1. Charakterystyka

Zjawisko kondensacji polega na przejściu wody z fazy gazowej do fazy ciekłej lub stałej. Rozpoczyna się w temperaturze punktu rosy i przy obecności jąder kondensacji. Mogą być nimi bezwodniki niektórych kwasów cząstki pyłów o właściwościach higroskopijnych lub bardzo drobne kryształki lodu znajdujące się w powietrzu. W temperaturze równej lub niższej od punktu rosy rozpoczyna się na ich powierzchniach zagęszczanie drobin pary wodnej i przemiana w wodę albo lód. Podczas kondensacji wydziela się do otoczenia utajone ciepło kondensacji w takiej samej ilości, jaka jest pobierana podczas parowania

Proces kondensacji zachodzi na pewnej wysokości nad lądem lub morzem łączy się z procesem powstawania chmur. Ponieważ chmury tworzą się w różnych warunkach atmosferycznych, dlatego ich kształt, grubość (miąższość) i wysokość występowania są odmienne. Duży wpływ na te różnice ma ilość pary wodnej, która maleje wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza, dlatego też chmury na wysokościach są cienkie i przejrzyste. Zbudowane są one z kropelek wody, albo, w niższych temperaturach, z kryształków lodu.

Chmury często odznaczają się budową mieszaną, tzn. złożone są zarówno z kropelek wody jak i z kryształków. Stwierdzono, że w średnich szerokościach geograficznych opad raczej nie występuje z takich chmur, które są zbudowane tylko z kropelek wody lub tylko z kryształków. Wyróżniamy cztery zasadnicze grupy chmur.

Rodzaje opadów	Typy chmur
	As
deszcz mżawka śnieg krupy śnieżne śnieg ziarnisty ziarna lodowe w post. deszczu lodowego ziarna lodowe w post. krup lodowych grad słupki lodowe	+ + +

ŚNIEG

Opad atmosferyczny złożony z kryształków lodu o bardzo różnorodnych kształtach. W temperaturze wyższej niż 5 stopni kryształki łączą się ze sobą w większe płatki. Śnieg powstaje zwykle w chmurach Altostratus, Nimbostratus i Cumulonimbus.

Śnieg ziarnisty
Opad bardzo małych białych, nie przeświecających ziaren lodu. Ziarna te są względnie płaskie lub wydłużone, o średnicy na ogół mniejszej od 1 mm; gdy uderzają o twarde podłoże nie odbijają się i nie rozpryskują. Śnieg ziarnisty pada zwykle w bardzo małych ilościach, przeważnie z chmur Stratus lub z mgły, a nigdy w postaci opadu przelotnego.

Krupy śnieżne
Opady białych, nie przeświecających ziaren lodu. Ziarna te mają kształt kulisty lub niekiedy stożkowaty i średnicę od 2 do 5 mm; są kruche i łatwo ulegają zgnieceniu, gdy padają na twarde podłoże odbijają się i często rozpryskują. Krupy śnieżne występują wraz z opadami płatków śniegu lub kropel deszczu jako opady przelotne, gdy temperatura powietrza u powierzchni ziemi jest w pobliżu 0° C.

Ziarna lodowe
Opad atmosferyczny złożony z przezroczystych lub prześwitujących ziaren lodu.
Można tu wyróżnić dwa zasadnicze typy: krople zamarzniętego deszczu lub prawie całkowicie roztopione i ponownie zamarznięte płatki śniegu (deszcz lodowy). ziarna śniegu otoczone cienką warstwą lodu (krupy lodowe)

Zamieć śnieżna
Zbiór cząsteczek śniegu, podnoszonych z ziemi przez dostatecznie silny i turbulencyjny wiatr.

• Zamieć śnieżna niska--Zbiór cząsteczek śniegu, podnoszonych przez wiatr na małą wysokość nad powierzchnię ziemi. Widzialność na poziomie oczu obserwatora nie jest dostrzegalnie zmniejszona

• Zamieć śnieżna wysoka --Zbiór cząsteczek śniegu podnoszonych przez wiatr na dużą lub dość dużą wysokość nad powierzchnię ziemi. Na poziomie oczu obserwatora widzialność pozioma jest bardzo mała

• (deszcz lodowy). ziarna śniegu otoczone cienką warstwą lodu (krupy lodowe)

• Sadź jest osadem powstającym wskutek zamarzania kropelek przechłodzonej mgły na powierzchniach przedmiotów i gruncie.

