Schnee und Schneehydrologie

LMU MünchenDepartment für GeographieWiSe 2010/2011Referentin: Vanessa Brutscher

Gliederung1. Was ist Schnee?• Definition von Schnee• Entstehung von Schneekristallen• Physikalische Eigenschaften von Schnee2. Wichtige Begriffe zu Schnee3. Auf- und Abbau einer Schneedecke• Akkumulationsphase• Metamorphosephase• Ablationsphase4. Schneehydrologie• Definition der Schneehydrologie5. Messmethoden6. 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• 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:1. Schneedecke: • Geschlossene Schneedecke• Durchbrochene Schneedecke• Schneeflecken• Schneereste2. Dauer der Schneedecke:• Sporadische Schneedecke• Temporäre Schneedecke• Perennierende Schneedecke• Schneedeckentag• Schneedeckenperiode• Schneedeckenzeit

3. Akkumulation:• Akkumulationsarten (Solid, flüssig, durch Sublimationsprodukte)• Akkumulationshöhe• Akkumulationsperiode4. Ablation:• Ablationsperiode5. Wasseräquivalent6. Schneedichte:• Lagerdichte7. Retentionskapazität8. Wärmeinhalt:• Temperierter Schnee• Kalter Schnee

9. Schneegrenze• Klimatische Schneegrenze• Orographische Schneegrenze• Temporäre Schneegrenze10. Klassifikation der Schneeart

Übersicht über die wichtigsten Schneearten:

Bezeichnung Beschreibung Einteilung durch die Feuchtigkeit Einteilung durch die Dichte

Neuschnee frisch gefallener Schneelockerer Neuschnee Temperaturen unter 0°C trocken 30-50 kg/m³gebundener Neuschnee Temperaturen um 0°C feucht 50-100 kg/m ³stark gebundener N. 100-300 Kg/m³Altschnee vor längerer Zeit gefallener Schneereifer Schnee im isothermischen Beharrungszu- 200-400 kg/m³

stand bei kapillarer Sättigung 300-500 kg/m³

Harsch hart gefrohrener,eisverkrusteter Schnee

Firn Durch Druckdiagenese entstandene 500-800 kg/m³Übergangsform bei Gletscherbildung

Firneis aus Schnee entstandene Eismasse 800-900 kg/m³

Pulverschnee trockener Schnee, klebt auch unter 60 kg/m³Druck nicht zusammen

Feuchtschnee klebt sehr gut zusammen, keinWasser tropft heraus

Nassschnee klept sehr zusammen, schwer undnass, Wasser tropf heraus

Faulschnee Schneematz

Schneeregen Gemisch aus Schnee und Regen

3. Auf- und Abbau einer Schneedecke

1. 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 Witterungsbedingungen2. 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

3. 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. Messmethoden1. Schneedeckenverteilung:• Beobachtungen• Luftaufklärung• Satellitenbilder2. Schneehöhe:• Schneepegel• Schneekurs3. Wasseräquivalent:• Schneeausstechrohr• Kernbohrung• Radioaktive Absorption

4. Gehalt an freiem Wasser:• Beobachtungen• Calorimetrische Methode5. Verdichtung des Schnees:• Rammwiderstand • Eigene Hand6. Hangbewegung der Schneedecke:• Aluminiumgleitschuh7. 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:

Quelle: Vgl. Wilhelm, Friedrich, 1975, S. 55-56

Die Messwerte werden dann in Diagrammen, als Symbole und durch Zahlenwerte angegeben

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