Desde el aire, los científicos trazan un mapa de la gran capa de nieve de California

Volando a miles de pies sobre Sierra Nevada en un avión equipado con dispositivos de imágenes especializados, Elizabeth Carey ha estado escaneando las montañas con láser para trazar un mapa preciso de la nieve.

La nieve que cubre la Sierra es tan profunda que la cordillera se ve sorprendentemente hinchada e "hinchada", dijo Carey, quien dirige los vuelos como parte de un programa financiado por el estado.

"La cantidad de agua que tenemos en la capa de nieve este año es alucinante", dijo. "Simplemente ha sido extraordinario".

Al mapear la capa de nieve con pulsos láser y espectrómetros, Carey y sus colegas pueden brindar una imagen detallada de una de las mayores acumulaciones de nieve jamás registradas en el estado. Los vuelos también recopilan datos para estimar cuándo y con qué rapidez se derretirá la nieve, lo que ayuda a los funcionarios de California a prepararse para la escorrentía, administrar las descargas de agua de las represas y evaluar qué áreas tienen mayor riesgo de inundación.

Sus mediciones, junto con las estimaciones de otros investigadores, muestran que cuando la capa de nieve alcanzó su punto máximo en abril, contenía aproximadamente 40 millones de acres-pie de agua, casi tanto como la capacidad total de todos los embalses del estado combinados. Aunque parte de esa nieve ha comenzado a descongelarse en elevaciones más bajas, gran parte permanece en las montañas, preparando el escenario para el derretimiento a gran escala, así como enormes flujos de ríos que podrían inundar algunas comunidades bajas.

Para ayudar a prepararse para la avalancha de nieve derretida, los administradores estatales de agua y los funcionarios de emergencia confían en los extensos estudios aéreos proporcionados por el empleador de Carey, Airborne Snow Observatories Inc.

Mientras recopilaban datos desde 23,000 pies, los equipos de vuelo han tenido un punto de vista poco común para presenciar la transformación dramática de las montañas debajo. En algunas áreas, han medido ventisqueros de 80 pies de profundidad o más. Los acantilados que alguna vez sobresalieron de las laderas de las montañas han sido enterrados, desapareciendo en laderas blancas.

"Parece un paisaje ártico", dijo Thomas Painter, científico de nieve y director ejecutivo de Airborne Snow Observatories. "Cada vez que volamos en este momento, estamos midiendo la historia".

Al otro lado de Sierra Nevada, la capa de nieve de este año alcanzó un máximo de aproximadamente 2,7 veces el promedio, con un peso estimado de 55 mil millones de toneladas, según Painter.

A partir de esta semana, la capa de nieve se encuentra en más del 300 % del promedio para esta época del año, y la Sierra Sur está enterrada en una nieve que mide más de cuatro veces el promedio de mediados de mayo.

"Este va a ser el punto de referencia contra el cual se miden los años siguientes", dijo Painter.

Los estudios aéreos han permitido a los científicos obtener estimaciones de nieve mucho más detalladas que en el pasado. Anteriormente, dependían en gran medida de sensores de nieve automatizados, así como de estudios manuales en los que los especialistas caminaban por las montañas y hundían tubos de metal en la nieve para medir el contenido de agua.

La empresa utiliza tres aviones para medir la nieve cuenca por cuenca, desde la cuenca del río Yuba hasta la cuenca del río Kings. Las tripulaciones de vuelo traen discos duros cargados con datos, que se introducen en modelos de computadora que generan pronósticos detallados de escorrentía y caudal.

Los nuevos métodos, dijo Painter, son como "pasar de repente de la radio a la televisión de alta resolución".

Los estudios aéreos brindan una imagen tridimensional de cada cuenca hidrográfica que es similar a una tomografía computarizada, lo que ayuda a guiar las decisiones sobre la liberación de agua de las represas en condiciones de alto flujo, dijo Wes Monier, hidrólogo jefe del Distrito de Irrigación de Turlock. El distrito administra las descargas del embalse Don Pedro, que ahora está lleno en un 73%.

