材料和试剂

雪盖和锚
渗透性黑色UV PE编织遮光布50％：9.8 x 9.8 m ，每1.2 m间隔有一个卷边索环（农业解决方案，目录号：KS50）
III型550 paracord 60 m 线轴（Paracord Planet）
12件装铝合金锁定登山扣（Bondream ）
四1.1厘米x 15.2公分木销钉（硬件小号撕）
四5厘米×10厘米×12厘米木块（硬件小号撕）
用6.35毫米钻头钻孔（硬件S 撕裂）

积雪桩和情节标记
四个PVC管2.5 cm x 3 m ; 平端PVC附表40压力管道（硬件小号撕）
多色管道胶带（硬件小号撕）
四1.3厘米X1.2米＃4钢筋（硬件小号撕）
小八角锤（五金S tore ）

设备

部署方式
挖孔机或金属铲（五金店）
35.5厘米大握力花园刀（五金店）

数据一nalysis
两个何博H21数据记录器（起始HOBO数据记录器，目录号：H21-002）
四个Hobo湿度探头（内置HOBO数据记录仪，目录号：S-SMD-M005）
四个Hobo温度探头（Onset HOBO数据记录器，目录号：S-TMB-M006）
两个耐化学腐蚀冲洗外壳22.9 cm x 22.9 cm x 11.4 cm （McMaster-Carr，目录号：8261k27）
超耐磨可膨胀套管不锈钢，内径1.3厘米，长度3 m （McMaster-Carr，目录号：1478T3）
250克水管工的腻子（五金店）
TimelapseCam 临相机（Wingscapes ，目录号：WCB-00121）
至少6测力计（15.2 cm土壤水分测力计，目录号：1905L06）

程序

地块选择：在秋季无雪季节
找出可以进行雪堆操纵的年度降雪量进行试验的位置：确保该位置没有茂密的森林或阴影，并且坡度可以整天接收阳光直射。此外，应考虑季节性的人和动物运输。滑雪者和滑雪者可能会经常出没该地区，并且有必要采取预防措施以防止损坏该地块。在我们的案例中，PVC雪桩成功地指定了该区域，并防止了大多数人为干扰。
控制图和受控图应在同一海拔高度和坡度上水平相邻放置，以便进行比较，同时还可以防止两个图之间的干扰。

防雪面料的准备：秋季无雪季节
选择比正在调查的预定样区周长大的土工织物表面积，以考虑布放位置中的误差并最大程度地减少边界影响。在这里，我们利用了9.8 x 9.8 m的土工布，该土工布部署在7.6 x 7.6 m的实验网格上（图2）。

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图2. 根据我们的图样尺寸的土工织物结构。可以轻松地针对不同地块大小自定义周长大小。在这里，我们的样地尺寸以7.6 x 7.6 m 的正方形样地（绿色虚线正方形）和9.8 x 9.8 m的土工织物（更大的阴影正方形）显示。绳索的长度应足够长（距离地块至少1.5 m），以在所需的地块上保持足够的张力，同时使织物在雪表面上保持齐平。钩扣显示在织物的角处（虚线椭圆），销钉显示的是绑在穿过织物中间长度和宽度（矩形）的绳索上。注意销钉，绳索和登山扣对象是为了视觉目的而放大的，未按比例绘制。

切缶ř 0.6米paracord的长度和通过织物的四个角的扣眼每个线程和领带电子NDS到竖钩。这些末端将作为步骤C中所述的角形雪锚的附件，如图2所示。
如图2所示，将长度切成两段，穿过土工织物的整个长度和宽度。在我们的实验区域，剪断了两条长度为13 m的绳索。选择长度时，请确保在篷布的两端留出足够的额外伞绳（〜1-1.5 m），以固定织物，并在融雪期间施加张力，使织物与融化的雪面齐平。
用6.35 mm 或更大的钻头在木制销钉的中间钻孔，以确保伞绳穿过该孔。
将预切的伞绳的一小段沿着织物的长度方向穿入，另一段沿着织物的宽度穿过中边缘索环，并穿过木销的钻孔将伞绳的两端绑在一起（图2）。
确定部署的后勤工作，并确定是否可行将土工织物折叠在所研究的地块附近，以便在部署期间进行恢复。如果不是，请在部署期间计划随篷布一起旅行。在我们的情况下，我们将防雪布绑在旅行包上。

