1 / 20

Sníh a sněhová pokrývka, zimní „klimatologie“

Sníh a sněhová pokrývka, zimní „klimatologie“. Sníh. Sníh – krystalky vznikající okolo kondenzačních jader (mikroskopické částice – prach, půdní částice, soli) v atmosféře při teplotách hluboko pod bodem mrazu za podmínek saturovaného vzduchu.

bran
Download Presentation

Sníh a sněhová pokrývka, zimní „klimatologie“

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Sníh a sněhová pokrývka,zimní „klimatologie“

  2. Sníh • Sníh – krystalky vznikající okolo kondenzačních jader (mikroskopické částice – prach, půdní částice, soli) v atmosféře při teplotách hluboko pod bodem mrazu za podmínek saturovaného vzduchu

  3. Sněhová pokrývka (snowpack, snow cover, snow layer) • Struktura – 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 • sněhové srážky – periodické měření „srážkoměry“ (snowfall gauge) v mm vodního ekvivalentu (SWE – snow water equivalent), výška čerstvého sněhu

  4. Vlastnosti sněhové pokrývky • Trojí skupenství při 0°C • energetická bilance – skupenské teplo sublimace (2.83 kJ/g) a tání (333 J/g)  sink a redistribuce E • radiační štít – vysoké albedo krátkovlnného záření – vliv na globální klima • prakticky „černé těleso“ pro dlouhovlnné (tepelné) záření • nízká tepelná vodivost  strmý teplotní gradient  modifikace podmínek prostředí • aerodynamicky „hladký“ povrch → rychlejší proudění vzduchu nad sněhovou pokrývkou (vs. vegetační porost) • Vodní bilance – zásobárna vody (hydrologie) • životní prostředí pro mikroorganismy • transportní médium – přenos sněhových krystalků větrem, námraza, laviny • délka vegetační sezóny • indikátor znečištění ovzduší

  5. Teplotně-izolační kapacita • Průměrná hustota sněhu: čerstvý prašan 0.05–0.1 g/cm3 (50–100 kg/m3), firn 0.4 g/cm3, ledovcový led 0.83–0.91 g/cm3, čistý led 0.92 g/cm3 • tepelná vodivost sněhu – přímo úměrná hustotě a nepřímo izolační schopnosti • index teplotní izolace (Marchand 1996) – IT = Σ(z/G), z–výška (cm) a G–hustota (g/cm3) jednotlivých vrstev • IT = ~200 – teplota pod sněhem není ovlivněna kolísáním teploty vzduchu • teplotní gradient – záleží na kvalitě sněhu, teplotě vzduchu, výšce pokrývky, přítomnosti ledových vrstev, apod., většinou v rozmezí 0.2°–0.3°C/cm

  6. Energetická bilance • Energetická výměna uvnitř sněhové pokrývky a s okolím • kondukce (sníh-půda), konvekce a advekce (míchání a tok látek – vzduch, déšť), přeměna skupenství (sublimace, tání/tuhnutí), radiační tok (krátko- a dlouhovlnné z.) • ovlivněna počasím (teplota, vlhkost, rychlost větru, sluneční záření, srážky), stavem sněhové pokrývky (albedo, hustota), stavem půdy

  7. Radiační tok • Základní princip – intenzita záření tělesa I = εσT4 [W.m–2] • s teplotou roste množství vyzářené E • spektrální posun – maximum vyzářené E směrem k větším vlnovým délkám (Wienův posunovací zákon)  chladný sníh vyzařuje dlouhovlnné záření • albedo – vysoké pro viditelnou část spektra • čerstvý sníh až 95% • velikost zrn, hladkost povrchu, vegetace, ….. • dlouhovlnné záření – sníh téměř ideální černé těleso  absorpce až 99.5% záření z okolí (atmosféra, objekty)

  8. Radiační tok • Teplota sněhu ≤ 0°C, sníh ε= ca. 0.98 zpětná radiace dlouhovlnného záření do okolí • radiační počasí v noci – ochlazování povrchu sněhu  inverzní teplotní stratifikace • možnost smogových situací (ice fog) • roční radiační bilance výrazně ovlivněna sněhovou pokrývkou

