Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Scientifique de pays - Science de la neige

Selon les circonstances, un paysage recouvert de neige peut être un paradis hivernal, une nuisance majeure ou un désastre en devenir. Il existe une autre façon de voir les choses blanches, car la neige peut constituer une ressource importante pour la science.

Les scientifiques et les photographes ont longtemps étudié et photographié l'étonnante beauté des flocons de neige individuels. Ici, nous allons nous concentrer sur la neige qui a atteint le sol. Nous allons explorer certaines de ses caractéristiques et effets sur l’environnement, en plus de l’humidité qu’elle procure.

Les conifères de cette espèce près de Cloudcroft, N. M., forment des îlots de chaleur qui font fondre la neige environnante, en particulier lorsque le soleil réchauffe les aiguilles.

La neige comme indicateur d'îlot de chaleur

La température mesurée par nombre des stations de surveillance du climat dans le monde, en diminution constante, est biaisée par une sélection de site inadéquate ou par des modifications apportées à des sites correctement situés lors de leur première installation.

En 2007, le météorologue Anthony Watts s’est inquiété de ce problème et a lancé un projet d’enquête sur toutes les stations de surveillance du climat du réseau climatologique historique des États-Unis (USHCN). Le projet de Watts a jusqu’à présent fourni des photographies et des descriptions détaillées de 1 003 stations sur les 1 221 stations USHCN étudiées par Watts et son équipe de volontaires scientifiques.

La conclusion la plus alarmante de cette étude est que beaucoup de stations sont trop proches des «îlots de chaleur» tels que les bâtiments, les chaussées, les trottoirs, les allées et même les gaz chauds des climatiseurs. Seules 10% des stations interrogées se classent dans les deux classements les plus élevés de la NOAA (Administration nationale des océans et de l’atmosphère) pour les stations climatologiques. Les détails complets du projet de Watts sont sur surfacestations.org.

Watts et d’autres ont utilisé des téléspectateurs infrarouges coûteux pour comprendre l’influence des îlots de chaleur voisins sur les stations météorologiques. La neige peut également indiquer un biais de réchauffement, qui peut être facilement enregistré par une caméra ordinaire.

Il y a probablement un problème si la neige fond plus rapidement à proximité d'une station de température que dans une zone dégagée adjacente. L'appareil de détection de température lui-même et son matériel de montage peuvent fournir une légère polarisation à chaud. Mais le réchauffement le plus important est souvent causé par les routes, les parkings et les bâtiments situés à proximité.

La neige fournit également un outil idéal pour photographier et étudier les îlots de chaleur naturels. Par exemple, les roches émergeant dans la neige se réchauffent rapidement lorsqu'elles sont exposées au soleil et font fondre la neige à proximité. Les souches et la végétation vivante deviendront également chaudes et feront fondre. Cela fournit des indices intéressants sur la survie des insectes et des micro-organismes en hiver.

Vous pouvez faire diverses expériences pour illustrer l'impact des îlots de chaleur sur la neige. Le plus simple est de placer divers objets sur la neige dans une zone dégagée et très ensoleillée. Des feuilles de papier de construction noir et blanc fonctionneront s'il n'y a pas de vent. Prenez des photos des objets et de la neige environnante avant et après le travail du soleil.

La neige en tant que collecteur de particules

Au printemps 2004, des incendies en Asie du Sud-Est ont envoyé des panaches de fumée à travers l'océan Pacifique aux États-Unis. Lorsque les prévisions d'aérosols NAAPS du Navy Research Lab (www.nrlmry.navy.mil/aérosol) ont montré que de la fumée arriverait au Nouveau-Mexique, je me suis dirigé vers l'ouest depuis le Texas dans mon ancien camion afin de mesurer la fumée et d'en capturer une partie. pour étudier. En cours de route, un échantillonneur d’air fait maison monté sur le camion soufflait l’air recueilli par un entonnoir sur le côté collant d’un morceau de ruban adhésif. (Je fournirai des détails dans une colonne future.)

L'échantillonneur d'air a fait ses preuves en collectant des grains de minéraux, des spores de champignons, du pollen et d'autres matières lors de sa conduite sur les autoroutes de l'ouest du Texas et du Nouveau-Mexique. Mais il n'a réussi à recueillir aucune des particules microscopiques de suie noire qui forment la fumée. La fumée asiatique est restée très haute et rien n’est tombé à la surface pendant que j’échantillonnais. La fumée couvrait une bonne partie du Nouveau-Mexique, mais lorsque je suis arrivé à Las Cruces le 25 mars, il était beaucoup trop haut pour être capturé.

