mini|Razni oblici pahuljica Snijeg je padavina u čvrstom agregatnom stanju. Sastoji se od pojedinačnih kristala leda koji rastu dok su suspendovani u atmosferi – obično unutar oblaka – a zatim padaju na tlo gdje se akumuliraju i prolaze dalje promjene. Sastoji se od smrznute kristalne vode tokom svog životnog ciklusa, počevši kada se, pod odgovarajućim uslovima, kristali leda formiraju u atmosferi, povećaju se do milimetarske veličine, talože se i akumuliraju na površinama, zatim metamorfozuju na mjestu te se na kraju tope, klize ili sublimiraju.
Snježne oluje se organizuju i razvijaju hraneći se izvorima atmosferske vlage i hladnog zraka. Snježne pahulje stvaraju jezgro oko čestica u atmosferi privlačeći prehlađene kapljice vode, koje se smrzavaju u kristalima šestougaonog oblika. Snježne pahulje poprimaju različite oblike, a osnovni među njima su tromboidi, iglice, stubovi i rime. Kako se snijeg akumulira u snježni omotač, on se može otpuhati u nanose. Vremenom se nagomilani snijeg metamorfozira, sinteriranjem, sublimacijom i smrzavanjem-odmrzavanjem. Tamo gdje je klima dovoljno hladna za akumulaciju iz godine u godinu, može se formirati glečer. Inače, snijeg se obično topi sezonski, uzrokujući otjecanje u potoke i rijeke i obnavljanje podzemnih voda.
Glavna područja sklona snijegu uključuju polarne regije, najsjeverniju polovinu sjeverne hemisfere i planinske regije širom svijeta sa dovoljno vlage i niskim temperaturama. Na južnoj hemisferi snijeg je prvenstveno ograničen na planinska područja, osim na Antarktik.
Snijeg utiče na ljudske aktivnosti kao što je transport: stvara potrebu za održavanjem puteva, krila i prozora čistima; poljoprivreda: obezbjeđivanje vode za usjeve i čuvanje stoke; sportovi poput skijanja, snouborda i putovanja na mašinama za snijeg; i ratovanje. Snijeg također utiče na ekosisteme, tako što tokom zime obezbjeđuje izolacijski sloj ispod kojeg biljke i životinje mogu preživjeti hladnoću.
U meteorologiji se smatra snježnim onaj dan kada je bar polovina vidljivog tla pokrivena snježnim pokrivačem.
Padavine
Snijeg se razvija u oblacima koji su i sami dio većeg vremenskog sistema. Fizika razvoja snježnih kristala u oblacima je rezultat složenog skupa varijabli koje uključuju sadržaj vlage i temperature. Rezultirajući oblici padajućih i otpalih kristala mogu se klasificirati u niz osnovnih oblika i njihovih kombinacija. Povremeno se pod vedrim nebom mogu formirati neke pločaste, dendritske i zvjezdaste pahulje s prisutnom vrlo niskom temperaturnom inverzijom.
Formiranje oblaka Snježni oblaci se obično javljaju u kontekstu većih vremenskih sistema, od kojih je najvažniji područje niskog pritiska, koje obično uključuje tople i hladne frontove kao dio svoje cirkulacije. Dva dodatna i lokalno produktivna izvora snijega su oluje s efektom jezera (također na more) i efekti nadmorske visine, posebno u planinama.
Područje niskog pritiska
Cikloni srednje geografske širine su područja niskog pritiska koja mogu proizvesti bilo šta, od oblačnosti i blagih snježnih oluja do jakih mećava. Tokom jeseni, zime i proljeća na hemisferi, atmosfera nad kontinentima može biti dovoljno hladna kroz dubinu troposfere da izazove snježne padavine. Na sjevernoj hemisferi, sjeverna strana područja niskog pritiska proizvodi najviše snijega. Za južne srednje geografske širine, strana Ciklona koja proizvodi najviše snijega je južna strana.
