科学家们正在对树木进行湿树皮比赛，以了解冰暴的影响

Lindsey Rustad 是一位冰雕艺术家。但她制作的并不是婚礼或公司活动中常见的天鹅。她制作的是森林中的冰暴。她的设计就像大自然中的设计一样，闪闪发光，让人惊叹不已。但它们也预示着危险。越来越多的证据表明，气候变化正在导致更频繁、更严重的天气事件，其中可能包括冰暴，她想知道这对森林的健康意味着什么。

冰暴的破坏力极大。被冰压住的冰树枝可能会折断，砸在汽车、电线、房屋和人身上。在美国，此类冰暴造成的损失约占冬季冰暴损失的 60%，在美国和加拿大造成的损失高达数十亿美元。1998 年 1 月，一场大规模冰暴摧毁了新英格兰北部、纽约北部和加拿大东南部的部分地区，2008 年中国发生的一场冰暴造成 129 人死亡。

但科学家仍不知道冰暴对森林的长期影响。“我们的森林恢复力极强，”美国农业部森林服务局生态学家鲁斯塔德说。“我们认为它们可以从轻微结冰中恢复，但严重结冰或反复结冰可能会超出它们的恢复能力。”

森林在应对气候变化方面具有重要价值。完整的森林充当碳“汇”，从大气中吸收大量碳。但是，当树木因严重的冰暴而受损时——树枝倒下——这种损害会耗尽碳储量，使树木更难吸收碳。这也会妨碍树木自我修复的能力。“树木无法吸收那么多碳，它们会失去储存的碳，”鲁斯塔德说。“这些极端事件的影响会降低树木的活力，威胁到它们的死亡，并削弱它们作为碳汇的有效性。”

鲁斯塔德是美国农业部哈伯德布鲁克实验森林（位于新罕布什尔州怀特山脉）的一名团队负责人，该森林占地 8,000 英亩，几十年来一直在操控森林，在森林的受控环境中测试气候变化的其他影响。她对森林进行酸化处理，并对其进行其他化学干扰，以测量其恢复力。“我喜欢探究森林生态系统，看看它们如何应对，”她说。在 2008-2009 年冬季新英格兰地区发生一系列冰暴之后，她和她的同事决定将冰暴也加入到这个列表中。“我们原以为可能要花六个月的时间追逐冰暴，后来意识到这太荒谬了，”鲁斯塔德说。

在 2009 年开始的持续实验中，她和她的团队使用消防泵和水管（从附近的溪流中抽水）在一系列森林地块上制造了不同级别的冰暴，每个地块都有篮球场那么大。喷洒的程度从轻微结冰到更严重的覆盖不等，包括重复结冰以模拟潜在的连续事件。他们正在研究这些影响，包括将冰冻地区与未受干扰的森林进行比较，观察土壤养分循环、森林再生和野生动物。

虽然这项研究还有一年时间，但鲁斯塔德已经对他们所看到的情况有了一些初步的想法。“轻度结冰实际上可以产生有益的影响，”她说。“它可以使一些患病的树枝变薄，增加空气流通，并使树冠向阳光开放。因为树木储存了碳，这可以帮助它们恢复并重新长出叶子。但如果它们随后遭受更严重或更频繁的结冰，它们就会陷入困境，无法恢复，因为它们将没有食物，碳储存已经耗尽。所以我们认为轻度结冰是可以的——但只能一次。”

她与来自林务局和学术界的六位多位跨学科合作者合作，其中包括大气科学家、德克萨斯理工大学气候科学中心主任凯瑟琳·海霍。海霍和她的同事正在使用计算和统计技术分析历史大气特征，以更准确地了解过去的冰暴记录，她称这些记录“非常不完整”。

利用这些数据和全球气候模型，海霍的团队正在设计算法，以便生成更多关于未来冰暴频率和强度的信息。海霍说：“请继续关注”，并补充道：“我们对这项工作特别兴奋，因为冰暴并不局限于美国中部和东北部，它们发生在美国南部和中部、欧洲甚至中国。由于我们的算法可以应用于全球不同地区，我们希望这个项目能够在很大程度上解决气候变化如何影响世界各地冰暴的问题。”

鲁斯塔德称该项目是她迄今开展的“最困难”的项目。同时，“这是成为天气创造者，这是最奇妙的感觉，”她补充道。

它是如何工作的？在最近的一次实地试验中，即 2016 年冬季，研究小组等待气温降至 20 华氏度 (华氏度) 几天。然后，二十多个人从下午 4 点左右开始驾驶雪地摩托车沿着三英里的积雪道路进入森林。他们穿着暖和的衣服，穿着反光背心，配备喷雾器和软管、头灯和 LED 灯，整夜喷洒，每块地喷洒四个小时，每晚喷洒两块地。花了四个晚上。

去年一月他们又这么做了。

“软管将水喷到 100 英尺高的空中，我们调整喷嘴来控制水滴的大小，”她解释道。“水滴会飞到树的上方。如果在天气非常寒冷、表面结冰的情况下这样做，水一接触就会结冰。你需要让水滴落成非常细的雾状，这样它才能落在树枝表面，不会滴落。你可以移动喷嘴，让树枝分层。这时，它就会变成雕塑。你可以控制冰的堆积量。这才是关键。这样，我们就能控制一系列完美的冰暴。”

在黑暗和寒冷中，团队共同见证了这一景象——在树枝开始倒下之前。“在反射的光线下，它非常美丽，闪闪发光，看起来像水晶，”鲁斯塔德说。“你可以听到树枝相互摩擦时发出的叮当声。我们都抬头仰望，发出惊叹声。”

当然，严重结冰的地块也存在潜在危险。但团队还是安全的。“当它们达到临界点，开始开裂和断裂时，感觉很可怕，”她说。“当树梢开始弯曲时，有一种即将发生灾难的恐惧感。”

尽管如此，“我们完成了一件别人没有做过的事情，创造了这种特殊的极端天气事件，”鲁斯塔德说。“我们可以想象如果整个森林都发生了这种极端天气，会是什么样。我们现在正有意冒险寻找临界点。我们已经看到当地天气正在偏离历史常态。如果气候预测接近正确，我们需要在风暴发生之前了解它们的影响——而不是事后。”

玛琳·西蒙斯为 Nexus Media 撰稿，这是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合通讯社。