IMGW - Oddział w Krakowie
Śnieg i lawiny w Tatrach-> Wszystko o śniegu i lawinach-> O śniegu
O śniegu
Śnieg w potocznym rozumieniu jest pojęciem bardzo szerokim. Mówiąc "śnieg" możemy mieć na myśli zarówno opady śniegu czyli śnieg atmosferyczny, jak również pokrywę śnieżną czyli śnieg leżący.
Śnieg atmosferyczny
Według przyjętej w meteorologii definicji, śnieg jest opadem atmosferycznym w postaci stałej składającym się z drobnych kryształków lodu, często połączonych ze sobą w rożne formy. Kształt, rozmiary i koncentracja kryształków śniegu są znacznie zróżnicowane w zależności od temperatury w której powstały i warunków w których następował ich rozwój. Śnieg nie jest jedynym spotykanym rodzajem opadu stałego. Gdy śnieżynki na swojej drodze w dół chmury zderzają się z przechłodzonymi kropelkami przyjmują postać ziarnistą, a duże krople otaczając je i na nich
zamarzając przekształcają je w deszcz lodowy lub grad. Klasyfikacja opadów
atmosferycznych w postaci stałej opracowana przez Międzynarodową Komisję Śniegu i Lodu wyróżnia:
1. Płatek - cienki i płaski kryształ o kształcie zbliżonym do sześciokąta i rozmiarze (wzdłuż największej rozciągłości) 0,1-4 mm, średnio 0,7 mm
2. Kryształ gwiaździsty- cienki i płaski kryształ mający wygląd wzorzystej gwiazdy, zwykle z 6, niekiedy z 3 lub 12 ramionami. Ramiona te leżą w jednej lub położonych blisko siebie płaszczyznach równoległych, połączonych bardzo krótkim słupkiem. Rozmiar 0,5-7 mm, średnio 2 mm.
3. Słupek - pryzmatyczny, całkowity lub wydrążony kryształ; do klasy tej zaliczono również piramidki oraz połączenia słupków; rozmiary do kilku milimetrów.
4. Igła - bardzo cienka cząsteczka śniegu, o kształcie zbliżonym do cylindrycznego i rozmiarach 0,2-6mm, średnio 1,5 mm; do klasy tej zalicza się również skupienie równoległych igieł oraz ich połączenia.
5. Kryształ przestrzenny drzewiasty - jest to złożony kryształ śnieżny, którego promienie przypominają gałązki paproci rozchodzące się w różnych kierunkach ze środkowego jądra;
rozmiar do kilku milimetrów
6. Słupek wieńcowaty - jest to słupek na którego końcu znajdują się płatki sześciokątne lub gwiaździste; często płatki te zajmują położenie pośrednie; rozmiary do kilku milimetrów.
7. Kryształ nieregularny - cząstka śniegu składająca się z kilku zrośniętych ze sobą w sposób nieuporządkowany kryształów, tak małych, że budowę krystaliczną poszczególnych cząstek można rozróżnić dopiero przy wielokrotnym powiększeniu; rozmiary do kilku milimetrów.
8. Krupa - w klasie tej wyróżnia się: krupę śnieżną - miękkie, białe kulki o rozmiarach 1- 5mm; śnieg ziarnisty - również małe białe kuleczki ale o rozmiarach mniejszych od 1 mm;
krupę lodową - kulki o przeźroczystej powierzchni, wewnątrz białe o rozmiarach 2 -5 mm 9. Deszcz lodowy - przeźroczyste kulki, niekiedy o nie zamarzniętym wnętrzu. Mają one rozmiary rzędu 1 -3 mm
10. Grad - kawałki lodu o najróżniejszych kształtach, rozmiarach do kilku cm i wadze do setek gramów; są to jedyne opady stałe, które mogą występować w czasie ciepłej lub nawet upalnej pogody letniej
Jak powstaje śnieg?
Opady atmosferyczne zarówno ciekłe jak i stałe tworzą się powyżej poziomu kondensacji, czyli wysokości na której para wodna osiąga stan nasycenia. Chmury z których powstają opady możemy podzielić na wodne, mieszane i lodowe. Chmury wodne tworzą się w dodatnich temperaturach, mieszane w zakresie Śnieg atmosferyczny
Jak powstaje śnieg?
