mini|Querschnitt der Oberfläche eines Gletschers, der den Verlauf von losem Schnee hin zu dichterem Eis zeigt.
Die Nivologie (von , Genitiv: nivis), SchneekundeSiehe Eintrag Nivologie im Lexikon der Geowissenschaften aus spektrum.de. oder Schneeforschung ist eine TeildisziplinSchnee- und Lawinenforschung auf spektrum.de. der Glaziologie und befasst sich mit der Entstehung von Schnee und Eis, deren Verteilung und den Prozessen, die die Veränderung von Schneedecken beeinflussen. Wissenschaftler verbessern die Vorhersage von Schneestürmen, untersuchen die Beschaffenheit fallenden und liegenden Schnees sowie die Auswirkungen des Schneefalls auf das Klima, die Gletscher und die Wasserversorgung weltweit. Untersuchungen umfassen die physikalischen Eigenschaften des sich verändernden Materials, Masse und Volumen der Schneedecken an Ort und Stelle und die Gesamteigenschaften von Regionen mit Schneedecken. Dabei setzen sie sowohl physikalische Messverfahren vor Ort als auch Fernerkundungsverfahren und Simulationen ein, um das Verständnis für schneebezogene Prozesse in großen Gebieten zu entwickeln.
Geschichte mini|Eine frühe Klassifizierung von Schneeflocken durch Israel Perkins Warren. Schnee wurde in China bereits 135 v. Chr. in Han Yings Buch Disconnection beschrieben, in dem die fünfeckige Symmetrie der Blumen der sechseckigen Symmetrie des Schnees gegenübergestellt wird. Albertus Magnus lieferte 1250 die wohl früheste detaillierte europäische Beschreibung des Schnees. Johannes Kepler versuchte in seinem Buch Strena seu De Nive Sexangula (1611) zu erklären, warum Schneekristalle sechseckig sind. Im Jahr 1675 katalogisierte der deutsche Arzt Friederich Martens 24 Arten von Schneekristallen. Im Jahr 1865 veröffentlichte Frances E. Chickering das Buch Cloud Crystals - a Snow-Flake Album. 1894 fotografierte A. A. Sigson Schneeflocken unter dem Mikroskop und ging damit Wilson Bentleys Fotoserie von einzelnen Schneeflocken in der Monthly Weather Review voraus.
Ukichiro Nakaya begann 1932 mit einer umfassenden Studie über Schneeflocken. Von 1936 bis 1949 schuf Nakaya die ersten künstlichen Schneekristalle und zeichnete die Beziehung zwischen Temperatur und Wasserdampfsättigung auf, die später als Nakaya-Diagramm bezeichnet wurde, sowie weitere Forschungsarbeiten über Schnee, die 1954 von der Harvard University Press unter dem Titel Snow Crystals: Natural and Artificial veröffentlicht wurden. Teisaku Kobayashi überprüfte und verbesserte das Nakaya-Diagramm mit dem Kobayashi-Diagramm von 1960, das später im Jahr 1962 verfeinert wurde.
Das Interesse an der Entstehung künstlicher Schneeflocken setzte sich 1982 fort, als Toshio Kuroda und Rolf Lacmann von der Technischen Universität Braunschweig „Growth Kinetics of Ice from the Vapour Phase and its Growth Forms“ veröffentlichten. Im August 1983 synthetisierten Astronauten während der Mission STS-8 mit dem Space Shuttle Challenger Schneekristalle in der Umlaufbahn. 1988 bestätigten Norihiko Fukuta et al. das Nakaya-Diagramm mit künstlichen Schneekristallen, die in einem Aufwind erzeugt wurden und Yoshinori Furukawa zeigten das Wachstum von Schneekristallen im Weltraum.
