همه ما طوفان‌های برفی را با هوای سرد می‌شناسیم، اما تأثیر برف بر آب و هوا و شرایط جوی تا مدت‌ها پس از پایان طوفان ادامه دارد. برف به دلیل خاصیت بازتابندگی بالای خود، مقدار زیادی از نور خورشید را که به آن برخورد می‌کند، به جای آن که سیاره را گرم کند، به فضا باز می‌تاباند. بدون پوشش برفی، زمین حدود چهار تا شش برابر بیشتر از انرژی خورشیدی را جذب می‌کند.
به همین دلیل، وجود یا عدم وجود برف تأثیر زیادی بر الگوهای گرمایی و سرمایی سطح زمین دارد و این اثر بیشتر از هر ویژگی دیگری در سطح کره زمین مشاهده می‌شود.
فراتر از تأثیرات جوی، برف نقش مهمی در زمینه‌های مختلفی مانند منابع غذایی و آبی، خطرات سفر، بهمن‌ها و طراحی زیرساخت‌ها ایفا می‌کند. در مناطقی که بیشتر منابع آبی خود را از برف‌های زمستانی تأمین می‌کنند، کاهش برف می‌تواند به معنای کاهش دسترسی به آب در بهار و تابستان باشد و همچنین به کاهش تولید نیروگاه‌های آبی منجر شود.
مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۰ منتشر شد، مناطق حساس به خشکسالی برفی در سطح جهان را شناسایی کرده است، از جمله شرق روسیه، اروپا و غرب ایالات متحده، جایی که خشکسالی‌های برفی در نیمه دوم دوره ۱۹۸۰ تا ۲۰۱۸ طولانی‌تر و شدیدتر شده است.
برف همچنین بر مهاجرت حیات وحش، خواب زمستانی و بقا تأثیرگذار است. برخی از حیوانات تکامل یافته‌اند تا از برف به عنوان استتار استفاده کنند. این پدیده در قطب شمال مشهودتر است، اما با گرم شدن این منطقه به سرعت بیشتر از دیگر نقاط زمین، حیواناتی همچون خرگوش‌های کفش برفی که در زمستان سفید و در تابستان قهوه‌ای هستند، به راحتی در معرض شکار قرار می‌گیرند. دلیل این امر آن است که برف زودتر آب می‌شود، در حالی که بسیاری از این خرگوش‌ها هنوز پوشش سفید خود را دارند.
برف بخشی از چرخه فصلی زمین است. شروع زودهنگام بهار که به طور فزاینده‌ای رایج شده، نه تنها محدود به قطب شمال است، بلکه به بسیاری از مناطق دیگر کره زمین نیز گسترش می‌یابد. این امر می‌تواند گیاهان، حشرات، پرندگان مهاجر و حتی محصولات کشاورزی را در برابر یخ‌زدگی‌های بعدی آسیب‌پذیر کند.
اگر یخبندان گل‌ها را نابود کند، زنبورها و دیگر گرده‌افشان‌ها از شهد یا گرده محروم می‌شوند و حیوانات نیز دانه‌ای برای تغذیه پیدا نمی‌کنند. همچنین، اگر بهار خیلی زود آغاز شود، حیوانات در خواب زمستانی ممکن است غذای حیاتی اوایل بهار را از دست بدهند.
دانشمندان با مطالعه برف، نحوه تشکیل آن، محل سقوط و تغییرات آن در طول زمان، می‌توانند درک بهتری از تأثیرات برف بر سیاره و جوامع انسانی به دست آورند.
برف و آب‌وهوا
برف فصلی بخش مهمی از سیستم آب و هوایی زمین است. پوشش برف به تنظیم دمای سطح زمین کمک می‌کند و پس از ذوب شدن، آب آن به پر کردن رودخانه‌ها و مخازن در بسیاری از مناطق جهان، به ویژه در غرب ایالات متحده، کمک می‌کند. به دلیل توانایی در ذخیره آب، برف به عنوان “مخزن طبیعی” شناخته می‌شود.
پوشش برف، از نظر مساحت، بزرگ‌ترین بخش کرایوسفر است و تقریباً تمام پوشش برف در نیمکره شمالی قرار دارد. در چنین مقیاس وسیعی، پوشش برف به تنظیم تبادل گرما بین سطح زمین و جو یا تعادل انرژی زمین کمک می‌کند.
در مقیاس‌های کوچکتر، تغییرات در پوشش برف می‌تواند الگوهای آب و هوای منطقه‌ای را تحت تأثیر قرار دهد. به عنوان مثال، در اروپا و آسیا، خنک‌شدن مرتبط با برف سنگین و خاک‌های مرطوب بهاری می‌تواند زمان و شدت فصل موسمی تابستان را تغییر دهد.
