SNÍH A JEHO PŘEMĚNY

Sněhem se na jedné straně označuje nejčastější forma pevných atmosférických srážek, ale na druhé straně se tím také rozumí jeho jednotlivé navrstvení na zemi, tzv. sněhový profil. A právě tento druhý moment by nás měl především zajímat při posuzování lavinového rizika a případného nebezpečí. Postupně si tedy nejprve popíšeme jednotlivé detaily a postupně se začneme dívat a posuzovat celkovou situaci ze širšího a širšího úhlu pohledu. Takže nejprve sněhové krystaly a jejich přeměna.



VZNIK VLOČEK SNĚHU


Schéma vzniku sněhových krystalů v oblacích (SnowCrystals.com)

Sněhové vločky vznikají v oblacích. Sněhové krystaly vznikají z podchlazených vodních kapiček v oblacích nebo přímou sublimací vodní páry na tzv. krystalická jádra, na něž se nabalují další a další molekuly vody. Přitom stále zachovávají šesterečnou krystalickou strukturu. Krystalky jsou formovány v podmínkách nízké prostorové koncentrace molekul vody. Proto nevzniká celistvá masa, jak lze běžně pozorovat při přechodu vody do pevného skupenství na zemském povrchu.

Jejich tvar je dán kombinací působení teploty, tlaku a koncentrace molekul vody (vlhkosti) v místě vzniku. O další podobě vločky rozhoduje teplota a vlhkost v jednotlivých hladinách atmosféry, kterými vločka prochází. Jak se mění tyto veličiny, tak se mění i způsob narůstání ledových krystalků, tedy tvar vločky.

Čím vyšší vlhkost vzduchu, tím víc molekul soupeří o volná místa, na která by se mohly připojit.

Čím nižší je teplota, tím snáze se utvářejí pevné vazby, které udržují molekuly vody ve vločce. Například vločky vznikající v poměrně suchém vzduchu při teplotách kolem -15°C mívá tvar destičky, při teplotách kolem -25°C se vytváří robustní hranolek.

Pro vznik nadýchaných šesticípých vloček jak z „učebnice“ je třeba, aby ve vzduchu bylo hodně vlhkosti, ideální je pro ně teplota kolem -14°C. A tak by se dalo pokračovat dál a dál ...





STRUKTURA VLOČKY


Struktura vločky závisí především na samotné molekule vody. Ta se skládá ze dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku: H2O. Při pokojové teplotě, když je voda v kapalném skupenství, jednotlivé molekuly vibrují, kloužou kolem sebe, narážejí jedna do druhé a zase se odrážejí. Přitom mezi nimi nezůstává skoro žádný volný prostor. Jakmile však teplota dostatečně poklesne, převáží elektrické vazby mezi molekulami nad tímto obvyklým chaosem a molekuly zůstanou fixovány v pevně daných pozicích. Říkáme tomu, že voda zamrzla.

Vzdálenost mezi molekulami vody znehybněnými mrazem je stále stejná. Pod rentgenem zjistíme, že se v krystalcích ledu s pozoruhodnou pravidelností opakuje obraz šestiúhelníka: v každém vrcholu šest molekul vody, z nichž každá je spojena s jinými molekulami ležícími po jejích stranách, nad ní a pod ní.
Schéma přeměny sněhu





PŘEMĚNY SNĚHU

Abychom pochopili, proč a kdy se lavinové riziko zvyšuje či snižuje, je pro nás zcela zásadní porozumět změnám, které se odehrávají ve sněhovém profilu. Tyto změny úzce souvisejí především s aktuálními ale i celkovými změnami počasí. Sněhový profil je jakýmsi zrcadlem těchto změn a pokud se naučíte v tomto zrcadle dobře číst, bude se vám v zasněženém terénu mnohem lépe a bezpečněji pohybovat ...

ROZLIŠUJEME TŘI ZÁKLADNÍ PŘEMĚNY SNĚHU:

Schéma přeměny sněhu

V rámci těchto změn rozeznáváme ve volném terénu tyto základní druhy sněhu a jejich přeměny:

1. BOTÍCÍ PŘEMĚNA (rozklad původního krystalu)
Nový sníhNový sníh
Zlomkový sníhZlomkový sníh
Okrouhlozrnitý sníhOkrouhlozrnitý sníh

2. VÝSTAVBOVÁ PŘEMĚNA (vznik úplně nových krystalů)
Hranatozrnitý sníhHranatozrnitý sníh
Pohárkové krystalyPohárkové krystaly

3. TAVÍCÍ PŘEMĚNA (teplo/mráz cykly)
FirnPřetavený sníh (firn)

ZVLÁŠTNÍ DRUHY SNĚHU
Povrchová jinovatka
Kompaktní led
Povrchové vrstvy a krusty



Poznámka:
Uměle vytvořený sníh se ve volném terénu nevyskytuje i když se již počítá do celkového přehledu základních druhů sněhu.





Baner 01


BORTÍCÍ PŘEMĚNA


(ROZKLAD PŮVODNÍCH KRYSTALŮ)
Doba trvání tohoto děje je závislá především na teplotě a působení větru. Při chladu trvá déle, při mírných teplotách se sněhová pokrývka stabilizuje rychleji. Tento proces začíná ihned po navrstvení nového sněhu. Krystaly ztrácí tepelnými (termickými) a mechanickými vlivy své hroty a tvoří se zakulacená zrna. Přitom se také zmenšuje objem pórů a celkový objem ubývá tzn. sněhová pokrývka si sedá a dochází k postupnému zpevnění. Také povrch krystalů se markantně zmenšuje. Může nastat i krátkodobá ztráta pevnosti při přechodu od nového sněhu ke zlomkovému. Odbourávání rozvětvení krystalů snižuje soudržnost. Nové můstky, které by mohly kompenzovat ztrátu pevnosti však ještě nejsou vytvořeny. V praxi to znamená zvýšené lavinové riziko během prvního nebo dvou dnů po sněžení. Větrem rozložený sníh se ve svém chování odlišuje od sněhu rozloženého sedáním, ačkoliv tvar zrna může být stejný.

