Tuyết

Tuyết bao gồm các tinh thể băng riêng biệt phát triển khi lơ lửng trong không khí, thường là trong các đám mây và sau đó rơi xuống, tích tụ trên mặt đất nơi chúng trải qua những thay đổi tiếp theo. Nó bao gồm nước tinh thể đá lạnh trong suốt vòng đời của nó. Vòng đời này bắt đầu khi trong điều kiện thích hợp, các tinh thể băng hình thành trong khí quyển, tăng kích thước lên đến cỡ milimet, kết tủa và tích tụ trên bề mặt, sau đó biến đổi tại chỗ, và cuối cùng tan chảy, trượt đi hoặc bay hơi.

Bão tuyết hình thành và phát triển bằng cách hút nước từ các nguồn ẩm không khí và không khí lạnh. Những bông tuyết hình lục giác quanh các hạt trong không khí bằng cách thu hút các giọt nước siêu lạnh, đóng băng thành các tinh thể hình lục giác. Các bông tuyết có nhiều hình dạng khác nhau, nhưng các hình dạng cơ bản bao gồm tiểu cầu, kim, cột và rime. Khi tuyết tích tụ thành một lớp tuyết, nó có thể trở thành các hạt nước. Theo thời gian, tuyết chuyển hoá và tích lũy, bằng cách cô đặc, bay hơi và đóng băng. Khi khí hậu đủ lạnh để tích lũy hàng năm, một tầng nước băng có thể hình thành. Ngược lại, tuyết thường tan vào mùa hè, dòng chảy vào sông suối và cung cấp nước ngầm.

Các khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi tuyết bao gồm các vùng cực, bán cực bắc của Bắc bán cầu và các vùng núi trên toàn thế giới với đủ độ ẩm và nhiệt độ lạnh. Ở Nam bán cầu, tuyết thường bị giới hạn chủ yếu ở các vùng núi, ngoài cực Nam.

Tuyết ảnh hưởng đến các hoạt động của con người như giao thông vận tải, nông nghiệp, thể thao,... Tuyết cũng ảnh hưởng đến các hệ sinh thái bằng cách cung cấp một lớp cách nhiệt trong mùa đông, giúp thực vật và động vật có thể sống sót trong cái lạnh.

Hình thành tinh thể

Tuyết phát triển trong các đám mây là một phần của hệ thống thời tiết lớn hơn. Bản chất vật lý của việc hình thành tinh thể tuyết trong các đám mây là kết quả của một số yếu tố phức tạp bao gồm độ ẩm và nhiệt độ. Các hình dạng kết quả của các tinh thể rơi và trôi có thể được phân loại thành một số hình dạng cơ bản và sự kết hợp của chúng. Thỉnh thoảng, một số bông tuyết như tấm, đuôi gai và sao có thể hình thành dưới bầu trời xanh với sự thay đổi nhiệt độ rất lạnh.

Sự hình thành mây

Các đám mây tuyết thường xảy ra trong bối cảnh các hệ thống thời tiết lớn hơn, trong đó phần quan trọng nhất là khu vực áp suất thấp, thường kết hợp các mặt trận ấm và lạnh như một phần của quá trình lưu thông. Hai nguồn tuyết bổ sung và sản xuất tại địa phương là bão tác động từ hồ (còn được gọi là hiệu ứng biển) và hiệu ứng độ cao, đặc biệt là ở các vùng núi.

Xoáy thuận ngoài nhiệt đới là những vùng áp thấp có khả năng tạo ra đủ mọi thứ, từ mây và bão tuyết nhẹ đến bão tuyết lớn. Trong mùa thu, mùa đông và mùa xuân của mỗi bán cầu, bầu khí quyển trên các lục địa có thể đủ lạnh qua độ sâu của tầng đối lưu để gây ra tuyết. Ở Bắc bán cầu, phía bắc của vùng áp thấp tạo ra nhiều tuyết nhất. Đối với các vĩ độ miền nam, phía bên của một cơn bão tạo ra nhiều tuyết nhất là phía nam.