انعکاس
پوشش برف به دلیل تأثیراتش بر بودجه انرژی و رطوبت، یک متغیر مهم در تغییرات اقلیمی است. بیشترین تأثیر پوشش برف در فصل بهار (آوریل تا می) در نیمکره شمالی مشاهده می‌شود، زمانی که روزها طولانی‌تر می‌شوند و میزان تابش آفتاب در مناطق پوشیده از برف افزایش می‌یابد.
انعکاس بالای برف به تنظیم تعادل انرژی زمین کمک می‌کند زیرا انرژی خورشیدی را به فضا منعکس کرده و به خنک‌شدن سیاره کمک می‌کند.
آلبدو یا میزان بازتاب نور خورشید در برف بسیار بالاست و ۸۰ تا ۹۰ درصد از نور خورشید ورودی را بازتاب می‌دهد. با این حال، برف کثیف یا پوشیده از گرد و غبار ممکن است کمتر این نور را منعکس کند. درختان، گیاهان و خاک تنها ۱۰ تا ۳۰ درصد نور خورشید را منعکس می‌کنند.
در سال ۲۰۰۹، گرد و غبار ناشی از بیابان‌های خشک غربی تا ۵۰۰ درصد در برف کوه‌های راکی کلرادو افزایش یافت. این ناخالصی‌ها بر روی برف نور خورشید را جذب کرده و سریع‌تر آن را به گرما تبدیل می‌کنند، که باعث ذوب سریع‌تر برف می‌شود.
برف کثیف‌تر مدت زمان پوشش برف را تا یک ماه یا بیشتر کاهش داده و آب مذاب را زودتر در بهار در دسترس گیاهان قرار می‌دهد. به این ترتیب، ۵ درصد آب کمتری از مجموع بسته برف به عنوان رواناب به رودخانه کلرادوی بالایی سرازیر شد.
در کوه‌های راکی و بسیاری از رشته‌کوه‌های دیگر در سراسر جهان، برف‌ها کثیف‌تر می‌شوند. بادها ذرات ریز رسوب را از مناطق خشک حمل کرده و گرد و غباری که به اندازه کافی در جو پخش می‌شود، می‌تواند مسافت‌های صدها یا حتی هزاران کیلومتر را طی کند.
این گرد و غبار ممکن است شامل خاک ناشی از ساخت و ساز، کشاورزی، دامداری و بقایای آتش‌سوزی‌ها باشد. همانطور که لباس‌های مشکی بیشتر از لباس‌های سفید بدن را گرم می‌کنند، سطح تیره‌تر نیز انرژی خورشید را بیشتر جذب می‌کند.
پوشش تیره‌ای که بر روی برف قرار می‌گیرد، میزان گرمای جذب‌شده از نور خورشید را افزایش داده و سرعت ذوب برف را بیشتر می‌کند. یک مطالعه در سال ۲۰۱۸ که با همکاری محققان NSIDC انجام شد، نشان داد که گرد و غبار، نه گرمای بهاری، تعیین‌کننده سرعت ذوب برف بهاری است که سرچشمه‌های رودخانه کلرادو را تغذیه می‌کند. افزایش گرد و غبار با رواناب سریع‌تر بهاری، حتی با وجود دمای هوا، و جریان‌های اوج بالاتر همبستگی داشت.
ذوب تسریع‌شده پیامدهای مختلفی به همراه دارد:
عقب‌نشینی سریع‌تر پوشش برف به این معنی است که خاک زودتر در معرض دید قرار می‌گیرد، آلبدو کاهش می‌یابد و تبخیر افزایش می‌یابد.
ذوب سریع‌تر برف باعث می‌شود که رودخانه‌ها هر ساله زودتر پرآب شوند و سیستم‌های رودخانه‌ای زودتر تحت تأثیر قرار گیرند.
رواناب نیز زودتر و با سرعت بیشتری وارد رودخانه‌ها می‌شود که به طور بالقوه در اواخر تابستان موجب خشک‌تر شدن آن‌ها می‌شود.
در هنگام بارش، بخشی از آب باران به داخل زمین نفوذ کرده و به این فرایند نفوذ گفته می‌شود. قسمتی دیگر از آب باران توسط درختان و گیاهان جذب می‌شود که به آن برگاب می‌گویند. باقی‌مانده آب بارش به صورت رواناب بر سطح زمین جاری شده یا به رودخانه‌ها و دریاها افزوده می‌شود که این آب باقی‌مانده به نام رواناب سطحی شناخته می‌شود.
در نتیجه، برف غبارآلود می تواند باعث کمبود آب در جوامع محلی کوه راکی شود که به برف بستگی دارند.
