Снежный покров и метели, их климатическое значение
p align="left">Каков же коэффициент излучательной способности для снега?Снег излучает почти точно так же, как абсолютно черное тело. Более того, снег в этом смысле наиболее «черен» по сравнению со всеми другими природными образованиями на поверхности Земли.
П.П. Кузьмин объясняет это свойство тем, что поверхность снежного покрова имеет огромное количество пор сложной формы с очень маленькими «выходами» на поверхность. Известно, что можно создать искусственную модель абсолютно черного тела в виде так называемого «черного поглотителя», взяв сосуд с небольшим входным отверстием. Через него лучи проникают и выходят, претерпевая множество отражений, намного ослабляющих их энергию. Например, раскрытые окна домов, малые в сравнении с размерами комнат, извне кажутся черными, независимо от цвета комнатных стен. Поры снежного покрова играют, по-видимому, роль таких черных поглотителей (Дюнин, 1983).
Коэффициент излучательной способности «стареющего» снежного покрова падает, так как уменьшается количество поровых отверстий, выходящих на поверхность. Сами отверстия становятся крупнее за счет укрупнения зерен снега и его фирнизации. Долго пролежавший, тусклый и даже грязный снег оказывается «белее» свежевыпавшим!
Полнота поглощения снегом потоков радиационной энергии зависит от прозрачности снега, от его светопроницаемости. По П.П. Кузьмину, солнечные лучи способны пронизывать снег на глубину до 30 - 70 см в зависимости от его структуры, плотности, влажности и чистоты. Зимой сухой снежный покров глубиной 0,5 м и более можно считать практически непроницаемым для солнечной радиации. Мокрый весенний снег непроницаем для лучей при толщине 10 - 30.
Коэффициент отражения солнечной радиации (альбедо снега), как правило, очень велик. Для плотного чистого снега он колеблется от 0,85 до 0,95, а в Арктике и Антарктике альбедо снега достигает 0,98, т.е. почти вся энергия солнечной радиации, падающая на снег, им отражается и большей частью уходит безвозвратно в Космос. Это приводит к значительному охлаждению территории.
Снег отражает солнечные лучи не как зеркало, расположенное горизонтально, а как матовая поверхность, равномерно рассеивающая свет вовсе стороны. Это объясняется разнообразной ориентировкой множества поверхностных снежинок. Лишь не более 3% всех кристалликов случайно оказываются наклоненными почти горизонтально. Только они отражают лучи зеркально, вызывая всем знакомый эффект искристости снега: видны крупные блестки, отливающие иногда цветами радуги. Искристость снега в лунные ночи создает неизгладимое впечатление (Дюнин, 1983)!
Классификация метелей
Любая наука, становясь на ноги, прежде всего, создает свой язык, терминологию, классификацию изучаемых ею фактов. «Метелеведение» практически не имело своего общепризнанного языка, классификаций вплоть до пятидесятых годов нашего столетия.
Метелью называется атмосферное явление, состоящее в переносе снега более или менее сильным ветром.
Метель - очень сложное природное явление. Ветровой поток с включением снега ведет себя иначе, чем чистый ветер, так как метелевые снежинки влияют на скорость и турбулентность ветра. В метели принимают участие как снег, отложенный на поверхности земли, так и зародившийся в облаках и еще не достигший земли. Проведение и закономерности метелей существенно зависят от рельефа (орографии) местности. Наконец, действие метели определяется силой ветра, массой поднятого им снега и характером движения метелевых снежинок. Поэтому метели в настоящее время классифицируются по нескольким признакам (Дюнин, 1983).
По признаку источника появления несомых ветром снежинок различают:
1. верховую метель - снегопад при ветре до приземления атмосферных снежинок, после чего они становятся уже частицами снежного покрова. В верховой метели участвуют только атмосферные снежинки. Верховая метель в чистом виде наблюдается, например, если снег выпадает при ветре над кустарником, лесом, незамерзшим водоемом. Верховая метель условно отличается от спокойного снегопада по скорости ветра. Снегопад считается спокойным, если скорость ветра на высоте 10 м (примерная высота флюгеров метеорологических станций) не превышает 3 м/с;
2. низовую метель, при которой снег поднимается ветром с поверхности снежного покрова. Если перенос снега ветром ограничивается самым нижним слоем атмосферы, непосредственно над снежным покровом (несколько сантиметров или дециметров), явление называют поземкой.
3. общую метель, когда снег выпадает при достаточно сильном ветре и практически нельзя различить, в какой мере ветер переносит выпадающий снег, а в какой мере он срывает снег с поверхности снежного покрова (Хромов, 2004).
Метели могут приводить к перераспределению снежного покрова в горизонтальном направлении, к накапливанию сугробов снега у препятствий, к снежным заносам на дорогах и др. Особенно сильны они в России (пурга, буран), в Северной Америке (где сильные метели носят название близзардов), в Арктике и Антарктике. На окраинах Антарктического материка, где скорость ветра очень велика и снежный покров зимой сухой и рыхлый, метели достигают особенно большой силы.