积雪桩部署：在秋季无雪季节
准备雪桩。在我们的案例中，我们使用了3 m的PVC管长度；但是，如果期望更高的积雪量，则PVC管可能需要比此处记录的更长。在每条管道上用彩色胶带将一只脚的每个顺序高度标记出来，以进行近似的雪深测量。建议使用彩色胶带，以确保从延时照片中轻松测量连续高度。
准备防雪锚：用6.35毫米或更大的钻头在木块中间钻孔，以确保伞绳可穿过。
使用6.35毫米或更大的钻头在距两端约15厘米的同一侧的PVC管道的底部和顶部钻一个孔。
将伞绳穿过PVC管顶部的钻孔，然后将其牢固地绑在管顶部。通过管离开的底部沿着所述管的外侧并进入底部钻孔和出螺纹paracord的并列部0.3- 0.6米ö ˚F自由paracord。
将自由的伞绳末端通过钻孔绑到木块上，然后对所有四个PVC管进行此操作（图3）。

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图3.雪桩示意图。所示的锚固设计在PVC管道上钻有孔（圆形），顺时针（黑线）沿着管道的高度穿入底部。杆子顶部的钻孔可以在降雪时快速进入伞绳，而底部的孔是木块的附件，用作雪锚（底部矩形）。

通过提供至少1.5 m的距离来确定所需的融雪区域，该距离要调查的样地的周边至少要放置用于固定织物的锚点（图2）。将钢筋锤击至确定的弦长周长的四个角，直到钢筋的一半位于土壤表面上方。
将PVC管放置在每个钢筋上，并使管的底部与土壤表面齐平，以在下雪季节直立放置。确保木块位于PVC管的底部。
将PVC管底部的木块从地块向外延伸，以在降雪期间用作防雪锚。

数据记录器组件：在秋季无雪季节
按照制造商的说明，准备土壤水分和温度探头，用于诱发融雪和控制区。每个探针至少应放置在两个图的中心，以确保冗余。
通过将探针线穿过耐磨的钢盖，以防止弯曲，避免使散线对环境敞开。
用花园刀在土壤中切出一个温度（深度为6厘米）和湿度探头（深度为6-12厘米），然后将传感器插入每个切口。
将数据记录器放置在每个图的相应防水外壳中，以避免天气损坏。您将需要在每个盒子的一侧钻一个孔，以使传感器导线穿过盒子。传感器导线穿过后，用水管工的腻子密封钻孔。
按照制造商的说明将传感器连接到数据记录仪站，并使用提供的Hoboware 软件确保计算机正确连接到记录仪。设置记录器以开始记录每小时的数据采集。
在附近找到地标，例如树木，以固定定时摄影机，或使用三脚架捕捉地块正上方的融雪过程。确保照相机高于预期的积雪高度，以确保每天收集照片。
按照制造商的说明将相机设置为激活每日时间序列。在我们的案例中，时间序列设定为每隔24 小时收集一次。

防雪布的部署：在春季高峰降雪期间
确定最佳的部署时间范围：理想情况下，雪堆将是等温的，并进入净海底融化周期。我们的部署于2017-2019年4月10日至25日在科罗拉多州3,170 m进行。
最好确定到达积雪高峰的时间，并且预计不会有更大的暴风雪。在2017- 20 年间，部署期间的19个积雪量为1.2-1.5 m 。
根据条件和距离的不同，对网站的访问可能有所不同。雪鞋或偏远地区的滑雪板效果很好，对场地的破坏最小。但是，雪地车访问速度最快，可延长部署距离。
一旦在现场发现了预先部署的积雪桩，放下准备好的织物，使带线的伞绳朝上并易于接近。
将布料的角与雪桩固定点对齐。从雪桩的顶部解开预先部署的伞绳，然后将每个紧绳子紧紧地扣在与织物角corner扣相连的安全钩上（图4A）。请注意，解开的伞绳的末端将被埋在雪桩底部的雪中。
挖深度增加的沟槽在雪地˚F ROM土工织物的角部沿着所述paracord的长度粗略地实现45度角，以确保角部作为雪融化张力。
在织物的中间长度和宽度处延长与索环相连的伞绳的长度，以用木销钉固定四个中间边缘（图4B）。
挖锥形增加深度的沟槽在雪地理解过程从织物的边缘r处的paracord到其中木销钉将埋保持45度角的端部。使用花园刀引领锥形沟，并使用后挖坑挖的最深的德孔PTH 雪。对于我们的部署，从织物边缘到1.2 m 深的孔1-1.5 m 的锥形沟槽就足够了。
通过将销钉放在每个孔的底部来埋入销钉，并用雪将孔填充。
确保织物与雪表面齐平，并固定在周长的所有四个角和中间长度处（图4C）。

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图4.成功部署后的土工织物。A. 土工织物的边角从雪桩的顶部牢固地绑在登山扣和伞绳上。B. 穿过织物长度和宽度的伞绳被埋在雪中1.2 m 深处的木制销钉锚定，该销钉与织物边缘成45度角成1.5 m 。C. 所示织物与雪面齐平展开。

除雪布：春季融雪期间
去除土工织物。这应该是在操纵的融雪区边界为60-80％的裸露地面时。在2017- 20- 19年间，土工布在5月30日至6月7 日期间被移除，以实现80％的裸地。

