Kaip susidaro sniegas ir kokie veiksniai jį įtakoja
Sniegas yra vienas įdomiausių ir svarbiausių orų reiškinių Žemės klimato sistemoje. Kai kuriems sniegas asocijuojasi su gražia, šalta kalnų ar šalių, kuriose vyrauja keturių metų laikų klimatas, atmosfera. Tačiau po savo grožiu sniegas susidaro dėl sudėtingų atmosferos fizikos procesų, kuriems įtakos turi įvairūs veiksniai, įskaitant temperatūrą, drėgmę ir debesuotumą. Šiame straipsnyje bus aptarta, kaip susidaro sniegas ir kokie pagrindiniai veiksniai lemia, ar regione bus snygis, lietus ar abiejų derinys.
Sniego apibrėžimas
Sniegas yra krituliai (lietaus lašai) kietų ledo kristalų pavidalu, kurie krenta iš atmosferos į Žemės paviršių. Skirtingai nuo lietaus, kuris yra skysto vandens lašeliai, sniegas susidaro, kai atmosferoje esantys vandens garai užšąla į debesyse esančius ledo kristalus, kurie vėliau susijungia ir sudaro pakankamai dideles ir sunkias snaiges, kad galėtų kristi ant žemės.
Įdomu tai, kad ne visais šaltais laikais automatiškai iškrenta sniegas. Regione gali būti labai šalta, bet vis tiek nesnigs, jei jame mažai vandens garų. Ir atvirkščiai, regionuose, kuriuose yra daug drėgmės, gali smarkiai snigti, jei temperatūros sąlygos yra palankios.
Sniego susidarymo procesas atmosferoje
Sniegas paprastai susidaro sluoksniuotuose arba kamuoliniuose debesyse atmosferos sluoksniuose, kur temperatūra yra žemiau nulio. Pagrindiniai etapai yra šie:
1. Vandens garai kyla aukštyn ir atvėsta
Atmosferoje visada yra vandens garų. Kai drėgnas oras kyla aukštyn (pavyzdžiui, dėl paviršiaus įkaitimo, susidūrimo su kalnais arba žemo slėgio sistemos buvimo), jis adiabatiškai vėsta. Dėl šio vėsimo sumažėja oro gebėjimas sulaikyti vandens garus, todėl jie kondensuojasi arba nusėda.
2. Kondensacijos šerdies ir užšalimo šerdies susidarymas
Kad vandens garai virstų vandeniu arba ledo dalelėmis, paprastai reikia „branduolio“ – mažų ore sklandančių dalelių, tokių kaip dulkės, jūros druska, vulkaniniai pelenai arba teršalai. Šios dalelės dažnai vadinamos ledo branduoliais, nes susidaro ledo kristalai. Be šių dalelių vandens garams sunkiau sudaryti ledo kristalus, nors tam tikromis sąlygomis jie vis dar gali susidaryti.
3. Debesų temperatūra žemesnė nei 0 °C
Sniegas susidaro, kai debesies temperatūra nukrenta žemiau 0 °C. Tačiau realioje atmosferoje daugelyje debesų yra „peratšaldyto“ vandens, kuris yra skystas vanduo, išliekantis žemesnėje nei 0 °C temperatūroje. Kai šis peratšaldytas vanduo liečiasi su ledo kristalais, jis užšąla ir skatina kristalų augimą.
4. Nusodinimas: vandens garai tiesiogiai virsta ledu
Vienas iš pagrindinių sniego kristalų susidarymo procesų yra nusodinimas – tiesioginis vandens garų virsmas ledu, jiems nepraeinant pro skystąją fazę. Vandens garų molekulės prisitvirtina prie mažų ledo kristalų, padidindamos jų dydį. Kristalų augimas labai priklauso nuo temperatūros ir drėgmės debesyje.
5. Agregacija: kristalai susijungia ir virsta snaigėmis
Susiformavę ledo kristalai gali susidurti ir sulipti. Šis procesas vadinamas agregacija. Rezultatas – didesnės, dažnai sudėtingos formos snaigės. Šios snaigės galiausiai nukrenta į paviršių.
6. Kelionė į paviršių: ar sniegas išlieka?
Nukritusios nuo debesies, snaigės prasiskverbia pro oro sluoksnius, kurių temperatūra gali skirtis. Jei oras po debesimi yra pakankamai šiltas, sniegas gali ištirpti ir virsti lietumi dar nepasiekęs žemės. Jei oro temperatūra prie paviršiaus yra tik šiek tiek aukštesnė nei 0 °C, sniegas vis tiek gali pasiekti žemę, bet greitai ištirpti.
Snaigės forma ir struktūra
Snaigės būna įvairių formų: kai kurios yra žvaigždės formos, adatos formos, plokštelės formos ir dar netaisyklingesnių gumulėlių. Šiuos variantus lemia debesies mikro sąlygos, ypač temperatūra ir drėgmė. Tam tikroje temperatūroje kristalai linkę augti plokštelės formos, o kitoje jie lengviau sudaro adatas ar stulpelius. Štai kodėl kiekviena pūga gali sukelti skirtingą sniego pobūdį – vienos yra purios ir sausos, kitos – šlapios ir sunkios.
