радиационные свойства снега

РАДИАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СНЕГА

Способность снега отражать, рассеивать и поглощать солнечную радиацию, а также его способность к излучению. Возможность снежной поверхности отражать радиацию характеризуется коэф. отражательной способности, или альбедо снежного покрова. Различают спектральный и интегральный коэф. отражения. Исследования спектрального альбедо показали, что в видимой части спектра селективность незначительна, а в крайних участках спектра — ультрафиолетовом и инфракрасном — альбедо меньше, чем в видимой части.

Интегральное альбедо снежного покрова измерялось многократно в разных районах и на разных высотах над ур. м. Оно меняется в широких пределах: от 0,95—0,98 для сухого свежевыпавшего снега в полярных и горных районах до 0,20 для загрязненного и влажного снега в конце периода таяния. Колебания альбедо обусловливаются спектральным составом поступающей солнечной радиации и высотой солнца, с одной стороны, и физическими свойствами, состоянием и загрязненностью снежного покрова — с другой. Колебания альбедо, связанные с первой группой причин, невелики; основные колебания обусловлены второй группой.

Снежная поверхность рассеивает солнечную радиацию при отражении и лишь в редких случаях создает условия для зеркального отражения (см. оптические свойства снега). Часть солнечной радиации проникает в снежный покров, где из-за оптической неоднородности снега она рассеивается. Пропускание радиации характеризуется отношением количества радиации, прошедшей через некоторый слой снега, к количеству упавшей на него. Слой снега толщиной в 1 см пропускает от 12 до 20 % радиации в зависимости от длины волны. Сухой снег в соответствии с его структурой, плотностью и влажностью не позволяет радиации проникать глубже 50—80 см, а мокрый снег — глубже 30 см. Поэтому проникшая в снежный покров радиация поглощается им. Проникновение солнечной радиации сквозь снег характеризуется коэф. экстинкции снега, который служит мерой ослабления радиации при прохождении сквозь снег. Из-за значительной неоднородности снежного покрова он весьма изменчив: от 0,074 до 0,446 см^-1. Чем больше коэф. экстинкции, тем интенсивнее и тем более тонким слоем идет поглощение солнечной радиации.

От зимы к весне суммы падающей на поверхность и проникающей в снег радиации значительно увеличиваются. В средних широтах суммы проникающей радиации от января к апрелю увеличиваются в 6 раз, при этом поглощение радиации в верхнем 10-см слое возрастает в 8 раз, а в слое 30—40 см — только в 4 раза. В таких условиях нередко при отрицательной температуре воздуха и при достаточно интенсивном поступлении солнечной радиации кристаллы снега оплавляются и на поверхности снежного покрова образуется тонкая прозрачная ледяная корка, которая создает парниковый эффект снеготаяния, т. к. служит "стеклом" снежного парника, накопление тепла в котором обеспечивает таяние снега при отрицательной температуре воздуха. Такое явление очень часто наблюдается в Зап. Сибири, Сев. Казахстане, а иногда и в степных районах Европейской части СССР.

Парниковый эффект свидетельствует о непроницаемости снега для длинноволновой радиации, которая целиком поглощается снежным покровом. В то же время относительная излучательная способность снега, представляющая собой отношение его излучательной способности к излучательной способности абсолютно черного тела, по сравнению с другими природными образованиями является самой высокой, но несколько снижается по мере старения (фирнизации) снега. По опытным данным, относительная излучательная способность свежевыпавшего снега равна 0,986, загрязненного 0,969.

Получаемые снежным покровом суммы радиационного баланса во многом зависят от его радиационных свойств. Обладая большим альбедо, снежный покров имеет днем малый радиационный баланс. Ночью же снег интенсивно излучает, и из-за малой теплопроводности и медленного подвода тепла из нижележащих слоев поверхность снега сильно выхолаживается, а отрицательный радиационный баланс оказывается небольшим. В итоге снег является природным телом с наименьшим радиационным оборотом тепла.

_{К. С. Лосев}