Transcript Brutscher_Pr__sentation Schneehydrologie

Schnee und Schneehydrologie
LMU München
Department für Geographie
WiSe 2010/2011
Referentin: Vanessa Brutscher
Gliederung
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Was ist Schnee?
Definition von Schnee
Entstehung von Schneekristallen
Physikalische Eigenschaften von Schnee
Wichtige Begriffe zu Schnee
Auf- und Abbau einer Schneedecke
Akkumulationsphase
Metamorphosephase
Ablationsphase
Schneehydrologie
Definition der Schneehydrologie
Messmethoden
Literaturverzeichnis
1. Was ist Schnee?
1.1. Definition:
Unter Schnee wird die häufigste Form des festen Niederschlags bezeichnet,
der aus kleinen feinen Eiskristallen besteht. Diese Eiskristalle werden
unter bestimmten Anlagerungsprozessen an Kristallisationskeimen durch
unterkühltes Wasser gebildet. Eiskristalle haben eine hexagonale Form
und sind hauptsächlich durch Sublimation entstanden.
Quelle: Vgl.: Strasser, Ulrich, 2002, Vorlesung, Einführung in die
Schneehydrologie,
1.2. Wie entsteht Schnee?
• Temperatur innerhalb der Wolke sehr tief; Übersättigung an
Wasserdampf innerhalb der Wolke
• Kleine Wassertröpfchen frieren an Kondensationskerne
• Immer mehr Wasserdampf gefriert an die sich bildenden Eiskristalle
hexagonale Kristallstrukturen entstehen
• Gewicht nimmt zu
Eiskristalle fallen aus der Wolke
• Durchqueren verschiedener Schichten unterschiedlicher Temperatur und
Feuchtigkeit
formgebend
• Notwenige Temperatur um als Schneeflocke die Erde zu erreichen: 0°C
Entstehung der verschiedenen Formen von Eiskristallen:
Quelle: University of British Columbia
Die verschiedenen Formen der Eiskristalle mit ihren internationalen
Bezeichnungen und graphischen Symbolen
Quelle: Wilhelm, Friedrich, 1975,S.9
1.3. Physikalische Eigenschaften von Schnee
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Besteht aus allen drei Phasen des Wassers
Guter Absorber
Hoher Albedo: (Neuschnee 0,8); sehr schwankend
Niedrige Wärmeleitfähigkeit aber hohe Wärmekapazität
guter
Isolator
• Große Energiemengen werden bei der Sublimation oder beim Schmelzen
transportiert
• Die Menge und Haltbarkeit von Schnee ist zeitlich und räumlich sehr
verschieden
2. Wichtige Begriffe:
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Schneedecke:
Geschlossene Schneedecke
Durchbrochene Schneedecke
Schneeflecken
Schneereste
Dauer der Schneedecke:
Sporadische Schneedecke
Temporäre Schneedecke
Perennierende Schneedecke
Schneedeckentag
Schneedeckenperiode
Schneedeckenzeit
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Akkumulation:
Akkumulationsarten (Solid, flüssig, durch Sublimationsprodukte)
Akkumulationshöhe
Akkumulationsperiode
Ablation:
Ablationsperiode
Wasseräquivalent
Schneedichte:
Lagerdichte
Retentionskapazität
Wärmeinhalt:
Temperierter Schnee
Kalter Schnee
9. Schneegrenze
• Klimatische Schneegrenze
• Orographische Schneegrenze
• Temporäre Schneegrenze
10. Klassifikation der Schneeart
Übersicht über die wichtigsten Schneearten:
Bezeichnung
Beschreibung
Einteilung durch die Feuchtigkeit
Einteilung durch die Dichte
Neuschnee
lockerer Neuschnee
gebundener Neuschnee
stark gebundener N.
