Schnee und Schneehydrologie

1. Schnee und Schneehydrologie LMU München Department für Geographie WiSe 2010/2011 Referentin: Vanessa Brutscher

2. Gliederung • Was ist Schnee? • Definition von Schnee • Entstehung von Schneekristallen • Physikalische Eigenschaften von Schnee 2. Wichtige Begriffe zu Schnee 3. Auf- und Abbau einer Schneedecke • Akkumulationsphase • Metamorphosephase • Ablationsphase 4. Schneehydrologie • Definition der Schneehydrologie 5. Messmethoden 6. Literaturverzeichnis

3. 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,

4. 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

5. Entstehung der verschiedenen Formen von Eiskristallen: Quelle: University of British Columbia

6. Die verschiedenen Formen der Eiskristalle mit ihren internationalen Bezeichnungen und graphischen Symbolen Quelle: Wilhelm, Friedrich, 1975,S.9

7. 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

8. 2. Wichtige Begriffe: • Schneedecke: • Geschlossene Schneedecke • Durchbrochene Schneedecke • Schneeflecken • Schneereste 2. Dauer der Schneedecke: • Sporadische Schneedecke • Temporäre Schneedecke • Perennierende Schneedecke • Schneedeckentag • Schneedeckenperiode • Schneedeckenzeit

9. 3. Akkumulation: • Akkumulationsarten (Solid, flüssig, durch Sublimationsprodukte) • Akkumulationshöhe • Akkumulationsperiode 4. Ablation: • Ablationsperiode 5. Wasseräquivalent 6. Schneedichte: • Lagerdichte 7. Retentionskapazität 8. Wärmeinhalt: • Temperierter Schnee • Kalter Schnee

10. 9. Schneegrenze • Klimatische Schneegrenze • Orographische Schneegrenze • Temporäre Schneegrenze 10. Klassifikation der Schneeart

12. 3. Auf- und Abbau einer Schneedecke • 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

13. 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

14. Entwicklung der Schneedecke: Quelle: Max-Planck-Institut für Meteorologie,1995, S.8

15. 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

16. 5. Messmethoden 1. Schneedeckenverteilung: • Beobachtungen • Luftaufklärung • Satellitenbilder • Schneehöhe: • Schneepegel • Schneekurs • Wasseräquivalent: • Schneeausstechrohr • Kernbohrung • Radioaktive Absorption

17. 4. Gehalt an freiem Wasser: • Beobachtungen • Calorimetrische Methode • Verdichtung des Schnees: • Rammwiderstand • Eigene Hand • Hangbewegung der Schneedecke: • Aluminiumgleitschuh • Identifizierung der Jahresschichten eines Firnfeldes Quelle: Wilhelm, Friedrich, 1975,

18. Dichteprofil in einem Firnloch am Kesselwandferner Quelle: Wilhelm, Friedrich, 1975, S. 53

19. Schneeprofil und graphische Kennzeichnungen: Die Messwerte werden dann in Diagrammen, als Symbole und durch Zahlenwerte angegeben Quelle: Vgl. Wilhelm, Friedrich, 1975, S. 55-56

20. 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