Bortící přeměna


Působení větru, sněžení, slunc
    VLIV POČASÍ - SNĚŽENÍ, VÍTR, OTEPLENÍ
  • velmi mírné teploty po sněžení způsobují přechodně snížení pevnosti
  • teploty okolo 0°C urychlují tuto přeměnu
  • vysoký tlak (hodně nového sněhu) urychluje bortící přeměnu podstatně méně než vysoké teploty
  • nízké teploty zpomalují tento proces (při -5 °C - jeden až dva týdny)


ZÁKLADNÍ PROCESY V RÁMCI BORTÍCÍ PŘEMĚNY


Rozpad krystalu
  1. části sněhových krystalů s nižší povrchovou energií
  2. části sněhových krystalů s vyšší povrchovou energií
  3. přemístění materiálu z exponovaného okrajů do míst s nižší povrchovou energií
  4. led sublimuje na vodní páru a pak prochází podél hran krystalů k dutým (konkávním) místům a tam resublimuje znovu na led
Sesedání



BORTÍCÍ PŘEMĚNA - DRUHY SNĚHU


Rozpad krystalu

Nový sníh Nový sníh

Jedná se o sníh, který padá, nebo je čerstvě napadaný. Původní krystaly jsou ještě patrné. Nejprve se vyznačuje velkou nesoudržností (je velmi porézní, ještě se nestačil působením různých vlivů stmelit nebo se alespoň částmi svých krystalků do sebe zaklínit). V rozumných rozměrech je opravdu nesoudržný nový sníh bez vzájemných vazeb celkem bezpečný. Pokud se ale začnou postupně tvořit zárodky vazeb, začíná vzrůstat i nebezpečí.Tento sníh se stává základem pro laviny známé jako prachové, které se vyznačují obrovskými rychlostmi, tlakovými i podtlakovými vlnami.




SRÁŽKOVÉ ČÁSTICE (Precipitation Particles/PP)

Nový sníh
Sloupečky
(Columns)
PPco
Nový sníh
Jehličky
(Needles)
PPnd
Nový sníh
Destičky
(Plates)
PPpl
Nový sníh
Hvězdice, Dendrity
(Stellars, Dendrites)
PPsd
Nový sníh
Nepravidelné krystaly
(Irregular crystals)
PPir
Nový sníh
Kroupy
(Graupel)
PPgp

Nový sníh
Krupky
(Hail)
PPhl
Nový sníh
Ledové pelety
(Ice pelletes)
PPip
Nový sníh
Jinovatka
(Rime)
PPrm

Poznámka:
Díky působení fyzikálních jevů, zejména teploty a nasycení/přesycení vodní parou, vznikají v atmosféře různé typy sněhových krystalů: sloupečky, jehličky, destičky, hvězdice (dendrity), nepravidelné krystaly, kroupy, krupky, ledová zrnka, jíní. Fyzikální poměry v atmosféře, za kterých srážkové částice vznikly, se obvykle výrazně liší od fyzikálních poměrů ve sněhové pokrývce. Zatímco přesycení vodní parou vzhledem k ledu dosahuje ve sněhové pokrývce obvykle hodnot mezi 0 a 1 %, v atmosféře při tvorbě srážkových částic dosahuje zpravidla hodnot mnohem vyšších, od 0 do 50 % i více. Z toho plyne, že srážkové částice ve sněhové pokrývce obvykle nemají dlouhého trvání a rychle prochází přeměnou.





Zlomkový sníh foto

Zlomkový sníhZlomkový sníh

Tím, že se polámané zbytky původních krystalků především vlivem působení větru mezi sebe zakliňují víc a víc, dochází k jeho vetší a větší soudržnosti. Většinou je tato přeměna velmi náhlá a rychlá a může tak dojít k velmi nebezpečné situaci. Horní vrstvy bývají větrem téměř dokonale propojeny, ale tato vrstva se ještě nestihla spojit s podkladovou vrstvou. Zlomkový sníh stojí za vznikem velmi zákeřných deskových lavin. Pozor na závětrná místa, kde je větrem čerstvě uloženo velké množství sněhu.




ROZLOŽENÉ A ROZBITÉ SRÁŽKOVÉ ČÁSTICE (Decomposing and Fragmented precipitation particles/DF)

Nový sníh
Částečně rozložené srážkové částice
(Partly decomposed precipitation particles)
DFdc
Nový sníh
Větrem rozbité srážkové částice
(Wind-broken precipitation particles)
DFbk

FYZIKÁLNÍ PROCES
Zmenšení povrchové plochy pro snížení povrchové volné energie; také rozbití způsobená lehkými větry vede k počátečnímu rozpadu
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Rychlost rozkladu klesá s klesajícími teplotami sněhu a klesajícími teplotními gradienty
PEVNOST
Získá soudržnost zhutněním po počátečním snížení pevnosti v důsledku procesu rozkladu
FYZIKÁLNÍ PROCES
Transportované částice větrem (saltací) jsou rozbíjeny a spojovány větrem, často těsně; rozbití je často následováno zaokrouhlováním
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Rozbití a spojování větrem se zvyšují s jeho rychlostí
PEVNOST
Rychlé zhutňování vede k rychlému zvýšení pevnosti

Poznámka:
Tento druh sněhu vzniká prvotní přeměnou srážkových částic, zejména jejich rozkladem a rozbitím působením větru. Zrna již mohou nést stopy zaoblování. Vzhledem k tomu, že se jednotlivá sněhová zrna do sebe zakliňují, vznikají mezi nimi vazby a dochází k zhutňování, dochází k rychlému nárůstu soudržnosti sněhové pokrývky.





