Sníh a sněhová pokrývka, zimní klimatologie

Transkript

1 Sníh a sněhová pokrývka, zimní klimatologie

2

3 Sníh Vznik okolo mrznoucích kondenzačních jader v plně saturované atmosféře při teplotách hluboko pod bodem mrazu

4

5 Ostatní zimní hydrometeory Námraza ledová hmota tvořící se namrzáním podchlazených kapiček vody jinovatka krystalizací vodní páry za mrazu

6 Sněhová pokrývka Snowpack, snow cover, snow layer vrstvy různé mocnosti (mm dm m) a různých vlastností náhodně orientované sněhové vločky a ledová zrna, póry vyplněné vzduchem a vodní párou, při teplotách okolo 0 C i volnou vodou teploty okolo bodu tání vysoká mobilita molekul metamorfóza sněhu

7 Teplotně-izolační kapacita Průměrná hustota sněhu: čerstvý prašan g/cm 3, firn 0.4 g/cm 3, ledovcový led g/cm 3, čistý led 0.92 g/cm 3 tepelná vodivost přímo úměrná hustotě (nepřímo izolační schopnosti) index teplotní izolace I T = Σ(z/G), z výška (cm) a G hustota (g/cm 3 ) jednotlivých vrstev

8 Hloubka sněhu [cm] Teplotně-izolační kapacita Modifikace podmínek ve sněhovém profilu teplotní gradient za radiačního počasí většinou v rozmezí C/cm Teplota [ C] Mrtvý les 200 Živý les Paseka 250

9

10 Energetická bilance Energetická bilance skupenské teplo sublimace (2833 J/g) a tání (333 J/g) sink a redistribuce E radiační tok, kondukce (sníh-půda), konvekce a advekce (míchání a tok látek vzduch, déšť), fázové změny (sublimace, tání/tuhnutí)

11 Energetická bilance

12 Radiační tok Krátkovlnné záření (viditelné světlo) vysoké albedo (radiační štít) vliv na globální klima albedo funkcí velikosti zrn, hladkosti povrchu, přítomnosti vegetace

13 Radiační tok Intenzita záření tělesa I = εσt 4 [W.m 2 ] s teplotou roste intenzita záření spektrální posun záření sníh je téměř ideální černé těleso pro dlouhovlnné (tepelné) záření (emisivita ε = ) absorpce až 99% dlouhovlnného záření z okolí (atmosféra, objekty) zpětná radiace dlouhovlnného záření do okolí

14 Radiační tok Radiační počasí v noci ochlazování povrchu sněhu inverzní teplotní stratifikace vzduchu ice fog kondenzace a krystalizace vodní páry v podchlazeném vzduchu, možnost smogových situací?

15 Radiační bilance

16 Radiační bilance Roční bilance ekosystémů výrazně ovlivněna sněhovou pokrývkou

17 Turbulentní toky a advekce Turbulentní toky dominantní za oblačného počasí, zahrnují míchání vzduchu, určující je vlhkostní a teplotní gradient latentní teplo kondenzace a sublimace, pocitové (sensible) teplo konvekce advekce dešťová voda výměna tepla uvnitř pokrývky deficit tlaku vodní páry ve vzduchu sublimace

18 Destruktivní metamorfóza Equi-temperature přeskupování molekul na povrchu sněhové vločky ztráta jemné krystalové struktury nepravidelně hranatá zrna více méně kulovitá ledová zrna sesedání pokrývky vlastní vahou sněhu

19 Konstruktivní metamorfóza Temperature-gradient migrace vodní páry saturační rovnováha (100% relativní vlhkost při povrchu) kondenzace na krystalech v horních vrstvách růst a překrystalování růst krystalů (2 10 mm) a současně pórů při povrchu půdy (dutinová jinovatka) povrchová jinovatka rekrystalizace sublimační vodní páry na povrchu

20 Melt-freeze metamorfóza Promrzlá sněhová pokrývka při povrchových teplotách 0 C (radiace) a/nebo za deště perkolace vody do spodních vrstev opětovné zmrznutí (latentní teplo) tepelná pumpa déšť x mlha teplo dodané deštěm úměrné teplotě a latentnímu teplu tání 333 J/g << kondenzace 2500 J/g kondenzací vodní páry (za mlhy) sníh taje relativně rychleji než za deště

21 Světelné podmínky pod sněhem Sluneční záření pod sněhem značný biologický význam fenologie rostlin, reprodukční chování malých savců, kryofilní org. extinkce přibližně podle Lambert-Beerova zákona, back-scatter

22 Fotosyntéza

23 Fotosyntéza

24 Světelné podmínky pod sněhem

25 Distribuce sněhové pokrývky Makro-měřítko globální atmosférická cirkulace, distribuce záření mezo-měřítko gradient nadmořské výšky, přítomnost vodních ploch sněhové srážky měření sněhoměry (snowfall gauge), mm vodního ekvivalentu (snow water equivalent), výška čerstvého sněhu redistribuce větrem, topografie a reliéf terénu, vliv vegetace

26 Redistribuce sněhu větrem Creep (rolling) valivý pohyb částic těsně nad povrchem saltace skákavý transport sněhových částic (největší efektivita řádově cm nad povrchem) turbulentní difúze (suspenze) odnos sněhových částic aerodynamickými silami (až 100 m nad povrchem)

27 Vliv topografie terénu Akumulace sněhu obecně v závětrném prostoru terénních struktur, určena převládajícím směrem větru

28 Vliv na distribuci sněhu, vodní bilanci, mikroklima Intercepce sněhu vegetací účinnost intercepce podíl zachyceného sněhu vůči celkovým srážkám, především funkcí LAI, snow shadow

29 Intercepce sněhu vegetací Sněhové závěsy vrcholové zlomy nebo zlomení kmene

30 Plazivý sníh působení smykových sil šavlové formy dřevin (krivoles)