Messung Schneeforscher heben in der Regel eine Schneegrube aus, in der sie grundlegende Messungen und Beobachtungen durchführen. Die Beobachtungen können Merkmale beschreiben, die durch Wind, Versickern von Wasser oder Abladen von Schnee von Bäumen verursacht werden. Das Versickern von Wasser in einer Schneedecke kann zu Fließfingern und Pfützenbildung führen oder entlang von Kapillarbarrieren fließen, die zu horizontalen und vertikalen festen Eisformationen innerhalb der Schneedecke gefrieren können. Zu den Messungen der Eigenschaften von Schneedecken (zusammen mit ihren Codes), die in der Internationalen Klassifikation des saisonalen Schnees am Boden aufgeführt sind, gehören:
Die Höhe (H) wird senkrecht von der Bodenoberfläche aus gemessen, normalerweise in Zentimetern [cm]. Die Dicke (D) [cm] ist die Schneehöhe, die rechtwinklig zum Hang auf geneigten Schneedecken gemessen wird. Schneedeckenhöhe (HS) [cm] ist die Gesamttiefe der Schneedecke, gemessen vertikal in Zentimetern von der Basis bis zur Schneeoberfläche. Die Neuschneehöhe (HN) [cm] ist die Höhe des frisch gefallenen Schnees, der sich in einem Zeitraum von 24 Stunden oder einem anderen festgelegten Zeitraum auf einem SchneebrettSchneebrett auf dwd.de, abgerufen am 18. September 2024. angesammelt hat. Das Wasseräquivalent des Schnees (SWE) ist die Wassertiefe, die sich ergeben würde, wenn die Schneemasse vollständig schmelzen würde, unabhängig davon, ob es sich um ein bestimmtes Gebiet oder eine begrenzte Schneeparzelle handelt; es wird berechnet als das Produkt aus der Schneehöhe in Metern mal der vertikal integrierten Dichte in Kilogramm pro Kubikmeter. Wasseräquivalent des Schneefalls (HNW) ist das Wasseräquivalent des Schneefalls, gemessen für eine Standardbeobachtungszeit von 24 Stunden oder einen anderen Zeitraum. Schneestärke (Σ) [], ob Druck-, Zug- oder Scherfestigkeit, die Schneestärke kann als die maximale Belastung angesehen werden, der Schnee standhalten kann, ohne zu versagen oder zu brechen. Die Eindringtiefe der Schneeoberfläche (P) [cm] ist die Tiefe, die ein Objekt von der Oberfläche in den Schnee eindringt. Sie wird in der Regel mit einer Schweizer Rammsonde oder, noch grober, von einer stehenden oder auf Skiern stehenden Person gemessen. Die Oberflächenbeschaffenheit (SF) beschreibt das allgemeine Aussehen der Schneeoberfläche aufgrund von Ablagerung, Umverteilung und Erosion durch Wind, Schmelzen und Wiedergefrieren, Sublimation und Verdunstung sowie Regen. Die folgenden Prozesse führen zu den entsprechenden Ergebnissen: glatte Ablagerung ohne Wind; wellig - durch Wind abgelagerter Schnee; konkave Furchen - Schmelze und Sublimation; konvexe Furchen - Regen oder Schmelze; zufällige Furchen - Erosion. Die schneebedeckte Fläche (SCA) beschreibt das Ausmaß des schneebedeckten Bodens und wird in der Regel als Bruchteil (%) der Gesamtfläche angegeben. Hangneigung (Φ) ist der mit einem Neigungsmesser gemessene Winkel zwischen der Horizontalen und der Ebene eines Hangs. Die Hangneigung (AS) ist die Himmelsrichtung, in die ein Hang senkrecht zu den Höhenlinien ausgerichtet ist; sie wird entweder in Grad vom wahren Norden N = 0° = 360° oder als N, NE, E, SE, S, SW, W, NW angegeben. Die Zeit (t) wird in der Regel in Sekunden für eine Messdauer oder in längeren Einheiten angegeben, um das Alter von Schneeablagerungen und -schichten zu beschreiben.
Messinstrumente mini|Ein Ultraschallsensor zum Messen der Schneedeckenhöhe Höhe - Die Schneedeckenhöhe wird mit einem Weberbrett (in der Regel ein weiß gestrichenes Stück Sperrholz) gemessen, das während eines Zeitraums von sechs Stunden beobachtet wird. Am Ende des Sechs-Stunden-Zeitraums wird der gesamte Schnee von der Messfläche geräumt. Zur Ermittlung des täglichen Gesamtschneefalls werden vier sechsstündige Schneemessungen addiert. Schneefall kann aufgrund von Schmelzen, Verdichtung, Verwehungen und Verwehungen sehr schwierig zu messen sein.
Flüssigkeitsäquivalent durch Schneemesser - Das Flüssigkeitsäquivalent von Schneefall kann mit einem Schneemesser ermittelt werden oder mit einem Standard-Regenmesser mit einem Durchmesser von 100 mm oder 200 mm. Regenmesser werden auf den Winter eingestellt, indem der Trichter und der innere Zylinder entfernt werden und sich der Schnee bzw. der gefrierende Regen im äußeren Zylinder sammeln kann. Frostschutzmittel kann hinzugefügt werden, um den Schnee oder das Eis zu schmelzen, das in den Regenmesser fällt. Bei beiden Messgeräten wird der Schnee geschmolzen und die Wassermenge aufgezeichnet, sobald sich der Schneefall/Eis angesammelt hat oder wenn die Höhe im Messgerät 300 mm erreicht.
