差异(王寅2020)7天差异(王寅2021)。雪雪深的融雪速率峰消失,3月1日雪都快消失在所有植被覆盖2021年平均2.5厘米/天的速度融化在2021年和2020年的1.4厘米/天。最快的速度融化在打开网站(平均2.4厘米/天,自3月1日),最慢融化率在森林站点(平均1.4厘米/天,自3月1日)。
图4。积雪深度与净总辐射自民党位置在2020年冬天
能量平衡
气象站
牛鳟鱼
牛鳟鱼
在积累阶段净短波和长波差点取消互相王寅2020和2021王寅(<一个href="#T2">表2一个>)。湍流通量,明智的和潜在的能量,都是积极和类似规模的年。积累时期2021年2020和王寅王寅,潜能净能量贡献了3.4%和2.4,分别为方程(3),而合理的能源贡献了10.1和14.5%。在融化阶段,2021年2020和王寅王寅,潜热通量贡献了2.2%,分别,而显热通量贡献了5.2和5.9%。地面能量通量是< 2.7%的总能量通量积累和融化期两年。融化期间两年,净短波辐射贡献了最能通量(56.5%和60.3)。净长波通量融化期间2020年王寅,王寅2021 22.7 W / m<年代up>2和38.8 W / m<年代up>2低于积累期。在融化时期,即将离任的长波辐射平均47.8 W / m<年代up>2大于积累时期传入的长波辐射在平均6.0 W / m<年代up>2更少。即将离任的长波辐射越大融化期间导致较低的净长波通量在熔化期。总的来说,净能量通量大于融化时期相比2021年王寅王寅从2020增加净总辐射,并在2021年王寅湍流通量。我们希望开放网站不同的能量平衡比其他林冠覆盖网站。随着森林密度增加,我们预期的净短波辐射减少和净长波辐射分量增加。而开放网站的能量平衡与林冠覆盖不同的网站,评估雪表面能量平衡如何改变整个赛季将提供洞察雪表面如何处理通过时间改变。
表2。日均雪表面能量平衡气象站和SNOTEL BT和自民党积累和融化期为每年的区别(王寅2020 - 2021王寅)和积累和消融期。
在BT气象站开放,2021年11月在王寅长波辐射更大创造更大的净总辐射早在2021年冬季(<一个href="#F5">图5一个一个>)。通过12月和1月,这两年有类似的辐射值和净总辐射接近于零。区别最大的年净总辐射发生在2021年2月在王寅长波辐射更大时导致更高的净总辐射比王寅2020和平均净总辐射。通过3月、4月和2021年5月在王寅长波辐射往往是较低的短波辐射和净平均总辐射往往高于王寅2020。
图5。每日平均净长波(LW),净短波(SW)和净总辐射(NR, LW + SW) BT
当比较气象站的净总辐射传感器积雪深度连续测量不同林冠覆盖通过积累时期,积极和消极之间的净总辐射变化值。在4月1日净总辐射成为主要是积极的(<一个href="#F3">图3一个>)。2021年王寅在3月底净总辐射高于王寅2020 4月初之前导致融雪和较低的积雪深度2021年4月1日(平均积雪深度王寅2020是160厘米,王寅2021 135厘米)。
净能量通量方程(3)在积累阶段相似年(差4.5 W / m<年代up>2)。在2020年王寅在积累阶段,王寅2021年净长波辐射的大小大于净短波辐射、净能量通量减少5.7和7.1 W / m<年代up>2。在同一时期积累,地面热通量贡献了7.9和6.9%,净能量通量,而湍流通量贡献了35.6和26.4%,净能量通量。净长波少(6.7 W / m<年代up>2)和净短波更大(5.3 W / m<年代up>2相比2021年王寅王寅2020。净能量通量在融化阶段是王寅2021年比2020年王寅(17.3 W / m的区别<年代up>2)。融化期间2020年王寅,王寅2021净短波辐射的贡献最净能量通量(49.4%和51.0)。符合积累时期,融化时期净长波少(11.8 W / m<年代up>2)和净短波更大(16.2 W / m<年代up>2相比2021年王寅王寅2020。长波通融化期间是36 W / m<年代up>2相比低这两年积累的时期。在融化时期,即将离任的长波辐射平均26.4 W / m<年代up>2大于积累时期传入的长波辐射在平均1.2 W / m<年代up>2大。即将离任的长波辐射越大融化期间导致较低的净长波通量在熔化期。地面热通量是两年来积极贡献3.0和3.5%,净能量通量。
在积累和融雪期平均每日的短波辐射在森林里最低(30.5 W / m<年代up>2)和最高的开放(74 W / m<年代up>2)(
表3。平均每日测量传入短波和长波辐射在自民党研究网站分成积累和消融期。
