Изучение снежного покрова

ИЗУЧЕНИЕ СНЕЖНОГО ПОКРОВА педагог дополнительного образования, к.г.н. МАУ ДО ДЮЦ «Планетарий» г. Новосибирск, Царегородцева Антонина Григорьевна

Некоторые понятия, связанные со снегом и льдом

Снег : снег, снежный покров, пороша, наст, фирн, фирновая граница, снеговая линия, проталина.

Перенос снега : снегопад, метель, вьюга, буран, пурга.

Снежные образования : поземок, крупа (осадки), лавина, сугроб, надув, заструга, снежник, снежница.

Зимние забавы : снежки, снеговик, каток.

Сооружения из снега или льда : снежная крепость, иглу, ледяные скульптуры.

Лёд: лёд, снежура, шуга, паковый лёд, гололёд, гололедица, изморозь, иней.

Образования из льда : криосфера, ледник, шельфовый ледник, айсберг, льдина, наледь, ледяной покров, вечная мерзлота, ископаемый лед, сосулька, торосы.

Научные дисциплины : криология, гляциология

Снег  — форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда

Снежный покров  — слой снега на поверхности Земли, образовавшийся в результате снегопадов и метелей

Пороша - выпавший ночью и переставший идти к утру снег

Наст  - плотная корка снега на поверхности (или, в результате последующих снегопадов, в более глубоких слоях) снежного покрова, образующаяся в результате подтаивания и последующего замерзания снега либо в результате ветрового уплотнения (ветровой наст).

Фирн  - плотно слежавшийся, зернистый и частично перекристаллизованный, обычно многолетний снег, точнее — промежуточная стадия между снегом и глетчерным льдом. 

Фирновая граница  ( фирновая линия ) — нижняя граница области фирнового питания на леднике, точнее — граница распространения старого фирна.

Снеговая линия  — уровень земной поверхности, выше которого накопление твёрдых атмосферных осадков преобладает над их таянием и испарением. 

Проталина  — место, где стаял снег и открылась земля.

Криология  — комплексная наука о природных объектах и процессах, происходящих в криосфере.

Гляциология  - наука о природных льдах во всех их разновидностях на поверхности земли, в атмосфере, гидросфере и литосфере.

Впервые снежинки как кристаллы строгой формы описал немецкий астроном Иоганн Кеплер в работе «О шестиугольных снежинках» (1611 г).

В 1635 году формой снежинок заинтересовался французский философ, математик и естествоиспытатель Рене Декарт, написавший трактат «Опыт о метеорах». Декарт впервые нашел и описал достаточно редкую двенадцатиконечную снежинку. До сих пор неясно, при каких условиях она образуется.

В 1665 году Роберт Гук увидел с помощью микроскопа и опубликовал множество рисунков снежинок самой разной формы.

Вильсон Бентли (1865-1931) по прозвищу «Снежинка» был американским фермером и занимался фотографией снежных кристаллов. В 15 лет он получил в подарок микроскоп, через три года прикрепил к нему фотоаппарат и в 1885 году, после множества проб и ошибок получил первую удачную фотографию снежинки под микроскопом. Он занимался этим сорок шесть лет, сделав более 5000 уникальных снимков. 

Сигсон первым из российских фотографов стал снимать снежинки и сделал около двухсот таких снимков. Для получения снимка снежинка помещалась под микроскоп с увеличением от 15 до 24 раз. Чтобы не растопить объект, приходилось охлаждать руки и дышать через трубку, отводящую воздух в сторону (в конце концов фотограф заработал ревматизм пальцев рук).

Известно несколько классификаций снежных кристаллов. В 1951 г. Комиссией снега и льда Международной ассоциации гидрологических наук предложена классификация, различающая семь основных форм кристаллов:

• - пластинки,
• - звездчатые кристаллы,
• - столбцы или колонны,
• - иглы,
• - пространственные дендриты,
• - столбцы с наконечниками
• - неправильные формы.

И еще три вида твердых осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.

