Снег

редактировать
Осадки в виде ледяных кристаллов

Снег
CargoNet Di 12 Euro 4000 Lønsdal - Bolna.jpg Норвежский поезд бороздит занесенный снег
Физические свойства
Плотность (ρ) 0,1–0,8 г / см
Механические свойства
Прочность на разрыв (σt)1,5–3,5 кПа
Прочность на сжатие (σ c) 3–7 МПа
Тепловые свойства
Температура плавления (T m) 0 ° C
Теплопроводность (k) Для плотностей от 0,1 до 0,5 г / см0, 05–0,7 Вт / (К · м)
Электрические свойства
Диэлектрическая проницаемость (ε r) Для плотности сухого снега от 0,1 до 0,9 г / см1– 3,2
Физические свойства снега значительно различаются от событий к событию, от образца к образцу, и с течением времени.

Снег состоит из отдельных кристаллов льда, которые растут во взвешенном состоянии в атмосфере - обычно в облаках - а затем падают, накапливаются на земле, где претерпевают дальнейшие изменения. происходит всего ее жизненного цикла, начиная с того момента, когда при подходящих условиях Кристаллы образуются в атмосфере, увеличиваются до миллиметрового размера, осаждаются и накапливаются на поверхности, превращаются на место и в конечном итоге тают, соскальзывают или сублимируют.

Метели организуются и развиваются, питаясь атмосферными атмосферными влаги и холодного воздуха. Снежинки зарождаются вокруг частиц в атмосфере, притягивая переохлажденные капли воды, которые замерзают в кристаллах гексагональной формы. Снежинки принимают самые разные формы, используемые из которых являются пластинки, иголки, столбики и иней. Снег накапливается в снежный покров, он может уноситься в сугробы. С течением времени накопленный снег превращается в метаморфозы в результате спекания, сублимации и замораживания-таяния. Там, где климат достаточно холодный для ежегодного накопления, может образоваться ледник. В случае снега обычно тает сезонно, вызывая сток в ручьи и реки и пополняя грунтовые воды.

Основные снежно-склонные районы включают полярные регионы, самую северную половину Северного полушария и горные районы мира с достаточной влажностью и низкими температурами. В Южном полушарии снег находится в основном в горных районах, за исключением Антарктиды.

Снег влияет на такие виды деятельности человека, как транспорт : создание необходимости дороги, крылья, и окна чистые; сельское хозяйство : обеспечение водой сельскохозяйственных культур и охрана домашнего скота; спорт, например катание на лыжах, сноуборд и снегоход путешествия; и война. Снег также влияет на экосистемы, у которых зимой изолирующий слой, под которым животные и животные могут пережить холод.

Содержание

  • 1 Осадки
    • 1.1 Образование облаков
      • 1.1.1 Зоны низкого давления
      • 1.1.2 Фронты
      • 1.1.3 Влияние озера и океана
      • 1.1.4 Влияние гор
    • 1.2 Физика облаков
    • 1.3 Классификация снежинок
  • 2 Накопление
    • 2.1 События
    • 2.2 Распространение
    • 2.3 Записи
  • 3 Метаморфозы
    • 3.1 Сезонный снежный покров
    • 3.2 Фирн
  • 4 Движение
    • 4.1 Дрейф
    • 4.2 Лавина
    • 4.3 Таяние снега
    • 4.4 Ледники
  • 5 Наука
    • 5.1 Измерение и классификация
    • 5.2 Спутниковые данные
    • 5.3 Модели
  • 6 Влияние на деятельность человека
    • 6.1 Транспорт
      • 6.1.1 Шоссе
      • 6.1.2 Авиация
      • 6.1.3 Железная дорога
      • 6.1.4 Снежные дороги и взлетно-посадочные полосы
    • 6.2 Сельское хозяйство
    • 6.3 Сооружения
      • 6.3.1 Крыши
      • 6.3.2 Коммунальные линии
    • 6.4 Спорт и отдых
    • 6.5 Война
  • 7 Воздействие на экосистемы
    • 7.1 Растительный мир
    • 7.2 Ани mal life
  • 8 За пределами Земли
  • 9 См. также
  • 10 Ссылки
  • 11 Внешние ссылки

Осадки

Снегопады во всем мире. Снег на высоте над уровнем моря (в метрах): Ниже 500: ежегодно. Ниже 500: ежегодно, но не на всей его территории. 500: выше ежегодно, ниже иногда. Выше 500: ежегодно. Свыше 2000: ежегодно. Любая высота: нет.

Снег образует облака, которые сами по себе являются частью более крупной погодной системы. Физика снежных кристаллов в облаках является результатом сложного набора числа, в том числе содержит и температуры. Полученные формы падающих и упавших кристаллов можно разделить на ряд основных форм и их комбинаций. Иногда под ясным небом могут образовываться пластинчатые, дендритные или звездообразные снежинки.

Образование облаков

Снежные облака обычно возникают в условиях более сильной погоды. Системы низкого давления, обычно включающие теплый и холодный фронты как часть их циркуляции. Двумя дополнительными и местными продуктивными источниками снега являются штормы с эффектом озера (также с воздействием моря) и эффект возвышения, особенно в горах.

Области низкого давления

Внезапная циклоническая метель, 24 февраля 2007 г. - (Щелк для анимации.)

Циклоны средних широт - это области низкого давления, которые вызывают все, от облачности и умеренных снежных бурь до сильных метелей. Во время осени, зимы и весны в полушарии атмосфера над континентами может быть достаточно холодной из-за глубины тропосферы, чтобы вызвать снегопад. В Северном полушарии наибольшее количество снега выпадает на северной стороне области низкого давления. Для южных средних широт стороной циклона, производящей больше всего снега, является южная сторона.