Klassifizierung Die Internationale Klassifikation des saisonalen Schnees am Boden enthält eine umfassendere Klassifikation des abgelagerten Schnees als die des Schnees aus der Luft. Eine Liste der wichtigsten Kategorien (zusammen mit ihren Codes) umfasst:
Niederschlagspartikel (PP) (siehe unten) Maschinell hergestellter Schnee (MM) - Kann aus runden polykristallinen Partikeln bestehen, die durch das Gefrieren sehr kleiner Wassertröpfchen von der Oberfläche nach innen entstehen, oder aus zerkleinerten Eispartikeln, die durch Zerkleinerung und erzwungene Verteilung entstehen. Zersetzende und zersplitterte Niederschlagspartikel (DF) - Die Zersetzung wird durch eine Verringerung der Oberfläche verursacht, um die freie Oberflächenenergie zu reduzieren, die durch leichte Winde verursacht wird. Wind verursacht Fragmentierung, Packung und Abrundung der Partikel. Abgerundete Körner (RG) - Es handelt sich um abgerundete, meist längliche Partikel mit einer Größe von etwa 0,25 mm, die stark gesintert sind. Sie können auch windgepackt oder facettiert gerundet sein. Facettierte Kristalle (FC) - Wachsen mit einer Dampfdiffusion von Korn zu Korn, die durch einen großen Temperaturgradienten angetrieben wird und die Hauptursache für facettierte Kristalle in der trockenen Schneedecke ist. Tiefenreif (DH) - Dampfdiffusion von Korn zu Korn, angetrieben durch einen großen Temperaturgradienten, ist die Hauptursache für Tiefenreif in der trockenen Schneedecke. Surface Hoar (SH) - Schnelles Wachstum von Kristallen an der Schneeoberfläche durch Übertragung von Wasserdampf aus der Atmosphäre auf die Schneeoberfläche, die durch Strahlungswärmeverlust unter die Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Schmelzformen (MF) - Die Bandbreite reicht von zusammengeballten, runden Körnern aus Nassschnee über schmelzgefrorene, abgerundete Polykristalle, wenn Wasser in Adern gefriert, bis hin zu locker gebundenen, vollständig abgerundeten Einkristallen und Polykristallen.bis hin zu Polykristallen aus einer Oberflächenschicht aus Nassschnee, die wieder gefroren ist, nachdem sie durch Schmelze oder Niederschlag benetzt wurde. Eisformationen (IF) - Umfassen die folgenden Merkmale: Horizontale Schichten, die durch Regen oder Schmelzwasser von der Oberfläche entstehen, das in den kalten Schnee einsickert und entlang von Schichtbarrieren wieder gefriert. Vertikale Finger aus gefrorenem Drainagewasser. Eine Basalkruste, die durch Schmelzwasser entsteht, das sich über einem Substrat sammelt und gefriert. Eine Eisschicht auf der Schneeoberfläche, die durch gefrierenden Regen auf Schnee entsteht. Eine Sonnenkruste aus Schmelzwasser an der Schneeoberfläche, die aufgrund von Strahlungswärmeverlust an der Oberfläche wieder gefriert.
Niederschlagspartikel Die Klassifizierung von gefrorenen Partikeln erweitert die früheren Klassifizierungen von Nakaya und seinen Nachfolgern und ist in der folgenden Tabelle aufgeführt: +NiederschlagspartikelUnterklasseFormPhysikalischer ProzessSäulenPrismatischer Kristall, fest und hohlWachstum aus Wasserdampf bei −8 °C und unter −30 °CNadelnNadeln, zylindrischWachstum aus Wasserdampf bei Übersättigung bei −3 bis −5 °C unter −60 °CPlattenMeist hexagonalWachstum aus Wasserdampf bei 0 bis −3 °C und −8 bis −70 °CStellare, DendritenSechsfach sternförmig, flächig oder räumlichWachstum aus Wasserdampf bei Übersättigung bei 0 bis −3 °C und bei −12 bis −16 °CIrregulare KristalleCluster aus sehr kleinen KristallenWachstum von Polykristallen bei unterschiedlichen UmgebungsbedingungenGraupelStark gerandete Teilchen, kugelförmig, kegelförmig, hexagonal oder unregelmäßig geformtStarke Randbildung der Partikel durch gefrieren von Regentropfen oder Wiederauffrieren von weitgehend geschmolzenen Schneekristallen oder Schneeflocken.HagelLaminare innere Struktur, durchscheinende oder milchig glasierte OberflächeAnlagerung von unterkühlten Wassertröpfchen Wachstum durch Akkretion von unterkühltem Wasser, Größe: >5 mmEis-PelletsDurchsichtig, meist kleine SphäroideAnhäufung von kleinen, unterkühlten Nebeltröpfchen, die an Ort und Stelle gefrieren.