"Este es un cambio de juego en la comprensión de cómo hacer estos lanzamientos de inundaciones", dijo Monier. "Nunca antes habíamos tenido esta inteligencia".

La empresa proporciona datos al Departamento de Recursos Hídricos del estado, que utiliza la información para complementar las mediciones de su red de 130 sensores de nieve en Sierra Nevada.

Los datos también son utilizados por otras agencias. Cuando las avalanchas enterraron la autopista 395 y derribaron las líneas eléctricas cerca de Mono Lake, el equipo sobrevoló el área y cartografió la nieve, entregando los datos a Caltrans y Southern California Edison.

Carey, un ex astrofísico de la NASA, se puso en cuclillas debajo del vientre de un avión en el aeropuerto Mammoth Yosemite recientemente y señaló un cilindro lleno de dispositivos y lentes, incluidas dos cámaras de alta resolución, dos espectrómetros y el sistema lidar de escaneo láser dual.

En cada cuenca, la tripulación volará en una serie de líneas de ida y vuelta.

"Simplemente cortamos el césped sobre Sierra Nevada y disparamos pulsos láser desde la parte inferior del avión", dijo Carey. "Disparamos alrededor de medio millón de pulsos de láser por segundo".

Los láseres penetran menos de un centímetro en la nieve, lo que permite al equipo comparar cada medida con lecturas del paisaje sin nieve, lo que revela la profundidad de la capa de nieve.

"Vamos tan rápido como podamos", dijo Carey. "Podemos obtener tanta información con solo un vuelo corto de seis horas".

Uno de los aviones alquilados, un King Air 90, no está presurizado como un avión de pasajeros regular, lo que requiere que la tripulación use máscaras de oxígeno para respirar el aire enrarecido.

Por lo general, terminan sus vuelos de reconocimiento en junio. Pero con tanta nieve este año, planean seguir volando hasta agosto.

Los espectrómetros que miran hacia abajo desde la aeronave capturan imágenes en cientos de longitudes de onda, desde el espectro visible hasta el infrarrojo de onda corta. Esto mide el albedo, o reflectividad, de la nieve, un factor clave en la rapidez con la que se derrite.

Cuando la nieve permanece en el suelo durante semanas o meses, los granos de nieve crecen, absorben más luz solar y aceleran el derretimiento. Si el polvo ha caído sobre la nieve, la superficie más oscura también hará que se derrita más rápido. Pero este año, las tormentas depositaron repetidamente polvo fresco, dejando una capa de nieve altamente reflectante.

La primera semana de mayo, una rara tormenta al final de la temporada trajo otra capa de nieve fresca. Painter dijo que la alta reflectividad de la nieve ralentizó el derretimiento inicial.

Bien entrada la primavera, dijo, la capa de nieve permaneció "muy limpia, muy brillante", reflejando la luz del sol y permaneciendo congelada en gran medida.

En los últimos días, sin embargo, dijo que la capa de nieve se ha estado oscureciendo en elevaciones bajas. Las temperaturas han ido en aumento y el derretimiento se ha acelerado.

En el sur del Valle de San Joaquín, la escorrentía ha estado rellenando el lago Tulare, que estuvo seco durante mucho tiempo, inundando decenas de miles de acres de tierras agrícolas. El deshielo también amenaza a las ciudades bajas cercanas.

Algunos de los que administran los embalses de California han estado comparando el deshielo de este año con "un tren fuera de control que se puede ver y predecir bastante bien, pero que simplemente no se puede detener", dijo Noah Molotch, científico investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA que estima que la nieve equivalente de agua en toda la Sierra. "Tienen un control bastante bueno de la cantidad de agua que va a entrar en sus sistemas. Simplemente no tienen dónde poner el agua".

Clima y Medio Ambiente

La capa de nieve es tan profunda que actualmente contiene aproximadamente 30 millones de acres-pie de agua, más agua que el lago Mead, el embalse más grande del país.

El ritmo de derretimiento dependerá de las temperaturas en las próximas semanas. Si la escorrentía del deshielo llega a un ritmo moderado, será más manejable, dijo Molotch.