  9. Turbulentní energetická výměna – latentní a pocitové teplo deficit tlaku vodní páry ve vzduchu → sublimace • Významná složka při dešti a zamračeném počasí • turbulence (míchání) vzduchu • latentní teplo – kondenzace, sublimace • tlak vodní páry povrchu sněhu většinou blízko saturaci (tající sníh ca 6 mb) • tlak vodní páry vzduchu <6 mb → sublimace • pocitové (sensible) teplo – konvekce • teplotní gradient • advekce – teplo déšťové vody • tající sníh – není skupenská změna, malý vliv • zmrzlý sníh – tuhnutí dešťové vody uvolnění skupenského tepla tuhnutí → velký vliv na E bilanci pokrývky

  10. Diageneze sněhové pokrývky • Destruktivní metamorfóza (equi-temperature) • přeskupování molekul vody na povrchu sněhové vločky  ztráta jemné krystalové struktury • přeměna sněhových krystalků  nepravidelně hranatá zrna  více méně kulovitá ledová zrna – mnohem menší povrchové napětí oproti vločkám • sesedání pokrývky vlastní vahou sněhu

  11. Diageneze sněhové pokrývky • Konstruktivní m. (temperature-gradient) • teplotně podmíněná migrace sublimační vodní páry  saturační rovnováha (100% relativní vlhkost při povrchu) • kondenzace vodní páry 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

  12. Diageneze sněhové pokrývky • Metamorfóza táním a zpětným tuhnutím (melt-freeze) • při povrchových teplotách >0°C a/nebo za deště  perkolace vody do spodních vrstev  opětovné zmrznutí, uvolní se latentní teplo tuhnutí (333 J/g) = tepelná pumpa • déšť x mlha – teplo dodané deštěm úměrné teplotě a latentnímu teplu • l.t. tání 333 J/g << l. t. kondenzace 2450 J/g • kondenzace vodní páry na sněhu  sníh taje relativně rychleji při mlze než za deště

  13. Světelné podmínky pod sněhem • Sluneční záření pod sněhem – značný biologický význam  časování životních procesů (fenologie rostlin, reprodukční chování malých savců) • extinkce přibližně podle Lambert-Beerova zákona, zpětný rozptyl (back-scatter) způsobuje vyšší hustotu záření než je predikce • asi 30 cm sněhu – podmínky prakticky pod kompenzačním bodem fotosyntézy • fotosyntéza pod sněhem?

  14. Fotosyntéza pod sněhem • Rostlinná pletiva aktivní až do –5(–10)°C • zisk nevýznamný vzhledem k celoroční bilanci – fotosyntéza jednoho slunečného letního dne zřejmě >> zisk z celého zimního období pod sněhem • spektrální složení světla! – indukce klíčení pod 2 m vrstvou sněhu

  15. Distribuce sněhové pokrývky • Makro-měřítko – globální atmosférická cirkulace, distribuce záření • mezo/mikro-měřítko – gradient nadmořské výšky, přítomnost vodních ploch, redistribuce větrem, topografie a reliéf terénu, vliv vegetace

  16. Redistribuce sněhové pokrývky větrem • creep (rolling) – valivý pohyb částic, které nemohou být neseny větrem (5 mm vrstvička nad povrchem) • saltace – „skákavý“ transport sněhových částic (největší efektivita řádově cm nad povrchem) • turbulentní difúze (suspenze) – pohyb sněhových částic nesených vzduchem aerodynamickými silami (až 100 m nad povrchem) • kouření sněhových polí

  17. Redistribuce sněhu – vliv topografie terénu • Akumulace sněhu obecně v závětrném prostoru terénních struktur, určena převládajícím směrem větru • vlhký sníh při mírném větru – větší akumulace na návětrné straně

  18. Intercepce sněhu vegetací • Zachycení sněhových srážek vegetací → vliv na rozložení sněhu, vodní bilanci a mikroklima • především vliv LAI → velký význam v ekologii jehličnaté tajgy • účinnost intercepce – podíl zachyceného sněhu vůči celkovým srážkám • sběrná účinnost – podíl sněhu zachyceného větví vůči horizontálnímu průmětu plochy • řádově větší expozice sněhu zachyceného korunou → ztráty sublimací až 1/3 celkového množství

  19. Působení zimních hydrometeorů a sněhu na rostliny • Námraza – ledová hmota tvořící se namrzáním podchlazených kapiček vody na ........? • jinovatka – sublimací vodní páry za mrazu  drobné ledové krystalky ve tvaru jehliček (tepelná bilance rostliny) • sněhové závěsy – sníh zadržený v korunách stromů  vrcholové zlomy nebo zlomení kmene (jehličnany – 12 m vysoký smrk pokrytý 50 cm vrstvou sněhu  náklad až 3000 kg) • plazivý sníh – působení smykovými silami  šavlové formy dřevin, krivoles

More Related