Caracteristicile stratului de zăpadă - abstract, pagina 2

Fig. 2. Clasificarea internațională a fulgilor de zăpadă

În funcție de condițiile meteorologice din diferite localități, "zăpada" cade. În regiunea baltică și în regiunile centrale adesea ninge sub formă de fulgi de zăpadă mari, complexe sau intergrown aleator cristal pescuit - fulgi stufoase. În 1944, la Moscova, bulgări de zăpadă a căzut la 10 cm. Diametrul maxim al s-a înregistrat sub formă de fulgi de peste 30 cm, greutate: - mai mult de 500 de grame la temperaturi scăzute și ridicate toamna vânt ace de gheață subțire precum și fragmente de tije sau alte forme. În Yakutia, această zăpadă se numește "praf de diamant". Pe teren, formează un strat de zăpadă pufos.







În plus față de precipitații, care cad din atmosferă, în timpul iernii există, de asemenea

precipitații crescânde, formate pe suprafața Pământului, acoperire cu zăpadă sau diverse obiecte. Este îngheț, îngheț și gheață.

Pe lângă aceste forme primare de precipitații, în stratul de zăpadă, în funcție de structură și proprietăți fizice, se disting trei tipuri (conform clasificării lui GK Tushinsky, 1968):

1) Zăpadă proaspătă - proaspăt sau proaspăt formată, formată în timpul vâscilor sau alunecărilor de zăpadă.

2) Old zăpadă - firnizirovanny sau zăpadă compactată de specii sau adâncime îngheț sunt modeste mediu grosier și nisipuri mișcătoare de zăpadă sau (zăpadă afânată, constând din cristale tubulare caliciforme putin legate, mobile).

3) Firn - o formă de tranziție de la zăpadă la gheață. Distinge Firn infiltrare care apare în momentul re-înghețarea apei în zăpadă și recristalizare rezultată din metamorfism zăpezii, fără apă lichidă. Firn cele mai mari granule pot fi cu granule fine (mai mică de 1 mm), medie (1-3 mm) și grosier (mai mare de 3 mm).

Proprietățile fizico-mecanice ale zăpezii și zăpezii

Zăpada este cel mai frecvent tip de precipitații solide. Snowflakes constituind zăpadă care se încadrează și sub formă de zăpadă, cristalele de gheață sunt plate, mai degrabă sub diverse forme, în principal, hexagonale, hexagonale și șase radiat. Dimensiunile fulgilor de zăpadă care cad în mod liber în aer ajunge la 10 mm.

Un strat de zăpadă este un strat de zăpadă așezat pe suprafața pământului și format în timpul ninsorilor. Compoziția stratului de zăpadă este foarte diversă, are o structură stratificată din mai multe motive: (. Radiația solară, eoliană și alte precipitații atmosferice și așa mai departe), căderile de zăpadă intermitentă, fulgi de zăpadă greutate proprie, sublimare și sublimare a cristalelor de zăpadă, impactul condițiilor meteorologice.

Astfel, capacul de zăpadă nu este stabil; puterea sa și toate proprietățile fizice și mecanice se schimbă continuu.

Capacul de zăpadă uscat este un sistem trifazat în două faze și umed - format din cristale de gheață, apă și aer care conțin vapori de apă.

Toate performanța de zăpadă depinde de densitatea sa, dar în același timp, densitatea de zăpadă este foarte variabilă, de la 10 la 700 kg / m 3 luate în considerare în general: densitatea diferitelor tipuri de zăpadă, densitate de zăpadă în aer liber, densitatea de zăpadă în pădure, densitatea de zăpadă densitatea zăpezii, densitatea zăpezii topite.

Densitatea zăpezii este foarte eterogenă în înălțimea capacului de zăpadă și depinde de durata și adâncimea apariției acestuia. Prin urmare, densitatea stratului de zăpadă este medie.

Prezența umidității (apă, vapori de apă) crește semnificativ densitatea zăpezii. Densitatea zăpezii topite este foarte importantă pentru prognoza inundațiilor din râuri. Observațiile arată că, în majoritatea cazurilor, acesta este schimbat la începutul de topire de la 180 la 350 kg / m3 în căldură de topire de 350 la 450 kg / m3, la sfârșitul topirii atinge 600 kg / m3.