Для низовой метели помимо скорости ветра важно состояние снежного покрова. Если температуры близки к нулю и снежный покров, слежавшийся и влажный, срыв снега ветром с поверхности покрова затруднен или невозможен. Особенно неблагоприятно для развития метели образование наста на поверхности снежного покрова. Таким образом, низовая метель наиболее вероятна при свежевыпавшем снеге и довольно низких температурах воздуха.
Для общей метели нужно сочетание достаточно сильного ветра со снегопадом, в особенности обложным. При ливневом снеге метель может быть сильной, но непродолжительной (Хромов, Петросянц, 2004).
По признаку рельефа подстилающей поверхности различают: 1) метели на равнинной и слабо пересеченной местности и 2) горные метели.
По признаку силы ветра, скорость которого измеряется на высоте флюгера метеорологических станций, выделяются следующие виды метелей: 1) слабые при скорости ветра менее 10 м/с; 2) обычные при скорости ветра от 10 до 20 м/с; 3)сильные при скорости ветра от 20 до 30 м/с; 4) очень сильные при скорости ветра от30 до 40 м/с и 5)сверхсильные при скорости ветра свыше 40 м/с.
Метели двух последних категорий можно назвать катастрофическими, так как они сопровождаются колоссальными заносами и нередкими разрушениями строений.
По насыщенности снегом различаются: 1) насыщенные метели, когда ветровой поток переносит количество снега, соответствующее его максимальной транспортирующей способности. «Грузоподъемность» низовой метели, как будет показано ниже, имеет предел, зависящий главным образом от скорости ветра; 2) ненасыщенные метели, когда вес снега, переносимого ветром, меньше максимума, насыщающего ветровой поток. Обе группы относятся только к низовым метелям.
Известны следующие способы движения метелевых частиц:
при верховой метели 1) падение атмосферных снежинок;
при низовой метели 2) влечение вдоль поверхности снежного покрова или земли; 3) сальтация, или прыжки, когда снежинки подскакивают сперва почти вертикально вверх, а затем снижаются по отлогой кривой; 4) витание, или диффузия, когда снежинки, сорванные со снежного покрова, поднимаются ветром и витают высоко над поверхностью земли.
Метель, как пылевая буря, способна формировать рельеф снежного покрова, вдоль которого она мчится. При малых скоростях ветра на поверхности снега отчетливо виден тонкий вибрирующий слой влекомых снежинок, постепенно создающих правильную рябь, похожую на рябь пустынных барханов и на подводную рябь песчаных пляжей. При усилении ветра на поверхности снега появляются своеобразные волны барханчики, медленно перемещающиеся в направление ветра. Эти и другие формы рельефа, образующиеся в результате метели, сами оказывают влияние на структуру метелевого потока (Дюнин, 1983).
Снежный покров Сахалинской области
Осадки, выпадающие в холодный период, образуют устойчивый снежный покров в течение всей зимы. Снежный покров появляется 16 - 31 октября в северной и средней частях и 1 - 15 ноября на юге. Устойчивый снежный покров формируется в течение ноября (с 1 ноября на севере до 5 декабря на юге). К третьей декаде ноября он в большинстве районов достигает высоты 15 - 30 см, которая является достаточной для предохранения посевов и многолетних трав от вымерзания. К концу зимы высота снежного покрова на открытых для ветра полях достигает 30 - 70 см, на закрытых участках (полянах, в лесу под кронами деревьев) она местами бывает более 1 м. Особенно глубокий снег наблюдается в понижениях рельефа: в долинах рек, распадках, ущельях и пр. Например, на метеорологической станции Краснополье, расположенной в хорошо защищенной горами долине, высота снежного покрова достигает 90 см, в то время как совсем рядом на побережье (ст. Углегорск) она не составляет и 25 см (Земцова, 1968). Для построения карты высот снежного покрова использованы многолетние данные стационарных наблюдений на защищенных от ветра участках. Общий характер распределения снежного покрова по территории острова мало чем отличается от характера распределения осадков. Наибольшей высоты (более 1 м) он достигает на юго-востоке Восточно-Сахалинского хребта. Здесь даже на побережье средняя высота снега достигает 110 см (ст. Усть-Мелкая). Почти такая же высота снежного покрова наблюдается на юго-восточных склонах средней части Западно-Сахалинского хребта (особенно на участке от ст. Матросово до ст. Восточный), а также в Южно-Камышовых и Сусунайских горах. Наименьшая высота снежного покрова (менее 70 см) отмечается на западном побережье горной части Сахалина и у юго-западного подножия Восточно-Сахалинского хребта. Таким образом, карта распределения снежного покрова позволяет сделать вывод о том, что в зимнее время года основным поставщиком влаги являются восточные и юго-восточные потоки морского воздуха. Высокий снежный покров в условиях сурового климата Сахалина является одним из основных факторов, определяющих существование на Сахалине представителей субтропической и широколиственной флоры (Земцова, 1968).
