Як утвараецца снег і фактары, якія на яго ўплываюць
Снег — адна з самых захапляльных і важных пагодных з'яў у кліматычнай сістэме Зямлі. Для некаторых снег асацыюецца з прыгожай халоднай атмасферай гор або краін з чатырохсезонным кліматам. Аднак, пад яго прыгажосцю снег утвараецца ў выніку складаных атмасферных фізічных працэсаў, на якія ўплываюць розныя фактары, у тым ліку тэмпература, вільготнасць і воблачнасць. У гэтым артыкуле будзе абмеркавана, як утвараецца снег, і ключавыя фактары, якія вызначаюць, ці будзе ў рэгіёне снегапад, дождж або спалучэнне абодвух.
Вызначэнне снегу
Снег — гэта ападкі ( ліўневыя ападкі ) у выглядзе цвёрдых крышталяў лёду, якія падаюць з атмасферы на паверхню Зямлі. У адрозненне ад дажджу, які ўяўляе сабой вадкія кроплі вады, снег утвараецца, калі вадзяная пара ў атмасферы замярзае ў крышталі лёду ў аблоках, якія затым аб'ядноўваюцца, утвараючы сняжынкі, дастаткова вялікія і цяжкія, каб упасці на зямлю.
Цікава, што не ўсе нізкія тэмпературы аўтаматычна выклікаюць снег. Рэгіён можа быць вельмі халодным, але ўсё роўна не мець снегу, калі ў ім нізкае ўтрыманне вадзяной пары. І наадварот, у рэгіёнах з высокай вільготнасцю можа быць моцны снег, калі тэмпературныя ўмовы спрыяльныя.
Працэс утварэння снегу ў атмасферы
Снегаўтварэнне звычайна адбываецца ў слаістых або кучападобных аблоках у атмасферных пластах, дзе тэмпература ніжэй за нуль. Асноўныя стадыі наступныя:
1. Вадзяная пара падымаецца і астывае
Атмасфера заўсёды ўтрымлівае вадзяную пару. Калі вільготнае паветра Па меры ўздыму паветра (напрыклад, з-за нагрэву паверхні, сутыкнення з гарамі або наяўнасці сістэмы нізкага ціску) яно адыябатычна астуджаецца. Гэта астуджэнне памяншае здольнасць паветра ўтрымліваць вадзяную пару, у выніку чаго вадзяная пара пачынае кандэнсавацца або адкладацца.
2. Утварэнне ядра кандэнсацыі і ядра замярзання
Каб вадзяная пара ператварылася ў ваду або часціцы лёду, звычайна патрабуецца «ядро» ў выглядзе дробных часціц у паветры, такіх як пыл, марская соль, вулканічны попел або забруджвальныя рэчывы. Гэтыя часціцы часта называюць ядрамі лёду з-за ўтварэння крышталяў лёду. Без гэтых часціц вадзяной пары цяжэй утвараць крышталі лёду, хоць яны ўсё яшчэ могуць узнікаць пры пэўных умовах.
3. Тэмпература ў аблоках ніжэй за 0°C
Снег утвараецца, калі тэмпература воблака апускаецца ніжэй за 0°C. Аднак у рэальнай атмасферы многія воблакі ўтрымліваюць «пераахалоджаную» ваду, якая з'яўляецца вадкай вадой, што застаецца пры тэмпературы ніжэй за 0°C. Калі гэтая пераахалоджаная вада ўступае ў кантакт з крышталямі лёду, яна замярзае і спрыяе росту крышталяў.
4. Адклад: вадзяная пара непасрэдна ператвараецца ў лёд
Адным з асноўных працэсаў утварэння крышталяў снегу з'яўляецца адкладванне, прамое пераўтварэнне вадзяной пары ў лёд без праходжання праз вадкую фазу. Малекулы вадзяной пары прымацоўваюцца да дробных крышталяў лёду, павялічваючы іх памер. Рост крышталяў моцна залежыць ад тэмпературы і вільготнасці ўнутры воблака.
5. Агрэгацыя: крышталі аб'ядноўваюцца, каб стаць сняжынкамі
Пасля ўтварэння крышталі лёду могуць сутыкацца і зліпацца. Гэты працэс называецца агрэгацыяй. У выніку ўтвараюцца больш буйныя, часта складанай формы сняжынкі. У рэшце рэшт гэтыя сняжынкі падаюць на паверхню.
6. Падарожжа на паверхню: ці выжывае снег?
Пасля падзення з аблокаў сняжынкі праходзяць праз пласты тэмпература паветра можа змяняцца. Калі паветраны пласт пад воблакам дастаткова цёплы, снег можа растаць і ператварыцца ў дождж, перш чым дасягнуць зямлі. Калі тэмпература паветранага пласта каля паверхні толькі крыху вышэйшая за 0°C, снег усё яшчэ можа дасягнуць зямлі, але ён хутка растане.
Форма і структура сняжынкі
Сняжынкі бываюць розных формаў: некаторыя з іх маюць форму зоркі, іголкі, пласцінкі і нават больш няправільныя камякі. Гэтыя адрозненні вызначаюцца мікраўмовамі ўнутры воблака, асабліва тэмпературай і вільготнасцю. Пры пэўных тэмпературах крышталі, як правіла, растуць у форме пласцінак, а пры іншых яны лягчэй утвараюць іголкі або слупкі. Вось чаму кожная снежная бура можа ствараць розны характар снегу — некаторыя пухнатыя і сухія, іншыя вільготныя і цяжкія.