Фронты

Фронтальный снегопад, движущийся к Бостону, Массачусетс

A холодному фронту, переднему краю более холодной массы воздуха, может быть фронтальные снегопады - интенсивная фронтальная конвективная линия (аналогичная полосе дождя ), когда температура на поверхности близка к нулю. Возникающая сильная конвекция имеет влаги для создания условий белого света в местах, через которые проходит линия, поскольку ветер вызывает сильную метель. Этот тип снегопада обычно длится на расстоянии менее 30 минут в любой точке на своем пути, но движение лески может преодолевать большие расстояния. Фронтальные шквалы могут формироваться на небольшом расстоянии перед поверхностным холодным фронтом или за холодным фронтом, где может быть углубляющаяся система низкого давления или серия линий впадины, которые соответствуют традиционному холодному фронтальному проходу. В ситуациях, когда шквалы развиваются постфронтально, нет ничего необычного в том, что две или три линейных полосы шквалов проходят в быстрой быстрой, разделенные на 25 миль (40 километров), причем каждая из них проходит через одну и ту же точку примерно за 30 минут. Когда наблюдается большой вертикальный рост и перемешивание, может давать снег на некоторое время, что приводит к молнии и грому, который называется громовой снег.

A теплый фронт, может давать снег на некоторое время, как теплый, влажный воздух преобладает над воздухом ниже нуля. Часто снег переходит в дождь в теплом секторе позади фронта.

Влияние озера и океана

Холодный северо-западный ветер над озером Верхнее и озером Мичиган, создаваемое озеро -эффект снегопада

Снег с эффектом озера образует в более прохладных атмосферных условиях, когда холодная воздушная масса перемещается по пространству с более теплой озерной водой, нагревая нижний слой воздуха, который собирает водяной пар из озера, поднимается вверх через более холодный, замерзает и оседает на подветренном (подветренном) берегу.

Такой же эффект наблюдается и над водоемами с соленой водой, когда это называют эффектом океана или снегом с эффектом залива. Эффект усиливается, когда движущаяся воздушная масса поднимается за счет орографического влияния больших высот на подветренные берега. Снега каждый час приводит к большому общему количеству снегопадов.

Области, затронутые снежным эффектом озера, это называется снежными поясами. К ним относятся районы к востоку от Великих озер, западное побережье северной Японии, полуостров Камчатка в России и районы озера около Большого соленого, Черное море, Каспийское море, Балтийское море и части северной части Атлантического океана.

Горные эффекты

Орографический или рельеф Снегопад, когда влажный воздух нагнетается на наветренную сторону горных хребтов крупномасштабным потоком ветра. Подъем влажного воздуха вверх по склону горного хребта приводит к адиабатическому охлаждению и, в конечном итоге, конденсации и выпадению осадков. Влага постепенно удаляется из воздуха этим процессом, оставляя более сухой и теплый воздух на нисходящей или подветренной стороне. Получающееся в результате усиление снегопада вместе с снижением температуры с высотой в области с высотой снежного покрова и сезонной стойкости снежного покрова в заснеженных районах.

также было обнаружено, что горные волны увеличивают количество осадков с подветренной стороны горных хребтов за счет увеличения подъемной силы, необходимой для конденсации и выпадения осадков.

Физика облаков

Свежевыпавшие снежинки

Снежинка состоит примерно из 10 молекул воды , которые добавляются к ее ядру с разной скоростью и по разному образцу, в зависимости от изменяющейся температуры и окружающей в атмосфере, через которую снежинка падает на своем пути к земле. В результате снежинки различаются между собой, следуя схожей схемы.

Кристаллы снега образуются, когда крошечные переохлажденные облачные капли (диаметром 10 мкм ) заморозить <около4>. Эти капли могут оставаться жидкими при температуре ниже -18 ° C (0 ° F), потому что для замерзания несколько молекул в капле должны случайно собраться вместе, чтобы сформировать структурную структуру в решетке льда. Затем капля замерзает вокруг этого «ядра». В более теплых облаках аэрозольная частица или «ледяное ядро» должны присутствовать в капле (контакте с ней), чтобы действовать как ядро. Ядра льда очень редки по сравнению с облачными ядрами конденсации, на которых образуются капли жидкости. Ядрами могут быть глины, пустынная пыль и биологические частицы. Искусственные ядра включают частицы йодида серебра и сухого льда, и они используются для стимулирования осаждения в затравке облаков.

. среда, в которой воздух насыщен льдом при температуре точки ниже замерзания. Затем капля растет за счет диффузии воды в воздухе (пара) на поверхности кристаллов льда, где они собираются. Водяных водяных капель намного больше, чем кристаллы из-за их огромного количества льда, кристаллы могут вырастать до сотен микрометров или миллиметров в размере за счет водяных капель с помощью процесса Вегенера - Бергерона - Финдейзена.. Соответствующее истощение водяного пара заставляет кристаллы льда расти за счет капель. Эти большие кристаллы механизма создания массы, поскольку они падают через атмосферу из-за своего механизма, взаимодействуют и слипаются в кластеры или агрегаты. Эти агрегаты представляют собой снежинки и обычно представляют собой частицы льда, которые дают на землю. Хотя лед чистый, рассеяние света гранями кристалла и впадинами / дефектами означает, что кристаллы часто кажутся белыми из-за диффузного отражения всего и свет маленькими частями льда.

Классификация снежинок

Ранняя классификация снежинок Израэлем Перкинсом Уорреном

Микрофотография тысяч снежинок с 1885 года, начиная с Уилсоном Алвином Бентли, выявили большое разнообразие снежинок в пределах классифицируемого набора узоров. Были обнаружены близко подходящие снежные кристаллы.

Укичиро Накая разработал диаграмму морфологии кристаллов, связывающую формы с условиями температуры и температуры, при которых они образовывались, что кратко изложено в следующей таблице.

