Sněhová bouře 2 2020/21 | Proč hraje jasná obloha rozhodující roli při tvorbě tenkých vrstev než nízké teploty

S každým dnem pěkného počasí pokračuje mraveniště sněhové pokrývky pod vysokým tlakem na tvorbu slabých vrstev starého sněhu. Obvykle se dozvídáme nebo slýcháme, že za vznik slabých vrstev, které se přeměnily, mohou nízké teploty. V současné době se však teploty pohybují jen mírně pod nulou - pokud vůbec - i na vyšších horách. To, co jsme slyšeli, samozřejmě není špatně: mráz podporuje velkoplošnou, nánosovou přeměnu ve sněhové pokrývce. Dlouhé období pěkného počasí při nízkém slunečním svitu na podzim, na začátku nebo v polovině zimy je však mnohem častěji příčinou slabých vrstev než nízké teploty. Ta má totiž na sněhovou pokrývku stejný vliv.

Vliv teplotního gradientu

Teplotní gradient je pro typ přeměny ve sněhové pokrývce rozhodující. Jinými slovy: změna teploty na centimetr sněhové pokrývky, neboli jinými slovy: jak výrazný je teplotní gradient. Pokud má sněhová pokrývka všude stejnou teplotu, například -5 °C od shora dolů, pracuje mraveniště stejně intenzivně. Nejedná se však o přeměnu nahromadění, ale o přeměnu rozkladu. Sněhová pokrývka se pak stává kompaktnější a sněhové krystalky menší a kulatější.

Mravenci začnou měnit hromadu formou stavební přeměny, jakmile se teplota změní o 0,15 °C na centimetr, resp. o 15 °C na metr. Krystaly se pak stávají hranatějšími, většími a volnějšími. Čím větší je rozdíl teplot v malém prostoru, tím silnější je anabolická přeměna.

Jediný — V současné době jediný "čerstvý sníh".

Lukas Ruetz

Vliv absolutní teploty

Rozhodující je však i absolutní teplota: sněhová pokrývka se stálou teplotou -15 °C se rozpadá pomaleji než sněhová pokrývka se stálou teplotou -1 °C.

Ve škole jsme se ve fyzice kdysi učili, že teplota není nic jiného než rychlost pohybu molekul. Čím je tepleji, tím rychleji se kroutí. Čím je ve sněhové pokrývce tepleji, tím rychleji se rozpadá - bez ohledu na to, zda se rozpadá nebo tvoří. Protože mravenci v ní prostě mohou pracovat rychleji. Povrchová teplota -15 °C v 1 m silné sněhové pokrývce a teplota 0 °C u paty sněhové pokrývky má přesně stejný teplotní gradient jako sněhová pokrývka s povrchovou teplotou -31 °C a -16 °C metr pod povrchem. Gradient je 15 °C na každý metr sněhu. Nicméně v absolutně teplejší oblasti je přeměna nánosů mnohem silnější, protože práce a přeměna je tam rychlejší.

Povrchová teplota

Jelikož je teplota sněhové pokrývky u její základny vždy 0 °C nebo jen o málo chladnější, hraje povrchová teplota sněhové pokrývky hlavní roli při tvorbě trvalých slabých vrstev v případě problému se starým sněhem v blízkosti země.

Povrchová teplota je produktem

záření
záření
teploty vzduchu
vlhkosti vzduchu

Všechny čtyři parametry hrají významnou roli.

Teplota vzduchu je v přímé výměně se sněhovou pokrývkou prostřednictvím "kontaktu" - podobně jako když se dotkneme horké nebo studené varné desky a teplo se přenáší z desky na naši ruku. To se označuje jako citelné teplo nebo vedení tepla.