图6。日均长波辐射,传入的短波净入射辐射王寅在森林里2020年和2021年王寅,开放和边缘网站积累和融化时期在研究自民党的位置。每日价值观分歧积累时期从March-snow型号和融化期间失踪。
土壤水分和温度
空气温度和土壤温度敏感融雪时机和地点这两年。在附近的SNOTEL BT,积雪深度< 10厘米在2020年11月王寅但>王寅2021 11月10厘米。2019年11月期间土壤温度−1.07°C和2020年−0.27°C (<一个href="#F7">图7一个>)。平均每日气温在2019年11月被−1.8°C和2020年−3.9°C。两年来土壤温度保持在或略低于0°C到雪消失在5月底或6月初。wetting-up之前2019年地面冻结,保持在约12%的较低的土壤水分通过冬季相比,王寅2021。标记的融雪,土壤水分后开始增加6天峰在2020年王寅瑞典文,提前6天峰在2021年王寅瑞典文。土壤温度峰值SWE主持2020年王寅< 0°C时在2021年王寅0°C。在这两年,由于冰雪融化土壤湿度增加到峰值接近33%。土壤水分峰值发生在2020-04-30和2020-04-30。峰值附近的土壤水分保持直到雪消失,把2020-06-22和2020-06-22附近。
图7。日均土壤湿度、土壤温度和空气温度在开放的树冠覆盖SNOTEL BT研究附近的位置
在自民党的位置的时候,平均每天11月土壤温度分别为4.04°C在2019年和2020年的4.07°C (<一个href="#F7">图7 b一个>)。在冰雪覆盖的季节(DJFMA),土壤温度仍高于0和4月份大幅增加由于冰雪融化。在秋季土壤水分增加,仍然在15%左右通过冬季土壤水分。增加土壤水分开始2020-03-01和2021-03-04指示融雪的爆发期。由于冰雪融化,土壤湿度增加到峰值接近20%。土壤水分峰值发生在2020-05-20和2020-05-20。
内容包括所有年,网站和坑,寒冷与雪深负相关,减少随着积雪深度的增加(R<年代up>2= 0.60;
图8。积雪寒冷的内容和每个雪雪深坑和站点WY2020和WY2021。在每一个位置都有两个雪坑(BT和自民党)。
表4。寒冷的内容(<我>E<年代ub>cc我>年代ub>)对等温时间和增长率在自民党和BT雪坑网站2020年和2021年。
山顶积雪寒冷的内容,<我>E<年代ub>cc我>年代ub>相比,发生6天前在2020年王寅王寅SNOTEL坑附近BT (2021<一个href="#T4">表4一个>,
图9。积雪冷BT坑网站内容
在自民党位置峰值积雪冷内容同时发生在开放和森林网站2021年王寅,早些时候在王寅开设站点相比,森林站点2020 (<一个href="#F9">图9 b一个>)。峰冷内容发生在同一周在2020年王寅在森林里,王寅2021和25天前2021年王寅打开网站。高峰<我>E<年代ub>cc我>年代ub>级大公开网站两年来,王寅2020具有最高的峰值大小<我>E<年代ub>cc我>年代ub>在自民党位置(8.4 W / m<年代up>22020年王寅大于王寅2021)。日期的积雪成为等温是相同的森林和开放的网站和在2020年王寅在同一个星期,王寅2021。在2020年王寅,增长率从高峰<我>E<年代ub>cc我>年代ub>等温至少1.6 W / m<年代up>2每天在2021年开放网站王寅相比更大。
<一个我d="h5" name="h5">讨论
积雪时间:由森林林冠截留
在两个地点,少雪积累相比在森林里开放。类似于<一个href="#B11">Dickerson-Lange et al。(2017)一个>,我们假设拦截导致这种差异在积雪达到顶峰。在积累季节,占据主导地位的能源平衡组件在森林中传入的长波辐射而开放的主要能量平衡组件是传入的短波辐射。传入的长波辐射测量雪面上的年,森林覆盖之间是一致的(森林、西部边缘,打开)在自民党的位置。传入的短波辐射比输入变量之间的长波辐射年和森林覆盖,但低于所有森林覆盖的长波辐射。气象站在开放的净能量积累时期往往是负面的或接近零位置(BT和自民党)(<一个href="#F10">图10一个>)。低净能量输入在开放和低入射辐射在森林里积累期间表明雪拦截过程是一个一阶过程导致质量平衡差异在不同植被覆盖。然而,净总辐射只有以开放和可能是不同的在不同的植被覆盖。森林网站相比有更大的每日净长波辐射的可能性打开网站和较低的净短波辐射的传入在自民党辐射计测量。雪表面能量差异很可能一个二阶过程在积累阶段。