Okrouhlozrnitý sníh foto

Okrouhlozrnitý sníh Okrouhlozrnitý sníh

Za působení mírného oteplení dochází k postupnému odtávání i těch posledních rozvětvených částeček krystalu. Zůstává jakési jadérko – okrouhlozrnitý sníh. Tvarem jsou to již téměř kuličky, nemá téměř žádnou strukturu, nemá lesk, je matně bílý. Jedná se o závěrečnou fázi bortící přeměny. Pro svoji schopnost pojit se, přispívá k vetší stabilitě sněhového profilu.






ZAOBLENÁ ZRNA (Rounded Grains/RG)

Nový sníh
Malé oblé částice
(Small rounded particles)
RGsr
Nový sníh
Velké oblé částice
(Large rounded particles)
RGlr

FYZIKÁLNÍ PROCES
Snižování specifického povrchu pomalým úbytkem počtu zrn a zvětšením průměru zrn. Malé rovnovážné narůstání tvaru
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Míra narůstání se zvyšuje s rostoucí teplotou; narůstání je pomalejší ve sněhu s vysokou hustotou s menšími póry
PEVNOST
Pevnost způsobená zhutněním sněhových zrn. Pevnost narůstá s časem, usazováním a zmenšováním zrn
FYZIKÁLNÍ PROCES
Díky nízkým teplotním gradientům dochází k difúzi par mezi zrny, tzn. průměrné přesycení vodní páry zůstává pod kritickou hodnotou pro kinetický růst. Velké rovnovážné narůstání tvaru
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Míra narůstání se zvyšuje s rostoucí teplotou; narůstání je pomalejší ve sněhu s vysokou hustotou s menšími póry
PEVNOST
Pevnost způsobená zhutněním sněhových zrn. Pevnost narůstá s časem, usazováním a zmenšováním zrn


Nový sníh
Větrem spojené částice
(Wind packed particles)
RGwp
Nový sníh
Oblé částice s ploškami
(Faceted rounded particles)
RGxf

FYZIKÁLNÍ PROCES
Spojování a rozbíjení přenášených částic sněhu větrem, zaoblování díky jejich vzájemným vazbám v rámci způsobu transportu (saltací). Vyvíjí se buď do tvrdé, ale obvykle do křehké větrné kůry nebo do silnější větrné desky. (viz poznámky)
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Tvrdost se zvyšuje s rychlostí větru, zmenšování velikostí částic a mírnou teplotou
PEVNOST
Vysoký počet kontaktních bodů a malá velikost způsobují rychlé zvyšování pevnosti zhutněním
FYZIKÁLNÍ PROCES
Režim narůstání se mění, pokud je průměrné přesycení vodní páry větší než kritická hodnota pro kinetický růst. Díky tomu, tato přechodná forma vytváří plošky, pokud teplotní gradient narůstá
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Zrna se mění z důvodu rostoucího teplotní gradientu
PEVNOST
Snížení počtu vazeb může snížit pevnost

Poznámka:
Dochází k zaoblování sněhových zrn. Jde o důsledek celého procesu, který je nazýván jako bortící přeměna. V podmínkách mírného tepelného gradientu dochází k sublimaci ledu z exponovaných částí zrn s vysokou povrchovou energií a desublimaci v konkávních částech zrn s nízkou povrchovou energií. Dochází k propojování sněhových zrn a tím i k nárůstu soudržnosti sněhové pokrývky.





Baner 01



VÝSTAVBOVÁ PŘEMĚNA


(VZNIK ÚPLNĚ NOVÝCH KRYSTALŮ)
Výstavbová přeměna způsobuje tvoření nových krystalů uvnitř sněhové pokrývky. Konečným stadiem této přeměny jsou vytvářející se pohárkové krystaly, které se spolu s hranatozrnitým sněhem označují jako tekoucí (plovoucí) sníh. Díky velkým zrnům (do 5 mm a více) s málo vzájemnými kontaktními body dochází k odstranění povrchového zpevnění sněhu. Tvoření těchto pohárových krystalů se děje sublimací. Předpokladem je proto vysoký teplotní gradient (teplotní spád) ve sněhové pokrývce.

Výstavbová přeměna


Výstavbová přeměna postup

V průběhu zimy se sníh poblíž půdy zahřeje na 0 °C. Sněhová pokrývka Izoluje velmi dobře a rozsáhle ochrání půdu před zimním chladem. Teplejší vzduch v ;pórech u země obsahuje více vodní páry než chladnější vrstvy nad ním, což vede k tomu, že vodní pára stoupá ve směru studenějších vrstev a ukládá se na spodní straně chladnějších krystalů (přechod vodní pára-led). Nový krystal narůstá podél teplotního gradientu směrem dolů a dostává tak charakteristickou vypuklou nebo pohárkovou formu plovoucího sněhu. Pohárkové krystaly se mohou rovněž tvořit ve výše položených mezivrstvách. Rozhodující je vždy velký teplotní rozdíl na krátkých vzdálenostech.

V rámci zim, kdy je v počátku relativně nízká sněhová pokrývka a zároveň působí dlouhodobě mrazy, nemá sněhový profil šanci, aby vytvořil dobrý a stabilní základ pro další období. Lavinová situace proto může být velmi špatná a zákeřná velkou část zimy. Malé množství sněhu navíc také vyvolává falešný pocit bezpečí, ale například první nájezd nebo první další větší sněžení může způsobit sesuv mnoha lavin. Situace je o to zákeřnější, že díky tomu, že je celkově málo sněhu, bývá vyhlášen „pouhý“ 2. lavinový stupeň.



Nízké teploty
    VLIV POČASÍ - MRÁZ, CHLAD, STINNÉ SVAHY, ...
  • je obrovskou chybou si myslet, že dlouhodobé mrazy zpevňují sněhový profil
  • zákeřnost celé situace je, že celý proces probíhá uvnitř sněhového profilu bez zjevných signálů na povrchu
  • na stinných svazích probíhá výstavbová přeměna téměř neustále
  • čím větší je teplotní gradient, tím rychleji následuje výstavbová přeměna
  • všeobecně ale výstavbová přeměna probíhá podstatně pomaleji než bortící přeměna (jeden až čtyři týdny, v závislosti na teplotních gradientech)
Výstavbová přeměna krystaly



ZÁKLADNÍ PROCESY V RÁMCI VÝSTAVBOVÉ PŘEMĚNY

Výstavbová přeměna 01 Výstavbová přeměna 02 Výstavbová přeměna 03

Nestabilní vrstva uvnitř sněhového profilu

Málo sněhu a nízké teploty

Ochlazení po teplejší periodě






VÝSTAVBOVÁ PŘEMĚNA - DRUHY SNĚHU


Hranatozrnitý sníh foto

Hranatozrnitý sníh Hranatozrnitý sníh

Při nízkých teplotách (mrazu) se začíná vyvíjet z původního zborceného krystalku nová forma. Vznikají ledová zrnka hranatého tvaru s rovnými ploškami (fasetami). Dají se velmi dobře přirovnat k cukru krystal. Při pohledu z boku sněhového profilu se blyští a za určitých podmínek se z profilu jednotlivé krystaly až vysypávají.

O tomto ale i o následujícím druhu sněhu hovoříme jako o pohyblivém sněhu!

FYZIKÁLNÍ PROCES
Difúze par mezi zrny je řízena dostatečně vysokým teplotním gradientem, tzn. nadměrná hustota par je nad kritickou hodnotou pro kinetický růst





KRYSTALY S PLOŠKAMI (Faceted Crystals/FC)


Nový sníh
Plné částice s ploškami
(Solid faceted particles)
FCso
Nový sníh
Částice s ploškami blízko povrchu
(Near surface faceted particles)
FCsf

FYZIKÁLNÍ PROCES
Kinetické narůstání plných tvarů, tzn. plný krystal s ostrými hranami a rohy, stejně jako sklovité, hladké stěny (plochy)
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Míra narůstání se zvyšuje s teplotou, zvyšujícím se teplotním gradientem a klesající hustotou; nemusí docházet k narůstání na větší zrna ve sněhu s vysokou hustotou z důvodu malých pórů
PEVNOST
Pevnost se snižuje s rostoucí rychlostí narůstání a velikostí zrn
FYZIKÁLNÍ PROCES
Může se vyvíjet přímo ze srážkových částic (PP) nebo z rozložených a rozbitých srážkových částic (DFdc) v důsledku velkých teplotních gradientů poblíž povrchu.
Kinetické narůstání plných tvarů (viz výše FCso) v rané fázi vývoje
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Teplotní gradient se může pravidelně měnit, ale zůstává na vysoké absolutní hodnotě
PEVNOST
Nízká pevnost sněhu


Nový sníh
Zaoblené částice s ploškami
(Rounding faceted particles)
FCxr

FYZIKÁLNÍ PROCES
Tendence k přechodnému tvaru, který zmenšuje svůj specifický povrch; rohy a okraje krystalů se zaoblují
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Zrna se zaoblují v závislosti na klesajícím teplotním gradientu

Poznámka:
Uvnitř sněhového profilu se FCsf těžko odlišuje od FCso, pokud pozorovatel není obeznámen s vývojem sněhové pokrývky. FCxr lze obvykle jasně identifikovat pro krystaly větší než asi 1 mm. V případě menších zrn však pozorovatel bude muset zvážit postup při odlišení FCxr od RGxf.





Pohárkový sníh foto

Pohárkové krystaly Pohárkové krystaly

Vznikají výhradně uvnitř sněhového profilu a v uzavřených prostorách při dlouhotrvajících mrazech (pod –10°C). Nově vznikající krystalky jsou kalíškovité a duté. Tyto křehké a vzdušné pohárky pak nedokáží čelit původnímu či zvýšenému zatížení a hrozí zborcením. Jedná se o další velmi kritickou formu sněhu. Vyskytuje se především na severních svazích. Pozor: cca 70% spadlých lavin je ze severních svahů! U nás se ještě ojediněle mylně označuje zavádějícím názvem – dutinová jinovatka.

FYZIKÁLNÍ PROCES
Difúze par mezi zrny je řízena dostatečně vysokým teplotním gradientem, tzn. přesycení par je nad kritickou hodnotou pro kinetický růst





JINOVATKA V HLOUBCE (Depth Hoar/DH)


Nový sníh
Duté pohárky
(Hollow cups)
DHcp
Nový sníh
Duté hranoly
(Hollow prisms)
DHpr

FYZIKÁLNÍ PROCES
Tvorba dutých nebo kinetické narůstání krystalů plných ve tvaru pohárku
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Míra narůstání se zvyšuje s teplotou, zvyšujícím se teplotním gradientem a klesající hustotou; nemusí docházet k narůstání na větší zrna ve sněhu s vysokou hustotou z důvodu malých pórů, stejně jako FCso
PEVNOST
Obvykle křehký, ale pevnost se zvyšuje s hustotou
FYZIKÁLNÍ PROCES
Sníh se již zcela přeměnil; vysoký teplotní gradient ve sněhu s nízkou hustotou, nejčastěji prodloužený
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Utváření usnadňuje vysoká míra krystalové přeměny působící dlouhou dobu a sníh s nízkou hustotou
OBECNÝ ÚČINEK NA PEVNOST
Může být velmi špatně propojen


Nový sníh
Řetězce jinovatky v hloubce
(Chains of depth hoar)
DHch
Nový sníh
Velké rýhované krystaly
(Large striated crystals)
DHla

FYZIKÁLNÍ PROCES
Sníh je již zcela přeměněn; uspořádání do řetězců na kontaktech mezi krystaly/zrny; většina postranních vazeb mezi sloupečky během narůstání krystalu zmizela
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Narůstání usnadňují vysoká míra krystalové přeměny po dlouhou dobu a sníh s nízkou hustotou
PEVNOST
Velmi křehký sníh
FYZIKÁLNÍ PROCES
Vyvíjí se z předchozích fází popsaných výše; ke spojení dochází při vzniku nových krystalů [2]
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Delší doba potřebná než u jiných sněhových krystalů; ve sněhu s nízkou hustotou jsou nezbytná dlouhá období s vysokým teplotním gradientem
PEVNOST
Získává pevnost


Nový sníh
Zaoblená jinovatka v hloubce
(Rounding depth hoar)
DHxr

FYZIKÁLNÍ PROCES
Tendence ke snižování specifického povrchu tvaru, rohy a okraje krystalů se zaoblují; stěny mohou ztratit svůj reliéf, tzn. série rýh a odskoků pomalu mizí. Tento proces ovlivňuje všechny podtřídy jinovatky v hloubce
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Zrna se zaoblují díky klesajícímu teplotnímu gradientu
PEVNOST
Může získat pevnost

Poznámka:
Krystaly DH a FC mohou také narůstat ve sněhu o hustotě větší než cca 300 kg m – 3, například v polárních sněhových profilech nebo větrných deskách. Ty pak mohou být označeny jako „tvrdé“ nebo „nasycené“ jinovatky v hloubce [3].





Povrchová jinovatka foto

Povrchová jinovatka Povrchová jinovatka

Také na povrchu sněhové pokrývky, především na stinných svazích během dlouhých mrazivých období, se mohou tvořit nové krystaly. Na rozdíl od předchozích druhů sněhu tento vzniká díky vzdušné vlhkosti (například v blízkosti vody, nebo na přes den sluncem nasvícených svazích).

Vzniká za nízkých teplot na povrchu sněhové pokrývky vlivem radiačního ochlazování vyzařováním dlouhovlnného záření ze sněhové pokrývky. V takové situaci dojde nad sněhem ke vzniku mělké, ale velmi výrazné teplotní inverze, dojde přesycení vzduchu vodní parou vůči ledu a vysrážení krystalů povrchové jinovatky. Ta je anizotropní, má velmi malou soudržnost ve střihu.

Základní procesy jsou tedy téměř stejné a také z hlediska efektu nebezpečí je povrchová jinovatka pod čerstvě nasněženou vrstvou sněhu srovnatelná s plovoucím sněhem. Sama o sobě ale patří k těm nejkrásnějším druhům sněhu.

Jako další způsob vzniku tohoto sněhu byl popsán pomocí tzv. Nigg efektu (Paul Nigg, horský vůdce). V této chvíli stoupá teplý a relativně vlhký vzduch po sluncem ozářených svazích. Za hřebenem klesá a vane přes sněhovou pokrývku, která je v těchto místech výrazně studenější. A tak se vytváří Povrchová jinovatka na tomto úzkém ohraničeném pásu (často méně než 100 výškových metrů). Nigg efekt se častěji vyskytuje podél hlavního alpského hřebene než v ostatních oblastech.





POVRCHOVÁ JINOVATKA (Surface Hoar/SH)


Nový sníh
Krystaly povrchové jinovatky
(Surface hoar crystals)
SHsu
Nový sníh
Jinovatka v dutinách nebo trhlinách
(Cavity or crevasse hoar)
SHcv

FYZIKÁLNÍ PROCES
Rychlý kinetický růst krystalů na povrchu sněhu rychlým přenosem vodní páry z atmosféry na povrch sněhu; povrch sněhu ochlazený na nižší teplotu, než je teplota okolí pomocí radiační ochlazování
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Zvýšené ochlazování povrchu sněhu pod teplotu vzduchu, stejně jako zvyšování relativní vlhkosti vzduchu způsobuje navýšení míry narůstání. V polích s vysokým gradientem vodní páry, např. poblíž potoků, se mohou vyvinout velké vějířovité, peříčkové krystaly
PEVNOST
Křehká, extrémně nízká smyková pevnost; pevnost může zůstat nízká po dlouhou dobu, když na něj napadne studený suchý sníh
FYZIKÁLNÍ PROCES
Kinetický růst krystalů, které se vytvářejí kdekoli, kde je vytvořena nebo se již nachází dutina, tzn. velký chlazený prostor, ve kterém může být vodní pára ukládána za stále ještě klidných podmínek [2]


Nový sníh
Zaoblená povrchová jinovatka
(Rounding surface hoar)
SHxr

FYZIKÁLNÍ PROCES
Tendence ke snižování specifického povrchu tvaru, rohy a okraje krystalů se zaoblují; stěny mohou ztratit svůj reliéf, tzn. série rýh a odskoků pomalu mizí
ZÁVISLOST NA PARAMETRECH
Zrna se zaokrouhlují v reakci na klesající teplotní gradient
PEVNOST
Může získat pevnost

Poznámky:
Může být zajímavé si přesněji všímat tvaru krystalů jinovatky, jmenovitě destiček, pohárků, svitků, jehliček a sloupečků, dendritů nebo složených forem. Lze také určovat vícedenní narůstání.
Povrchová jinovatka se může tvořit především téměř nasyceným vzduchem, jak na volně exponovaných objektech, tak na povrchu sněhu při teplotách pod bodem mrazu. Tento druh jinovatky tvoří podstatnou část akumulace ve vnitrozemí Antarktidy. Byla nazvána "vzdušnou jinovatkou".
Krystaly jinovatky jsou velmi podobné jinovatce v hloubce.