Fronte
Hladna fronta, prednja ivica hladnije mase zraka, može proizvesti frontalne snježne oluje – intenzivnu frontalnu konvektivnu liniju (slično kišnoj traci), kada je temperatura blizu nule na površini. Snažna konvekcija koja se razvija ima dovoljno vlage da stvori uslove za izbjeljivanje na mjestima preko kojih linija prolazi jer vjetar izaziva intenzivan snijeg. Ova vrsta snježne oluje općenito traje manje od 30 minuta u bilo kojoj tački svoje putanje, ali kretanje linije može pokriti velike udaljenosti. Frontalni udari mogu se formirati na kratkoj udaljenosti ispred površinskog hladnog fronta ili iza hladnog fronta, gdje može postojati produbljivi sistem niskog pritiska ili niz linija korita koje djeluju slično tradicionalnom hladnom frontalnom prolazu. U situacijama kada se udari oluje razvijaju postfrontalno, nije neobično da dva ili tri linearna pojasa udara oluje prolaze u brzom nizu razdvojenih samo 40 kilometara, pri čemu svaki prolazi istu tačku u razmaku od otprilike 30 minuta. U slučajevima kada postoji velika količina vertikalnog rasta i miješanja, oluja može razviti ugrađene kumulonimbusne oblake što rezultira munjama i grmljavinom, što se naziva snijeg s grmljavinom.
Topla fronta može proizvesti snijeg neko vrijeme jer topao, vlažan zrak nadjača zrak ispod nule i stvara padavine na granici. Često snijeg prelazi u kišu u toplom sektoru iza fronta.
Efekti jezera i okeana
Snijeg sa efektom jezera nastaje u hladnijim atmosferskim uvjetima kada se hladna zračna masa kreće duž dugih prostranstava toplije jezerske vode, zagrijavajući donji sloj zraka koji uzima vodenu paru iz jezera, podiže se kroz hladniji zrak iznad, smrzava se i taloži se na obalama u zavjetrini (niz vjetar).
Isti efekat koji se javlja nad tijelima slane vode naziva se okeanskim efektom ili snijegom sa efektom zaljeva. Efekat je pojačan kada se pokretna vazdušna masa podiže orografskim uticajem viših nadmorskih visina na obalama niz vetar. Ovo podizanje može proizvesti uske, ali vrlo intenzivne trake padavina koje se mogu taložiti brzinom od nekoliko cm snijega svakog sata, često rezultirajući velikom količinom ukupnih snježnih padavina.
Područja zahvaćena snijegom s efektom jezera nazivaju se snježni pojasi. To uključuje područja istočno od Velikih jezera, zapadne obale sjevernog Japana, poluostrvo Kamčatka u Rusiji i područja u blizini Velikog slanog jezera, Crnog mora, Kaspijskog jezera, Baltičkog mora i dijelova sjevernog Atlantskog okeana.Thomas W. Schmidlin. Climatic Summary of Snowfall and Snow Depth in the Ohio Snowbelt at Chardon. Retrieved on March 1, 2008.
Planinski efekti Orografske ili reljefne snježne padavine nastaju kada se vlažan zrak tjera uz vjetrovitu stranu planinskih lanaca velikim strujanjem vjetra. Podizanje vlažnog zraka uz ivicu planinskog lanca rezultira adijabatskim hlađenjem i konačno kondenzacijom i padavinama. Ovim postupkom vlaga se postepeno uklanja iz zraka, ostavljajući suhi i topliji zrak na silaznoj ili zavjetrinoj strani.Physical Geography. CHAPTER 8: Introduction to the Hydrosphere (e). Cloud Formation Processes. Retrieved on January 1, 2009. Rezultirajuće pojačane snježne padavine, zajedno sa smanjenjem temperature sa nadmorskom visinom, kombinuju se za povećanje visine snijega i sezonske postojanosti snježnog pokrivača u područjima podložnim snijegu.
Utvrđeno je i da planinski talasi pomažu u povećanju količine padavina niz vjetar od planinskih lanaca tako što povećavaju podizanje potrebno za kondenzaciju i padavine.
mini|desno|Drveća "zarobljena" snijegom
Fizika oblaka
Pahulja se sastoji od otprilike 1019 molekula vode koji se dodaju njenom jezgru različitim brzinama i različitim obrascima ovisno o promjeni temperature i vlažnosti unutar atmosfere kroz koju pahulja propada na svom putu do tla. Kao rezultat, pahulje se razlikuju jedna od druge iako slijede slične obrasce.
Snježni kristali nastaju kada se zamrznu sitne pothlađene kapljice oblaka (oko 10 μm u prečniku). Ove kapljice mogu ostati tečne na temperaturama nižim od −18 °C, jer da bi se smrzle, nekoliko molekula u kapljici se mora slučajno spojiti kako bi formirali raspored sličan onome u ledenoj rešetki. Kapljica se smrzava oko ovog "nukleusa". U toplijim oblacima, čestica aerosola ili "ledeno jezgro" mora biti prisutna u (ili u kontaktu sa) kapljicom da bi djelovala kao jezgro. Jezgra leda su vrlo rijetka u poređenju sa kondenzacijskim jezgrama oblaka na kojima se formiraju kapljice tekućine. Glina, pustinjska prašina i biološke čestice mogu biti jezgra. Umjetna jezgra uključuju čestice srebrnog jodida i suhog leda, a oni se koriste za stimulaciju padavina u zasijavanju oblaka.