Морфология кристаллической структуры в зависимости от температуры и водонасыщенности
Диапазон температурыДиапазон насыщенностиТипы снежных кристаллов
° C° Fг / мунция / куб. ярдниже насыщениявыше насыщения
от 0 до -3,5от 32 до 26От 0,0 до 0, 5от 0,000 до 0,013твердые пластинытонкие пластины

дендриты

от −3,5 до −10от 26 до 14от 0,5 до 1,2от 0,013 до 0,032Сплошные призмы

Полые призмы

Полые призмы

Иглы

от −10 до −22от 14 до -8от 1,2 до 1,4от 0,032 до 0,038Тонкие пластины

Сплошные пластины

Секторные пластины

Дендриты

От -22 до -40От −8 до −40от 1,2 до 0,1от 0,0324 до 0,0027Тонкие пластины

Сплошные пластины

Столбцы

Призмы

Накая обнаружил, что форма также зависит от того, находится ли преобладающая влажность выше или ниже насыщения. Формы ниже линии насыщения тяготеют к более прочным и компактным. Кристаллы, образующиеся в перенасыщенном воздухе, склоняются к кружевным, нежным и изысканным. Также формируются многие более сложные модели роста, такие как боковые плоскости, пули-розетки, а также плоские типы зависимости от условий и ядер льда. Если кристалл начал формироваться в режиме роста колонки при температуре около -5 ° C (23 ° F), а затем перешел в более теплый пластинчатый режим, то пластинчатые или дендритные кристаллы прорастают в конце колонки, образуя так

Магоно и Ли разработали классификацию свежеобразованных кристаллов снега, которая включает 80 различных форм. Каждый из них был задокументирован с помощью микрофотографий.

Накопление

Анимация сезонных изменений снега, основанная на спутниковых снимках

Снег накапливается в результате серии снежных явлений, перемежающихся замерзанием и таянием, на холодных участках достаточно, чтобы удерживать снег сезонно или. Основные снежно-склонные районы включают Арктику и Антарктику, северные полушарие и альпийские регионы. Жидкий эквивалент снегопада можно оценить с помощью снегомера или стандартного дождемера, скорректированного для зимы путем снятия воронки и внутреннего цилиндра. Оба типа датчиков растапливают скопившийся снег и сообщают количество собранной воды. На некоторых автоматических метеостанциях ультразвуковой датчик высоты снега может установить для увеличения количества осадков.

События

Нью-Йорк во время метели 2016, который вызывал порывы ветра со скоростью до 42 миль в час (68 км / ч) и выпадал 27,5 дюймов (70 см) снега, побив дневной рекорд города.

Снежный поток, снежный дождь, снежный шторм и метель описывают снежные явления все большей продолжительности и интенсивности. метель - это погодное условие, связанное со снегом, имеет разные определения в разных частях мира. В на Штатах метель, когда в течение трех часов и более выполняются два условия: устойчивый ветер или частые порывы со скоростью до 35 миль в час (56 км / ч) и достаточное количество снега в воздухе, чтобы уменьшить видимость до менее 0,4 км (0,25 мили). В Канада и Соединенное Королевство эквивалентны. В то время как сильный снегопад часто случается во время метели, он не является обязательным требованием, поскольку метель может вызвать метель на земле..

Интенсивность метели можно классифицировать по видимости и скопления. Интенсивность снегопада определяется видимостью следующим образом:

  • Свет: видимость более 1 километра (0,6 мили)
  • Умеренная: ограничения видимости от 0,5 до 1 километра (0,3 и 0,6 мили).)
  • Сильный: видимость менее 0,5 км (0,3 мили)

Международная классификация сезонного снега на земле определяет «высоту нового снега» как глубину свежевыпавшего снега в сантиметрах при измерении. с линейкой, накопившейся на сноуборде за период наблюдения продолжительностью 24 часа или другой интервал наблюдения. После измерения снег очищается от доски, и доска устанавливается заподлицо с поверхностью снега, чтобы обеспечить измерение в конце следующего интервала. Таяние, уплотнение, сдувание и занос усложняют измерение снегопадов.

Распространение

Ледники с их постоянными снежными покровами покрывают около 10% поверхности земли, в то время как сезонный снег покрывает около 9%, в основном в Северном полушарии, где сезонный снег покрывает около 40 миллионов квадратных километров (15 × 10 ^квадратных миль), согласно оценке 1987 года. Оценка снежного покрова Северного полушария за 2007 год, что в среднем снежный покров колеблется от показательной протяженности 2 миллиона квадратных километров (0,77 × 10 ^квадратных миль) каждый август до максимальной минимальной протяженности 45 миллионов квадратных километров (17 × 10 ^квадратных миль) каждый январь или почти половина поверхности суши в этом полушарии. Исследование площади снежного покрова северного полушария за период 1972–2006 гг. Предполагает сокращение на 0,5 миллиона квадратных километров (0,19 × 10 ^квадратных миль) за 35-летний период.

Записи

Ниже приведены мировые рекорды по количеству снегопадов и снежинок:

  • Самый высокий общий сезонный снегопад - Мировой рекорд по самому высокому сезонному количеству снегопадов был зафиксирован в США на Mt. Горнолыжный курорт Бейкер, за пределами города Беллингхэм, Вашингтон в сезоне 1998–1999 гг. На Гору Бейкер выпало 2896 см (95,01 фута) снега, таким образом, превзойдя предыдущего рекордсмена, Маунт-Рейнир, Вашингтон, где за сезон 1971–1972 гг. Выпало 2850 см (93,5 фута) снега.
  • Самый высокий сезонный среднегодовой снегопад - Мировой рекорд самого высокого среднего годового снегопада составляет 1764 см (57,87 футов), измеренный в Сукаю-Онсэн, Япония, за период 1981–2010 гг.
  • Самая большая снежинка - Согласно Книге рекордов Гиннеса, самая большая снежинка в мире упала в январе 1887 года недалеко от современного Майлз-Сити, Монтана. Его диаметр составлял 38 см (15 дюймов).

Метаморфозы

Свежий снег начал метаморфозу: на поверхности видны уплотнения ветра и заструги. На переднем плане кристаллы инея, образованные повторно замороженным водяным паром, выходящим на холодную поверхность.

После осаждения снег движется по одному из двух путей, которые определяют его судьбу: либо абляция (в основном, таяние) или переход от фирна (многолетний снег) к ледниковому льду. Во время этого перехода снег «представляет собой высокопористый спеченный материал, состоящий из сплошной ледяной структуры и непрерывно связанного порового пространства, образующих вместе микроструктуру снега». Снежный покров почти всегда близок к своей температуре таяния и постоянно меняет эти свойства в процессе, известном как метаморфизм, при котором могут сосуществовать все три фазы воды, включая жидкую воду, частично заполняющую поровое пространство. Начиная с порошкообразного отложения, снег становится более зернистым, когда он начинает уплотняться под собственным весом, уносится ветром, спекается вместе и начинает цикл таяния и повторного замораживания. Водяной пар играет определенную роль, так как он осаждает кристаллы льда, известные как иней, в холодные, тихие условия.