خواص عایق و حرارتی
خواص حرارتی برف تأثیرات قابل توجهی بر وضعیت آب و هوا دارند. برف همچون یک پتو عایق عمل کرده و در زیر تنها ۳۰ سانتی‌متر (۱ فوت) برف، خاک و موجودات زیر آن از تغییرات دمایی در سطح برف محافظت می‌شوند. سطح سرد و مرطوب برف بر میزان گرما و رطوبت میان زمین و جو تأثیر می‌گذارد. برف به عایق‌بندی زمین کمک کرده، گرما را حفظ می‌کند و از تبخیر رطوبت به جو جلوگیری می‌کند. حتی در بالای مواد منجمد دیگری مانند خاک منجمد دائمی، یخ رودخانه‌ها یا یخ دریا، پوشش برف از تشکیل سریع یخ جلوگیری می‌کند.
وقتی که خاک یخ می‌زند، گازهایی مانند کربن و متان در آن قفل می‌شوند و مانع از تبادلات شیمیایی میان زمین و جو می‌گردند. خاک یخ‌زده همچنین از حرکت آب در داخل خود و بر سطح خاک جلوگیری می‌کند. چون خاک یخ زده است، سطح آن بسته می‌شود و بنابراین آب مایع جدید کمتری جذب کرده که منجر به افزایش رواناب سطحی می‌شود. علاوه بر این، هنگامی که خاک منجمد است، کیفیت عایق برف می‌تواند ذوب شدن آن را به تأخیر اندازد. شناخت وضعیت یخ‌زدگی خاک و زمان ذوب آن برای پیش‌بینی میزان آب موجود در فصل ذوب بهار و تابستان اهمیت دارد.
برف و حیات وحش
زندگی در مناطق با برف زیاد، مانند عرض‌های جغرافیایی بالا و ارتفاعات بلند، برای حیوانات دشوار است. این مناطق معمولاً نور خورشید کمتری دریافت می‌کنند که باعث کاهش دما و دشوار شدن حفظ گرما برای حیوانات می‌شود. حرکت در برف عمیق نیز می‌تواند مشکل‌ساز باشد. حیوانات باید زمان و انرژی بیشتری صرف راه رفتن در آن یا یافتن غذا در زیر برف کنند.
سازگاری‌ها
برخی حیوانات برای زندگی در سرمای شدید سازگاری‌های خاصی پیدا کرده‌اند. آهو، گوزن، گاومیش کوهان‌دار آمریکایی و دیگر حیوانات چرا از سم‌ها و پوزه خود برای پاک کردن برف از روی گیاهان استفاده می‌کنند تا برای زنده ماندن بخورند. این حیوانات همچنین در طول زمستان پوشش‌های ضخیم‌تری رشد می‌کنند که به حفظ گرمای بدنشان کمک می‌کند و این پوشش‌ها را در بهار، هنگام گرم شدن هوا، می‌ریزد.
حیوانات دیگری مانند خرگوش‌های کفش برفی راه‌هایی برای حرکت روی برف‌های عمیق ایجاد کرده‌اند. این خرگوش‌ها با داشتن پاهای عقبی بزرگ می‌توانند انگشتان خود را به گونه‌ای باز کنند که مانند کفش‌های برفی عمل کنند و به این ترتیب برف عمیق را طی کنند بدون اینکه در آن فرو بروند. به همین ترتیب، پتارمیگان، پرنده‌ای که در کوه‌های راکی یافت می‌شود، با استفاده از پاهای پوشیده از پر خود بر روی برف حرکت کرده و در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند.
یک پیکا در حال جمع‌آوری غذا از میان صخره‌های یخچالی کوه ادیت کاول در رشته‌کوه‌های راکی کانادا است. این جانور، که یکی از بومیان کوه‌های راکی محسوب می‌شود، در پاییز بسته‌های کوچک یونجه را خشک کرده و سپس آن‌ها را برای گذراندن زمستان زیر برف ذخیره می‌کند. روباه قطبی، که باید در شرایط سرد و برفی قطب شمال به زندگی ادامه دهد، خز ضخیمی در تمام سطح بدنش رشد می‌کند، به طوری که تا انتهای پنجه‌هایش را نیز پوشش می‌دهد. این حیوانات بدن قوی، پاهای کوتاه و گوش‌های کوچکی دارند که همه آن‌ها به حفظ دمای بدن کمک می‌کنند.
در طول دوره‌های سرد، بسیاری از دوزیستان و خزندگان مانند قورباغه‌ها و مارها، فعالیت‌های بدن خود را تقریباً متوقف کرده و انرژی خود را به طور بسیار کندی مصرف می‌کنند. برخی از حشرات نیز با تطبیق چرخه زندگی خود با فصول، در تابستان رشد کرده و تولید مثل می‌کنند، سپس در پاییز می‌میرند و تخم‌های خود را در پیله‌هایی محافظ قرار می‌دهند که در بهار آینده باز می‌شوند.
