Снег, выпадающий на земную поверхность, при отрицательных температурах создает на ней снежный покров, оказывающий большое влияние на тепловой режим и влагооборот в почве и воздухе.
Продолжительность залегания снежного покрова изменяется от нескольких дней и недель в низких широтах до 8-9 месяцев в высоких широтах. В одних районах снег лежит в течение всей зимы, в других– под влиянием оттепелей исчезает иногда по нескольку раз за зиму.
Состояние снежного покрова характеризуют его плотностью, высотой и характером залегания. Для определения этих показателей работники метеостанции проводят регулярные снегосъемочные экспедиции. Наш маршрут находится в лесном массиве близ Сысерти. Он постоянный много лет и перемещался лишь при застройке данной части города.
В лесу – пять точек, где техники станции делают замеры снегомерным прибором. При этом ведется глазомерная характеристика состояния снега в измеряемой точке. Все расчеты проводятся на станции по специальным таблицам и формулам. По расчетам узнаем запас воды в снеге. Результаты шифруем и передаем в Уралгидромет для дальнейшей обработки.
Высота снежного покрова зависит от количества выпавшего снега и его плотности; от рельефа местности и ветра, переносящего массы снега (при переносе снег скапливается у препятствий и в низинах).
Характер залегания снежного покрова также зависит от рельефа местности, скорости ветра и плотности снега. При слабом ветре или безветрии снег залегает равномерно, а при сильном ветре и неровном рельефе образуются сугробы и оголенные участки.
Теплопроводность снега зависит от его плотности (чем больше плотность, тем больше и теплопроводность). Отражательная способность свежевыпавшего снега для коротковолновой радиации (альбедо) – 90-95%; а у плотного, слежавшегося – 30%. В среднем альбедо у снега 70-80%, а у почвы, непокрытой снегом, – в 2-3 раза меньше.
Длинноволновую радиацию свежий снег излучает почти как абсолютно черное тело – 99,5%.
Благодаря сравнительно малому коэффициенту теплопроводности, снежный покров предохраняет почву от глубокого промерзания и от резких колебаний температуры, так как теплообмен между его поверхностью и почвой невелик. Промерзание почвы, покрытой снегом, невелико при условии, если покров имеет рыхлую структуру и значительную высоту. С увеличением плотности снега уменьшается его теплоизолирующая роль. Малый коэффициент теплопроводности уменьшает приток тепла от почвы, а отражательная и излучательная способность препятствует прогреванию его поверхности. Поэтому радиационный баланс поверхности снега всегда отрицательный, а температура ее всегда ниже температуры воздуха и поверхности почвы, не покрытой снегом. В связи с этим понижена и температура нижних слоев атмосферы над снежным покровом. Это главным образом происходит в ясную погоду, когда наиболее велико эффективное излучение. При снеготаянии температура нижних слоев атмосферы остается близкой к 0 С до тех пор, пока снег весь не растает. Чем выше высота снежного покрова, тем сильнее его теплоизолирующее действие на почву и охлаждающее действие на воздух. Многоснежные зимы бывают холоднее, чем зимы с невысоким снежным покровом и малоснежные.
Снежный покров имеет большое значение для народного хозяйства. Особенно для сельского. В зимнее время он предохраняет почву от вымерзания, предотвращает гибель озимых культур, плодовоягодных насаждений и других зимующих растений. Весеннее снеготаяние является одним из основных источников увлажнения почвы. При недостатке снега или позднем его выпадении (такое явление наблюдается на Урале уже в течение последних 5 лет) растения гибнут от вымерзания, ледяной корки (наблюдалась в Сысерти зимой 2007-м года впервые за последние 30 лет), выпирания. Растения могут погибнуть от морозов и от раннего схода снежного покрова. При глубоком залегании снега опять же растения могут погибнуть от выпревания. Гибель растений происходит, если снежный покров образуется осенью на талой почве.
Для правильного использования снежного покрова в сельском хозяйстве применяются различные способы: снегозадержание, снегонакопление, изменение поверхности снега с целью замедления или ускорения таяния и др. Наиболее эффективны насаждения полезащитных лесополос и кустарников.
При проектировании строительства дорог и населенных пунктов принимается во внимание все, связанное с природными условиями; изучаются и состояния снежного покрова, характер его выпадения, изучаются метели и снежные заносы в течение зимнего сезона. Полученные со станций сведения обобщаются в многолетние данные и на их основе составляются расчеты, схемы, карты, методы борьбы с явлениями, которые учитываются при составлении «Строительных норм и правил» (СНиП).
Снеговые нагрузки рассчитываются как за весь зимний период, таки за отдельные периоды интенсивных снегопадов.
Для сравнения возьмем наблюдения по Сысерти за первую декаду января 2008 и 2009 годов:
2008 год метеоданные 2009 год
элементы
-14,6 температура воздуха – 14,8
в среднем при норме – 13,4 С
– 6,2 максимальная температура воздуха -5,0
– 26,2 минимальная температура воздуха – 26,5
– 17,1 средняя температура -17,5
на поверхности снега
– 6,8 максимальная температура – 7,0
на поверхности снега
-30,0 минимальная температура – 29,8
на п/снега
2х2 мм количество осадков при норме 7 мм 2х8 мм
24 см высота снежного покрова 6 см
69 см глубина промерзания почвы 86 см