Профессор Укихиро Накайя из университета в Хоккайдо первым предположил, что величина и форма снежинок зависят от температуры и влажности воздуха, и подтвердил эту гипотезу экспериментально, выращивая в лаборатории кристаллы льда разной формы. 

С понижением температуры обычно снежинки становятся более мелкими. Меняется и форма снежинок: от красивых правильных звездочек - к пластинкам и неправильным столбикам.

С чем связана плоская форма снежинок? Основная форма кристаллического снега – шестиугольная призма, которая включает две шестиугольные "базовые" поверхности и шесть прямоугольных граней.

СНЕГ - форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда. Он возникает, когда микроскопические капли воды в облаках примыкают к пылевым частицам и замерзают.

Появляющиеся при этом кристаллы льда, не превышающие поначалу 0,1 мм, падают вниз и 13 растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются известные шестиконечные формы. Из-за особой структуры молекул воды возможны углы лишь в 60° и 120°.

Со временем выпавший снег частично утрачивает свою первичную структуру под влиянием собственного веса, температуры и ветра. Чем дольше лежит снег, чем больше он утрамбовывается, тем меньше в нем остается от первоначальных кристаллов льда. Старый снег  утрачивает первоначальную структуру и преобразовывается в более или менее крупные зерна. При этом меняется и плотность снега. Для сухого снега это 10–20 кг/м3, для влажного — 100–300 кг/м3. Плотность лежалого снега — 200–600 кг/м3. Ломаясь, снежинка издает неслышимый нашему уху звук. Если же снежинок одновременно ломается много, то вы этот звук слышите — это ни что иное, как скрип снега у вас под ногами. На холоде снежинки становятся более твердыми и хрупкими, поэтому хруст снега можно услышать только при сильно минусовой температуре.

• Белый цвет снежинок происходит от заключённого в снежинке воздуха. Свет всех возможных частот отражается на граничных поверхностях между кристаллами и воздухом и рассеивается.

• Снежинки состоят на 95 % из воздуха, что обуславливает низкую плотность и сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч).

• Самая крупная когда-либо засвидетельствованная снежинка имела диаметр в 38 см. Обычно же снежинки имеют около 5 мм в диаметре при массе 0,004 г. Весит около миллиграмма, редко - 2...3 миллиграмма.

• В нормальных условиях снег тает при температурах воздуха выше 0°С. Однако в природе значительные объемы снега испаряются и при отрицательных температурах, минуя жидкую фазу. Этот процесс легко наблюдать самостоятельно.

• Переход от твердого состояния к газообразному называется СУБЛИМАЦИЕЙ ИЛИ ВОЗГОНКОЙ .

Прибор замера толщины снежного покрова (снегомерные рейки)

Степень покрытия земли снеж­ным покровом оценивается на глаз по 10-балльной системе, считая 1/10 часть видимой окрестности равной одному баллу. Характер залегания снежного по­крова определяется по пяти града­циям: 1) равномерный (без сугро­бов); 2) умеренно неравномерный (небольшие сугробы) без оголенных мест или с оголенными места­ми; 3) очень неравномерный (большие сугробы) без оголенных мест или с оголенными местами; 4) с проталинами; 5) лежит только местами.

При очень тон­ком снежном покрове, когда высота его у рейки равна 0,5 см и меньше, записывается 0; при отсутствии снега у какой-либо из реек соответствующая графа не заполняется. По отсчетам трех реек вычисляется средняя высота снежного покрова отдельно для каждого из двух участков и вписывается в книжку с округлением до целых сантиметров. Плотность снега определяется весовым снегомером (плотномером) на тех же участках, где ведутся ежедневные наблюдения за высотой снежного покрова. Для этого в нескольких метрах от реек выделяются специальные площадки размером не менее 50 м2. Определение плотности снега на участках производится один раз в декаду - 10, 20-го числа и в последний день месяца; при интенсивном снеготаянии плотность измеряется один раз в пятидневку. Плотность не определяется, если средняя высота снежного покрова менее 5 см.

