3 - ЗНАННЯ СНІГУ

Кажуть, що сніг мокрий, коли він містить рідку воду. Потім це суміш льоду, повітря та рідкої води. Які б не були кристали чи зерна снігу, змочивши їх, вони округляються, перетворюючись на «круглі зерна». Швидкість цього перетворення залежить від кількості присутньої рідкої води.

Наступна схема синтезує метаморфози мокрого снігу.

Температура снігу = 0 ° C ET T.E.L. > 0%

3.2. - ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СНІГУ

Сніг - це пористий матеріал, суміш льоду, повітря та іноді рідкої води. Цей матеріал має специфічні фізичні властивості.

3.2.1. - Визначення фізичних змінних снігу

Рис. n ° 1: Зміна густини свіжого снігу залежно від температури та швидкості вітру

Щільність снігу може коливатися від 40 кг/м 3 для свіжого холодного та невеликого снігу та до 600 кг/м 3 для старого снігу.

Рис. n ° 2: Розподіл щільності за видами зерна (від Е. ПАХАУТ)

Кажуть, що сніг мокрий, коли він містить рідку воду. Тоді це при 0 ° C. Вологість снігу визначається шляхом вимірювання вмісту рідкої води (T.E.L.) за обсягом або за масою (у%).

Тіло рідкої води
____________________________________ = T.E.L. маси
Загальна маса снігу (лід, рідка вода, повітря)

Тіло рідкої води
____________________ = T.E.L. гучність
Загальний обсяг снігу

Зазвичай T.E.L. об’єм, який вимірюється.

3.2.2. - Механічні властивості снігу

3.2.2.1. - Згуртування снігу

Зчеплення снігу залежить від якості зв’язків між зернами. Є чотири типи згуртованості:

Рис. № 4: спікання спікання

Рис. № 3: капілярна когезія

Рис. № 6: Морозний згуртованість

3.2.2.2. - Розселення, стиснення та тяга

3.2.3. - Теплові властивості снігу

3.2.3.1. - Термоізоляція

Сніговий матеріал містить повітря, що робить його теплоізолятором. Ця якість буде кращою, оскільки кількість повітря велика і, отже, його щільність буде низькою. Свіжий сніг, щільність якого, як правило, в наших регіонах близько 100 кг/м 3 (89% повітря), буде набагато кращим ізолятором, ніж сніговий сніг при 500 кг/м 3 (45% повітря).

3.2.3.2. - Калорійність і приховане тепло

Кількість енергії або тепла, необхідних для підвищення температури снігу на 1 ° C, становить 0,5 калорій, або 2,1 джоуля, на грам (теплоємність).

Для переходу з одного стану (або фази) в інший вода розсіюється або поглинає тепло (приховане тепло). Висхідний енергетичний порядок стану води:

лід - рідина вода - пара

Зміни стану в цьому напрямку відбуватимуться з поглинанням тепла і з виділенням тепла в іншому напрямку.

ТАБЛИЦЯ ТАБЛИЦІ ТЕПЛОВОГО ТЕПЛО

РІЗНІ ЗМІНИ ДЕРЖАВИ

ПРИРОДА ТЕПЛОВОГО ПОТОКУ

3.2.4. - Атмосферні обміни снігом

Рис. n ° 10: взаємодія сонячної радіації/снігу

Тепловий стан снігового покриву обумовлює метаморфози і залежить від балансу його енергетичних обмінів з атмосферою.

3.2.4.2. - Теплове випромінювання

Як і всі тіла, сніг вдень і вночі постійно випромінює інфрачервоне випромінювання, яке називається тепловим випромінюванням. Сніг поводиться як "чорне тіло". Це випромінювання супроводжується втратою енергії від снігу і при відсутності таких компенсацій, як сонячне випромінювання, іноді суттєво падає температура його поверхні (ясна і безвітряна ніч).

Атмосфера, особливо водяна пара, та хмари пропонують те саме явище, що випромінює теплове випромінювання. Все це випромінювання, яке випромінює сніг, поглинається ним. Ось чому похмурі і вологі ночі не дозволяють суттєво знизити температуру поверхневого снігу. У цьому випадку випромінювання тепла від снігу компенсується випромінюванням від хмарного покриву та водяної пари (рис. № 11).

Рис. № 11: Взаємодія теплового випромінювання/снігу

3.2.4.3. - Дощ та сніг

Основний вплив дощу на сніговий покрив - його зволоження. Енергія, яку він приносить, в основному використовується для нагрівання снігу, оскільки його танення викликає явище, яке залишається обмеженим. Дощ 10 мм при + 5 ° C не тане більше 1 см снігу при 0 ° C і щільності, що дорівнює 100 кг/м 3. З іншого боку, це спричиняє сильне осідання, яке створює враження, що сніг розтанув.

Рис. n ° 12: взаємодія опадів/снігу

Снігопад охолоджує або зігріває сніговий покрив. Напрямок обмінів залежить від відповідних температур падаючого снігу (зазвичай дорівнює температурі повітря) та поверхневого снігу снігового покриву (рис. N ° 12).

3.2.4.4. - Температура повітря, вологість та вітер

Сніг може нагріватися (максимум до 0 ° C) або охолоджуватися при контакті з повітрям, що протікає по його поверхні. Ці обміни залежать від різниці температур між двома середовищами, вологості повітря та швидкості вітру, що призводить до прискорення обміну. Однак, оскільки сніг є хорошим ізолятором, нагрівання або охолодження буде повільно поширюватися всередині снігового покриву (рис. 13).