• Sadź miękka jest kruchym osadem z cienkich igiełek lub łusek. Na gruncie i w jego pobliżu osadza się podczas ciszy albo słabego wiatru ze wszystkich stron przedmiotu. Z poruszanych przedmiotów łatwo się osypuje. Pojawia się przy temperaturze powietrza niższej od —8 C.

• Sadź twarda jest osadem ziarnistym, wykazuje dużą przyczepność. Osadza się dużą przyczepność. Osadza się
  przy temperaturze powietrza od —2 do —8° C na powierzchniach
  przedmiotów wystawionych na działanie wiatru.

• Gołoledź jest gładkim, zwartym i na ogół przezroczystym osadem lodu, który powstaje wskutek zamarzania przechłodzonych kropel deszczu na przedmiotach o temperaturze około 0"C. Powolne zamarzanie kropelek wody powoduje ich przenikanie między już istniejące cząstki lodu. Przy temperaturze powierzchni znacznie niższej od zera każdy opad deszczu powoduje powstanie gołoledzi.

• SZRON
  Osad lodu o wyglądzie krystalicznym, przybierający najczęściej kształt łusek, igieł, piór lub wachlarzy. Szron powstaje w podobny sposób jak rosa, lecz przy temperaturze poniżej 0° C.
  Oznaczenia na mapach synoptycznych

Pokrywa śnieżna.

Zbiór śnieżynek na powierzchni podłoża . Ze względu na gromadzenie przez pewien okres czasu wody w fazie stałej na powierzchni terenu (retencja śniegowa) - szczegółowe informacje o pokrywie śnieżnej mają istotne znaczenie dla bilansów wodnych. Wykonuje się również pomiary wysokości pokrywy śnieżnej i jej gęstości (waga w g jednego cm³). Na tej podstawie oceniamy ilość wody, która może przejść w fazę ciekłą podczas odwilży. Jeżeli śnieg spadł na zamarznięte podłoże, wówczas w początkowym okresie tajania woda będzie spływać po powierzchni do niżej położonych obszarów.

Charakterystyczne właściwości pokrywy śnieżnej mają znaczenie nie tylko hydrologiczne. Warstwa śniegu, utrzymująca się bez przerwy, chroni rośliny przed szybkimi zmianami temperatur powietrza i stratami energii cieplnej na drodze promieniowania długofalowego. Im dłużej na wiosnę zalega pokrywa śnieżna, tym później nastąpi podwyższenie temperatur gleby i wód powierzchniowych oraz podziemnych.

Teren do prowadzenia pomiarów należy wybrać już w jesieni , zasypując wszystkie zagłębienia oraz usuwając wszelkie wyniesienia. Na wybranym poletku pomiary prowadzi się w odległości około 10 m od otaczających przedmiotów pomijając miejsca z których śnieg został silniej wywiany oraz miejsca gdzie utworzyły się zaspy. Pomiar wykonuje przy pomocy śniegomierzy ,a wysokość pokrywy określamy z dokładnością 1cm.

Powstawanie opadów.

