типы воды в снеге

ТИПЫ ВОДЫ В СНЕГЕ

Вода в жидкой фазе, находящаяся под действием разных сил в снежном покрове. Экспериментально доказано существование на поверхности кристаллов льда в снежном покрове квазижидкой пленки толщиной до 100А при температуре ниже 0°С, которую можно рассматривать как адсорбированную воду в снеге. C понижением температуры толщина квазижидкой пленки уменьшается, и при температуре порядка —30°С она исчезает. Т. о., температура плавления такой пленки много ниже 0°С. Природа квазижидкой пленки и ее свойства пока слабо изучены. При температуре немного ниже 0°С на кристаллах льда в снежном покрове может существовать тончайшая пленка жидкого рассола, связанная с вытеснением ионов солей на границу растущих при замерзании кристаллов льда с концентрацией их в оставшейся воде. Толщина такой пленки при температуре ниже —2 °С измеряется единицами мкм. Вблизи точки плавления толщина пленки возрастает, и ее можно увидеть в микроскоп. Это пленочная вода в снеге, удерживаемая на поверхности частиц снега молекулярными силами сцепления. Адсорбированная и пленочная вода образуют связанную воду в снеге, т. е. почти или полностью неподвижную воду.

При достижении снежным покровом точки плавления всякий дополнительный приток тепла ведет к превращению части ледяного вещества в воду без изменения температуры снежного покрова. Первые порции талой воды находятся в разобщенном неподвижном состоянии в местах соприкосновения кристаллов в виде ограниченных вогнутыми менисками капель. При увеличении количества воды капли соединяются узкими перехватами в непрерывную пленку на поверхности кристаллов льда. Такая вода способна перемещаться из более влажных участков с менисками меньшей кривизны к более сухим с менисками большей кривизны, независимо от действия силы тяжести. При дальнейшем поступлении талой воды все узкие поры быстро заполняются и вода под действием менисковых (капиллярных) сил довольно быстро передвигается по капиллярам внутри снежного покрова. Это три формы капиллярной воды в снеге — неподвижная, малоподвижная и легкоподвижная. Кроме того, различают капиллярно-подвешенную воду, удерживаемую силой капиллярного натяжения в слое мелкозернистого снега над слоем крупнозернистого, и капиллярно-подпруженную воду, гидравлически связанную с горизонтом полной водонасыщенности, расположенным на водоупоре.

В более крупных порах менисковые силы ослабевают и вода начинает перемещаться под действием силы тяжести — появляется гравитационная вода в снеге. Она может быть внутриснежной водой — временно подпруженной в снежной толще и не связанной с подснежной водой, уже отданной снегом и временно скапливающейся в припочвенном слое снега из-за особенностей рельефа или наличия преград (земляных или ледяных), препятствующих стоку.

Снежный покров при температуре плавления может содержать любое количество воды. Важнейшими количественными характеристиками воды в снеге служат влажность снега — количество воды, которое снежный покров содержит в данный момент, и водоудерживающая способность снега — наибольшее количество воды, которое образец снежного покрова способен удержать после полного насыщения и последующего отекания избытка воды. Обе величины зависят от плотности и структуры снега, измеряются в процентах от общей массы пробы. Высокой водоудерживающей способностью обладает свежевыпавший снег (до 55 %). что обычно наблюдается в самом начале периода снеготаяния и продолжается очень недолго. При наивысшей интенсивности снеготаяния водоудерживающая способность снежного покрова составляет 15— 20 % и редко превышает 25—30 % [120]. В период снеготаяния влажность и водоудерживающая способность снега меняются по профилю снежного покрова. Наибольшее количество воды, которое может содержаться в снежном покрове при заполнении всех пор, называют полной влагоемкостью снега. Все количественные показатели содержания воды в снеге имеют большое значение при расчетах водоотдачи снежного покрова, льдообразования на ледниках и устойчивости снега на склоне.

_{К. С. Лосев}