Sniego susidarymą įtakojantys veiksniai
Kad sniegas susidarytų ir pasiektų paviršių, svarbų vaidmenį atlieka šie veiksniai:
1. Oro temperatūra (vertikalus temperatūros profilis)
Svarbiausias veiksnys yra temperatūra ne tik paviršiuje, bet ir visoje atmosferoje nuo debesų iki žemės. Apskritai:
– Jei visas oro sluoksnis bus žemesnė nei 0 °C, krituliai greičiausiai iškris sniego pavidalu.
– Jei atmosferos viduryje yra šiltas sluoksnis, sniegas gali ištirpti ir virsti lietumi.
– Jei sniegas ištirpsta ir vėl grįžta į šaltą sluoksnį netoli paviršiaus, priklausomai nuo šalto sluoksnio storio, gali susidaryti nedidelė kruša (šlapdriba) arba lijundra.
2. Drėgmė ir vandens garų kiekis
Sniegui kaip žaliavai reikalingi vandens garai. Labai šaltuose, bet sausuose regionuose sniego iškrenta retai. Priešingai, vietovėse prie jūros ar ežerų paprastai yra daugiau vandens garų, todėl sninga intensyviau, pavyzdžiui, ežero efekto sniego reiškinys aplink Didžiuosius ežerus Šiaurės Amerikoje.
3. Debesų tipai ir dinamika
Storuose debesyse su stipriais aukštyn kylančiais srautais didesnė kritulių tikimybė. Audrų sistemose aukštyn kylantys srautai padeda atvėsinti orą ir palaikyti per didelį ledo kiekį, todėl sniego kristalai gali greitai ir dideliais kiekiais augti.
4. Oro slėgio ir oro sistemos
Sniegas dažnai susidaro žemo slėgio sistemose, kurios neša kylantį drėgną orą. Šaltieji ir šilti frontai taip pat gali sukelti kritulius. Kai šiltas oras yra stumiamas aukštyn virš šalto oro (užliejamas), krituliai gali susidaryti dideliuose debesyse, o jei šaltas sluoksnis pakankamai storas, gali atsirasti sniegas.
5. Aukštis ir topografija
Kuo aukštesnė vietovė, tuo temperatūra paprastai žemesnė. Todėl kalnuotose vietovėse sniegas yra labiau linkęs nei žemumose toje pačioje platumoje. Topografija taip pat verčia orą kilti (orografinis keltuvas), todėl padidėja debesų susidarymas ir kritulių kiekis. Štai kodėl kalnai dažnai veikia kaip natūralios „sniego fabrikai“.
6. Žemės paviršiaus temperatūra
Nors sniegas gali iškristi, jis nebūtinai kaupiasi iš karto. Jei žemė vis dar šilta, sniegas ištirps vos palietęs paviršių. Sniego kaupimasis paprastai įvyksta, kai paviršiaus temperatūra nuolat išlieka apie 0 °C arba žemesnė arba kai sniego iškrenta tiek daug, kad slopina tirpimo procesą.
7. Vėjas ir turbulencija
Vėjas veikia sniego pasiskirstymą jam krentant ir kaupiantis ant žemės. Stiprus vėjas gali sukelti pustinius sniegus ir netolygų sniego kaupimąsi. Be to, vėjai neša šiltas arba šaltas oro mases, kurios gali pakeisti kritulių tipą.
8. Aerozolių dalelės ir oro tarša
Atmosferoje esančios dalelės gali veikti kaip užšalimo branduoliai. Tam tikromis sąlygomis padidėjęs aerozolių kiekis gali paveikti debesų ledo kristalų formavimosi būdą. Tačiau poveikis yra sudėtingas: aerozoliai gali padidinti branduolių skaičių, tačiau jie taip pat gali pakeisti debesų struktūrą, todėl jų poveikis sniego susidarymui įvairiose vietose skiriasi.
Uždarymas
Sniegas susidaro dėl vandens garų, šalčio, užšąlančių branduolių ir debesų bei atmosferos dinamikos sąveikos. Procesas prasideda nuo drėgno oro pakilimo, ledo kristalų susidarymo debesyse esant žemesnei nei 0 °C temperatūrai, kristalų augimo per nusėdimą ir kristalų susiliejimo į snaiges, kurios vėliau krenta ant paviršiaus. Ar snaigės išlieka sniegu, ar virsta lietumi, daugiausia lemia temperatūros profilis nuo debesies iki paviršiaus, taip pat kiti veiksniai, tokie kaip drėgmė, topografija ir regioninės oro sąlygos.
Suprasti, kaip susidaro sniegas, yra ne tik moksliškai įdomu, bet ir labai svarbu orų prognozavimui, vandens išteklių valdymui, transporto saugumui ir klimato kaitos tyrimams. Suprasdami veiksnius, darančius įtaką sniegui, galime geriau pasiruošti jo poveikiui ir įvertinti natūralių procesų, dėl kurių susidaro šie balti dribsniai, sudėtingumą.