Poznámka:
Laviny, které se díky vrstvě plovoucího sněhu odtrhnou, jsou ve své pravděpodobnosti uvolnění, rozměru a dosahu těžko předvídatelné a tedy velmi zákeřné. Ale ne vždy zvyšuje výstavbová přeměna ve sněhovém profilu lavinové nebezpečí. Pro mohutné, zhuštěné vrstvy z konce zimy může lehká výstavbová přeměna způsobit snížení napětí.





Baner 01


TAVÍCÍ PŘEMĚNA


(TEPLO/MRÁZ CYKLY)
Slunce, teplý vzduch a déšť mohou ohřát sněhovou pokrývku na 0 °C, což může vést k odtavení rohů a hran krystalů. Dostanou tak oblý tvar, přesunou se blíže k sobě a potáhnou se tekutým „povlakem“. Dutiny se vyplní vodou vyplňující póry, tím se ztrácí soudržnost (přilnavost), avšak rostou kapilární síly. Při dalším zvlhčení odtéká volná voda, pevnost rychle klesá. V průběhu přeměny tání vznikají velké, oblé krystaly, které jako u jiných druhů přeměny rostou na úkor těch malých. Přeměna tání je nezávislá na ročním období, je ale obzvláště charakteristická pro jaro jako převládající proces ve sněhové pokrývce.

    TAVÍCÍ PŘEMĚNA - RIZIKOVÉ MOMENTY
  • počátek tavící přeměny - oteplení nebo sluneční záření
  • tekoucí voda nebo déšť urychluje tuto přeměnu
  • masivní oteplení například i s deštěm - výrazné a velmi rychlé zhoršení lavinové situace (někdy až o dva stupně)
Tavící přeměna




TAVÍCÍ PŘEMĚNA - DRUHY SNĚHU


Firn foto

Firn Přetavený sníh (firn)

Vícenásobnou změnou tání a opětného zmrznutí vzniká hrubozrnitý sníh (průměr jader větší než 1 mm). Je-li proces tání velmi intenzivní, pokračuje do hloubky sněhové pokrývky, takže se pak pod tvrdou vrstvou nachází velmi nesoudržný a vlhký sníh. Tavící přeměna je nejsnadněji vysvětlitelná přeměna a její působení je dobře zjistitelné a posouditelné. Může se uskutečnit v krátké době a způsobit výrazné sesednutí (hrboly, rýhy, vlny).

Krásná jarní lyžovačka. Pozor ale na základové laviny (spíše tedy pozor na velmi provlhlou spodní část profilu, pozor ale také na kluzký podklad či podklad dobře jímající teplo, tedy skály).

Do této třídy se řadí jednak sníh s makroskopicky rozpoznatelným množstvím vody v tekutém skupenství a jednak sněhové krusty vzniklé opakovaným střídáním cyklů tání a mrazu. Částice této třídy vznikají tavnou přeměnou sněhových zrn jiných typů. Soudržnost klesá se vzrůstajícím podílem tekuté vody, velmi mokrý sníh může být zdrojem břečkových lavin (břečkotoků), které se mohou vyskytovat na vůbec nejmírnějších svazích (od 5° výš).

Sněhové krusty bývají velmi soudržné (soudržnost roste s počtem cyklů teplo/mráz), nicméně mohou vytvářet bariéru pro pohyb vodní páry ve sněhovém profilu, díky čemuž může docházet ke vzniku nestabilních typů sněhu (hranatorznitý, pohárkové krystaly) pod a nad sněhovou krustou.





ROZTAVENÉ FORMY (Melt Forms/MF)


Nový sníh
Seskupená oblá zrna
(Clustered rounded grains)
MFcl
Nový sníh
Zaoblené polykrystaly
(Rounded polycrystals)
MFpc

<FYZIKÁLNÍ PROCES
Mokrý sníh při nízkém obsahu vody (kyvadlový režim), tzn. udržení volné kapalné vody; shluky se tvoří pro minimalizaci povrchové energie
ZÁVISLOST NA NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PARAMETRECH
Roztavená voda může vytéct; příliš mnoho vody vede k MFsl; první zmrazení vede k MFpc
OBECNÝ ÚČINEK NA PEVNOST
Vazby typu led-led dodávají pevnost
FYZIKÁLNÍ PROCES
Teplo/mráz cykly vytvářejí polykrystaly, když voda v žilách zamrzne; buď mokrý při nízkém obsahu vody (kyvadlový režim) nebo znovu zmrazený
ZÁVISLOST NA NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PARAMETRECH
Velikost částic se zvyšuje s počtem teplo/mráz cyklů; pronikání záření může obnovit MFcl; přebytek vody vede k MFsl
OBECNÝ ÚČINEK NA PEVNOST
Vysoká pevnost ve zmrazeném stavu; nižší pevnost ve vlhkém stavu; pevnost se zvyšuje s počtem teplo/mráz cyklů


Nový sníh
Rozbředlý sníh
(Slush)
MFsl
Nový sníh
Teplo/mráz krusta
(Melt-freeze crust)
MFcr