Jednom kada se kapljica smrzne, ona raste u prezasićenom okruženju – onom u kojem je zrak zasićen u odnosu na led kada je temperatura ispod tačke smrzavanja. Kapljica tada raste difuzijom molekula vode u zraku (para) na površinu kristala leda gdje se skuplja. Budući da su kapljice vode mnogo brojnije od kristala leda, kristali mogu narasti do stotine mikrometara ili milimetara veličine na račun kapljica vode Wegener-Bergeron-Findeisenovim procesom. Ovi veliki kristali su efikasan izvor padavina, jer zbog svoje mase padaju kroz atmosferu i mogu se sudarati i lijepiti zajedno u klastere ili agregate. Ovi agregati su snježne pahulje i obično su vrsta ledenih čestica koje padaju na tlo. Iako je led čist, rasipanje svjetlosti po kristalnim stranama i udubljenjima/nesavršenostima znači da kristali često izgledaju bijele boje zbog difuzne refleksije cijelog spektra svjetlosti malim česticama leda.
Klasifikacija pahulja
Mikrografija hiljada pahulja od 1885, počevši od Wilson Alwyn Bentleyja, otkrila je široku raznolikost pahuljica unutar skupa uzoraka koji se mogu klasificirati. Uočeni su kristali snijega koji se blisko podudaraju.
Ukichiro Nakaya je razvio morfološki dijagram kristala, povezujući oblike kristala sa temperaturom i uvjetima vlage pod kojima su se formirali, što je sažeto u sljedećoj tabeli.
+ Morfologija kristalne strukture kao funkcija temperature i zasićenosti vodom Raspon temperature Opseg zasićenja (g/m3) Vrste snježnih kristalaispod zasićenja Vrste snježnih kristalaiznad zasićenja 0 °C do −3,5 °C 0,0 − 0,5 Čvrste ploče Tanke pločeDendriti −3,5 °C do −10 °C 0,5 − 1,2 Čvrste prizmeŠuplje prizme Šuplje prizmeIgle −10 °C do −22 °C 1,2 − 1,2 Tanke pločeČvrste ploče Sektorne pločeDendriti −22 °C do −40 °C 0,0 − 0,4 Tanke pločeČvrste ploče StuboviPrizme
Nakaya je otkrio da je oblik također funkcija toga da li je prevladavajuća vlaga iznad ili ispod zasićenja. Forme ispod linije zasićenja teže ka čvrstim i kompaktnim, dok kristali formirani u prezasićenom vazduhu teže čipkastim, delikatnim i ukrašenim. Formiraju se i mnogi složeniji obrasci rasta, koji uključuju bočne ravni, ruže od metaka i planarne tipove, u zavisnosti od uslova i jezgri leda. Ako je kristal počeo da se formira u režimu rasta kolone na otprilike −5 °C, a zatim padne u topliji pločasti režim, pločasti ili dendritski kristali niču na kraju kolone, stvarajući "kolone".
Magono i Lee su osmislili klasifikaciju svježe formiranih snježnih kristala koja uključuje 80 različitih oblika. Svaki su dokumentirali mikrografijama.
Akumulacija
Snijeg se akumulira iz niza snježnih događaja, isprekidanih smrzavanjem i otapanjem, na područjima koja su dovoljno hladna da snijeg zadržava sezonski ili više godina. Glavna područja sklona snijegu uključuju Arktik i Antarktik, sjevernu hemisferu i alpske regije. Tečni ekvivalent snježnih padavina može se procijeniti pomoću mjerača snijega ili sa standardnim mjeračem kiše, prilagođen za zimu uklanjanjem lijevka i unutrašnjeg cilindra. Oba tipa mjerača tope nagomilani snijeg i prijavljuju količinu prikupljene vode.National Weather Service Office Binghamton, New York (2009). Raingauge Information. Retrieved on January 2, 2009. Na nekim automatskim meteorološkim stanicama ultrazvučni senzor dubine snijega može se koristiti za povećanje padavina.
Događaj