Sníh a sněhová pokrývka, zimní klimatologie

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

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

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

Teplotně-izolační kapacita Průměrná hustota sněhu: čerstvý prašan 0.05 0.1 g/cm 3, firn 0.4 g/cm 3, ledovcový led 0.83 0.91 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

Hloubka sněhu [cm] Teplotně-izolační kapacita Modifikace podmínek ve sněhovém profilu teplotní gradient za radiačního počasí většinou v rozmezí 0.2 0.3 C/cm Teplota [ C] 0-1 -2-3 -4-5 -6 0 50 100 150 Mrtvý les 200 Živý les Paseka 250

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)

Energetická bilance

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

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 = 0.96 0.99) absorpce až 99% dlouhovlnného záření z okolí (atmosféra, objekty) zpětná radiace dlouhovlnného záření do okolí

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?

Radiační bilance

Radiační bilance Roční bilance ekosystémů výrazně ovlivněna sněhovou pokrývkou

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

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

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

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

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

Fotosyntéza

Světelné podmínky pod sněhem

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

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)

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

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

Intercepce sněhu vegetací Sněhové závěsy vrcholové zlomy nebo zlomení kmene

Plazivý sníh působení smykových sil šavlové formy dřevin (krivoles)