Densitatea zăpezii în pădure este mai mică decât în ​​zonele deschise, ceea ce se explică prin scăderea vântului în pădure și intensitatea scăzută a dezghețărilor de iarnă.

Porozitatea capacului de zăpadă se datorează prezenței unui număr mare de goluri între cristalele de gheață care formează pori interconectați și penetrează în toate direcțiile capacul de zăpadă.

Porozitatea capacului de zăpadă este legată de structura și modificările sale, deoarece se îngroașează de la 98 la 20%. La începutul topirii zăpezii (de obicei la o densitate de 280-300 kg / m 3), este de 73-67%.

Permeabilitatea la aer a capacului de zăpadă se explică prin prezența porilor prin acesta și se caracterizează prin coeficientul de conducere a aerului. În absența unei faze lichide, capacul de zăpadă va fi respirabil dacă dimensiunile porilor sau capilarelor sunt suficiente pentru mișcarea liberă a moleculelor de aer. În consecință, coeficientul de permeabilitate a aerului depinde în mod semnificativ de structura stratului de zăpadă; se diminuează pe măsură ce devine mai densă.

Permeabilitatea la apă a zăpezii de gravitate a apei provenite din ploi sau topirea stratului de zăpadă de sus depinde de numărul, mărimea și forma porilor în stratul de zăpadă, disponibilitatea straturilor de gheață și așa mai departe. T. E. Structura pe zăpadă.

Capacitatea de menținere a apei din capacul de zăpadă este caracterizată de cea mai mare cantitate de apă pe care o poate păstra în starea sa actuală. Această caracteristică este de mare importanță pentru calcularea inundațiilor. Ea a fost studiată de PP Kuzmin într-un mod experimental pe instrumente special concepute folosind metode greutate și calorimetrice.

Ca urmare a cercetării sa constatat că capacitatea de menținere a capacității de acoperire a zăpezii depinde de structura și densitatea acesteia: o densitate mai scăzută a apei corespunde unei capacități mai mari de menținere a apei.

Umiditatea zăpezii este cantitatea de apă pe care o conține în acest moment capacul de zăpadă. Este foarte important pentru caracteristicile sale fizice și este determinată de metoda calorimetrică.

Coeficientul de reflectare a radiației solare de către zăpadă este mult mai mare decât cel al gheții și, în special, al apei.

Coeficientul de absorbție a radiației solare de către zăpadă este de asemenea ridicat; Este absorbit de stratul superior de zăpadă și, prin urmare, nu atinge suprafața sa de bază.







Proprietățile electrice, radioactive și acustice ale zăpezii au devenit din ce în ce mai importante în ultimii ani, dar nu au fost studiate în mod adecvat până în prezent.

În primul rând, zăpada uscată se caracterizează printr-o conductivitate electrică scăzută, care face posibilă plasarea firelor chiar neizolate pe suprafața sa. Studiile pentru densitatea zăpezii uscată de aproximativ 100 - 500 kg / m3, la o temperatură de -2 - -16 ° C, a arătat că ρe specific rezistență electrică este destul de ridicată (2,8 x 10 5-2.6 x 10 7 ohm · m ) și aproape de rezistența specifică a gheții uscate. În contrast, zăpada umedă are o rezistență electrică scăzută, care scade la 10 Ohm · m.

Capacul de zăpadă uscat este un dielectric. Permitivitatea stratului de zăpadă ε depinde de frecvența undelor electromagnetice, de lungimea și de starea zăpezii (temperatură, densitate, structură, umiditate). Permitivitatea zăpezii este mult mai mică decât cea a gheții (εol = 73,95, ε∞ = 3,8), și crește cu creșterea densității și umidității.

