Le système de la rivière Colorado est l'élément vital du sud-ouest, offrant de l'eau à 40 millions de personnes à travers les États-Unis et le Mexique. La sécheresse et la surutilisation ont quitté la rivière en crise – le besoin d'eau dépasse de loin ce qui est disponible.
Presque toute l'eau de la rivière de 1 450 milles de long provient de la fonte des neiges dans le bassin de la rivière Upper Colorado, une région adjacente à des paysages arides qui souffle régulièrement de la poussière sur les manteau neigeux des montagnes. La neige plus foncée absorbe plus de soleil, accélère la fonte et épuise les manches neigeuses plus tôt, laissant les communautés en aval en danger de courir à sec.
Actuellement, aucun modèle de fonte de neige ne représente la poussière, c'est un gros problème pour les gestionnaires de l'eau qui comptent sur des estimations précises pour allouer de manière responsable l'eau qui coule dans leurs districts.
Une étude dirigée par l'Université de l'Utah lance un puissant ensemble de données de détection à distance qui informe le timing et l'ampleur de l'assombrissement de la neige et les impacts sur les taux de fusion dans le bassin du Colorado, en temps réel. La recherche est la première à capturer comment la poussière affecte la large étendue des eaux d'amont alimentant le système fluvial du Colorado.
Les auteurs ont analysé 23 ans d'images satellites quotidiennes pour observer les motifs de neige assombris par le dépôt de poussière pendant la saison de fusion en avril et mai de 2001 à 2023. Les résultats ont révélé que la fusion entraînée par la poussière tend à culminer les plus tôt et être les plus intenses dans les montagnes rocheuses centrales au sud du sud à la mi-alpine.
Dans l'ensemble, la poussière a accéléré la fonte des neiges chaque printemps, même dans les années moins poussiéreuses. Les taux de fusion à ressort, mesurés sur les sites d'observation, sont généralement d'environ 10 à 15 mm par jour. La nouvelle étude a révélé que le dépôt de poussière peut accélérer la fonte des neiges jusqu'à 1 mm équivalent à l'eau par heure lorsque le soleil est à son apogée. Au cours des années élevées, cela ajoute jusqu'à 10 mm de fusion par jour qui peut être directement attribué à l'effet d'assombrissement.
« Ce n'est pas seulement la quantité de poussière déposée au cours d'une saison, mais aussi le moment du dépôt de poussière qui compte », a déclaré Patrick Naple, Ph.D. candidat à l'U et auteur principal de l'étude. « La poussière est très efficace pour accélérer la fonte car elle est le plus souvent déposée au printemps, lorsque les jours s'allongent et que le soleil est plus intense. Même un millimètre supplémentaire par heure peut faire disparaître le manteau neigeux plusieurs semaines plus tôt que sans dépôt de poussière. »
En tant qu'évaluation la plus complète de la fonte des neiges axée sur la poussière à ce jour, les idées de l'étude pourraient aider à produire une compréhension plus précise de la poussière sur les impacts de la neige à travers le bassin complet, ainsi que d'améliorer les prévisions et l'allocation de l'eau pour un système sous pression extrême de l'évolution du climat et des populations.
« Le degré d'assombrissement causé par la poussière a été lié aux erreurs de prévision de l'eau. L'eau arrive plus tôt que prévu, et cela peut avoir des impacts réels – par exemple, si le sol est encore gelé, il est trop tôt pour que les agriculteurs puissent utiliser.
« Un responsable du réservoir peut stocker une fonte de neige précoce, mais il a besoin des informations pour planifier cela », a déclaré McKenzie Skiles, professeur agrégé au U et auteur co-dirigé de l'étude. « Si nous pouvons commencer à construire de la poussière dans les modèles de prévision de la fonte des neiges, cela rendra la prise de décision de la gestion de l'eau plus informée. »
L'étude a été publiée dans Lettres de recherche géophysique le 9 mars 2025.