Сезонный снежный покров

С течением времени снежный покров может осесть под собственным весом, пока его плотность не составит примерно 30% от воды. Увеличение плотности выше этого начального сжатия происходит в основном за счет плавления и повторного замерзания, вызванного температурами выше нуля или прямым солнечным излучением. В более холодном климате снег лежит на землевсю зиму. К концу плотности снега обычно достигает максимум 50% воды. Снег, который остается до лета, превращается в névé, зернистый снег, который частично растоплен, повторно заморожен и уплотнен. Минимальная плотность Névé составляет 500 килограммов на кубический метр (31 фунт / куб фут), что составляет примерно половину плотности жидкой воды.

Фирн

Фирн - метаморфизованный многолетний снег

Фирн - это снег, который держался несколько лет и был перекристаллизован в вещество, более плотное, чем névé, но менее плотное. и тверже ледникового льда. Фирн напоминает сахарную пудру и очень устойчива к лопатке. Его плотность обычно колеблется от 550 килограммов на кубический метр (34 фунта / куб футов) до 830 килограммов на кубический метр (52 фунта / куб футов), и его часто можно найти под снегом, скапливается в голове ледник. Минимальная высота, которую фирма накапливает на леднике, называется пределом фирмы, фирновой линией или снежной линией.

Движение

Существует четыре основных механизма движения выпавшего снега: занос неспеянного снега, лавины. снега на крутых склонах, таяния снега во время таяния снега и движения ледников после того, как снег сохранялся в течение нескольких лет и превратился в ледниковый.

Дрейф

Снежные заносы, образующиеся препятствия с подветренной стороны

Когда рыхлый снег переносится ветром с того места, где он изначально падал, образуя отложения глубиной в несколько метров в изолированные локации. Прикрепившись к склонам холмов, метель может превратиться в снежную плиту, которая представляет собой опасность схода лавины на крутых склонах.

Лавина

Снежная лавина

Лавина (также называемая снежным оползнем или снежным оползнем) это быстрый поток снега по наклонной поверхности. Лавины обычно возникают в стартовой зоне из-за механического разрушения снежного покрова (лавины плиты), когда силы на снегу превышают его силу, но иногда только с удовлетворенным расширением (снежная лавина). После возникновения лавины обычно быстро ускоряются и увеличиваются в массе и объеме, поскольку уносят больше снега. Если лавина движется достаточно быстро, часть снега может смешаться с воздухом, образуя снежную лавину, которая представляет собой тип гравитационного течения. Они проходят по трем основным механизмам:

  • Слэбовые лавины возникают в снегу, который был отложен или повторно отложен ветром. Они имеют характерный вид снежной глыбы (плиты), вырезанной из окружения трещинами. На самых смертельных случаев в глубинке.
  • Снежные лавины возникают в результате осаждения свежего сухого порошка и образуют пороховое облако, которое покрывает плотную лавину. Они могут использовать скорость 300 километров в час (190 миль в час) и массу 10 000 000 тонн (9 800 000 длинных тонн; 11 000 000 коротких тонн); их потоки могут преодолевать большие расстояния по дну плоской долины и даже подниматься на короткие расстояния.
  • Лавины мокрого снега представляют собой низкоскоростную взвесь снега и воды, при этом поток ограничивается поверхностью дороги. Низкая скорость движения обусловлена ​​трением между скользящей поверхностью дорожки и водонасыщенным потоком. Несмотря на низкую скорость движения (от 10 до 40 километров в час (от 6 до 25 миль в час)), лавины мокрого снега способны генерировать разрушительные силы из-за большой массы и плотности.

Таяние снега

Таяние снега -индуцированное наводнение Красной реки Севера в 1997

Многие реки, берущие начало в горных или высокоширотных регионах, представляют значительную часть своего стока от таяния снегов. Это часто делает течение реки очень сезонным, что приводит к периодическим наводнениям в весенние месяцы и, по крайней мере, в засушливых горных регионах, таких как горы на западе США или большей части Ирана и Афганистан, очень низкий расход до конца года. Напряжение, если большая часть таяния из покрытых льдом или почти покрытых оледенением территорий, таяние продолжается в течение теплого сезона с пиковыми стоками в середине и конце лета.

Ледники

Ледники образуются там, где накопление снега и льда превышает абляцию. Область, в которой образуется альпийский ледник, называется цирком (корри или cwm), обычно это геологический объект в форме, который собирает снег и где снежный покров уплотняется под весом последовательных слоев накапливающегося снега, образуя новый. Дальнейшее измельчение отдельных кристаллов и уменьшение количества воздуха, захваченного снегом, превращает его ледяной лед. Этот ледяной лед будет заполнять цирк до тех пор, пока он не выйдет за пределы геологической уязвимости или пути эвакуации, например, через пропасть между двумя горами. Когда масса снега и льда становится достаточно толстой, она начинает двигаться из-за комбинации наклона поверхности, силы тяжести и давления. На более крутых склонах это может происходить при толщине снежного льда всего лишь 15 м (50 футов).

Наука

Ученые изучают снег в самых разных масштабах, включая физика химические связи и облаков ; распространение, накопление, метаморфоз и абляция снежных покровов; и вклад снеготаяния в речную гидравлику и грунтовую гидрологию. При этом они используют инструменты для наблюдения и измерения изучаемых явлений. Их выводы вносят вклад в знания, применяемые инженерами, которые адаптируют транспортные средства и конструкции для работы со снегом, агрономами, которые обращаются к сельскому хозяйству и тем, кто, которые создают снаряжение для занятий спортом на снегу. Ученые показывают и используют системы классификации снега, описывающие его физические свойства в масштабах от отдельного снежного покрова. Подспециальностью являются лавины, которые беспокоят инженеров и любителей активного отдыха.

Снежная наука исследует, как образуется снег, его распределение и процессы, влияющие на то, как снежные покровы меняются с течением времени. Ученые улучшают прогнозирование штормов, изучают глобальный снежный покров и его влияние на климат, ледники и запасы воды по всему миру. Исследование включает в себя физические свойства материала по мере его изменения, объемные свойства залегающих снежных покровов и совокупные свойства регионов со снежным покровом. При этом они используют методы наземных физических измерений, чтобы установить наземные данные и методы дистанционного зондирования, чтобы лучше понять процессы, связанные со снегом, на больших территориях.

Измерение и классификация

В полевых условиях снежные ученые часто выкапывают снежную яму, в которой проводят основные измерения и наблюдения. Наблюдения могут описывать особенности, вызванные ветром, просачиванием воды или сбросом снега с деревьев. Просачивание воды в снежный покров может создать «перья» и пруды или течь вдоль капиллярных барьеров, которые могут повторно замерзнуть в горизонтальные и вертикальные твердые ледяные образования в снежном покрове. Международная классификация сезонного снега на земле включает следующие параметры снежных покровов: высота снежного покрова, водный эквивалент снега, прочность снега и протяженность снежного покрова. У каждого есть обозначение с кодом и подробным описанием. Эта классификация расширяет предыдущие классификации Накая и его последователей в следующей таблице:

Снежная яма на поверхности, определяющая свойства снега, где снег становится все более плотным с размером по мере его метаморфоза. по направлению ко льду
Замороженные частицы осадков, связанные с кристаллами снега
ПодклассФормаФизический процесс
Граупель Сильно рифленые частицы, сферические, конические,

гексагональной или неправильной формы

Тяжелая окантовка частиц в результате

нарастания капель переохлажденной воды

Град Ламинарная внутренняя структура, полупрозрачная

или молочно-глянцевая поверхность

Рост за счет наращивания

переохлажденная вода, размер:>5 мм

Ледяные шарики Прозрачные,

в основном маленькие сфероиды

Замораживание капель дождя или повторное замерзание сильно расплавленных кристаллов снега или снежинок (мокрый снег).

Крупа или снежная крупа, покрытые тонким слоем льда (мелкий град). Размер: 5 мм

изморозь Неровные отложения или более длинные конусы и

иглы, направленная против ветра.

Наращивание капель переохлажденного тумана, застывших на месте.

Если процесс продолжается достаточно долго, на поверхности снега образует тонкая хрупкая корка.

Все образуется в облаке, за исключением изморози, который образуется на объектах, подверженных воздействию переохлажденной влаги.

Он также имеет более обширную классификацию выпавшего снега, чем те, которые относятся к воздушному снегу. Категории включают в себя как природный, так и искусственные типы снега, описание снежных кристаллов по мере их превращения и таяния, образование инея в снежном покрове и образование льда в нем. Каждый такой слой снежного покрова отличается от соседних слоев одного или нескольких колец, которые описывают его микроструктуру или плотность, которые вместе определяют тип снега и другие физические свойства. Таким образом, в любой момент определяется тип и состояние снега, образующего слоя, потому что от них зависит его физические и механические свойства. Физические свойства включают микроструктуру, размер и форму зерен, плотность снега, содержание жидкой воды и температуру.

Спутниковые данные

Дистанционное зондирование снежных данных покровов с помощью спутников и других платформ, как правило, включает многоспектральный сбор образы. Многогранная интерпретация полученных данных позволяет делать выводы о наблюдаемом. Научные данные, лежащие в этих удаленных наблюдений, подтверждены достоверными исследованиями реальных условий.

Спутниковые наблюдения фиксируют уменьшение заснеженных территорий с 1960-х годов, когда начались спутниковые наблюдения. В некоторых регионах, таких как Китай, с 1978 по 2006 год наблюдалась тенденция к увеличению снежного покрова. Эти изменения объясняются глобальным изменением климата, которое может привести к более раннему уменьшению площади покрытия. Однако в некоторых регионах может наблюдаться увеличение высоты снежного покрова из-за более высоких температур в широтах к северу от 40 °. Для Северного полушария в целом среднемесячная площадь снежного покрова уменьшается на 1,3% за десятилетие.

Наиболее часто используемые методы для картирования и измерения площади снежного покрова, высоты снежного покрова и водного эквивалента снежного покрова используют несколько входных данных. в видимой и инфракрасной области, чтобы определить наличие и свойства снега. Национальный центр данных по снегу и льду (NSIDC) использует коэффициент отражения видимого и инфракрасного излучения для расчета нормализованного разностного индекса снега, который представляет собой параметры излучения, позволяющие различать облака и снег. Другие исследователи разработали новые решения, используя доступные данные для более точных оценок. Одной из проблем этой оценки является неоднородность снежного покрова, например, в периоды накопления или абляции, а также в лесных районах. Облачный покров препятствует оптическому определению отражательной способности поверхности, что привело к появлению других методов оценки состояния почвы под облаками. Для гидрологических моделей важно иметь непрерывную информацию о снежном покрове. Пассивные микроволновые датчики особенно ценны для временной и пространственной непрерывности, поскольку они могут отображать поверхность под облаками и в темноте. В сочетании с измерениями отражения пассивное микроволновое зондирование значительно расширяет возможные выводы о снежном покрове.

Модели

Снегопад и таяние снега являются частью круговорота воды на Земле.

Снежная наука часто приводит к прогнозным моделям, которые включают выпадение снега, таяние снега и гидрологию снега - элементы водного цикла Земли, которые помогают описать глобальное изменение климата.

Модели глобального изменения климата (GCMs) включают снег в качестве фактор в их расчетах. Некоторые важные аспекты снежного покрова включают его альбедо (отражательная способность падающего излучения, включая свет) и изоляционные свойства, которые замедляют скорость сезонного таяния морского льда. По состоянию на 2011 год считалось, что фаза таяния моделей снега GCM плохо работает в регионах со сложными факторами, регулирующими таяние снега, такими как растительный покров и рельеф. Эти модели обычно выводят водный эквивалент снега (SWE) некоторым образом из спутниковых наблюдений за снежным покровом. Международная классификация сезонного снега на земле определяет SWE как «глубину воды, которая образовалась бы, если бы масса снега полностью растаяла».