Rodzaje kryształów śniegu Pokrywa śnieżna - śnieg leżący
Procesy zachodzące wewnątrz pokrywy śnieżnej Uwarstwienie pokrywy śnieżnej w Tatrach O Oddziale Kraków
Struktura organizacyjna Oddziału Kraków Zasięg terytorialny Oddziału Kraków Działalność Oddziału Kraków Oferta handlowa Śnieg i lawiny w Tatrach
Strona 1 z 3 O śniegu
2010-01-06
http://www.imgw.pl/wl/internet/zz/oddzialy/krakow/lawiny/o_snieg.html
temperatur od 0 do - 40°C. Chmury lodowe tworzą się tylko przy bardzo niskich temperaturach. Śnieg pada z chmur: Altostratus, Nimbostratus, Stratocumulus, Stratus (tylko śnieg ziarnisty), Cumulus, Cumulonimbus. Procesy mikrofizyczne zachodzące w chmurach prowadzące do tworzenia się kropel i kryształków lodu są bardzo złożone.
Większość lub prawie wszystkie kryształki zarodnikowe tworzą się wokół jądra zamarzania (krystalizacji), którymi są ciała obce pochodzące z powierzchni Ziemi (np. różnego rodzaju cząstki gleby, dymy itp.) unoszone na znaczne wysokości przez występujące ruchy turbulencyjne. Powstająca wokół jądra warstwa wody tworzy - w górnej części chmury - krople lub kryształ zarodnikowy. Dzięki procesom sublimacji ( bezpośrednie przejście lodu w parę wodną, któremu towarzyszy pobieranie ciepła z otoczenia) lub koagulacji (łączenie się w większe krople kropelek wody na skutek zderzania się ze sobą w czasie grawitacyjnego spadania lub w wyniku ruchów turbulencyjnych ) powstaje płatek śniegu. Największe z nich spadają w dół chmury pokonując siłę wstępujących prądów powietrza osiągając warstwę w której przeważają przechłodzone kropelki wody. Drogą sublimacji śnieżynka zwiększa swoją objętość. Najszybciej przyrastają jej części wypukłe i najbardziej oddalone od środka. Z sześciograniastego płatka wyrasta sześcioramienna gwiazdka.
Po wydostaniu się z chmury płatki śniegu rozpoczynają swoją drogę w stronę powierzchni gruntu. W zależności od wysokości chmur z których następuje opad droga ta może liczyć od 500 do 5000 m. Na lecące w dół płatki śniegu działają: siła ciążenia, siła wyporu oraz opór powietrza. Prędkość spadania płatków śniegu w nieruchomym powietrzu, nazywana jest prędkością hydrauliczną cząsteczki i zależy głównie od masy, kształtu, rozmiaru cząsteczki oraz gęstości powietrza. Małe śnieżynki w postaci igieł i słupków padające przy mroźnej pogodzie mają zwykle prędkość do 0,5 m/s, płatki i gwiazdki 0,5-1,0 m/s, krupa śnieżna i lodowa od 1,0 do 2,7 m/s. Prędkość i długość drogi przebytej przez śnieżynkę zależy głównie od prędkości wiatru przy której występuje opad śniegu.
Rodzaje kryształów śniegu
Na tworzącą się śnieżynkę wpływ ma duża liczba czynników. To one właśnie powodują ogromną różnorodność kształtów przybierających nieraz formę kunsztownych ornamentów.
W trakcie jednego opadu śniegu można zazwyczaj wyróżnić szereg typów kryształków, a w naturze występuje nieskończona ich liczba. W celu ich usystematyzowania stworzono międzynarodowe klasyfikacje. Jedną z pierwszych była zaproponowana przez prof. U.
Nakaya z Uniwersytetu Hokkaido "Klasyfikacja kryształów śnieżnych". Klasyfikacja ta opisuje 41 różnych typów morfologicznych podzielonych na następujące grupy:
1. Kryształy w postaci igieł [w tabeli oznaczone symbolami: N1a, N1b, N2]
2. Kryształy w postaci słupków [C1a, C1b, C1c, C2a, C2b]
3. Kryształy płaskie [P1a - P1i, P2a, P2b, P2c, P3a, P3b, P4, P5a, P5b]
4. Agregaty (kombinacje) kryształów słupkowych i płaskich [CP1a,CP1b,CP1c,CP2a,CP2b, CP3]
5. Kryształy słupkowe z rozbudowanymi powierzchniami bocznymi [S]
6. Kryształy oszronione i w postaci krup (kryształy z elementami składowymi chmur) [R1, R2, R3a, R3b, R4a, R4b, R4c]
7. Śnieżne partykuły (cząstki) nieregularne [I1, I2]
Pokrywa śnieżna - śnieg leżący
Pokrywa śnieżna nie jest tylko sumą wszystkich spadłych śnieżynek. Tak naprawdę stanowi specyficzne ciało przyrody posiadające określone cechy i właściwości, w którym nieprzerwanie zachodzą zmiany i przeobrażenia pod wpływem czynników wewnętrznych i zewnętrznych.