Front lạnh là đường biên giữa hai khối không khí khác nhau. Nó có thể gây ra snowsqualls, là những cơn bão tuyết ngắn và mạnh, di chuyển nhanh và có thể gây ra sét và sấm.

Tuyết hiệu ứng hồ được hình thành khi không khí lạnh đi qua các hồ ấm hơn, hút hơi nước và tạo ra tuyết khi tiếp xúc với không khí lạnh. Hiện tượng này cũng xảy ra trên các vùng biển nhiệt đới.

Các khu vực bị ảnh hưởng bởi tuyết hiệu ứng hồ được gọi là vành đai tuyết. Chúng bao gồm các khu vực phía đông Hồ Lớn, bờ biển phía bắc của Nhật Bản, Bán đảo Kamchatka ở Nga và các khu vực gần Hồ Muối Lớn, Biển Đen, Biển Caspi, Biển Baltic và một phần của Bắc Đại Tây Dương.

Tuyết rơi tự nhiên hoặc cứu trợ được tạo ra khi không khí ẩm bị đẩy lên phía gió của các dãy núi bởi luồng gió quy mô lớn. Việc nâng không khí ẩm lên phía sườn của một dãy núi dẫn đến việc làm mát đáng tin cậy, và cuối cùng là ngưng tụ và kết tủa.

Vật lý đám mây liên quan đến quá trình hình thành các hạt tuyết và tinh thể tuyết trong bầu khí quyển.

Các tinh thể tuyết hình thành khi các đám mây siêu nhỏ (khoảng 10 μm đường kính) đóng băng, có thể duy trì chất lỏng ở nhiệt độ thấp hơn -18 °C và cần có sự hiện diện của hạt nhân băng để phát triển.

Khi một giọt nước đóng băng, nó sẽ phát triển trong môi trường bão hòa nước đá, nơi không khí bão hòa với nước đá do nhiệt độ dưới điểm đóng băng. Các giọt sau đó phát triển bằng cách khuếch tán phân tử nước trong không khí lên bề mặt tinh thể băng để thu thập chúng.

Phân loại bông tuyết là một quá trình chia loại sớm của các bông tuyết, theo hệ thống của Israel Perkins Warren.

Ukichiro Nakaya đã phát triển một sơ đồ hình thái tinh thể, liên quan đến hình dạng của tinh thể tuyết dựa trên điều kiện nhiệt độ và độ ẩm.

Tinh thể băng lớn là nguồn cung cấp hiệu quả các hạt kết tủa trong không khí, có thể va chạm và gắn kết thành cụm, được biết đến như là các bông tuyết.

Nakaya phát hiện ra rằng hình dạng tuyết phụ thuộc vào mức độ bão hòa của không khí, có xu hướng ngày càng nhiều hơn về hình dạng rắn và nhỏ gọn dưới điều kiện bão hòa. Các tinh thể hình thành trong không khí siêu bão hòa có xu hướng trở nên phức tạp hơn, tinh tế hơn và được trang trí công phu hơn.

Magono và Lee đã phân loại 80 hình dạng tuyết khác nhau, ghi lại từng hình ảnh chi tiết.

Tích tụ tuyết là quá trình mà tuyết tích tụ từ nhiều sự kiện khác nhau, nhấn mạnh bởi quá trình đóng băng và tan băng, diễn ra ở các vùng lạnh giữ tuyết lâu năm như Bắc Cực, Nam Cực và các vùng núi cao.

Tuyết tích tụ từ các sự kiện tuyết khác nhau, được đánh giá bằng máy đo tuyết và máy đo mưa tiêu chuẩn, điều chỉnh cho mùa đông để đo lượng nước thay đổi.

Sự kiện

Mưa phùn tuyết, mưa tuyết, bão tuyết và cơn bão tuyết lớn mô tả các sự kiện tuyết có thời gian và cường độ lớn dần. Bão tuyết xảy ra khi có hai yếu tố trong ba giờ: gió duy trì hay cơn gió thường xuyên lên đến 35 dặm một giờ (56 km/h) và tuyết đủ trong không khí để giảm tầm nhìn xuống dưới 0,4 kilômét (0,25 mi). Ở Canada và Vương quốc Anh, tiêu chuẩn tương tự áp dụng. Tuyết rơi dày thường xảy ra trong điều kiện bão tuyết, tuy nhiên không phải lúc nào cũng có tuyết rơi, vì tuyết thổi có thể tạo ra một trận bão tuyết trên mặt đất.