Фактары, якія ўплываюць на ўтварэнне снегу
Для таго, каб снег утварыўся і дасягнуў паверхні, важную ролю адыгрываюць наступныя фактары:
1. Тэмпература паветра (Вертыкальны тэмпературны профіль)
Найважнейшым фактарам з'яўляецца тэмпература не толькі на паверхні, але і ва ўсёй атмасферы ад аблокаў да зямлі. У цэлым:
– Калі тэмпература ўсяго паветранага пласта ніжэйшая за 0°C, ападкі, хутчэй за ўсё, будуць выпадаць у выглядзе снегу.
– Калі ў сярэдзіне атмасферы ёсць цёплы пласт, снег можа растаць і ператварыцца ў дождж.
– Калі снег растае, а потым вяртаецца ў халодны пласт бліжэй да паверхні, ён можа ўтвараць дробны град (мокры снег) або ледзяны дождж, у залежнасці ад таўшчыні халоднага пласта.
2. Вільготнасць і ўтрыманне вадзяной пары
Для снегу ў якасці сыравіны патрабуецца вадзяная пара. У вельмі халодных, але сухіх рэгіёнах снегапад выпадае рэдка. І наадварот, у раёнах паблізу мора або азёр, як правіла, больш вадзяной пары, што спрыяе больш інтэнсіўным снегападам, напрыклад, у выпадку з эфектам азёрнага снегу вакол Вялікіх азёр у Паўночнай Амерыцы.
3. Тыпы і дынаміка аблокаў
Густыя аблокі з моцнымі ўзыходзячымі патокамі ветру часцей выклікаюць ападкі. У навальнічных сістэмах узыходзячыя патокі ветру дапамагаюць астудзіць паветра і падтрымліваць перасычэнне лёдам, што дазваляе крышталям снегу хутка і ў вялікай колькасці расці.
4. Ціск паветра і метэаралагічныя сістэмы
Снег часта выпадае ў сістэмах нізкага ціску, якія нясуць узыходзячае вільготнае паветра. Халодныя і цёплыя франты таксама могуць выклікаць ападкі. Калі цёплае паветра прасоўваецца над халодным паветрам (нацяжэнне), ападкі могуць утварацца ў выглядзе вялікіх аблокаў, і калі халодны пласт дастаткова тоўсты, можа выпасці снег.
5. Вышыня над узроўнем мора і тапаграфія
Чым вышэйшы ўчастак зямлі, тым ніжэйшая тэмпература ў цэлым. Таму ў горных раёнах снег выпадае часцей, чым у нізінах на той жа шыраце. Тапаграфія таксама прымушае паветра ўздымацца (араграфічны пад'ём), павялічваючы ўтварэнне воблачнасці і ападкаў. Вось чаму горы часта выступаюць у якасці натуральных «снежных фабрык».
6. Тэмпература паверхні зямлі
Нягледзячы на тое, што снег можа выпадаць, ён не абавязкова назапашваецца адразу. Калі зямля яшчэ цёплая, снег растане пры кантакце з паверхняй. Назапашванне снегу звычайна адбываецца, калі тэмпература паверхні пастаянна застаецца каля 0°C або ніжэй, або калі снегапад настолькі моцны, што перавышае працэс раставання.
7. Вецер і турбулентнасць
Вецер уплывае на размеркаванне снегу падчас яго выпадзення і пасля таго, як ён назапашваецца на зямлі. Моцны вецер можа выклікаць снегапады і нераўнамернае назапашванне. Акрамя таго, вятры пераносяць цёплыя або халодныя паветраныя масы, што можа змяніць тып ападкаў.
8. Аэразольныя часціцы і забруджванне паветра
Часціцы ў атмасферы могуць выступаць у якасці ядраў замярзання. Пры некаторых умовах павелічэнне колькасці аэразоляў можа паўплываць на тое, як воблакі ўтвараюць крышталі лёду. Аднак эфект складаны: аэразолі могуць павялічваць колькасць ядраў, але яны таксама могуць змяняць структуру воблакаў, таму іх уплыў на ўтварэнне снегу адрозніваецца ў залежнасці ад месца.
Закрыццё
Снег утвараецца ў выніку ўзаемадзеяння вадзяной пары, нізкіх тэмператур, замярзальных ядраў, а таксама дынамікі аблокаў і атмасферы. Працэс пачынаецца з пад'ёму вільготнага паветра, утварэння крышталяў лёду ў аблоках пры тэмпературах ніжэй за 0°C, росту крышталяў шляхам адкладу і зліцця крышталяў у сняжынкі, якія затым падаюць на паверхню. Ці застануцца сняжынкі снегам, ці ператворацца ў дождж, у значнай ступені вызначаецца тэмпературным профілем ад воблака да паверхні, а таксама іншымі фактарамі, такімі як вільготнасць, тапаграфія і рэгіянальныя ўмовы надвор'я.
Разуменне таго, як утвараецца снег, не толькі займальнае з навуковага пункту гледжання, але і вельмі важнае для прагназавання надвор'я , кіравання воднымі рэсурсамі, бяспекі транспарту і нават даследаванняў змены клімату. Разумеючы фактары, якія ўплываюць на снег, мы можам лепш падрыхтавацца да яго ўздзеяння і ацаніць складанасць прыродных працэсаў, якія ўтвараюць гэтыя белыя шматкі.