Altschnee
reifer Schnee
frisch gefallener Schnee
Temperaturen unter 0°C
Temperaturen um 0°C
trocken
feucht
30-50 kg/m³
50-100 kg/m ³
100-300 Kg/m³
Harsch
hart gefrohrener,eisverkrusteter
Schnee
Durch Druckdiagenese entstandene
Übergangsform bei Gletscherbildung
aus Schnee entstandene Eismasse
Firn
Firneis
vor längerer Zeit gefallener Schnee
im isothermischen Beharrungszustand bei kapillarer Sättigung
Pulverschnee
200-400 kg/m³
300-500 kg/m³
500-800 kg/m³
800-900 kg/m³
trockener Schnee, klebt auch unter
Druck nicht zusammen
klebt sehr gut zusammen, kein
Wasser tropft heraus
klept sehr zusammen, schwer und
nass, Wasser tropf heraus
Feuchtschnee
Nassschnee
Faulschnee
Schneematz
Schneeregen
Gemisch aus Schnee und Regen
60 kg/m³
3. Auf- und Abbau einer
Schneedecke
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Akkumulationsphase:
Ablagerung der hexagonalen Schneekristalle am Erdboden
Günstig: niederschlagsreiche Großwetterlage mit Temperaturen um den
Gefrierpunkt
Beeinflussung durch: Landnutzungsarten, reliefbedingten Windverhältnissen,
der topographischen Lage, der Vegetation, den Witterungsbedingungen
Metamorphosephase:
Veränderung der Schneedichte und der Struktur der Schneematrix
Neuschnee
Altschnee
Frinschnee
Verdichtung und Verfestigung der Schneedecke
Umwandlung in kugelförmige Eispartikel
Anwachsen der Korngröße
Eintreten von Wasser (Regen, Schmelzvorgänge)
Ausbildung von
Eisschichten
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Ablationsphase:
Verdunstungsprozesse, Warmluftadvektion, Strahlungsabsorption
Schmelzwasser an der Oberfläche
Einsickerndes Schmelzwasser
Verdichtung des nassen Schnees
Überschreiten des Wasserrückhaltevermögens
Einseitig gerichteter Wassertransport
Wasservorratsabbau und Abbau der Kristallstruktur
Reduktion der Schneemasse
Entwicklung der Schneedecke:
Quelle: Max-Planck-Institut für Meteorologie,1995, S.8
4. Schneehydrologie
Definition:
Die Schneehydrologie ist ein Teilgebiet der Hydrologie. Sie befasst sich mit der
schneebedeckten Landoberfläche und untersucht den Schnee auf seine
Funktion im Wasserkreislauf. Ihre Schwerpunkte liegen in analytischen
Verfahren, die das Andauer-, Häufigkeits- und Extremverhalten der
Schneedecke beschreiben, in Untersuchungen der räumlich- zeitlichen
Veränderlichkeit der Schneedeckenparameter und den Änderungen des
Schneedeckenregimes, in Einzugsgebietsuntersuchungen und deren
hydrologischen Interpretationen, im Prozessverhalten der Schneedecke
und in Simulationen.
Quelle: Vgl. Rechner, Martin, Matthäus,Helga, 1990,S.9-10
5. Messmethoden
1. Schneedeckenverteilung:
• Beobachtungen
• Luftaufklärung
• Satellitenbilder
2. Schneehöhe:
• Schneepegel
• Schneekurs
3. Wasseräquivalent:
• Schneeausstechrohr
• Kernbohrung
• Radioaktive Absorption
4. Gehalt an freiem Wasser:
• Beobachtungen
• Calorimetrische Methode
5. Verdichtung des Schnees:
• Rammwiderstand
• Eigene Hand
6. Hangbewegung der Schneedecke:
• Aluminiumgleitschuh
7. Identifizierung der Jahresschichten eines Firnfeldes
Quelle: Wilhelm, Friedrich, 1975,
Dichteprofil in einem Firnloch am Kesselwandferner
Quelle: Wilhelm, Friedrich, 1975, S. 53
Schneeprofil und graphische Kennzeichnungen:
Die Messwerte werden dann in
Diagrammen, als Symbole und
durch Zahlenwerte angegeben
Quelle: Vgl. Wilhelm, Friedrich, 1975, S. 55-56
6. Literaturverzeichnis
• Loth, Bettina, 1995, S. 6-13, Max-Planck-Institut für Meteorologie,
Examensarbeit Nr. 32, Die Schneedecke als Komponente des Klimasystems
und ihre Modellierung
• Rechner, Martin, 1990, S. 9-12, Beiträge zur Schneehydrologie
• Dr.-Ing., Schröder, Ralph, 1976, Institut für Hydraulik und Hydrologie an
der Technischen Hochschule Darmstadt, Technische Berichte Nr. 17
• Dr., Strasser, Ulrich, 2004, Skript zur Vorlesung, Einführung in die
Schneehydrologie
• University of British Columbia, 2001, Skript zur Vorlesung,
Schneehydrologie
• Wilhelm, Friedrich, 1975, Lehrbuch der Allgemeinen Geographie, Band 3,
Teil 3, Schnee- und Gletscherkunde