图10。在森林和注释,loess-smoothed积雪深度开放网站研究地点和年。红色虚线代表融雪浸润土壤剖面的开始。黑星峰的时机<我>E<年代ub>cc我>年代ub>在雪坑数据收集时间。变量的融雪速度缓慢,导致后来雪消失在蓝色变量增加融雪速率,导致早雪消失在红色。净能量净能量通量方程3中定义。
大的长波辐射而开放的网站导致了大寒内容相比,森林在自民党打开网站。大寒内容和积雪深度降低森林网站导致更少的能量和质量必须达到一个等温状态,启动融雪期。开放和森林网站达到等温状态和融化的开始时期是在同一周内。因此短波辐射和总辐射、净增加增加了冷内容开放的速度,导致类似的等温州开放的时机和森林。结束的时候积累时期,积雪在等温状态,因此,森林和开放的积雪之间的主要区别是雪的质量。
融雪期间建立雪消失后是否在森林里或植被覆盖之间的相对统一。传入的长波辐射在森林里是融雪的主要贡献者。然而,更大的长波辐射在森林里没有抵消较低的短波辐射而打开的网站。相反,森林站点阴影雪表面,减少传入的短波辐射,导致森林融雪速度放缓相比开放(<一个href="#F10">图10一个>)。森林融雪速度变慢的网站加上少雪质量导致类似的雪融化消失时间打开网站。边缘和稀疏植被网站融化以较慢的速度比开放但速度比森林。同样,融雪速率较慢,再加上较低的积雪深度导致统一的融化时间开放和森林网站。
类似于其他的研究我们发现土壤水分达到顶峰后立即雪消失(<一个href="#B45">Molotch et al ., 2009一个>;
由于气象数据和实地测量存在不确定性。传入的短波和长波辐射仪在自民党不加热,因此需要雪融化了他们或者是降雪后清理。正因为如此,我们在暴风雪中移除入射辐射数据,可能会导致更高的短波辐射和更低的长波辐射测量。然而,当比较开放辐射计测量的热辐射计气象站我们没有观察到显著不同的测量范围。此外,辐射计是安装在波兰人从1到1.5米地面。辐射计的高度并没有改变整个雪季因此,我们假设入射辐射1 - 1.5米以上表面一样在雪地上表面入射辐射。此外,Maxbotix积雪深度传感器有1毫米的决议,不工作时,传感器高度为30至50厘米。为了避免任何数据范围我们安装了积雪深度传感器至少离地面2米。在每个积雪深度传感器,我们不能占积雪深度的变化由于致密化(即。、结算和变质)因此专注于积雪深度的变化。
结论
森林可以增强融雪率<我>通过我>长波辐射,减少融雪利率阴影雪表面短波辐射(<一个href="#B62">给乔治et al ., 2010一个>)。这些能量平衡过程可以相互抵消,但从landcover森林结构变化,如森林火灾和树皮甲虫会改变占主导地位的能量平衡过程。我们发现阴影抑制短波辐射的影响在相对低密度的森林,增加雪持续时间在森林里。然而,积雪冷内容在森林地区比在开放领域,需要更少的能量把积雪等温状态,这部分取消阴影的效果。在季节性积雪(BT)的位置,大小和时间积雪深度峰值预测融雪的变化很重要。边际积雪(LDP)位置控制的大小和持续时间晚季风暴添加积雪深度变化和减少雪表面能量输入。在两个地点,森林阴影雪表面融化期。
数据可用性声明
在这项研究中提出的数据集可以在网上找到存储库。库的名称/存储库和加入号码可以找到(s)如下:<一个href="https://www.boisestate.edu/drycreek/dry-creek-data/">https://www.boisestate.edu/drycreek/dry-creek-data/一个>;
作者的贡献
所有作者列出了一大笔,直接和知识贡献的工作,批准发布。
<一个我d="h9" name="h9">资金
奖学金资助是由美国国家科学基金会提供水文科学项目奖号1914598,NASA爱达荷州太空格兰特财团。仪器维护和数据由干溪实验流域和地质学系博伊西州立大学。
<一个我d="h10" name="h10">确认
本研究是作为NASA SNOWEX项目的一部分进行的。我们感谢Tim链接博士出借的短波和长波辐射仪阵列。另外,感谢作者丹•穆雷托马斯•Otheim莫妮卡银朱,乔希·莫雷尔,梅根·梅森,博士将Rudisill援助领域。
<一个我d="h11" name="h11">的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
<一个我d="h12" name="h12">出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
<一个我d="h13" name="h13">引用
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