E6 Schnee

Thema

Schnee ist ein poröses und heterogenes Medium, dessen physikalische Eigenschaften, darunter Dichte, Wärmeleitfähigkeit, Durchlässigkeit und Albedo, sich durch einen Metamorphoseprozess kontinuierlich verändern: Schneekörner rekristallisieren und verschmelzen langsam miteinander, angetrieben durch die Temperatur- und Dampfdruckgradienten innerhalb der Schneedecke. Frisch abgelagerter Schnee hat eine Dichte zwischen 50 und 150 Kilogramm pro Kubikmeter und reflektiert 80 bis 90 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung. Nach Wochen oder Monaten der Metamorphose erhöht sich die Dichte desselben Schnees auf 300 bis 500 Kilogramm pro Kubikmeter, während sein Reflexionsvermögen auf nur noch 40 bis 70 Prozent sinkt.

Unter dem Gewicht der sich Jahr für Jahr darüber ablagernden Schneeschichten verdichtet sich der bereits metamorphe Schnee weiter und wandelt sich in Firn mit einer Dichte zwischen 400 und 800 Kilogramm pro Kubikmeter um. Dieser Firn, ausreichend lange komprimiert, wird schließlich zu Gletschereis, sobald seine Dichte 830 Kilogramm pro Kubikmeter übersteigt.

Der Wärmetransport im Schnee erfolgt hauptsächlich durch direkte Wärmeleitung zwischen den Schneekörnern. Zusätzlich findet Wärmetransport durch Konvektion von Wasserdampf entlang interner Temperaturgradienten sowie durch die bei der Rekristallisation der Schneekörner freigesetzte Verdampfungswärme statt. Die Wärmeleitfähigkeit des Schnees hängt stark von seiner Dichte ab und variiert um fast das Hundertfache zwischen frisch gefallenem Schnee, der sehr leicht und ein schlechter Leiter ist, und verdichtetem Schnee, der viel dichter und ein deutlich besserer Leiter ist. Diese sehr geringe Wärmeleitfähigkeit von leichtem Schnee macht den Schnee zu einem ausgezeichneten Wärmeisolator, der den darunter liegenden Boden vor den kalten Wintertemperaturen schützt – derselbe Effekt wie bei einem aus Schneeblöcken gebauten Iglu.

Die Energiebilanz des Schnees bestimmt, ob er an der Oberfläche schmilzt oder im Gegenteil weiter gefriert. An der Oberfläche der Schneedecke findet ein Austausch zwischen kurzwelliger Sonnenstrahlung und Atmosphäre statt. Aufgrund seiner Albedo reflektiert der Schnee einen sehr hohen Anteil der Strahlung, während er gleichzeitig langwellige Strahlung mit einer Effizienz von nahezu 98 Prozent in die Atmosphäre abgibt. Zusätzlich zu diesem Strahlungsaustausch findet ein Austausch von turbulenter fühlbarer und latenter Wärme statt, der von den Temperatur- und Feuchtigkeitsgradienten direkt über der Schneedecke abhängt.

Wenn die Energiebilanz der Schneedecke das Schmelzen begünstigt, sickert das entstehende flüssige Wasser in das Innere der Schneedecke. Dieses Wasser kann als Oberflächenabfluss abfließen oder beim Auftreffen auf eine tiefere, kältere Schicht innerhalb der Schneedecke wieder gefrieren. Dadurch bildet sich eine innere Eisschicht innerhalb der Schnee-, Firn- und Gletschereisstruktur, die in dieser Beschreibung von Anfang an erläutert wurde.

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