FYZIKÁLNÍ PROCES
Mokrý sníh při vysokém obsahu kapalné vody (režim lanovky); špatně vázané, plně zaoblené monokrystaly a polykrystaly vznikají jako led a voda v termodynamické rovnováze
ZÁVISLOST NA NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PARAMETRECH
Odtok vody blokovaný kapilární bariérou, nepropustnou vrstvou nebo zemí; vysoký přísun energie do sněhové pokrývky slunečním zářením, vysokou teplotou vzduchu nebo přívodem vody (déšť)
OBECNÝ ÚČINEK NA PEVNOST
Málá pevnost kvůli rozpadajícím se vazbám
FYZIKÁLNÍ PROCES
Krusta teplo/mráz polykrystalů z povrchové vrstvy mokrého sněhu, která po znovu zmrznutí po navlhčení díky tavení nebo deštěm znovu ztuhne; nalezena buď mokrá, nebo zmrazená
ZÁVISLOST NA NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PARAMETRECH
Velikost a hustota částic se zvyšuje s počtem teplo/mráz cyklů
OBECNÝ ÚČINEK NA PEVNOST
Pevnost se zvyšuje s počtem teplo/mráz cyklů

Poznámky:
Teplo/mráz krusty MFcr tvoří na povrchu vrstvy o tloušťce nanejvýš několik centimetrů, obvykle nahoře na chladnějším sněhovým profilu. Zaoblené polykrystaly MFpc se budou spíše tvořit uvnitř sněhového profilu. MFcr obvykle obsahuje více znovu zmrazené vody než MFpc a nepřemění se zpět na MFcl

MFcr i MFpc mohou obsahovat rozpoznatelnou menšinu jiných tvarů, zejména velké kinetické růstové formy FC a DH. Příklady použití symbolu MFcr naleznete v pokynech





Firn foto

Led Ledové útvary, krusty

Vrstva ledu či vrstva ledu či firnu o různé mocnosti, vyskytující se ve kterékoliv hloubce sněhového profilu. Její hloubka a tloušťka je závislá na předchozím průběhu počasí. Nebezpečná nejen jako podklad pro nový sníh, ale za větších oblev (i déšt) se z ní muže vytvořit podkladní vrstvička pod volně tekoucí vodou a pak . . .





LEDOVÉ ÚTVARY (Ice Forms/IF)


Nový sníh
Ledová vrstva
(Ice layer)
IFil
Nový sníh
Ledový sloupec
(Ice column)
IFic

FYZIKÁLNÍ PROCES
Déšť nebo roztavená voda z povrchu pronikne do studeného sněhu, kde se znovu ochladí podél vrstev rovnoběžných kapilárních bariér díky vedení tepla do okolního studeného sněhu, tzn. sněhu při T < 0 °C; ledové vrstvy si obvykle zachovávají určitý stupeň propustnosti
ZÁVISLOST NA NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PARAMETRECH
Závisí na načasování prosakující vody a cyklech tání a opětovného zmrazení; s větší pravděpodobností dojde, pokud existuje rozvrstvení jemných vrstev přes hrubozrnné vrstvy
OBECNÝ ÚČINEK NA PEVNOST
Vrstvy ledu jsou silné, ale jakmile je sníh úplně provlhlý, ztrácí se pevnost
FYZIKÁLNÍ PROCES
Průtok vody uvnitř vtokových prstů zamrzne díky vedení tepla do okolního studeného sněhu, tzn. sněhu při T <0 °C
ZÁVISLOST NA NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PARAMETRECH
Vtokové prsty se pravděpodobněji vyskytnou, pokud je sníh silně vrstvený; zmrazení vylepšeno, pokud je sníh velmi studený


Nový sníh
Podkladový led
(Basal ice)
IFbi
Nový sníh
Dešťová krusta
(Rain crust)
IFrc

FYZIKÁLNÍ PROCES
Roztavená jezírka vody nad zeminou a zamrznutím díky vedením tepla do studené zeminy
ZÁVISLOST NA NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PARAMETRECH
Utváření je zlepšeno, pokud je zemina nepropustná a velmi chladná, např. Permafrost
OBECNÝ ÚČINEK NA PEVNOST
Na povrchu se může tvořit slabá vrstva kaše
FYZIKÁLNÍ PROCES
Výsledky působení mrznoucího deště na sněhu; vytváří tenké povrchové glazury
ZÁVISLOST NA NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PARAMETRECH
Kapky musí být podchlazeny, ale sloučeny před zmrazením
OBECNÝ ÚČINEK NA PEVNOST
Tenká křehká kůra


Nový sníh
Sluneční krusta
(Sun crust, Firnspiegel)
IFsc

FYZIKÁLNÍ PROCES
Roztavená voda z povrchové sněhové vrstvy opětovně zmrzne na povrchu v důsledku radiačního ochlazování; snižující se absorpce krátkých vln ve formujícím se skle zvyšuje skleníkový efekt ve spodním sněhu; další vodní pára může kondenzovat pod glazurou
ZÁVISLOST NA NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PARAMETRECH
Vytváří se za jasného počasí, teploty vzduchu pod bodem mrazu a silné sluneční záření; nesmí být zaměňována s teplo/mráz krustou MFcr
OBECNÝ ÚČINEK NA PEVNOST
Tenká křehká kůra

Poznámky:
V ledových útvarech se póry obvykle nespojují a na rozdíl od silně porézního sněhu nejsou rozeznatelná žádná jednotlivá zrna nebo částice. Určitá propustnost však zůstává, zejména při navlhčení, ale mnohem méně než pro porézní roztavené formy
Déšť a sluneční záření nejčastěji způsobují tvorbu mrznoucí krusty MFcr
Diskontinuální ledová tělesa, jako jsou ledové čočky nebo znovu zmrazené vtokové prsty, lze identifikovat příslušnými poznámkami