Según las tendencias actuales, algunas cuencas hidrográficas de la Sierra alcanzarán su caudal máximo a mediados o finales de mayo, mientras que otras alcanzarán su punto máximo en junio, dijo Molotch.

Él y otros expertos advierten que, aunque la gran capa de nieve ha brindado cierto alivio a los suministros de agua de California después de tres años extremadamente secos, los desafíos de agua a largo plazo del estado continúan y se agudizarán a medida que el clima continúe calentándose.

El cambio extremo de la sequía récord a este histórico año de nieve demuestra el fenómeno del "latigazo cervical" para el que el estado debe prepararse, dijo Mark Gold, director de soluciones para la escasez de agua del Consejo de Defensa de los Recursos Naturales.

"Debe dejar claro a todos que la forma en que administramos los recursos hídricos en California debe cambiar", dijo Gold. "Tenemos que planificar los extremos del clima de manera más adecuada, y eso no es algo que estemos haciendo adecuadamente como estado".

Gold dijo que eso incluye planificar proyectos para capturar mucha más agua durante flujos extremadamente altos para reponer el agua subterránea agotada en el Valle de San Joaquín. Dijo que prepararse para los extremos también requiere usar la mejor ciencia disponible, incluida la detección remota por aviones y satélites.

Clima y Medio Ambiente

Un nuevo plan estatal para el Valle Central exige gastar hasta $30 mil millones durante 30 años para prepararse para los peligros.

Painter dijo que los estudios aéreos de nieve se han convertido en "parte de la infraestructura estatal de agua" y son vitales para mejorar la gestión del agua a medida que el cambio climático desencadena cambios más intensos entre períodos secos y condiciones extremadamente húmedas.

Painter comenzó el programa en 2013 cuando trabajaba en JPL en La Cañada Flintridge. Usando un solo avión, él y su equipo tomaron medidas de la capa de nieve más pequeña registrada en 2015 y luego inspeccionaron la nieve profunda en 2017, cuando la escorrentía llenó los embalses del estado.

Painter dejó la NASA en 2019 y continuó con el trabajo a través de una escisión al transferir la tecnología a Airborne Snow Observatories, una nueva corporación de beneficio público. La empresa tiene ahora 22 empleados.

El equipo de Painter ha realizado 42 vuelos sobre Sierra Nevada en lo que va de año. También ha estado sobrevolando la cuenca del río Colorado y otras partes del oeste para recopilar datos.

En Sierra Nevada, los funcionarios estatales continúan operando la red de sensores de nieve automatizados y realizando encuestas manuales en aproximadamente 250 ubicaciones. Esas medidas en el suelo se suman a los datos del levantamiento aéreo.

"Nos brinda por primera vez, realmente en la historia, una verdadera contabilidad a escala de cuenca", dijo David Rizzardo, gerente de la sección de hidrología del Departamento de Recursos Hídricos. "Y lo hace con mucha precisión".

Clima y Medio Ambiente

La épica nevada en Mammoth Lakes se ha convertido en una pesadilla para los residentes de esta comunidad de estaciones de esquí de California.

Los vuelos han estado inspeccionando 12 de las 18 cuencas montañosas monitoreadas por el estado, generalmente volando tres o cuatro veces al año en cada cuenca. Rizzardo dijo que el objetivo del estado es expandir el programa a las 18 cuencas hidrográficas y volar de seis a ocho veces al año en cada una.

A nivel personal, Painter dijo que se siente feliz al ver toda la nieve. Al lado de su casa en Mammoth, la nieve ha tenido hasta 20 pies de profundidad. Tiene muchas ganas de esquiar durante todo el verano.

En sus años de estudio de la nieve en Sierra Nevada, Painter ha visto retroceder los glaciares con el aumento de las temperaturas. Esta rara y pesada capa de nieve dará lugar a un año de formación de glaciares, pero él espera que la expansión no dure mucho.

"Sabemos que con el cambio climático, no vamos a ver muchos más años grandes y nevados. Muchos de estos se convertirán en lluvia, más y más lluvia", dijo Painter.

"Y entonces hay algo muy sentimental al respecto", dijo. "Creo que somos muy, muy afortunados de vivir un año como este".