M7 Ciclo sazonal de gelo de superfície

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O ciclo sazonal do gelo, em sua forma mais simples, compreende o acúmulo de neve e gelo durante os meses frios e seu derretimento durante os meses mais quentes. É precisamente esse ciclo que modula fortemente todo o ciclo hidrológico da bacia onde ocorre: a neve armazena precipitação sólida por meses a fio e a libera de forma concentrada durante a primavera, no que é conhecido como escoamento de degelo, gerando assim os hidrogramas de água de degelo tão característicos das bacias cobertas de neve e geleiras de montanha.

A neve também possui um conjunto de propriedades térmicas que a tornam única em todo esse sistema: tem altíssima refletividade, capaz de refletir entre sete e nove décimos da radiação solar que recebe; tem baixíssima condutividade térmica, o que a faz atuar como um verdadeiro isolante para o solo abaixo dela; e, finalmente, tem um calor latente de fusão muito alto, de cerca de 334 quilojoules por quilograma de neve derretida.

O derretimento da neve pode ser calculado de duas maneiras diferentes: usando modelos simples e eficazes de graus-dia, nos quais a taxa de derretimento é proporcional à temperatura do ar acima de zero acumulada dia após dia; ou usando modelos de balanço energético mais físicos, nos quais a taxa de derretimento depende de toda a energia disponível na superfície da camada de neve — radiação líquida, fluxo de calor sensível, fluxo de calor latente e fluxo de calor por condução, menos a variação da energia interna armazenada pela própria camada de neve — energia que primeiro deve aquecer toda a camada de neve a 0 graus antes que ela possa começar a derreter. O equivalente em água da camada de neve, por sua vez, descreve quanta água líquida essa camada de neve representaria se derretesse completamente. A interceptação da neve pelas árvores é importante nas florestas boreais: até seis em cada dez partes da neve que cai podem ser retidas nos próprios galhos e evaporar diretamente dali, por sublimação, sem nunca atingir o solo. O solo que permanece congelado sob a camada de neve também é quase impermeável, e é precisamente essa impermeabilidade que faz com que o degelo inicial da primavera gere um escoamento superficial muito maior do que o normal.

O comportamento esperado de todo esse ciclo sazonal do gelo inclui um acúmulo contínuo do equivalente em água da camada de neve ao longo do inverno, um pico nesse mesmo equivalente em água no momento em que o acúmulo atinge seu máximo e uma rápida diminuição desse equivalente em água durante o derretimento da primavera. Assim, desde o acúmulo de neve no início deste documento até a rápida diminuição no final, levando em consideração as propriedades térmicas da neve, os padrões de derretimento, a interceptação pelas árvores e a impermeabilidade do solo congelado, o ciclo sazonal do gelo significa que uma parcela significativa da disponibilidade de água de toda uma bacia hidrográfica depende, em última análise, da quantidade de neve acumulada durante o inverno anterior.

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