Cường độ của bão tuyết được phân loại theo tầm nhìn và độ sâu tuyết tích lũy. Cường độ của tuyết rơi được xác định bởi tầm nhìn, như sau:

• Nhẹ: tầm nhìn lớn hơn 1 kilômét (0,6 mi)
• Trung bình: hạn chế tầm nhìn trong khoảng 0,5 và 1 kilômét (0,3 và 0,6 mi)
• Nặng: tầm nhìn dưới 0,5 kilômét (0,3 mi)

Phân loại quốc tế về tuyết theo mùa trên mặt đất định nghĩa 'chiều cao của tuyết mới' là độ sâu của tuyết mới rơi, tính bằng centimet khi đo bằng thước, tích lũy trên ván trượt tuyết trong khoảng thời gian quan sát là 24 giờ hoặc khoảng thời gian quan sát khác. Sau khi đo, tuyết được xóa khỏi bảng và bảng được đặt phẳng với bề mặt tuyết để cung cấp một phép đo chính xác vào cuối khoảng thời gian tiếp theo. Việc tuyết nóng chảy, nén chặt, thổi và trôi góp phần gây khó khăn cho việc đo tuyết rơi.

Phân phối

Các sông băng với những khối tuyết vĩnh cửu của chúng chiếm khoảng 10% bề mặt Trái Đất, trong khi tuyết theo mùa chiếm khoảng chín phần trăm, chủ yếu ở Bắc bán cầu, nơi tuyết rơi theo mùa khoảng 40 triệu kilômét vuông (15×10^ dặm vuông Anh), theo một ước tính năm 1987. Một ước tính năm 2007 về độ phủ tuyết trên Bắc bán cầu cho thấy, trung bình, độ phủ tuyết nằm trong phạm vi tối thiểu là 2 triệu kilômét vuông (0,77×10^ dặm vuông Anh) mỗi tháng 8 đến mức tối đa 45 triệu kilômét vuông (17×10^ dặm vuông Anh) mỗi tháng một hoặc gần một nửa bề mặt đất ở bán cầu đó. Một nghiên cứu về phạm vi bao phủ tuyết ở Bắc bán cầu trong giai đoạn năm 1972,2002006 cho thấy mức giảm 0,5 triệu kilômét vuông (0,19×10^ dặm vuông Anh) trong khoảng thời gian 35 năm.

Cấu trúc tinh thể

Tuyết sau khi rơi tan ở nhiệt độ cao hơn 0 °C, hoặc thấp hơn khi có ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào, tuyết có thể chuyển từ dạng rắn thành hơi nước mà không cần chuyển đổi thành nước lỏng. Độ ẩm trong không khí cũng ảnh hưởng đến quá trình tan của tuyết, không khí càng khô thì tuyết càng ít tan.

Tinh thể tuyết dưới kính hiển vi

Phân loại tuyết

Theo thời gian

• Tuyết mới rơi: (tuyết non) tuyết đã rơi trong vòng 3 ngày
• Tuyết cũ: (tuyết già) tuyết rơi hơn 3 ngày
• Băng: tuyết cũ đã tan và đông lại thành một lớp trên bề mặt, tạo thành băng
• Băng hà: tuyết cũ đã tồn tại ít nhất 1 năm

Theo độ ẩm

• Tuyết bột: tuyết khô, không dính lại dưới áp suất
• Tuyết ẩm: tuyết dính lại với nhau dưới áp suất
• Tuyết ướt: tuyết nặng và ướt, có thể chảy thành nước
• Tuyết hư: hỗn hợp của nước và những mảnh tuyết vỡ
• Ngoài ra, phụ thuộc vào nhiệt độ, cũng có thể có sự pha trộn giữa mưa và tuyết khi có mưa tuyết

Hình ảnh

• Nước đá
• Băng

Liên kết ngoài

• http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/