Proprietățile acustice ale zăpezii se manifestă, de exemplu, în scârțâitul sub schiuri, în schițe de sanie, sub picioarele pietonilor și în alte cazuri. Scârțâirea zăpezii depinde de densitatea, presiunea și temperatura acesteia. Se observă că scârțâitul se aude la o temperatură de la -2 la -20 ° C; sub această temperatură nu se aude un scârțâit. Conectarea scânteii cu temperatura poate fi explicată prin faptul că rezistența cristalelor de zăpadă crește odată cu scăderea temperaturii și, prin urmare, fractura sub presiune este însoțită de sunet. La temperaturi sub -20 ° C, fulgii de zăpadă sunt suficient de puternici și se rupe foarte puțin sub presiune.

Proprietățile mecanice ale zăpezii au o importanță deosebită atunci când se utilizează ca material de construcție, atunci când se transportă mărfuri pe acestea, precum și când se studiază avalanșe de zăpadă.

Se constată că dependența de frecare alunecătoare pe zăpadă a diferitelor corpuri pe temperatura zăpezii este ambiguă. Cele mai bune condiții pentru deplasarea schiurilor și a săniilor sunt observate la o temperatură cuprinsă între -3 și -10 ° C. Cu creșterea densității zăpezii și a vitezei de mișcare, coeficientul de frecare alunecător scade.

Rezistența zăpezii la întindere a fost investigată prin ruperea probei din propria greutate prin tăierea gâtului pre-planificat. Zăpada proaspătă căzută are o rezistență mică la rupere, aproape zero, iar în zăpada compactizată, rezistența la rupere crește odată cu creșterea densității și atinge o valoare de 0,027 × 105 Pa. Rezistența la ruperea zăpezii umede este mai mică decât cea uscată. În general, rezistența la ruperea zăpezii depinde de temperatura, densitatea și structura sa.

Compresia zăpezii sub acțiunea unei sarcini este una din caracteristicile sale. S-a stabilit în experimente că zăpada uscată caked se descompune la o încărcătură de aproximativ 1,5 x 105 Pa. Rezistența zăpezii crește semnificativ după adăugarea apei și înghețarea acesteia. Fără îndoială, rezistența la compresiune a zăpezii depinde de densitatea acesteia, dar nu există date fiabile cu privire la această problemă.

Duritatea este proprietatea unei substanțe care se opune inserției în ea a unui alt corp care nu este teoretic deformat. Caracterizează puterea zăpezii și, în special, capacitatea de rulare a capacului de zăpadă. O măsură a durității este dimensiunea urmei (o zgârietură, o depresiune) lăsată pe materialul investigat de un corp solid absolut (condițional), implantat sub o anumită încărcătură.

În conformitate cu specificațiile tehnice, pe drumurile de zăpadă de iarnă, densitatea și duritatea zăpezii ar trebui să fie cel puțin egale cu 600 kg / m 3 și 10 6 Pa.

Vâscozitatea zăpezii joacă un rol important în formarea zăpezii. Zăpada proaspătă are o ductilitate mai mare și o viscozitate mai mică comparativ cu zăpada densă și chiar mai mult cu gheața. Integrarea boabelor de zăpadă - firnizarea - duce la scăderea proprietăților sale de plastic.

Capacul de zăpadă pe toată perioada existenței sale este expus la diverși factori fizici și mecanici, ceea ce duce la o schimbare continuă a structurii, compoziției și volumului său. Acești factori și efectele pe care le exercită sunt departe de a fi suficient studiate.

Factorii și procesele fizice includ reglarea, recristalizarea, sublimarea și sublimarea, efectele helio- și geo-termice. Factorii mecanici includ gravitatea și vântul.

Reînghețare (repetată prin înghețare) se repetă de topire și de congelare a cristalelor de gheață care formează fulgi de zăpadă, sub influența presiunii specifice. Reînghețare zăpadă are loc cu o intensitate apreciabilă numai la temperaturi apropiate de 0 ° C, t. E. La o temperatură care nu necesită o presiune de suprafață mare pentru a determina topirea gheții.

Recristalizarea este un proces fizic prin care atomii de salt molecule dintr-un grilaj în rețeaua cristalină a cristalului și alte cristale unice sunt responsabile pentru intergrowth (fulgi de zăpadă).

În solide, există un număr de atomi și molecule a căror energie cinetică este suficientă pentru trecerea la starea gazoasă. Procesul de tranziție a materiei de la faza solidă la faza gazoasă, ocolind cea lichidă, se numește sublimare, iar procesul de cristalizare a materiei din vapori este sublimare. Cu un semn de sublimare a unui corp solid, ne întâlnim atunci când simțim mirosul său în aerul înconjurător.