数据分析

从时间上看，随时间推移的照片应该可以明显地感应到融雪。可在任何计算机上下载的Onset Hoboware 软件将在实验过程中提供每小时数据的输出。应该清楚的是，诱导的融雪图已经在配对的控制图之前融化了，并且可以使用土壤湿度和温度结果推断时差，同时使用延时摄影机以视觉方式验证日期（图5）。

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图5.确定2017年提前融雪时间的数据分析。将定时摄影机与土壤湿度温度数据一起使用将有助于确定完全融化的日期。该结构于4月12 日（A）部署。根据土壤温度的升高，诱导区的融化似乎发生在5月13 日（第一个箭头）。但是，织物是在5月30 日（B）移走的。新的植物生长在篷布的前部位置很明显，表明与融雪操作相关的植物生长加快（C）。控制区的自然融化于6月4 日开始（第二个箭头），而整个控制区的融化于6月8 日（C）完全融化。从这些观察结果可以得出结论，诱导的融雪提前了三周。

笔记

这种方法可以测试样地规模野外实验的各种水文和生态方面，以进行其他分析。可以使用渗漏计收集孔隙水。例如，在我们的实验中，在正方形图的每个样点上使用了20平方公尺的网格，网格为4 x 5。但是，该值取决于实验设计，并且应在每个实验的范围内确定。建议至少六个，假设三个用于操作图并分别控制。还可以进行土壤微生物DNA分析，以研究土壤微生物群落以及其他易于适应该配对试验方案的其他方法。
在确定该协议的实验实现时，建议考虑是否需要对受控融雪进行环境复制以进行统计分析。请注意，重复次数的增加将改变所需的材料和设备的数量，因为此处提供的数量是针对一个操作区和一个控制区。图6所示为一式三份的已部署结构示例。

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图6. 一式三份部署的结构。如果认为有必要进行环境复制，则显示正在进行的项目使用的复制增加。

在过去的三年中，使用这种方法后，在控制之前14-23天，受控的融雪区已经提前融化。通过使用延时摄影机，我们可以捕获诱发的熔化行为，并确定何时发生了完全熔化的情况（图7 和视频1）。

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图7 。在2017年诱导融雪期间拍摄的延时照片。在4月12 日（A）部署土工布，在5月30 日（B）拆除织物，并在6月8 日（C）完全融化两个配对地块。

V IDEO 1. 2016 - 2017年期间融雪加速时间推移雪季节

在为我们的研究确定最佳位置时，我们通过选择东北偏东的草地景观来规范配对的样地，以全天提供充足的阳光照射。阳光照射对于该协议的成功是必不可少的，这可能会使在林区中的实用程序复杂化。此外，最好在调查区域内研究年度降雪深度和变异性，以调整部署范围。确保在部署土工布时，雪堆不会被积雪覆盖。另外，雪桩会随着积雪的运动而部分弯曲，并且在倾斜的表面上会刮风，从而有效地缩短了它们的整体高度。如果积雪覆盖了积雪堆，请制定应急计划。我们建议使用长卷尺和指南针针对静止的地标绘制木桩的位置测量结果，或者获取锚点的精确GPS坐标。
雪崩意识对于安全和成功实施该协议至关重要。我们的研究小组要求经过雪崩意识培训的成员可以帮助部署。密切注意站点的状况，并使用雪崩报告站（如果有）来分析风险。此外，请记住，如果土工布部署得早，大量的降雪会通过覆盖织物并返回与配对控件类似的阳光吸收而扰乱诱导的融雪过程。除非织物没有积雪，否则不会发生高级融化，但是根据我们的经验，随后的降雪并未严重影响该系统在净加速融雪方面的整体功效。

致谢

由美国能源部（DOE），科学办公室，生物与环境研究办公室根据大学主导的探索性研究项目DE-SC0016451 提供财政支持，并通过劳伦斯伯克利国家实验室的分水岭功能科学重点领域按合同提供了部分支持DE-AC02-05CH11231 （劳伦斯伯克利国家实验室；由加利福尼亚大学运营）。科罗拉多州哥特市的落基山生物实验室（RMBL）提供了现场访问和支持。科罗拉多州希尔弗顿的雪和雪崩研究中心提供了宝贵的资源来测试和实施该方法的原始实施中使用的融雪方法。作者感谢Wendy Brown，Tony Brown，Amanda Henderson和Kayla Hubbard的现场和后勤支持。

该方案改编自合著者海蒂· 斯特尔策（Heidi Steltzer）于2009年发表的著作“高山景观中沙漠尘埃沉积引起的早期融雪的生物学后果”（Steltzer 等，2009）。

竞争我nterests

作者没有竞争利益。

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