Земля постійно підтримує потік енергії біля основи снігового покриву через "потік тепла в грунті". Незважаючи на низький рівень споживання тепла, основа снігового шару зберігається на рівні 0 ° C. Згадаймо з цього приводу, що всупереч загальному переконанню, цей тепловий потік не дозволяє сніговому покриву суттєво танути біля основи. Значне танення снігового покриву завжди відбувається з поверхневих шарів.

Рис. № 14: Дія теплового потоку ґрунту біля основи снігового покриву

лід - рідина вода - пара

Зміни стану в цьому напрямку відбуватимуться з поглинанням тепла і з виділенням тепла в іншому напрямку.

ТАБЛИЦЯ ТАБЛИЦІ ТЕПЛОВОГО ТЕПЛО

РІЗНІ ЗМІНИ ДЕРЖАВИ

ПРИРОДА ТЕПЛОВОГО ПОТОКУ

3.2.4. - Атмосферні обміни снігом

Рис. n ° 10: взаємодія сонячної радіації/снігу

3.2.4.2. - Теплове випромінювання

Атмосфера, особливо водяна пара, та хмари представляють те саме явище, що випромінює теплове випромінювання. Все це випромінювання, яке випромінює сніг, поглинається ним. Ось чому похмурі і вологі ночі не дозволяють суттєво знизити температуру поверхневого снігу. У цьому випадку випромінювання тепла від снігу компенсується випромінюванням від хмарного покриву та водяної пари (рис. № 11).

Рис. № 11: Взаємодія теплового випромінювання/снігу

3.2.4.3. - Дощ та сніг

Рис. n ° 12: взаємодія опадів/снігу

3.2.4.4. - Температура повітря, вологість та вітер

Сніг може нагріватися (максимум до 0 ° C) або охолоджуватися при контакті з повітрям, що тече на його поверхні. Ці обміни залежать від різниці температур між двома середовищами, вологості повітря та швидкості вітру, що призводить до прискорення обміну. Однак, оскільки сніг є хорошим ізолятором, нагрівання або охолодження буде повільно поширюватися всередині снігового покриву (рис. 13).

Рис. № 14: Дія теплового потоку ґрунту біля основи снігового покриву

3.3. - КУЛЬТУРНИЙ СНІГ

На відміну від природного снігу, утворення штучного снігового кристала не є наслідком явища твердої конденсації водяної пари (прямий перехід з газоподібного стану в твердий), а просто затвердіння крапель води (перехід з рідкого стану у твердий): ось чому кристали снігу можуть мати лише вигляд гранул сферичної форми.

3.3.1 Фізичні властивості штучного снігу

Більш стійкий термодинамічно та механічно штучний сніг осідає дуже мало.

Залежно від відстані від точки вимірювання до снігової гармати властивості утворюваного снігу різні.

Вимірювання, зроблені на сьогоднішній день, дають в середньому близько 400 кг/м 3 снігу. Як правило, захоплюючи мало повітря, воно майже не осідає. Він має середню щільність у 4 рази більшу, ніж природний, свіжий і сухий сніг. Більша щільність штучного снігу надає цьому матеріалу більшої простоти склеювання та потенціалу для вищої механічної стійкості. Якість виготовлення, а отже, і щільність утворюваного снігу можна вибрати, змінюючи миттєвий потік води.

Прийнято вважати, що з 1 м 3 води утворюється 2 м 3 снігу.

Вміст рідкої води (TEL)

Якщо води в даному обсязі снігу майже немає, тобто вміст рідкої води близько 0%, кажуть, що сніг є сухий. Важко схопити, він не дозволяє утворювати сніжки при стисненні.

При вмісті рідкої води менше 2%: утворений сніг засвоюється як такий, що є мало вологий. Це дозволяє утворювати сніжки компресією і відновлює свій початковий вигляд після дроблення.

З вмістом рідкої води від 2 до 4%: говорять про сніг мокрий. Це дозволяє утворювати сніжки без можливого повернення у початковий стан після дроблення.

І нарешті, для вмісту рідкої води більше 4%: говорять про сніг мокрий. Сформований сніжок набуває кольору льоду, він не фрагментується, і під час стиснення утворюється багато крапель.

Міцність на зсув

Аналіз вимірювань проводиться в ножиці:

Сніг сухий : він має відносно низьку міцність на зсув, еквівалентну виміряній для a спікання спікання .

Сніг мокрий або мокрий : його спочатку низька міцність на зсув з часом збільшується із явищем замерзання і буде вищою, чим нижче температура навколишнього повітря.

Опір потону

Зондування, проведене в снігопаку, показує, що штучний сніг має чудову стійкість до проникнення зонда при русі. Вони підтверджують результати вимірювань опору зсуву і тим самим підтверджують здатність штучного снігу протистояти явищу ерозії, викликаному проїздом лижників.

3.3.2 Метаморфоза штучного снігу

Апріорі зернами, що складають штучний сніг до метаморфози, є зерна зі змінним діаметром від 0,2 до 1 мм.

Пам'ятайте, що круглі зерна мають змінний діаметр від 0,5 до 2 мм, а дрібні зерна - від 0,2 до 0,4 мм.

Єдина метаморфоза круглих зерен, відома на сьогодні, - це руйнівна метаморфоза, тобто повернення до рідкого стану.

Тому:
За позитивної зовнішньої температури спостерігається явище танення круглих зерен (значний ТЕЛ і слабке альбедо). Ці дві властивості в сукупності прискорюють явище плавлення.

За мінусової зовнішньої температури між круглими зернами створюються крижані містки.

Метаморфоз дрібних зерен може бути іншого типу, ніж у круглих (див. Схему на сторінці 32).