I tak np. w momencie powstawania pokrywy śnieżnej istotnym czynnikiem ją kształtującym jest temperatura. Śnieg padający w temperaturze poniżej -10°C tworzy lekką puszystą warstwę nie związaną z podłożem tzw. puch. W momencie gdy temperatura rośnie i zawiera się w przedziale -10°C do -3°C płatki śniegu zaczynają się ze sobą łączyć tworząc tzw. puch zsiadły. Natomiast przy temperaturze wyższej od -3°C kryształy śniegu łatwo się łączą zarówno ze sobą jak i z podłożem. Mówimy wtedy o śniegu wilgotnym. W śniegu tworzącym pokrywę możemy wyróżnić trzy fazy skupienia :
z stałą - w której lód przybiera formę kryształów lub ziaren
z ciekłą - gdy w temperaturze zbliżonej do punktu topnienia woda tworzy powłokę wokół ziaren śniegu
z gazową - tworzy para wodna lub powietrze występujące pomiędzy kryształami śniegu. Zmiana procentowego udziału każdej z tych faz oraz metamorfizm zachodzący w śniegu bezpośrednio wpływają na właściwości pokrywy śnieżnej.
Procesy zachodzące wewnątrz pokrywy śnieżnej
Pokrywa śnieżna zarówno na powierzchni jak i w głębi podlega ciągłym zmianom na skutek nieustannie zachodzących w niej procesów fizycznych. Na procesy te i czas ich
występowania mają wpływ czynniki zewnętrzne i wewnętrzne. Do czynników zewnętrznych zaliczamy: temperaturę, wiatr, promieniowanie i wilgotność powietrza, natomiast do wewnętrznych: nacisk kolejnych warstw śniegu, temperaturę wewnątrz pokrywy śnieżnej.
Ważnym elementem mającym wpływ na łączenie się poszczególnych kryształów jest także ich budowa morfologiczna (kształt) oraz występujące w pokrywie śnieżnej procesy sublimacji i rekrystalizacji. W pokrywie śnieżnej w wyniku oddziaływania wymienionych wyżej czynników dochodzi do zmian właściwości śniegu wskutek:
z stałotemperaturowego przeobrażenia śniegu - tzw. metamorfizm niszczący , który zachodzi we wszystkich kryształkach w całej pokrywie śnieżnej w temp. poniżej 0°C, najszybciej tuż poniżej 0°C, zanika w temp. -15°C, ustaje całkowicie w temp. -40°C
Strona 2 z 3 O śniegu
2010-01-06
http://www.imgw.pl/wl/internet/zz/oddzialy/krakow/lawiny/o_snieg.html
z przeobrażenia śniegu pod wpływem różnicy (gradientu) temperatury - tzw.
metamorfizm budujący, który występuje gdy utrzymuje się różnica temperatur pomiędzy warstwą spodnią (najczęściej 0°C) a powierzchnią śniegu, powstają wtedy kryształy w kształcie bardzo niestabilnych kielichów. Zjawisko zachodzi gwałtowniej przy dużym gradiencie temperatur.
z przeobrażenia śniegu pod wpływem topnienia i zamarzania - zachodzi przy zmianach temperatur z dodatnich na ujemne i odwrotnie. Zmiany temperatur w ciągu doby i spowodowane tym procesy topienia i zamarzania powodują iż nadtopione ziarna śniegu zaokrąglają się, powiększają i w efekcie powstaje stabilna warstwa pokrywy śnieżnej. Stopień zmetamorfizowania poszczególnych warstw ma bezpośredni wpływ na ich wzajemną przyczepność (adhezję), a w rezultacie na stabilność pokrywy śnieżnej.
Jak widać jednym z głównych czynników mających wpływ na przebieg metamorfozy śniegu jest temperatura - zarówno powietrza jak i wewnątrz pokrywy śnieżnej.
Śnieg nie jest dobrym przewodnikiem ciepła, dlatego zmiany temperatur w obrębie pokrywy śnieżnej odbywają się powoli, znacznie wolniej niż odpowiadające im zmiany temperatury w atmosferze.