Vlhkost vzduchu ovlivňuje povrchovou teplotu prostřednictvím sublimace sněhové pokrývky. Čím nižší je vlhkost vzduchu, tím více se sníh na povrchu "odpařuje", protože je ve vzduchu více vody. Odpařování neboli vypařování ochlazuje povrch sněhu. Čím více sněhu sublimuje, tím více se povrch ochlazuje. To se označuje jako latentní, skryté teplo. Protože se uvolňuje nebo odebírá pouze tehdy, když dochází k fázovému přechodu. Z pevného skupenství do plynného se teplo extrahuje. Z plynného skupenství do pevného - tj. když se na zemi vytvoří námraza - se uvolní trochu tepla.

Pokud jde o záření, rozlišujeme krátkovlnné záření, kam patří sluneční záření, a dlouhovlnné záření, tj. tepelné záření, které známe z infračervených kabin. Sníh sám o sobě žádné krátkovlnné záření neprodukuje. Může být ohříván pouze krátkovlnným dopadajícím zářením. Nemůže se však ochlazovat vyzařováním vlastního krátkovlnného záření.

Jiná situace je u dlouhovlnného záření. Sníh je dokonalým zářičem v dlouhovlnném rozsahu - tzv. černé těleso. My lidé však očima vidíme pouze krátkovlnné záření. Sníh vyzařuje obrovské množství tepelného záření v celém rozsahu, a tím se ochlazuje. A nyní se dostáváme k jádru věci.

Povrchová teplota sněhu a teplota vzduchu na Nebelhornu v Bavorsku. V sobotu ráno je na povrchu sněhu -14 °C, teplota vzduchu je +2 °C. — Změna povrchové teploty sněhu a teploty vzduchu na Nebelhornu v Bavorsku. V sobotu ráno je na povrchu sněhu -14 °C, teplota vzduchu je +2 °C.

LWD Bayern

Jasná obloha

Je-li obloha bez mraků, nevrací se z mraků na sněhovou pokrývku žádné dlouhovlnné záření. Pro zjednodušení se to obvykle označuje jako odraz dlouhovlnného záření od oblačnosti. To není zcela správné, ale na našem chápání to nic nemění. Mraky ve skutečnosti pohlcují dlouhovlnné záření ze zemského povrchu - v našem případě ze sněhové pokrývky. Toto záření přeměňují na teplo a na oplátku vyzařují "nové" dlouhovlnné záření směrem k zemskému povrchu.

Sněhová pokrývka nakonec může povrch ochlazovat jen málo nebo téměř vůbec. Obvykle zůstává v rozmezí teplot vzduchu. Pokud je vzduch výrazně teplejší než 0 °C, sněhová pokrývka se přirozeně nemůže ohřát stejně jako vzduch. Pak místo toho jednoduše roztaje.

Pokud je obloha jasná, povrch sněhu se masivně ochladí pod teplotu vzduchu. V kombinaci s nízkou vlhkostí vzduchu to může být až o 20 °C méně než teplota okolního vzduchu.

V současné době je povrch sněhu obvykle o 7 až 15 °C nižší než teplota vzduchu. To platí 24 hodin denně tam, kde nesvítí slunce nebo svítí jen velmi slabě. Tam, kde slunce ještě poskytuje krátkovlnné záření, se sněhová pokrývka může na několik hodin výrazně ohřát.

Současný teplotní gradient

To má v současné době za následek mohutný gradient sněhové pokrývky. Zejména v neosluněných oblastech po celý den.

Gradient je masivní nejen kvůli nízké povrchové teplotě, ale také kvůli malé výšce sněhu. Při malém množství sněhu je změna teploty na centimetr při stejné povrchové teplotě v konečném důsledku větší než při velkém množství sněhu.

Závěr

Na začátku zimy bývají teplé, dlouhotrvající tlakové výše. Ty jsou téměř vždy zodpovědné za vznik problému se starým sněhem v blízkosti země. Dlouhotrvající chladné období samozřejmě také silně obnovuje sněhovou pokrývku. Pokud zůstane dlouho extrémně chladno s jasnou oblohou, je přeměna ještě intenzivnější. Jenže v této podobě se to stává velmi, velmi zřídka.