Œil dans le ciel
Les tempêtes de printemps regardent une poussière riche et rouge du plateau du Colorado et l'emportent sur des kilomètres jusqu'à atteindre les pentes de montagne et de laisser tomber les dépôts sur le manteau neigeux. La poussière assombrit la surface normalement brillante, conduisant à la fonte plus rapide.
Des recherches antérieures ont enregistré une fusion axée sur la poussière sur les sites d'étude individuels, mais aucun n'a mesuré une zone aussi grande que les eaux de tête du Colorado River qui traversent plusieurs états.
Pour monter à niveau, les chercheurs ont développé un concept élaboré par les Skiles et les co-auteurs Thomas Painter et Annie Burgess en 2012 qui ont utilisé des satellites pour mesurer à distance l'assombrissement de la neige. Ils ont utilisé l'instrument de spectroradiomètre d'imagerie de résolution modérée (MODIS) sur le satellite Terra, qui enregistre plusieurs longueurs d'onde de rayonnement solaire reflétées à partir de paysages sous son orbite, chaque jour, pour construire des cartes détaillées des caractéristiques de la surface terrestre.
Les chercheurs se sont concentrés sur la quantité d'énergie du soleil reflété par une surface, connue sous le nom d'albédo. Plus la surface est lumineuse, plus l'albédo est élevé et plus il reflète de l'énergie. Plus la surface est sombre, plus l'albédo est faible et plus il absorbe de l'énergie. Dans tous les types de couvertures terrestres, la neige a naturellement l'albédo le plus élevé.
Les auteurs ont développé des algorithmes qui ont fait deux choses: quantifié comment la poussière baisse l'albédo pour chaque pixel d'imagerie satellite; et calculé comment l'énergie supplémentaire absorbée par la poussière a eu un impact sur les taux de fusion.
Qu'est-ce qui entraîne la poussière?
Les données ont lancé des boules de courbe. La seconde moitié de la période de vingt ans de l'étude, 2014-2021, avait un peu moins de fusion axée sur la poussière que le premier semestre, 2001-2013.
« Nous avons été assez surpris parce que l'ouest des États-Unis a eu une sécheresse en cours qui a fait de la région de plus en plus aride au cours des dernières décennies », a déclaré Naple. « Intuitivement, on pourrait penser que si le sol est plus sec, il y aura plus d'émissions de poussière, mais ce n'est pas ce que nous avons vu. »
Les événements de poussière consécutifs sur le snow dépendent de plusieurs facteurs qui calettent de la bonne manière; La vitesse du vent, l'humidité du sol, la végétation, les perturbations de surface et le moment des précipitations détermineront la quantité de poussière ramassée et transportée. Bien qu'ils ne soient pas concluants, les auteurs pensent qu'il peut y avoir plus de végétation et de vitesses de vent inférieures dans les régions de source de poussière basées sur des travaux de collègues. Les facteurs contribuant à une baisse des impacts de la poussière pourraient être liés à la variabilité du climat, mais l'échelle de temps de 20 ans est trop courte pour saisir les modèles au niveau climatique.
« Nous pouvons utiliser des données de télédétection pour obtenir une estimation en temps réel de la quantité d'un événement de poussière donné qui a un impact sur la couverture de neige, mais cela ne nous donne pas beaucoup de délais parce que nous ne savons pas à l'avance lorsque nous allons obtenir un gros événement de poussière », a déclaré Skiles. « Si nous sommes mieux à même de comprendre les moteurs de l'émission de poussière, nous pourrions prédire comment cela aurait un impact sur la neige pour le reste de la saison. »
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour lier le changement d'utilisation des terres, la variabilité de l'échelle climatique et d'autres facteurs qui influencent les émissions de poussière et les transports.
« Nous savons par les enregistrements de Sédiment Core que le dépôt de poussière dans cette zone a monté en flèche après la colonie moderne de l'Occident. Cela nous dit que le niveau de poussière que nous voyons aujourd'hui est directement lié à l'activité humaine », a déclaré Skiles. « Si nous pouvions suivre les changements d'utilisation des terres en cours et les perturbations de surface dans la région, nous pourrions avoir une meilleure chance de prédire les grands événements de poussière. »