Po osiągnięciu punktu rosy rozpoczyna się w atmosferze proces skraplania pary wodnej na jądrach kondensacji. Woda jest 750 razy cięższa od powietrza, jednak istnienie chmury nierozłącznie wiąże się z działaniem prądu wstępującego (powstaje wówczas gdy poruszająca się masa atmosferyczna przepływająca początkowo ponad równinnym obszarem napotka wzniesienia wówczas jej dolne warstwy unoszą się po zboczach coraz wyżej i po przejściu przez szczyt opadają w niziny powstają wówczas prądy występujące), którego siła skierowana jest przeciwnie do siły ciężkości. Należy również uwzględnić opór aerodynamiczny. Każda cząsteczka, spadająca początkowo z pewnym przyspieszeniem, może osiągnąć taką prędkość, przy jakiej siła oporu równoważy siłę przyciągania i od tego momentu kropla opada z jednostajną prędkością, która zależy od masy, kształtu kropli, kryształka lodu lub śnieżynki oraz gęstości powietrza. Wystąpienie opadu na powierzchni ziemi związane jest z uzyskaniem odpowiedniej masy, której wielkość zapewni możliwość ruchu wbrew siłą prądu występującego i oporu aerodynamicznego oraz pozostania jeszcze pewnej objętości wody lub lodu pomimo strat spowodowanych parowaniem. Tworzenie kropel i kryształków wymaga czasu, zależ od pionowego zasięgu chmury i prędkości prądów występujących.

Chmura może być zbudowana z części wodnej (krople) krystalicznej i rozdzielającej je warstwy składającej się z kryształków lodu i kropelek wody. Sześcioboczny kryształek lodu może obrastać na narożach następnymi kryształkami na skutek kondensacji pary wodnej i wytwarza się rozgałęziona śnieżynka. Pojedyncze śnieżynki, osiągnąwszy w górnych częściach chmury odpowiednie rozmiary opadają przez obszar złożony z kropel wody. Rozpoczyna się szybki wzrost śnieżynek wskutek przechodzenia na ich powierzchnię pary wodnej i najdrobniejszych kropel. Po przedostaniu się do warstwy o temp powyżej C poszczególne śnieżynki łączą się w duże płatki śniegu, które topniejąc tworzą duże krople deszczu. Jeżeli na drodze do ziemi istnieją niższe od 0˚C temp powietrza, to płatki śniegu dochodzą do powierzchni. Podczas wędrówki wody w chmurze poszczególne krople mogą łączyć się z sobą na skutek zderzeń spowodowanych turbulencją. Podczas opadania w dół pojedyncza kropla dzięki zderzeniom z innymi wychwytuje mniejsze i następuje wzrost objętości początkowej. Jednakże po osiągnięciu średnicy ok. 5mm następuje rozerwanie na kilka mniejszych przez siły, związane z oporem powietrza.

Proces powstawania śniegu

Większość kryształków śniegu jest płaska i ma po sześć, w przybliżeniu identycznych, ramion. W zależności od temperatury, wilgotności i ciśnienia powietrza, powstają jednak również inne formy, takie jak kolumny, igły, płytki i grudki. Struktura ich wynika z procesu powstawania, który zaczyna się od kondensacji lodu na cząstce pyłu. Początkowo powstaje sześciokątny płaski kryształ o wielkości ułamka milimetra. W temperaturach między -1 °C a -3 °C oraz między -10 °C a -20 °C warunki bardziej sprzyjają osadzaniu się lodu na krawędziach i na krysztale wyrasta sześć ramion. W temperaturach między -5 °C a -10 °C oraz poniżej -20 °C bardziej sprzyjają osadzaniu się lodu na powierzchniach, a wtedy kryształ rośnie w pionie i przyjmuje kształt igły. W przypadkowych miejscach igły rozpoczyna się krystalizacja nowej igły, tworzącej z wyjściową kąt 60°. Pozostałe kształty powstają, gdy w czasie wzrostu kryształu warunki zmienią się w którąś stronę.

Kryształki śniegu są prawie idealnie symetryczne, choć większość ma łatwe do zauważenia nieregularności. Na zdjęciach częściej przedstawia się te najbardziej symetryczne, ze względu na ich urodę. Przyczyna, dla których sześć niezależnie rosnących ramion kryształu przyjmuje identyczny kształt, a jednocześnie żadne dwa kryształki nie są identyczne, nie jest jeszcze w pełni zrozumiana. Badania pokazują, że proces rośnięcia jest bardzo wrażliwy na niewielkie zmiany temperatury i wilgotności. Każdy kryształek poruszając się wewnątrz chmury przechodzi przez unikalne zmiany tych czynników, dlatego kształt każdego jest inny. Jednocześnie sześć ramion kryształu podróżuje razem, więc natrafia na identyczne warunki i rośnie identycznie.