Deoarece zăpada acoperă un număr mare de cristale de pori intercristaline cu suprafețele rază foarte mică de curbură și direcții diferite, distribuția grosimii în presiunea parțială a vaporilor va fi foarte neuniformă. Aburul format pe marginile ascuțite ale cristalelor, va curge în cavitățile și aerul satureaza, trece în apă și îngheț. Prin urmare, un proces de rotunjire de cristale de gheață și o creștere a volumului lor, adică. E. Există așa-numitele zăpadă firnizatsiya. Acest proces este observat sub izotermă și activat în prezența stratificarea temperaturii. Capacul de zăpadă este o diferență semnificativă de temperatură, deoarece suprafața sa răcit mult sub zero grade, comparativ cu stratul de suprafață. În legătură cu acest lucru creează o diferență suplimentară a presiunii parțiale a vaporilor de apă din stratul de zăpadă cu un gradient direcționat din partea de jos în sus, ceea ce sporește și mai mult migrarea vaporilor de apă și firnizatsiyu zăpadă.

Dezghețarea repetată a cristalelor de gheață și înghețarea apei contribuie, de asemenea, la întărirea zăpezii. Topirea cristalelor începe cu părțile lor proeminente - colțuri, raze, coaste. Prin urmare, cristalul parțial dezghețat dobândește o formă rotunjită sub formă de granule. topirea repetată a boabelor de cristal cresc în mărime datorită pătrunderii picăturilor de apă pe ele la cristalite adiacente și t. D. In snowpack crește porii și pe pereții lor la îngheț depuse cauzate de sublimare. Procesul este accelerat de apa gravitationala, care penetreaza deasupra ca rezultat al topiturii

stratul superior al capacului de zăpadă.

O valoare ecologică importantă este permeabilitatea aerului la Sp. Datorită mișcării aerului prin zăpadă, este posibilă relocarea plantelor sub Sp. răspândirea mirosurilor de sub zăpadă, ajutând renii să găsească yagelul și vulpile la șoareci. Caracteristicile radiației depinde de starea zăpezii. Albedo (vezi) zăpadă pentru radiația solară totală în timpul iernii (în absența contaminării) poate ajunge la 95%, dar pe măsură ce poluarea și condensarea albedo scad. Albedo-ul mediu pentru zăpada proaspătă uscată este de 82%, umedă - 72%, vechi 65% uscat și umed 50% (conform datelor din partea europeană a Rusiei). Penetrarea radiației solare, în funcție de structura Sp. limitate la o adâncime de 30-50 cm pentru zăpadă uscată și 10-15 cm pentru umed. Abilitatea zăpezii de a transmite lumină joacă un rol important în dezvoltarea plantelor timpurii de înflorire (ninsoare, soldellani etc.). Zapada opac la radiația longwave, aceasta conduce la un efect de seră unic: la putere mică zăpadă uscată unde scurte radiație solară pătrunde prin zăpadă, se încălzește temperaturile solului și aerului slabootritsatelnyh pot provoca topirea zăpezii de mai jos. Radiația de noapte și reflectarea luminii de zi a radiației solare. conduc la un efect de răcire puternic al capacului de zăpadă în aer sub el: cele mai scăzute temperaturi apar de obicei pe nopți clare direct sub zăpadă proaspăt căzută. În transport și construcții, zăpada provoacă mari daune ca urmare a zăpezilor, avalanșelor și avalanșelor din munți.

1.2. Dependența stratului de zăpadă de condițiile meteorologice.

1.3. Regularitățile formării stratului de zăpadă în Câmpia Rusă.

Practic precipitațiile cad din toate masele de aer, dar cele mai multe sunt legate de aerul atlantic cu latitudini temperate. În sud-vest, o mulțime de umiditate aduce aer tropical. Precipitarea este cauzată, în principal, de circulația maselor de aer pe fronturile arctice și polare, iar numai 10% din acestea sunt date prin procedee de intramassage în timpul verii.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: