Sněhová bouře 6 2019/20 | Degradace a stavební metamorfóza jednoduše vysvětlena

Degradační metamorfóza (přeměna) známá také jako spékání:

Když krystal sněhu jemně padá k zemi ve své původní šestihranné, ještě celistvé podobě, je to důsledek fyzikální snahy přírody zmenšit jeho povrch. K tomu dochází při rozkladné přeměně. Jak rychle tento proces probíhá, závisí na teplotě a tlaku. Čím vyšší je tlak (zatížení sněhem) a teplota, tím rychleji přeměna postupuje.

Šestiboký krystal sněhu s konkávními (prohlubně, důlky) a konvexními (špičky, hřebeny) tvary se začne rozpadat na své větve a špičky, aby se stal malým a kulatým.

Takto to vypadá:

Jelikož nerovnoměrné rozložení krystalů a molekul vody v novém sněhu vede k rozdílu tlaku, molekuly začnou migrovat (mnoho molekul dohromady tvoří sněhový krystal). V zářezech nových sněhových krystalů se mohou větvit další sněhové krystaly, zatímco špičky krystalů se obtížně spojují. Tlak vodní páry nad konvexními tvary je větší než u konkávních tvarů. Tento rozdíl tlaků způsobuje, že led na špičkách sublimuje (přechází z pevného skupenství na plynné) a migruje v podobě vodní páry do důlků, kde se opět usazuje jako led.

Tento proces - známý také jako spékání - posiluje spojení mezi krystaly. Spékání popisuje přibližování jednotlivých krystalů k sobě a jejich zmenšování v důsledku degradační přeměny. Zmenšuje se prostor pórů, a proto je ve vrstvě sněhu méně vzduchových kapes. Kromě toho se krystal zmenšuje a zaobluje a krystaly se mohou pohybovat blíže k sobě. Spékání způsobuje usazování sněhové pokrývky, a tím se snižuje hloubka sněhu. Důsledek: Zvýšení hustoty a pevnosti sněhu.

Během degradační přeměny může dojít ke krátkodobé ztrátě pevnosti, zejména při přechodu z nového krystalu sněhu na krystal plstnatý. Nové sněhové krystaly jsou dobře rozvětvené, ale při přechodu na plstnatý krystal se tato spojení částečně ztrácejí, protože nová sněhová hvězda rozbíjí své větve a kolíky (plsť) zůstávají. Tyto kolíky se již nemohou optimálně větvit.

Pokud degradační přeměna trvá déle, sníh také získává vazbu, která je zase jedním z předpokladů pro vznik sněhové desky. Pokud je ještě zranitelná slabá vrstva (ve vrstvách pod ní), zvyšuje se riziko lavin. V závislosti na teplotě to však může být až několik dní po sněžení.

Slabou vrstvu může vytvořit jak čerstvý nový sníh, tak i sníh plstnatý, pokud na něj vlivem větru nasněží, nebo pokud jsou překryty sněhovými závějemi.

Krystaly poháru — Krystaly v šálku

Thomas Stucki

Stavební metamorfóza: Jak vznikají hranaté krystaly, plovoucí sníh a facety?

Stavební metamorfóza je proces od kulatých zrn přes hranaté krystaly až po krystaly pohárkové (plovoucí sníh). Krystaly začnou opět růst.

Rozhodující je pro to teplotní gradient (rozdíl teplot) ve sněhové pokrývce. Čím je gradient větší, tím rychleji a silněji probíhá proces nárůstové přeměny.

Sníh je dobrý izolant, a proto na zemi panuje stálá teplota přibližně 0 °C. Naproti tomu povrch sněhu může vlivem radiace (výměny energie s atmosférou) značně kolísat a dosahovat velmi nízkých teplot. Čím větší je tento teplotní rozdíl mezi zemí a povrchem a čím menší je hloubka sněhu, tím silněji a rychleji transformace probíhá.

Pokud máme homogenní sněhovou pokrývku s velmi nízkým teplotním gradientem, nedochází ke konstruktivní transformaci, ale spíše k transformaci degradační.

Jak funguje konstruktivní transformace:

Jelikož je při zemi tepleji, vzduch tam obsahuje více vodní páry než chladnější vrstvy nad ní. Vodní pára stoupá vzhůru a krystalizuje (depozice = proces přeměny z plynného skupenství na pevné) na spodní straně chladnějších krystalů jako led. Zrno začne růst směrem dolů. Vznikají malé hranaté krystalky, které se následně stávají stále rozmanitějšími a většími, až nakonec vznikne krystal pohárku (plovoucí sníh).

Sublimace (přeměna pevné látky na plynnou) probíhá současně s depozicí. Na teplejší horní straně krystalu - na níž se usadily nové krystaly - se opět tvoří vodní pára, která stoupá ke krystalům výše a na dalším vyšším krystalu opět krystalizuje jako led. Tento proces pokračuje od krystalu ke krystalu a může tak narůst až o několik centimetrů.

Dekompozice konverze — Degradující konverze

Lisa Manneh / LWD Tirol

Na zemi se tvoří převážně hranaté krystaly. Jedná se o klasický problém starého sněhu: Sněhová pokrývka je tvořena nespojitými krystaly (plovoucí sníh), které jsou překryty kompaktnějšími, vázanými vrstvami a jsou obvykle rozprostřeny na velké ploše. Ideální combo pro sněhovou desku!"

Jestliže je však teplotní gradient ve vyšších vrstvách na krátké vzdálenosti sněhové pokrývky vysoký, začíná přeměna nánosů i tam. K tomu dochází pod krustami, ale také na povrchu sněhu, i když by se to nemělo zaměňovat s povrchovým mrazem. I ta je způsobena podobným procesem jako nárůstová přeměna, ale vodní pára pochází z okolního vzduchu a usazuje se na povrchu depozicí.

Nárůstová přeměna má do značné míry negativní vliv na lavinové nebezpečí a obvykle vede k jeho zvýšení. I zde však existují výjimky. Jednak když celá sněhová pokrývka prošla nánosovou transformací, protože pak se opět jedná o homogenní sněhovou pokrývku, která nemá ani vázanou sněhovou desku, ani slabou vrstvu (obojí je pro lavinu potřebné). Na druhou stranu, když se na povrchu sněhu vytvoří hranaté krystalky nebo povrchová námraza. Obě formy jsou skvělé pro lyžování.

Jsou-li však zasněžené, představují mimořádně kritickou slabou vrstvu! Buďte opatrní!

Shrnutí

Degradační přeměnou se sněhová pokrývka stává kompaktní a stabilní. Krystaly sněhu se stávají malými a jsou navzájem dobře vázané, je v nich málo vzduchových kapes a teplotní gradient je homogenní nebo vykazuje jen malé rozdíly.

Při konstruktivní přeměně se naopak krystaly zvětšují a mají špatnou nebo žádnou vazbu. Je v nich mnoho vzduchových vměstků a čím větší je teplotní gradient, tím více postupuje.

Sněhový kočárek přeje všem šťastný nový rok a zdraví v roce 2020!"