Check

The International Classification for Seasonal Snow on the Ground (2009)
FIERZ, C., et al., UNESCO, Paris, 2009 - Aktualizovaná verze moderní klasifikace sněhu


Check

Překlad části týkající se přímo dělení podle tvaru krystalů a zrn











REKAPITULACE - VLIV PRŮBĚHU TEPLOT



Teplota 01

Opakované oteplování a ochlazování
- zpevňování sněhové pokrývky
- odstraňování napětí v profilu

Teplota 02

Prudké ochlazení
- je výhodné obzvlášť, když je kolem nuly

Teplota 03

Výrazné oteplení
- snižuje pevnost sněhového profilu
- sníh je nahříván od povrchu, kde taje rychleji než ve své spodní chladnější části – vznik napětí

Teplota 04

Trvalé teplé počasí
- při déle trvajících teplotách nad nulou, sněhový profil provlhne a jeho pevnost a soudržnost prudce klesá

Teplota 05 Dlouhodobý mráz
- 5ºC - 10ºC, sníh křehne a vznikají nestabilní vrstvy plovoucího sněhu





MOHOU EXISTOVAT DVĚ ZCELA STEJNÉ VLOČKY?


Dvě téměř identické sněhové vločky, Foto Nancy Knight
Tato fotografie ilustruje dva sněhové krystaly, které, pokud nejsou identické, jsou určitě podobné. Krystaly byly naneseny na skleněné sklíčko potaženém olejem, vystaveny po dobu 11 sekund na konci tyče vycházející z letadla King Air (vlastněné Národní vědeckou nadací a provozované Národní vědeckou nadací). King Air létal mezi dvěma vrstvami cirrusového mraku nad Wausau, Wisconsin, jako součást experimentu. Spárované krystaly (spodní střed) jsou výjimečně silné duté sloupce. Obě mají vnitřní struktury, které jsou výrazně asymetrické. Rozdíl v koncích dutých sloupů naznačuje, že padaly podélně, a mírně větší růst levých polovin naznačuje, že šlo o spodní konce. Pravděpodobně spolu rostli. Sloupce jsou dlouhé zhruba 0,025 centimetrů a široké 0,017 centimetrů.

Představte si, kolik vloček muselo napadnout na naši planetu od dob jejího vzniku. Jeden odhad zní 10na35; pod tímto číslem – jedničkou následovanou 35 nulami – se skrývá množství sněhu těžší než celá zeměkoule, i přesto, že každá vločka váží pouhou miliontinu gramu. Jistě si řeknete, že se v takovém množství musely vyskytnout aspoň dvě, které byly zcela totožné - nebo snad ne?

Tak počítejme. Každá vločka obsahuje asi 10na18 (miliardu miliard) molekul vody a ty mohou být uspořádány nekonečným množstvím způsobů. Co je to nekonečné množství? Představme si osamělou vločku, jak se snáší k zemi a přitom zvolna roste. Hrubým výpočtem zjistíme, že než dopadne na zem, asi milionkrát se zopakuje situace, v níž si nová molekula, která se k ní bude chtít připojit, bude moci „vybrat“ z většího množství pozic než z jedné jediné. Spektrum možností tak narůstá do neuvěřitelných cifer. Počet možných tvarů vloček může být triliony trilionů krát větší, než kolik jich od počátku světa nasněžilo. A kromě toho je krajně nepravděpodobné, že by dvě vločky prošly zcela stejným vývojem, než napadnou na zem. Kdybychom současně z jednoho místa vypustily dva balónky, poletí každý jinam, protože je poženou jiné závany větru. Dvě vločky padající stejnou cestou navíc nemohou získat stejný tvar už proto, že molekuly vody, které pohltí prvá vločka, nemůže absorbovat vločka druhá.

Statistická data tak vedou k nevyhnutelnému závěru. Je mimořádně nepravděpodobné, aby by se na světě vyskytly dvě zcela stejné vločky.
Nancy Knight

Nancy Knight






A PROČ JE SNÍH BÍLÝ?


Jednotlivé sněhové vločky jsou stejně jako např. kostka ledu průhledné ve viditelné oblasti spektra. Bílá barva sněhu se zdůvodňuje tím, že světlo všech viditelných vlnových délek (různé barvy) je na hraničních plochách mezi ledovými krystaly a okolním vzduchem vícekrát odraženo a rozptýleno. Jedná se zde vlastně o obrovské množství hran ledových krystalků, na nichž se odráží a láme světlo. Překrytí a výsledné složení všech barev se pak lidskému oku jeví jako barva bílá. Často uváděnou analogií tohoto jevu je efektivní zbělení automobilového skla, které se po nárazu roztříští na mnoho drobných střípků s mnoha hranami.

Při novém sněhu je téměř 90% dopadajícího slunečního světla zase odraženo zpět do okolního vzduchu. U špinavého starého sněhu je odraz stále ještě přes 50%. Odražený podíl tak není přeměněn na teplo a neslouží tím k roztávání a následné redukci sněhu. Proto se sníh vlastně tímto způsobem sám chrání a uchovává se tak dál právě díky své bílé barvě - vyzařování.

Barva sněhu může být zásadně ovlivněna příměsemi přítomných v oblacích. Jemný písek z pouštních oblastí může sníh zbarvit do žluta nebo oranžova, průmyslové znečištění pak prakticky jakkoli. Pro sníh ve městech je typické, že rozbředlý sníh nejprve přijme hnědou barvu (sněhová břečka) a později při nakupení do postupně odtávajících kup na povrchu černá v důsledku usazování prachových částic.





Členství v:
Spolupráce s:
Partneři