Субнивийский климат - Subnivean climate
Subnivean климат (от латинского для «под» ( суб - ) и «снега» ( Niveus .) И английском -an) является среда между упавшего снега и рельефа местности. Это среда обитания многих зимующих животных, поскольку она обеспечивает изоляцию и защиту от хищников. Субнивийский климат формируется тремя различными типами снежных метаморфоз: деструктивным метаморфозом, который начинается с выпадения снега; конструктивные метаморфозы, движение водяного пара к поверхности снежного покрова; и метаморфозы таяния , таяние / сублимация снега до водяного пара и его повторное замерзание в снежном покрове. Эти три типа метаморфозы превращают отдельные снежинки в кристаллы льда и создают пространства под снегом, где маленькие животные могут перемещаться.
Субнивийская фауна
Субнивийская фауна включает мелких млекопитающих, таких как мыши , полевки , землеройки и лемминги, которым для выживания приходится полагаться на зимний снежный покров. Эти млекопитающие перемещаются под снегом для защиты от потери тепла и некоторых хищников. В зимних регионах, где нет вечной мерзлоты , в субнивийской зоне поддерживается температура, близкая к 32 ° F (0 ° C), независимо от температуры над снежным покровом, когда снежный покров достигает глубины шести дюймов (15 см). или больше. Извилистые туннели, оставленные этими маленькими млекопитающими, можно увидеть сверху, когда снег тает до последнего дюйма или около того.
Некоторые зимние хищники, такие как лисы и большие совы , могут слышать свою добычу сквозь снег и прыгать сверху. Горностай (горностай) может заходить и охотиться под снежным покровом. Снегоходы и квадроциклы могут разрушить субнивийское пространство. Лыжи и снегоступы с меньшей вероятностью разрушат субнивийское пространство, если снежный покров достаточно глубок.
Более крупные животные также используют субнивийское пространство. В Арктике у кольчатых нерп есть закрытые пространства под снегом и над отверстиями во льду. Помимо отдыха и сна, самки тюленей рожают на льду детенышей. Самки белых медведей также обитают в снежных пещерах, чтобы родить потомство. Оба типа логова защищены от внешних температур. Эти большие пространства образуются в результате деятельности животных, а не тепла почвы.
Формирование субнивийского климата
Деконструктивные метаморфозы
Деконструктивная метаморфоза начинается, когда снег достигает земли, часто тает, повторно замерзает и оседает. Молекулы воды меняют порядок, в результате чего снежинки становятся более сферическими. Эти тающие снежинки сливаются с другими вокруг них, становясь больше, пока все не станут однородными. Пока снег лежит на земле, таяние и соединение снежных хлопьев снижает высоту снежного покрова за счет сужения воздушных пространств, что приводит к увеличению плотности и механической прочности снежного покрова. Свежевыпавший снег плотностью 0,1 г / см 3 обладает очень хорошими изоляционными свойствами; однако со временем из-за деструктивного метаморфизма изоляционные свойства снежного покрова уменьшаются, поскольку воздушные промежутки между снежинками исчезают. Снег, пролежавший на земле в течение длительного времени, имеет среднюю плотность 0,40 г / см 3 и хорошо проводит тепло; однако после того, как у основания накопится 50 см снега с плотностью около 0,3 г / см 3 , температура под снегом остается относительно постоянной, поскольку большая глубина снега компенсирует его плотность. Разрушительная метаморфоза зависит от времени, местоположения и погоды. Это происходит быстрее при более высоких температурах, в присутствии воды, при больших температурных градиентах (например, теплые дни сменяются холодными ночами), на более низких высотах и на склонах, которые получают большое количество солнечной радиации . Со временем снег оседает, уплотняя воздушные пространства, и этот процесс ускоряется силой ветра.
Уплотнение снега снижает проникновение длинноволнового и коротковолнового излучения за счет отражения большего количества излучения от снега. Это ограничение пропускания света через снежный покров снижает доступность света под снегом. Только 3% света может проникнуть на глубину 20 см снега при плотности 0,21 г / см 3 . На глубине 40 см менее 0,2% света передается от поверхности снега на землю под ним. Это снижение светопропускания происходит до точки, в которой достигается критическое уплотнение. Это происходит потому, что площадь поверхности ледяного кристалла уменьшается, и это вызывает меньшее преломление и рассеяние света. Когда плотность достигает 0,5 г / см 3 , общая площадь поверхности уменьшается, что, в свою очередь, снижает внутреннее преломление и позволяет свету глубже проникать в снежный покров.
Конструктивные метаморфозы
Конструктивная метаморфоза вызвана восходящим движением водяного пара внутри снежного покрова. Более высокие температуры находятся ближе к земле, потому что она получает тепло от ядра земли. Снег имеет низкую теплопроводность , поэтому это тепло сохраняется, создавая температурный градиент между воздухом под снежным покровом и воздухом над ним. Более теплый воздух содержит больше водяного пара. В процессе сублимации вновь образованный водяной пар перемещается вертикально путем диффузии от более высокой концентрации (рядом с землей) до более низкой концентрации (около поверхности снежного покрова), перемещаясь через воздушные пространства между кристаллами льда. Когда водяной пар достигает вершины снежного покрова, он подвергается воздействию гораздо более холодного воздуха, заставляя его конденсироваться и повторно замерзать, образуя кристаллы льда в верхней части снежного покрова, которые можно увидеть как слой корки на вершине снега.
Метаморфизм расплава
Метаморфизм расплава - это ухудшение состояния снега в результате таяния. Таяние может быть вызвано повышением температуры окружающей среды , дождем и туманом. Когда снег тает, образуется вода, и сила тяжести тянет эти молекулы вниз. По пути к земле они снова замерзают, сгущаясь в среднем слое. Во время этого процесса повторного замораживания выделяется энергия в виде скрытого тепла. Чем больше воды стекает с поверхности, тем больше выделяется тепла и температура всего снежного покрова почти одинакова. Процесс превращения снега в глетчерный лед снега укрепляет снежный покров, из - за склеивания зерен снега. Снег вокруг деревьев и под навесом тает быстрее из-за переизлучения длинноволновой радиации. По мере старения снега частицы загрязнений (например, хвои, почвы и листьев) накапливаются в снегу. Эти затемненные объекты поглощают больше коротковолнового излучения, что приводит к повышению их температуры, а также отражает большее количество длинноволнового излучения.