Trouver des particules de fumée qui auraient pu tomber des nuages ​​de fumée avant mon arrivée au Nouveau-Mexique nécessiterait un type de collecteur très différent, alors je me suis dirigé vers Cloudcroft dans les montagnes voisines de Sacramento. Les prévisions du NAAPS ont montré que des particules de fumée sont tombées sur le sol dans cette région du 16 au 17 mars.

De grandes plaques de neige sont restées dans les montagnes et elles ont été recouvertes d'une quantité surprenante de poussière. La neige sous la couche sale était beaucoup plus propre. Le modèle NAAPS a montré qu'une importante tempête de poussière avait balayé la montagne le 5 mars.

En effet, les plaques de neige servaient d’échantillonneur d’air géant qui capturait et stockait tout ce qui tombait du ciel. Les particules de fumée étaient l'objectif principal, mais la poussière constituait un avantage supplémentaire. Il était temps de déposer une goutte de neige fondue sur une lame de verre et de l'inspecter au microscope.

Une seule goutte de neige fondue provenant de la couche sale contenait des centaines de spores de champignons et plusieurs milliers de minuscules grains de gypse. De la matière végétale, des cristaux orange transparents et quelques éclats de verre volcanique étaient également présents.

Des dizaines d'échantillons ont été inspectés, et beaucoup comprenaient des particules de suie noir foncé dispersées parmi les minuscules grains de poussière de gypse et de sable. La suie provenait vraisemblablement de la fumée de l'Asie du Sud-Est qui était tombée dans la région la semaine précédente.

La question évidente à propos des spores fongiques était: sont-elles arrivées avec la poussière ou la fumée? Ou peut-être qu'ils ont soufflé des arbres à feuilles persistantes à proximité?

L’hypothèse de la fumée ne peut être exclue. Lorsque ma fille Sarah était au lycée, elle a découvert de nombreuses spores et bactéries dans la fumée de biomasse qui arrivait au Texas en provenance de la péninsule du Yucatan. Elle a établi cela au-delà de tout doute raisonnable en capturant les spores arrivant avec la fumée du Yucatan au moyen d'un échantillonneur d'air fait maison qu'elle avait piloté d'un cerf-volant au bord du golfe du Mexique.

Cette découverte est devenue un document «accéléré» dans Atmospheric Environment, une revue scientifique de premier plan (voir makezine.com/go/smokespores).

Bien que les spores puissent probablement être soufflées à travers le Pacifique, il est beaucoup plus probable que ceux de mes échantillons de neige proviennent de sources beaucoup plus proches, telles que des arbres à proximité. En tout état de cause, ce fut une surprise de trouver autant de spores fongiques dans la neige au sommet d’une montagne. Les spores comprenaient les genres Alternaria, Nigrospora, Curvularia, Cladosporium, Penicillium (ou éventuellement Aspergillus) et ce qui ressemble aux ascospores Splanchnonema et Leptosphaeria.

Je n'ai pas pu identifier la spore la plus commune dans la fonte des neiges, car elle n'est pas illustrée dans le livre Echantillonnage et identification des pollens et moisissures allergènes (Blewstone Press, 2000) ni dans le livre et le CD The Fifth Kingdom de Bryce Kendrick (Mycologue Publications, 2000). .

Aller plus loin

Si vous habitez dans un pays enneigé, qu’y a-t-il dans la neige? Est-ce que la neige apparemment vierge contient des spores de champignons et des protozoaires? Est-il contaminé par des particules de suie? Si ces contaminants, ainsi que d’autres, sont présents, pouvez-vous utiliser l’imagerie par satellite pour retracer la tempête qui a fait tomber la neige, afin de déterminer éventuellement l’origine des contaminants?

Comment les plantes enfouies sous la neige exploitent-elles les îlots de chaleur formés de roches et de souches?

Quels sont les moyens les plus simples et les plus efficaces de faire fondre la neige à l'extérieur? Cendres? Le sable? Réflecteurs de soleil? Des feuilles de plastique noir réutilisables?

Trouver des réponses à ces questions et à d’autres questions relatives à la neige peut mener à une variété de projets scientifiques intrigants pour ceux qui résident ou visitent le pays des neiges.

Part

Laisser Un Commentaire