خواب زمستانی
برف عمیق می‌تواند پیدا کردن غذا را برای برخی از حیوانات دشوار کند، اما در عین حال مانند یک پتو عمل کرده و دمای زیرین را عایق می‌کند. برخی از حیوانات از این خاصیت برف استفاده می‌کنند. برف جدید حاوی درصد بالایی هوای محبوس در میان بلورهای برف است. از آنجا که هوا به سختی می‌تواند حرکت کند، انتقال حرارت به حداقل می‌رسد. برف تازه و فشرده معمولاً حاوی ۹۰ تا ۹۵ درصد هوای محبوس است.
برخی از حیوانات با ساختن لانه یا گودالی محافظ و رفتن به خواب عمیق و طولانی، که به آن خواب زمستانی می‌گویند، از فصل سرما عبور می‌کنند. برای مثال، خرس‌ها و گرازهای خاکی در پاییز ذخایر چربی ایجاد می‌کنند تا در ماه‌های سرد زمستان در خواب زمستانی بمانند و معمولاً تا بهار دوباره بیدار نمی‌شوند.
مهاجرت
درناهای قطبی به جوجه خود غذا می دهند. در ایسلند، هزاران درنا قطب شمال در مستعمرات بزرگ در امتداد ساحل تولید مثل می کنند.
بسیاری از حیوانات برای فرار از شرایط سخت زمستانی مناطق برفی و سرد را ترک می‌کنند. به عنوان مثال، درناهای قطبی تابستان نیمکره شمالی را در قطب شمال می‌گذرانند و سپس برای تابستان نیمکره جنوبی به قطب جنوب مهاجرت می‌کنند و هر سال حدود ۳۹۰۰۰ کیلومتر (۲۴۰۰۰ مایل) سفر می‌کنند. مهاجرت ممکن است در فواصل کوتاه‌تر نیز رخ دهد؛ به طور مثال، گوزن‌ها و گوزن‌ها در کوه‌های راکی ایالات متحده به طور معمول در زمستان به دره‌ها مهاجرت می‌کنند.
زمان ذوب برف بهاری و بارش برف پاییزی بر روند مهاجرت تأثیرگذار است. به عنوان مثال، جمعیت‌های ماهی قزل‌آلا در آمریکای شمالی معمولاً هنگام آب شدن یخ و برف در رودخانه‌ها به سمت پایین دست مهاجرت می‌کنند. بسیاری از پرندگان آبی مهاجر از نور ۲۴ ساعته خورشید و منابع غذایی گسترده‌ای که در تابستان‌های قطب شمال در دسترس است بهره‌برداری می‌کنند. زمان جفت‌گیری و لانه‌سازی پرندگان نیز به زمانی بستگی دارد که مناطق خاصی از قطب شمال در هر بهار از برف پاک می‌شوند.
برخی از جمعیت‌ها در گرینلند لانه می‌کنند، جایی که برف در فصل بهار دیرتر ذوب می‌شود و این فرصت برای مهاجرت گونه‌ها محدودتر است. با این حال، مناطق قطب شمال اروپا، آسیا و آلاسکا اخیراً شاهد آب شدن زودتر برف‌ها در بهار بوده‌اند که باعث ایجاد مناطق بدون برف بیشتر و فصل تابستان طولانی‌تری برای پرندگان مهاجر شده است.
برف و انسان‌ها
با گذشت زمان، انسان‌ها راه‌های مختلفی برای مقابله با بارش سنگین برف، سفر روی برف یا از میان آن و حفظ گرمای بدن در شرایط هوای برفی ابداع کرده‌اند.
تعاملات بومی
برای نسل ها، جوامع گله گوزن شمالی سامی در شمال اسکاندیناوی، شیوه زندگی سنتی خود را حفظ کرده اند.
مردمان قطب شمال و بومیان از دیرباز برای تأمین معیشت خود به برف وابسته بوده‌اند. به دلیل این ارتباط طولانی با برف، آن‌ها درک عمیق و پیچیده‌ای از فرآیندهای برفی دارند. برای مثال، شکارچیان اینویت می‌توانند با دقت مسیر حرکت باد برف را مشاهده کرده و در یک منظره به ظاهر بی‌نشان، مسیر خود را پیدا کنند.
گله‌داران گوزن شمالی سامی در شمال اروپا نیز به دقت تغییرات شرایط برفی را زیر نظر دارند، تا گله‌های خود را به مناطقی با انواع مختلف برف و عمق‌های متفاوت هدایت کنند. مردم بومی اغلب دانش سنتی خود را با فناوری‌های مدرن مانند ماشین‌های برفی و سیستم‌های موقعیت‌یاب جهانی (GPS) ترکیب می‌کنند.
نظرات کاربران