Учитывая важность таяния снега для сельского хозяйства, гидрологические модели стока, которые включают снег в их прогнозы касаются фаз накопления снежного покрова, процессов таяния и распределения талой воды через водотоки и в грунтовые воды. Ключом к описанию процессов плавления являются поток солнечного тепла, температура окружающей среды, ветер и осадки. Первоначальные модели таяния снега использовали подход градусо-день, который подчеркивал разницу температур между воздухом и снежным покровом для расчета водного эквивалента снега, SWE. В более поздних моделях используется подход энергетического баланса, который учитывает следующие факторы для вычисления Q m, энергии, доступной для плавления. Это требует измерения массива снежного покрова и факторов окружающей среды для расчета шести механизмов теплового потока, которые способствуют Q m.

Влияние на человеческую деятельность

Снег влияет на деятельность человека в четырех основных областях: транспорт, сельское хозяйство, строения и виды спорта. Большинству способов передвижения мешает снег на проезжей части. В сельском хозяйстве снег часто используется как источник сезонной влаги. Конструкции могут разрушиться при снеговых нагрузках. Люди находят в заснеженных пейзажах самые разнообразные развлечения.

Транспорт

Снег влияет на право проезда на автомагистралях, аэродромах и железных дорогах. У них есть общий инструмент для уборки снега - снегоочиститель. Однако применение в каждом разном случае используется противообледенительные химикаты для предотвращения склеивания льда, а на аэродромах - нет; железные дороги используют абразивные материалы для улучшения сцепления с рельсами.

Шоссе

Движение застряло во время снежной бури в 2011 г. Чикаго Зимние условия на Шоссе Онтарио 401 в Торонто из-за снегопада.

Согласно отчету Куэммеля за 1994 год, в конце 20-го века в Северной Америке ежегодно расходовалось около 2 миллиардов долларов на содержание дорог в зимний период из-за снегопада и других погодных явлений зимой. В исследовании изучалась практика в 44 штатах США и канадских юрисдикций. Он оценил политику, методы и оборудование, используемое для зимнего обслуживания. Было установлено, что аналогичные методы и прогресс превалируют в Европе.

Преобладающим местным снега на контакт транспортные средства с уменьшением трения. Это можно улучшить с помощью зимних шин, протектор которых разработан для уплотнения снега и повышения сцепления с дорогим. Эффективная программа защиты от обледенения, используемая как химические вещества, так и вспашка, используется ключом к содержанию проезжей части, способной выдерживать движение во время и после снегопада. В FHWA Практическом по эффективной программе защиты от обледенения особое внимание уделяется процедурам защиты от обледенения, которые предотвращают налипание снега и льда на дорогу. Ключевой аспект Практические рекомендации включают: понимание достижения уровня обслуживания, который должен быть достигнут на проезжей части, климатических условий, которые предстоит столкнуться, а также различных ролей противообледенительных, противообледенительных и абразивных материалов и применений, и использования «ящиков» для Один для операций, один для принятия решений и третий для персонала. В набор инструментов входят следующие элементы:

  • Операция - Адресация твердых и жидких химикатов с использованием различных методов, включая предварительное увлажнение хлоридных солей. В нем также используются возможности вспашки, в том числе используются используемые снегоочистителей и отвала.
  • Принятие решений - объединяет информацию прогноза погоды с дорожной информацией для оценки предстоящих потребностей в применении средств и оценки эффективности обработки с учетом выполняемых операций.
  • Персонал - касается обучения и развертывания персонала для эффективного выполнения программ защиты от соответствующих материалов, оборудования и процедур.

В основе системы, которые учитывают различные типы снега и скорость снегопада. для правильной и эффективной адаптации приложений.

Снежные заборы, сооруженные с наветренной стороны проезжей части, предотвращают занос снега, заставляя переносимый ветром накапливаться в нужном месте. Они также используются на железных дорогах. Кроме того, фермеры и владельцы ранчо используют снежные заграждения для создания сугробов в бассейнех, чтобы весной был обеспечен запас воды.

Авиация

Устранение обледенения самолета во время снегопада

Чтобы аэропорты оставались открытыми во время зимних шторм, взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки требуют уборки снега. В от проезжей части, где запрещена химическая обработка хлоридом, обычное исключение для предотвращения приклеивания снега к поверхности тротуара, использование таких химикатов в аэропорту обычно из-за их сильного коррозионного воздействия на алюминиевые самолеты. Следовательно, механические щетки часто используются в качестве дополнения к работе снегоочистителя. С учетом ширины взлетно-посадочных полос на аэродромах, обслуживающих большие самолеты, для уборки снега на взлетно-посадочных полосах и рулежных дорожках используются транспортные средства большими плугами, эшелон плужных машин или роторные снегоочистители. Для расчистки перронов терминала может потребоваться 6 гектаров (15 акров) или более.

Правильно оборудованные воздушные суда могут летать в снежные бури в соответствии с Правилами полетов по приборам. Перед взлетом во время снежной бури им требуется жидкость для борьбы с обледенением для предотвращения накопления и замерзания снега и других осадков на крыльях и фюзеляжах, которые ставят под угрозу безопасность самолета и находящихся в нем людей. Электрические башмаки, электротермические области, которые выделяют тепло, и жидкие антиобледенители, которые стекают на поверхность, позволяют избежать изморози и других типов пневматических пульсирующих устройств.

Рельс

Железные дороги традиционно использовали два типа снегоочистителей для расчистки пути: клиновой плуг4>, который разбрасывает снег с обеих сторон, и роторный снегоочиститель, который подходит для всех сильных снегопадов и сильных снегопадов в одну или другую сторону. До изобретения роторного снегоочистителя ок. В 1865 году потребовалось несколько локомотивов, чтобы вести клиновой плуг по глубокому снегу. После расчистки гусеницы такими плугами используется «фланец» для уборки снега между рельсами, которые находятся ниже досягаемости других типов плугов. Там, где обледенение может повлиять на контакт стали со сталью колес локомотива на рельсах, для обеспечения тяги на крутых подъемах использовались абразивные материалы (обычно песок).

На железных дорогах используются снежные навесы - конструкции покрывающих трассу - для предотвращения накопления сильного снега или лавин для покрытия следов в заснеженных горных районах, таких как Альпы и Скалистые горы.

