Субнивийский климат - Subnivean climate

Субнивийский климат (Из латинский для "под" (суб -) и «снега» (нивеус ) и английский -an^[1]. Это среда многих спячка животных, так как обеспечивает изоляцию и защиту от хищников. Субнивийский климат формируется тремя различными типами снежных метаморфоз: деструктивным метаморфозом, который начинается с выпадения снега; конструктивная метаморфоза, движение водяной пар на поверхность снежного покрова; и метаморфозы плавления, таяние /сублимация снега в водяной пар и его повторное замерзание в снежном покрове. Эти три типа метаморфоз преображают человека. снежинки превращаться в ледяные кристаллы и создавать пространства под снегом, где могут передвигаться маленькие животные.

Субнивийская фауна

Субнивийский фауна включает мелких млекопитающих, таких как мышей, полевки, землеройки, и лемминги которые должны полагаться на зимний снежный покров для выживания. Эти млекопитающие перемещаются под снегом для защиты от потери тепла и некоторых хищников. В зимних регионах, где нет вечная мерзлота, субнивийская зона поддерживает температуру около 32 ° F (0 ° C) независимо от температуры над снежным покровом, когда снежный покров достигает глубины шести дюймов (15 см) или более. 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 большой совы, могут слышать свою добычу сквозь снег и прыгать сверху. Горностай (горностаи) могут входить и охотиться под снежным покровом. Снегоходы и Квадроциклы может разрушить субнивийское пространство. Лыжи и снегоступы с меньшей вероятностью разрушат субнивское пространство, если снежный покров достаточно глубок.

Более крупные животные также используют субнивийское пространство. В Арктике, кольчатые нерпы иметь закрытые пространства под снегом и над отверстиями во льду. Помимо отдыха и сна, самки тюленей рожают на льду детенышей. женский белые медведи также логово 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 по мере того, как снег достигает земли, часто тает, повторно замерзает и оседает. Молекулы воды меняют порядок, в результате чего снежинки становятся более сферическими.^[2] 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 с плотность 0,1 г / см³ обладает очень хорошими изоляционными свойствами; однако со временем из-за деструктивного метаморфизма изолирующие свойства снежного покрова уменьшаются, поскольку воздушные промежутки между снежинками исчезают. Снег, лежавший на земле в течение длительного периода времени, имеет среднюю плотность 0,40 г / см.³ и хорошо проводит тепло; однако, если на базе 50 см снега плотностью около 0,3 г / см³ После накопления снега температура под снегом остается относительно постоянной, поскольку большая глубина снега компенсирует его плотность. Деструктивная 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 осадков. солнечная радиация. Со временем снег оседает, уплотняя воздушные пространства, и этот процесс ускоряется сжимающей силой ветра.^[3]

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 проникать на глубину 20 см снега при плотности 0,21 г / см.³. На глубине 40 см менее 0,2% света передается от поверхности снега к земле внизу. 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. Как только плотность достигнет 0,5 г / см³общая площадь поверхности уменьшается, что, в свою очередь, снижает внутреннее преломление и позволяет свету глубже проникать в снежный покров.^[3]

Конструктивные метаморфозы

Конструктивные метаморфозы вызваны восходящим движением водяного пара внутри снежного покрова. Более высокие температуры находятся ближе к земле, потому что она получает тепло от ядра земли. Снег низкий 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.^[4] 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 поверхности снега.

Метаморфизм расплава

Метаморфизм расплава - это ухудшение состояния снега в результате таяния. Таяние можно стимулировать теплом температура окружающей среды, дождь и туман. 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. В Фирнификация снега укрепляет снежный покров за счет склеивания крупинок снега. Снег вокруг деревьев и под навесом тает быстрее из-за переизлучения длинноволновой радиации. По мере старения снега частицы примесей (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.