Изучение снежного покрова

• снежный покров не является ледником, но тоже имеет слоистую структуру и состоит из снега, фирна и льда.

№ слоя снега от поверхности земли

Толщина слоя

Состав слоя (снег/фирн/лед)

Температура

воздуха

На поверхности снега

На поверхности почвы

Среднее значение

План описания снежного слоя:

• Цвет : белый, светло-серый, темно-серый и т.д.
• Вид снега :

• свежевыпавший;

• уплотнённый;

• фирновый, то есть состоящий их ледяных зёрен;

• ледяная корка;

• наст, то есть слой мелких ледяных кристаллов.

3. Влажность :

• сухой (рассыпчатый, трудно лепится в комок);

• влажный (липкий, хорошо лепится в комок);

• мокрый (при сжатии выделяется вода).

4. Твёрдость:

• очень мягкий (в слой проникают четыре пальца);

• мягкий (в слой проникает один палец);

• твёрдый (в слой проникает карандаш).

• очень твёрдый (в слой проникает только нож).

5. Характер границы между горизонтами : ■ ровная, горизонтальная; ■ волнистая; ■ ровная, наклонная.

Степень покрытия земли снежным покровом оценивается на глаз по 10-балльной системе, считая 1/10 часть видимой окрестности равной одному баллу.

7. Характер залегания снежного покрова определяется по пяти градациям:

1) равномерный (без сугробов);

2) умеренно неравномерный (небольшие сугробы) без оголенных мест или с оголенными местами;

3) очень неравномерный (большие сугробы) без оголенных мест или с оголенными местами;

4) с проталинами;

5) лежит только местами.

Сопоставление верхней части снежного профиля и текущих погодных условий:

- почему в верхней части профиля рыхлый снег?

- при каких условиях образуется фирн и ледовая корка?

«Лед формируется, когда на улице оттепель, фирн образуется с помощью снегопада под давлением, лед внизу – под самым большим давлением»

«Фирновый слой образуется из мелких кристалликов льда при давлении и оттепели. Снег рыхлый – только что выпавший. Лед – замерзшая вода или слипшийся фирн»

«Внизу всегда будет лед, в середине фирн, а наверху – всегда рыхлый снег»

«Каждый слой образуется при разных условиях.

Фирн: снегопад+оттепель или снегопад+оттепель+давление или снегопад+давление.

Лед: оттепель+снегопад+большое давление»

План описания снежного слоя:

1. Цвет : белый, светло-серый, темно-серый и т.д.

2. Вид снега :

• свежевыпавший;

• уплотнённый;

• фирновый, то есть состоящий их ледяных зёрен;

• ледяная корка;

• наст, то есть слой мелких ледяных кристаллов.

3. Влажность :

• сухой (рассыпчатый, трудно лепится в комок);

• влажный (липкий, хорошо лепится в комок);

• мокрый (при сжатии выделяется вода).

4. Твёрдость:

• очень мягкий (в слой проникают четыре пальца);

• мягкий (в слой проникает один палец);

• твёрдый (в слой проникает карандаш).

• очень твёрдый (в слой проникает только нож).

5. Характер границы между горизонтами : ■ ровная, горизонтальная; ■ волнистая;

■ ровная, наклонная.

6. Степень покрытия земли снежным покровом оценивается на глаз по 10-балльной системе, считая 1/10 часть видимой окрестности равной одному баллу.

7. Характер залегания снежного покрова определяется по пяти градациям:

1) равномерный (без сугробов);

2) умеренно неравномерный (небольшие сугробы) без оголенных мест или с оголенными местами;

3) очень неравномерный (большие сугробы) без оголенных мест или с оголенными местами;

4) с проталинами;

5) лежит только местами.

№ слоя снега от поверхности земли

Толщина слоя

Состав слоя (снег/фирн/лед)

Температура

воздуха

На поверхности снега

На поверхности почвы

Среднее значение

Дата обследования _____________________

ФИ ученика______________________

Название объединения _____________________