снегоочистители для различных видов транспорта

Снежные дороги и взлетно-посадочные полосы

Снежный баллон быть уплотненным, чтобы образовать снежную дорогу и стать частью зимнего дорожного маршрута для транспортных средств для проезда в изолированные населенные районы или строительные объекты в зимний период. Снег также может быть использован, чтобы обеспечить опорную структуру и поверхность для взлетно-посадочной полосы, как и с Phoenix Аэродром в Антарктиде. Заснеженная взлетно-посадочная полоса на то, чтобы выдерживать около 60 полетов тяжелых самолетов в год.

Сельское хозяйство

Спутниковый снимок реки Инд, на котором виден снег в Гималаях, который питает его, и сельское хозяйство в Пакистане, которые используют его для орошения.

Снегопад может быть полезным для сельского хозяйства, поскольку служит теплоизолятором, сохраняя тепло Земли и защищая посевы от мороза. Сельскохозяйственные районы зависят от накопления снега зимой, которые питают оросительные каналы. Ниже приведены примеры рек, которые зависят от талой воды из ледников или сезона снежного покрова как часть своего стока, от которого зависит ирригация: Ганг, многие из притоков которого берут начало в Гималаях и которые обеспечивают интенсивное орошение на северо-востоке Индия, река Инд, которая берет начало в Тибете и обеспечивает водой для орошения Пакистан из быстро отступающих Тибетские ледники и река Колорадо, которая получает большую часть воды из сезонного снежного покрова в Скалистых горах и обеспечивает водой для орошения около 4 миллионов акров (1,6 миллиона гектаров).

Конструкции

Накопление снега на крышах зданий

Снег является важным элементом нагрузки на конструкции. Для решения этих проблемных европейских стран применяется Еврокод 1: Воздействие на конструкции - Часть 1-3: Общие действия - Снеговые нагрузки. В Америке "Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других сооружений" ASCE дает рекомендации по снеговым нагрузкам. Оба стандарта используют методы, которые переводят максимальные ожидаемые снеговые нагрузки на грунт в расчетные нагрузки для крыш.

Крыши

Обледенение, расширяющее в результате воды на крыше снежного покрова на крыше, текущая и вновь замерзающая у карниза в виде сосулек и от просачивания в стену через ледяную дамбу.

Снеговые нагрузки и Обледенение - это две основные проблемы для крыш. Снеговые нагрузки связаны с климатом, в которой установлена ​​конструкция. Обледенение обычно является результатом того, что здание или сооружение выделяется, которое тает снег, находящийся на нем.

Снеговые нагрузки - Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других сооружений дает руководство по преобразованию следующих факторов в снеговые нагрузки на крышу:

  • Снеговые нагрузки на грунт
  • Открытие крыши
  • Тепловые крыши
  • Форма крыши
  • Дрейфующий
  • Важность здания

Даны таблицы снеговых нагрузок на грунт по регионам и методика расчета снеговых нагрузок на грунт, которые могут отличаться в зависимости от высоты от близлежащих измеренных значений. В Еврокоде 1 используются аналогичные методики, начиная со снеговых нагрузок на грунт, которые сведены в таблицы для отдельных частей Европы.

Обледенение - Крыши также должны быть спроектированы таким образом, чтобы исключить ледяных плотин, вызывающих в результате протекания талой воды под водой. снег на крыше и промерзание у карниза. Ледяные дамбы на крышах образуются, когда снег, скопившийся на наклонной крыше, тает и стекает по крыше под изолирующим слоем снега, пока не достигает температуры ниже точки замерзания, как правило, у карниза. Когда талая вода достигает замерзающего воздуха, лед накапливается, образуя плотину, а снег, который тает позже, не может должным образом стекать через плотину. Ледяные плотины могут привести к повреждению строительных материалов, а также к повреждению или травмам в результате падения ледяной плотины или попытки удалить ледяные дамбы. Таяние происходит в результате прохождения тепла через крышу под хорошо изолирующим слоем снега.

Коммунальные сети

В районах с деревьями электрическими распределительными линиями на столбах менее восприимчивы к снеговым нагрузкам, чем они могут быть повреждены падающими на них деревьями, повал тяжелым мокрым снегом. В других местах снег может нарастать на линии электропередач в виде «рукавов» из инейного льда. Инженеры проектируют такие нагрузки, которые измеряют в кг / м (фунт / фут), энергетические компании системы прогнозирования, которые могут вызывать такие системы прогнозирования погоды, которые могут вызывать такие нарастания. Изморозь можно вручную или путем создания достаточного короткого замыкания в пораженном сегменте линий электропередач, чтобы растопить наросты.

Спорт и отдых

Горные лыжи.

Снежный покров используется во многих зимних видах спорта и формы отдыха, в том числе катание на лыжах и санках. Общие примеры включают беговые лыжи, горные лыжи, сноуборд, ходьба на снегоступах и катание на снегоходах. Конструкция используемого оборудования обычно зависит от прочности снега, учитывающий коэффициент трения снега, обеспечивающий скольжение, часто улучшаемый за счет лыжных смазок.

Катание на лыжах - это, безусловно, самый популярный вид зимнего отдыха. По состоянию на 1994 год примерно 65–75 миллионов лыжников во всем мире было около 55 миллионов, которые занимались горными лыжами, остальные занимались беговыми лыжами. Примерно 30 миллионов лыжников (всех категорий) были в Европе, 15 миллионов в США и 14 миллионов в Японии. По сообщениям, в 1996 году насчитывалось 4500 горнолыжных курортов, 26000 подъемников и 390 миллионов лыжников, посещающих их в год. Преобладающим регионом для катания на горных лыжах была Европа, за ней следуют Япония и США.

Горнолыжные курорты все чаще полагаются на оснежение, производство снега путем нагнетания воды и сжатого воздуха через снежная пушка на горнолыжных склонах. Оснежение в основном используется для дополнения естественного снега на горнолыжных курортах. Это позволяет им повысить надежность снежного покрова и продлить лыжный сезон с поздней осени до ранней весны. Производство снега требует низких температур. Пороговая температура для оснежения повышенным понижением. Температура по влажному термометру используется в качестве метрики, поскольку в ней учитывается температура воздуха и относительная влажность. Создание снега - относительно дорогостоящий процесс с точки зрения энергопотребления, что ограничивает его использование.