Najwyższa temperatura panuje zazwyczaj w najniższych warstwach, dlatego para wodna wędruje od warstw dolnych ku górze. W efekcie powoduje to ubytek kryształów w części dolnej, rozluźnienie dolnych warstw i
w konsekwencji prowadzi do zaburzenia równowagi pokrywy śnieżnej. Dłuższy okres działania na pokrywę śnieżną dodatnich temperatur, wskutek przenikania wody w głąb śniegu powoduje powstanie śniegu mokrego. Z kolei niskie temperatury powietrza doprowadzają do kurczenia się mas śniegu (zjawisko kontrakcji) wskutek czego powstają szczeliny i pęknięcia. Metamorfizm zachodzi także w warstwach powierzchniowych, zmieniając gatunek śniegu z którego warstwa powstała. Gdy para wodna ulatnia się z cieplejszych ziaren śniegu przy gruncie i wędruje do wyższych warstw, gdzie dochodzi do transformacji budującej kryształów śniegu powstaje m.in. tzw. śnieg pławny. Ulubiony śnieg wszystkich narciarzy - firn powstaje gdy przenikające od góry do wewnątrz pokrywy śnieżnej ciepło uruchamia proces topnienia i zamarzania kryształów śniegu. Znacznie mniej lubiany lodoszreń powstaje gdy po okresie dużego nasłonecznienia, podczas którego topi się wierzchnia warstwa pokrywy śnieżnej, następuje gwałtowne obniżenie temperatury na powierzchni. Działalność wiatru również ma wpływ na charakter powierzchniowej warstwy śniegu. Jego działanie powoduje rozdrabnianie i rozbijanie kryształów śniegu podczas ich przenoszenia. Na stokach dowietrznych śnieg jest wywiewany i ubijany, na graniach osadza się tworząc nawisy, a na stokach zawietrznych formuje tzw. kliny i poduszki śnieżne.
Uwarstwienie pokrywy śnieżnej w Tatrach
Następujące po sobie opady śniegu tworzą na powierzchni ziemi kolejno po sobie następujące warstwy pokrywy śnieżnej. Na podstawie wieloletnich badań w Tatrach wyróżniono je i scharakteryzowano:
1. poziom spęgowy - jest to najstarsza warstwa akumulacji śniegu, tworzy się w listopadzie lub grudniu. Grubość oraz twardość warstw tego poziomu w dużym stopniu decyduje o dalszym rozwoju pokrywy śnieżnej. Wyróżnia się w nim trzy warstwy:
z warstwa pierwsza - mająca kontakt z podłożem, wyraźnie wyodrębniona. O jej strukturze decydują zróżnicowane pod względem formy i wilgotności kryształy początkowych opadów śnieżnych oraz procesy zachodzące podczas wymiany ciepła miedzy śniegiem a gruntem. W warstwie tej, w okresie dużego gradientu termicznego pojawia się szron wgłębny.
z warstwa druga - powstaje w drugiej połowie listopada lub na początku grudnia. W jej składa wchodzi śnieg drobnoziarnisty (54%), gruboziarnisty (28%) i szron (18%).
Kryształy szronu wgłębnego wykształcają się po ok. 20 dniach.
z warstwa trzecia - tworzy się w drugiej połowie grudnia. W warstwie tej najdłużej utrzymuje się śnieg drobnoziarnisty twardy.
2. poziom środkowy - tworzy się w styczniu, przeciętny czas jego występowania wynosi około 100 dni. Warstwy szronu mogą występować w tym poziomie, ale tylko przy dość wysokiej pokrywie. Oprócz warstw powstałych wskutek opadów śnieżnych, tworzą się warstwy lodu lub szreni w wyniku powierzchniowego ochładzania się śniegu.
3. poziom górny - tworzy się zwykle w lutym i marcu wskutek obfitych opadów śniegu. Czas jego trwania jest zazwyczaj krótki, toteż nie ma w nim warunków do wykształcania się większej ilości gatunków śniegu. Nie występuje tu szron wgłębny, a śnieg gruboziarnisty utrzymuje się bardzo krótko. W poziomie górnym bardzo często występują warstwy lodu.
4. warstwy powstałe w okresie zanikania pokrywy - powstają w wyniku nawrotu mrozów i padającego śniegu. Warstwy te na ogół są cienkie, choć zdarzały się przypadki gdy ich grubość przekraczała 60 cm. Przeciętny okres ich trwania wynosi 10 dni. W warstwach tych występują słabo przekształcone gatunki śniegu. Wzrost temperatury powoduje szybkie tajanie śniegu występującego w tej warstwie.
Copyright ©IMGW