Istnieje przekonanie, że nie istnieją dwa identyczne płatki śniegu. Faktycznie w przypadku każdego makroskopowego obiektu jest niesłychanie mało prawdopodobne żeby istniały we Wszechświecie jego dwie kopie identyczne na poziomie molekularnym. W praktyce łatwość zauważania nawet niewielkich różnic w symetrycznej strukturze kryształków śniegu sprawia, że jest mało prawdopodobne znalezienie dwóch kryształków, dla których różnice nie byłyby widoczne gołym okie

Śniegomierz wagowy:

Składa się z rury do pobierania próbki śniegu oraz przenośnej wagi.

Otwarty koniec rury o powierzchni przekroju wewnętrznego 10cm² długości 60 cm, a najmniejsza działka na wadze odpowiada 5g. Śniegomierze wynosi się z pomieszczenia 30 min przed pomiarem, aby śnieg nie przylepiał się do ciepłego przyrządu. Próbki śniegu pobiera się z poletka, na którym dokonuje się pomiaru grubości pokrywy śnieżnej.

Rura zaopatrzona jest w ząbkowane ostrze. Na zewnętrznej ścianie rury znajduje się podziałka centymetrowa . rurę wbija się pionowo w śnieg, odczytując przy tym wysokość pokrywy i podcina się od dołu łopatką prowadzona po powierzchni terenu. Po zabezpieczeniu pokrywą słupka śniegu zawiesza się rurę na wadze odczytując jej wskazania.

3. Śniegomierz objętościowy

W metodzie objętościowej (pośredniej) stosuje się śniegomierz objętościowy. Ma on, kształt walca w wysokości 50cm z podziałką centymetrową do pomiaru grubości śniegu i powierzchnię przekroju 200 cm². Specjalna łopatka, która ułatwia przytrzymanie od dołu próbki śniegu odciętej od gruntu.

Gęstość śniegu (przed stopieniem) oblicza się z dokładnością 0,01 g/cm³ (jej wielkość zmienia się od 0,03 do 0,40) z zależności:

gdzie: d₁— gęstość śniegu w g/cm³,

G₁ — masa próby śniegu pobranej śniegomierzcm wagowym w g,
V₁ — objętość próby śniegu, wyznaczonej z iloczynu wysokości pokrywy śnieżnej (h) w cm przez przekrój rury S₁, w cm².

1. Rosograf

Podobnie jak opady, osady atmosferyczne również mogą występować w fazie stałej ( szron, sadź, gołoledź) lub ciekłej (rosa). Rosa złożona jest z kropelek wody, tworzących się w cieplej porze roku w wyniku skraplania się pary wodnej w warstwie powietrza, bezpośrednio przylegającej do wychłodzonej powierzchni, na której rosa się osadza.

Do pomiaru rosy służy rosograf.. Powstająca rosa osadza się na talerzowym zbiorniku l. Znajdujący się pod nim zbiornik służy do zbierania spływającej do niego rosy osadzającej się na zewnętrznej stronic zbiornika l. Zbiorniki umieszczone są na jednym końcu dwustronnej dźwigni o osi w punkcie 0, przeciwległy koniec dźwigni zakończony jest piórkiem. Ciężarek 3 równoważy ciężar zbiorników suchych, utrzymując dźwignię w położeniu zerowym. Pod wpływem ciężaru zbierającej się rosy dźwignia obraca się wokół osi, równowaga dźwigni w dowolnym jej położeniu utrzymywana jest za pomocą ciężaru 4.

Rosograf pozwala na ciągłą rejestrację zjawiska w okresie powstawania rosy. Przyrząd włącza się na 1,5-2 godziny przed zachodem Słońca i wyłącza się po l , 5 - 3 godzinach po wschodzie Słońca, tj. po wyparowaniu rosy.
Jeżeli w okresie pomiaru wystąpi opad lub wiatr o prędkości przekraczającej 3 m/s, pomiar rosy jest przerywany. Rejestracja wysokości rosy dokonywana jest z dokładnością do 0,01 mm.