Лыжный воск увеличивает способность лыж или других бегунов скользить по снегу, что зависит от свойств снега, так и от лыж. Чтобы обеспечить оптимальное количество смазки от таяния снега за счет трения о лыжи - слишком мало, и лы используют с твердыми кристаллами снега, слишком много и капиллярное притяжение талой воды замедляет работу лыж. Прежде чем лыжа скользить, она должна преодолеть значение статического трения. Кинетическое (или динамическое) трение возникает, когда лыжи движутся по снегу.

Война

Снег влияет на боевые действия, проводимые зимой, в альпийских условиях или в высоких широтах. Основными факторами являются улучшенная видимость для целей обнаружения целей во время падающего снега, улучшенная видимость целей на заснеженном фоне для наведения на цель и подвижность как механизированных, так и пехотных войск. Снегопад также может серьезно затруднить логистику снабжения войск. Снег также может служить укрытием и укреплением от огня стрелкового оружия. К числу отмеченных зимних боевых действий кампаний, в которых относятся снег и другие факторы повлияли на операции, захват:

  • вторжение Франции в Россию, когда плохие условия тяги для плохо подкованных лошадей затрудняли движение повозок с припасами. не отставать от войск. Эта кампания также сильно пострадала от холода, в результате чего отступающая река достигла Неман в декабре 1812 года с только 10 000 из 420 000, которые намеревались вторгнуться в Россию в июне того же года..
  • Зимняя война, попытка Советского Союза захватить территорию в Финляндии в конце 1939 года превосходную зимнюю тактику Финская армия, в отношении мобильности по снегу, камуфляжа и использования местности.
  • Битва на Выпуклости, немецкое контрнаступление во время Вторая мировая война, начавшаяся 16 декабря 1944 года, ознаменовалась сильными метелями, которые затруднили поддержку союзников с воздуха для наземных войск, но также помешали попыткам Германии снабдить свои передовые позиции. На Восточном фронте во время вторжения нацистов в Россию в 1941 году в ходе операции «Барбаросса» и русским, и немецким солдатам выдержать ужасные условия во время русской зимы. В то время как лыжная пехота была обычным явлением в Красной Армии, Германия сформировала только одну дивизию для передвижения на лыжах.
  • Корейская война, которая длилась с 25 июня 1950 года до перемирия 27 июля 1953 года, когда Северная Корея вторглась в Южную Корею. Большая часть боевых действий происходила в зимних условиях, включая снегопад, особенно во время битвы у водохранилища Чосин, которая была ярким примером холода, влияющего на военные действия, особенно автомобили и оружие.
Военные действия в снегу

Воздействие на экосистемы

Водоросли, Chlamydomonas nivalis, которые процветают в снегу образуют красные области в солнечных чашах на этой снежной поверхности

Растения и животные, эндемичные для заснеженных территорий, осуществляют способы адаптации. Среди приспособительных механизмов растений - покой, сезонное отмирание, приживаемость семян; а для животных - это спячка, изоляция, химия антифриза, потребление пищи, использование резервов изнутри тела и группировка для взаимного тепла.

Растительный мир

Снег взаимодействует с растительностью пополам. В основном, растительность может влиять на отложение и удержание снега и, наоборот, наличие снега может влиять на распространение и рост растительности. Ветви деревьев, особенно хвойных пород, задерживают падающий снег и предотвращают его скопление на земле. Снег, взвешенный на деревьях, уносится быстрее, чем на земле, из-за того, что он больше подвержен воздействию солнца и движения воздуха. Деревья и другие растения также могут быть удержанием снега на земле, который будет уничтожен был бы унесен ветром или растоплен солнцем. Снег влияет на растительность по-разному, наличие накопленного материала может быть начало роста, но ежегодное начало роста зависит от ухода снежного покрова для тех растений, которые погребены под ним. Кроме того, лавины и эрозия из-за таяния снега могут размывать местность с растительностью.

Животный мир

Песец, хищник мелких животных, живущих под снегом

Снег поддерживает самых разных животных как на поверхности, так и внизу. Многие беспозвоночные процветают в снегу, включая пауков, ос, жуков, снежных скорпионов и коллембол.. Такие членистоногие обычно активны при температурах до -5 ° C (23 ° F). Беспозвоночные делятся на две группы по выживанию при отрицательных температурах: устойчивые к замерзанию и те, которые избегают замерзания, потому что они чувствительны к замерзанию. Первая группа может быть морозоустойчивой из-за способности производить антифризы в жидкостях организма, что позволяет выжить при длительном воздействии в условиях ниже нуля. Некоторые организмы голодают зимой, в результате чего из их пищеварительного тракта выводится чувствительное к замерзанию содержимое. Способность пережить отсутствие кислорода во льду - дополнительный механизм выживания.

Маленькие позвоночные активны под снегом. Среди позвоночных альпийские саламандры активны в снегу при температурах до –8 ° C (18 ° F); весной они вырываются на поверхность и откладывают яйца в талых прудах. Среди млекопитающих, которые остаются активными, обычно меньше 250 граммов (8,8 унций). Всеядные с большей вероятностью впадут в оцепенение или впадают в спячку, тогда как травоядные с большей вероятностью сохранят пищевые тайники под снегом. Полевки хранят до 3 килограммов (6,6 фунта) пищи и пищух до 20 килограммов (44 фунта). Полевки также прячутся в общих гнездах, чтобы получить пользу друг от друга. На поверхности волки, койоты, лисы, рыси и ласки полагаются на этих подземных обитателей в поисках еду и часто ныряют в снежный покров, чтобы найти их.

За пределами Земли

Внеземной «снег» включает в себя осадки на основе воды, а также осадки других соединений, преобладающие на других планетах и ​​лунах в Солнечная система. Примеры:

См. Также

Лексикон

Примечательные снежные события

Отдых

Понятия, связанные с данным

Наука и ученые

Снежные постройки

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-08 07:18:41
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте