来自EPFL和SLF WSL积雪和雪崩研究所的科学家开发了一个程序，通过纳入以前没有考虑的表面现象，提高了广泛使用的天气预报模型的准确性。

考虑到与气候变化和能源转型相关的挑战，天气和气候预报员能够准确预测降雪情况至关重要。但是今天使用的大多数预测模型没有考虑到降雪的某些方面，因此缺乏准确性。例如，他们中的许多人将积雪建模为一个单一的层，而事实上，众所周知，每次降雪都会产生具有不同属性的单独的层。

位于南极洲东部的比利时伊丽莎白公主站周边。图片来源：亨德里克·胡瓦尔德

20多年来，SLF和EPFL一直在进一步开发一个名为SNOWPACK的软件程序，该程序描述了复杂的与雪有关的过程。其中包括反照率效应，这是太阳辐射在积雪上的反射；升华，当冰与干燥空气接触时直接转变为蒸汽状态；雪的绝缘性能；地面雪云；吹雪接近地面。SNOWPACK是一个复杂的程序，在世界范围内用于预测雪崩或计算现在或未来的雪水资源。

改进天气预报

今天，一个由EPFL和WSL科学家组成的团队将SNOWPACK与天气研究与预测（WRF）模型相结合，这是世界上使用最广泛的预测模型之一，以创建一个新的冰冻圈区域建模框架，称为CRYOWRF。通过这项新计划，科学家们能够将雪质量平衡预测的准确度平均提高10%至20%，同时指出吹雪的升华很可能高于之前的模型。他们在三个条件各异的地区测试了CRYOWRF：两个在南极洲，一个在瑞士阿尔卑斯山。

图片来源：洛桑联邦理工学院

该团队的研究结果刚刚发表在《地球科学模型开发》上。有一天，CRYOWRF可能会被纳入世界各地的气候模型中，但与此同时，瑞士美泰正计划将该模型的功能添加到他们的预测模型ICON中。“我们正在为下一代天气预报奠定基础，”建筑、土木与环境工程学院（ENAC）低温科学实验室（CRYOS）负责人、该研究的通讯作者迈克尔·莱宁表示。

从饮用水到电力

冰冻圈由地球上一年中大部分时间地表被冰雪覆盖的区域组成。研究冰冻圈对科学家来说至关重要，因为它调节着地球系统的能量和水分收支。此外，这些地区拥有地球上80%的淡水——南极洲是最大的储存地，有90%的淡水冰。

图片来源：地球科学模型开发（2023 年）。DOI：10.5194/gmd-16-719-2023

在区域范围内，特别是在瑞士，积雪动态在农业和水电的水资源中起着重要作用。科学家还需要仔细监测积雪的融化阶段，以防止春季洪水和滑坡等危害。在像瑞士这样滑雪产业发达的国家，雪建模被广泛用于指导滑雪资产的规划和管理，更重要的是，用于预测雪崩。

这些视频是由CRYOS实验室团队于2017年至2020年间在南极洲东部毛德皇后地伊丽莎白公主站（PEA）周围拍摄的。目标是收集雪漂移和重新分布过程以及相关过程的数据，如雪或冰面和漂移颗粒的升华。这些数据用于量化相关的质量和能量通量，也用作数值雪模型（如CRYOWRF模型）模拟的验证数据。