八个白色的集装箱、仪器从顶部喷出，还有一个发电机在另一个中嗡嗡作响，坐落在这座山城郊区的东河谷，从空中提取数据。
这些集装箱是一个“移动大气天文台”，将在未来两年收集有关银色蛇形水道上方的风、云、雨、雪、热和冷的信息，因为它滑过哥特山的灰色花岗岩圆顶在去科罗拉多河的路上。
“它就像一颗卫星，但在地面上向上看，”负责监督美国能源部运营的大气观测站计划的希思鲍尔斯说。“这是一场旅游科学嘉年华。”
旅行，确实如此。天文台的最后一项任务，现在位于克雷斯特比尤特以北 9 英里的古老采矿小镇哥特，是在一艘在北极冰封的德国研究船的甲板上。
“我们带着这些天文台去过七大洲，”鲍尔斯说。“在旧美国这里能找到如此偏远且充满挑战的地方，真是令人惊讶。”
该天文台虽然在世界各地都有需求，但它是了解水如何——以及有多少——从天空流向西方河流的空前努力的核心。三个独立的团队，总共将近 100 名科学家，正在东河谷研究这个问题的各个方面。
研究人员正在使用同样多的仪器，从气球到无人机到飞机，从多种雷达到云室和通量传感器，再到流量测量仪和雨桶。
目标是更好地了解“水故事”，以便整个西方的水资源管理者可以年复一年地更好地处理可用的水量。
美国西部一直依赖来自这些崎岖山地系统的水资源，”使用移动天文台的项目首席研究员丹费尔德曼说。
然而，这些系统并没有得到很好的理解，阻碍了预测。“我们知道影响水的物理、化学和生物过程的清单，”费尔德曼说。“问题是它们是如何组合在一起的?”
这不仅仅是一个理论问题。随着气候变化和世界变暖，为科罗拉多河流域提供 75% 水的落基山积雪在过去 30 年中已经减少了五分之一，到 2050 年，河流的流量已经减少，供应4000 万人的用水量可能会下降多达 20%。
“我们正在进入一个没有模拟的未来，过去并不能告诉未来，”费尔德曼说。“我们正在远离过去。”
因此，费尔德曼正在领导地表综合大气实验室项目 (SAIL)中的一组科学家，而吉斯·德波尔(Gijs de Boer) 正在领导美国国家海洋和大气管理局的降水、低层大气和地表水文气象学 (SPLASH) 研究。
两者都在寻求更好地了解大气动态——云和雨、风和雪。
运行时间最长的项目可追溯到 2015 年，是分水岭功能科学重点领域(没有简洁的首字母缩写词，只是SFA)，它正在追踪雪和雨落到地球后会发生什么。
“目标是改进水资源预测和水资源核算，”该流域项目的首席研究员肯威廉姆斯说。
研究一个单一的小流域——从雨滴的大小到深入基岩的水量——能否讲述 1,450 英里长的科罗拉多河及其 246,000 平方英里的流域的故事?
“东河与落基山脉的绝大多数源头具有共同的特征，”威廉姆斯说。“我们在东河学到的东西将可以转化为其他山区系统。”
“我们习惯于在无法跑到五金店的地方工作。”
该开关于 9 月 1 日在美国能源部的移动天文台开启，它将收集未来七个季节的数据。
在冬天，除了每周一次的雪地摩托跑到镇上，现场操作的三名技术人员将被大雪覆盖。
“很多很多的拉面，”鲍尔斯说。天文台还配备了自己的车间和备件供应。“我们习惯于在无法跑到五金店的地方工作。”
43 岁的 John Bilberry 负责监督运营，他是 SAIL 的首席项目经理。“我经营马戏团，”他说。Bilberry 在北极的移动天文台工作(他不得不搭乘俄罗斯破冰船到达那里)，但因 COVID-19 大流行的爆发而被困在船上。
在他的前世，Bilberry 是一家唱片公司的录音工程师，并与工业金属乐队 Ministry一起巡回演出。“这很像巡演，”他说。“你得到了所有这些昂贵的设备，你必须确保它工作正常。”
在劳伦斯伯克利国家实验室的支持下运行的 SAIL 已经部署了大约 50 种不同的仪器，一些在屋顶或集装箱内，一些在山谷山坡上。
该项目还每天释放两次气象气球，并有一个更大的系留气球，上面装有一系列仪器，将在分水岭周围用卡车运输。
这些设备将收集有关影响水循环的八个元素的详细数据：漂浮在空气中的细颗粒，称为气溶胶、云、雨和雪，以及驱动它们的风、阳光、热能和温度。
全天成像仪正在跟踪云的水平分布，微波辐射计正在测量这些云的含水量，多普勒激光雷达正在测量风的方向和速度，而浊度计正在测量气溶胶的行为。
其他仪器将记录臭氧水平、降雪的含水量、蒸发(称为升华)损失的积雪量和表面能量平衡——来自太阳的热量和辐射回空气中的热量。
与传感器相连的一组计算机每小时收集所有数据并将其上传到互联网，供 SAIL 和世界各地的研究人员使用。“这是一个虚拟机，”Bilberry 说。
这些信息中的每一个都像马赛克中的瓷砖。“在这里，我们有机会将这些东西拼凑起来，”费尔德曼说。
将数据纳入大局将是一项挑战，因为任何一个元素的行为都可能很复杂。
例如，气溶胶可以以烟灰的形式加热空气，而硫酸盐气溶胶可以冷却空气。覆盖积雪的灰尘会导致更快的融化。气溶胶形成了空气中的水分形成雨雪的核心。气溶胶太少，没有下雨，太多了，水分就会散发出来，又没有雨或雪，直到积聚起来，导致倾盆大雨或大雪。
“气溶胶对这些山区流域产生了所有这些不同的影响，”费尔德曼说。“气溶胶正在影响向下游输送水的方式。”
虽然 SAIL 的工作集中在哥特式，但 NOAA 的 SPLASH 装备将排列超过 10 英里，并将专注于收集数据以帮助改进政府的预测工具。
其中包括统一预测系统(最多可进行 14 天的预测)、快速更新预测系统(每小时更新一次)和国家水模型(预测河流流量)。
“SPLASH 的诞生源于希望建立在 SAIL 的基础上，并根据 NOAA 的需求进行调整，”de Boer 说。“这已经变成了 NOAA 的一项非常重要的投资。”
该项目由位于博尔德的 NOAA 物理科学实验室和科罗拉多大学领导，并与其他十几个机构合作，包括科罗拉多州立大学和国家大气研究中心。
SPLASH 的装置包括一座 33 英尺高的塔，用于测量风、湍流、辐射和温度。它还将部署三架无人机来测量土壤湿度和雪反射率等内容。
“当结合时，SPLASH 和 SAIL 提供了可能是在复杂地形地区进行的对低层大气物理和与表面(包括水)交换的最全面的研究，”de Boer 说。
