Плотность снега

Снег является наиболее распространенным видом твердых атмосферных осадков. Снежинки, составляющие падающий снег и образующие снежный покров, являются плоскими кристаллами льда весьма разнообразной формы, в основном гексагональной, шестигранной и шестилучевой. Узнайте о плотности снега, его водных свойствах и методах измерения плотности снежного покрова.

Общие сведения

Снег является наиболее распространенным видом твердых атмосферных осадков. Снежинки, составляющие падающий снег и образующие снежный покров, являются плоскими кристаллами льда весьма разнообразной формы, в основном гексагональной, шестигранной и шестилучевой. Размеры отдельных, свободно падающих в воздухе снежинок доходят до 10 мм.

Снежным покровом называют слой снега, лежащий на поверхности земли и образовавшийся при снегопадах. Состав снежного покрова весьма разнообразен, он имеет слоистое строение, обусловленное целым рядом причин: перемежающимися снегопадами, собственной массой снежинок, возгонкой и сублимацией снежных крист, воздействием атмосферных факторов (солнечной радиации, ветра, других атмосферных осадков и пр.).

Таким образом, снежный покров не является алловстабильным; его мощность и все физико-механические свойства непрерывно изменяются. Сухой снежный покров представляет собой двухфазную, а мокрый — трехфазную систему, состоящую из кристаллов льда, воды и воздуха, содержащего водяной пар.

Плотность и водные свойства снега

Все характеристики снега зависят от его плотности, но вместе с тем плотность снега в высшей степени изменчива, от 10 до 700 кг/м3. Обычно рассматривают: плотность различных видов снега, плотность снега на открытой местности, плотность снега в лесу, плотность снега в снежниках, плотность тающего снега.

Расчетные формулы для определения плотности снега построены на обобщении эмпирических данных. Одной из первых удачных формул, полученных в начале нашего столетия, является формула Абэ:

ρ = a · 10^bz

где a = 185,4; b = 0,545; z — глубина от поверхности снега, м.

Для практического пользования формулу (2.41) удобнее записать в следующем виде:

lg ρ = lg 185,4 + 0,545 z

Формула для расчета плотности снега в зависимости от его пористости и влажности:

ρ = ρл (1 - n) + knρв

где k — степень наполнения пор снега водой, изменяющаяся от 0 до 1; п — пористость снега; ρв и ρл — соответственно плотность воды и льда.

Плотность снега весьма неоднородна по высоте снежного покрова и зависит от продолжительности и глубины его залегания. Поэтому плотность снежного покрова является величиной осредненной.

По В.Д.Комарову средняя плотность снежного покрова в Европейской части России в конце зимы на севере находится в пределах 220 — 280 кг/м3; в средней полосе — в пределах 240 — 320 кг/м3; на юге — в б

М. СОФЕР, кандидат географических наук

Вес снега

Снег является одним из самых удивительных явлений природы. Мы видим его как мягкие и легкие снежинки, но сколько же он весит?

Снежинки очень легкие и весят около миллиграмма, иногда до 2-3 миллиграммов. Однако, когда снежные хлопья оседают и образуют снежный покров, их количество может достигать миллионов и миллиардов. За несколько часов огромные пространства суши могут оказаться под снежным покрывалом. На самом деле, снег может весить значительно больше, чем кажется.

Конечно, вес снега зависит от его плотности. Учитывая, что плотность снега может варьироваться от 10 до 700 кг/м3, мы можем рассмотреть различные виды снега и их плотность. Например, снег с очень низкой температурой может иметь плотность около 20 кг/м3, обычный снег имеет плотность от 80 до 100 кг/м3, а в холодных условиях плотность может достигать 180 кг/м3.

Если мы усредним эти значения, то получим около 100 кг/м3. Сравнивая с плотностью жидкой воды (1.000 кг/м3), мы можем сказать, что плотность снега составляет около 1/10 плотности воды. Исходя из этого, можно сделать приближенное предположение, что 1 см нового снегопада эквивалентно 1 мм дождевой воды на квадратный метр.

Однако, стоит отметить, что плотность снега может сильно изменяться в зависимости от многих факторов, таких как тип снежинок, плотность снега и изменения, которые происходят с снежным покровом. Поэтому эти значения являются лишь оценочными и могут меняться в каждой конкретной ситуации.

Снегомеры

Для измерения плотности и высоты снежного покрова используются специальные инструменты, называемые снегомерами. Снегомеры могут быть весовыми или объемными.

Весовой снегомер, например, имеет цилиндрическую форму с режущими зубьями и сантиметровой шкалой на наружной поверхности. Измерения проводятся путем погружения цилиндра снегомера в снег до соприкосновения с подстилающей поверхностью. Затем цилиндр очищается от снега, взвешивается и измеряется его вес.

Объемные снегомеры, напротив, не имеют приспособлений для взвешивания. В них пробу снега растапливают и измеряют объем образовавшейся воды.

Также существуют гамма-снегомеры, которые измеряют ослабление гамма-излучения от источника в снежном покрове. Это позволяет проводить дистанционные измерения плотности снега.

Одним из наиболее распространенных снегомеров является весовой снегомер ВС-43.

Что нам скажет Википедия?

Снегоме́р — метеорологический инструмент для измерения плотности и высоты снежного покрова.

Устройство

Обычно снегомер состоит из цилиндра с режущими зубьями и сантиметровой шкалой на наружной поверхности, крышки, ручки, и весового устройства: серьги для подвешивания, коромысла, призмы, стрелки, груза, а также лопаточки.

Проведение измерений

Измерения проводят следующим образом. На ровном участке цилиндр снегомера погружается зазубренным концом строго вертикально в снег до соприкосновения с подстилающей поверхностью. Если попадаются снежные корки, лёгким подкручиванием цилиндра их прорезают. Когда труба достигнет почвы, записывают высоту снежного покрова по шкале. Затем с одного бока цилиндра отгребается снег, и под нижний конец цилиндра подводится специальная лопаточка. Вместе с ней цилиндр вынимают из снега и переворачивают нижним концом вверх. Очистив цилиндр от снега снаружи, подвешивают его к крючку весов. Весы уравновешивают при помощи подвижного груза и записывают число делений по линейке снегомера.

Плотность снега определяется как отношение веса пробы к её объёму, по формуле:

Разновидности снегомеров

Кроме описанного выше весового снегомера, где пробу снега взвешивают, существуют также объёмные снегомеры, не имеющие приспособлений для взвешивания. В этих снегомерах взятую пробу снега растапливают и измеряют мензуркой или дождемерным стаканом объём образовавшейся воды. Такие приборы применяются обычно на стационарных постах и станциях.

Существуют также гамма-снегомеры, принцип действия которых основан на измерении ослабления снегом гамма-излучения от источника, помещённого в снежный покров. Это позволяет проводить дистанционные измерения.

Одним из наиболее распространённых в России является весовой снегомер ВС-43.