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Wie der Schnee „widersteht“
Da es im Moment an der „Wetterfront“ wenig Spannendes zu erzählen gibt, greifen wir heute ein spezielles Thema auf: Der Einfluss der Witterung auf den Schnee. Man stellt sich vielleicht die Frage, wie denn der Schnee der bereits kräftigen Sonneneinstrahlung standhält? Der folgende Blog zu diesem Thema wurde gestern von den Genfer Kollegen erstellt, hier nun die Übersetzung davon. Nach fast einer Woche mit ausgeprägtem Hochdruckwetter und mittlerweile frühlingshaften Höchsttemperaturen scheint es interessant, einen Blick auf die Entwicklung der Schneedecke zu werfen, zumal diese Bedingungen voraussichtlich noch länger als eine Woche anhalten werden.
Bevor wir uns die Frage stellen, wie rasch der Schnee schmilzt, fragen wir uns, welche Faktoren diesen Prozess beeinflussen. Es sind 6 davon:
1. Die Bewölkung
Bewölkung während der Nacht führt zu einer reduzierten Abstrahlung und somit zu geringerer Auskühlung der Schneeoberfläche. Am effizientesten ist dichte, tiefe Bewölkung, die davon ausgehende Gegenstrahlung im Infrarotbereich lässt die Oberflächentemperatur weniger absinken und begrenzt damit auch den Nachtfrost und kann sogar (falls die Temperatur im positiven Bereich liegt) den Schmelzprozess fördern.
Bewölkung tagsüber hat je nach Höhe ebenfalls verschiedene Auswirkungen. Tiefe dichte Wolken begrenzen den mit der Sonneneinstrahlung verbundenen Temperaturanstieg, aber sie senden auch eine Wärmestrahlung (wie auch nachts) auf die Erde selbst. Tiefe Bewölkung kann sogar zu einer Erwärmung führen, wenn sie zum Beispiel morgens (nach einer kalten klaren Nacht) aufzieht.
Auf der anderen Seite haben sehr hohe, aber dichte Cirrus- oder Altostratuswolken den Effekt, die Sonneneinstrahlung stark zu reduzieren, ohne aber genügend Energie auf die Erde abzustrahlen, um die Temperatur zu erhöhen. Sie sind es also, die das Schmelzen des Schnees am meisten einschränken können.
2. Die Luftfeuchtigkeit
Wasserdampf ist ein "Treibhausgas". Das bedeutet, dass hohe Luftfeuchtigkeit - wie Wolkenbedeckung – die nächtliche Abstrahlung dämpft, da diese durch den Wasserdampf absorbiert wird und dadurch die Temperatur ebenfalls weniger absinken lässt. Trockene Luft hingegen begünstigt die Abstrahlung und fördert damit den Nachtfrost.
Tagsüber führt trockene Luft aber auch zu Sublimation d.h. den direkten Übergang von Schnee aus dem festen in den gasförmigen Zustand, praktisch ohne Abfluss. Hingegen wird bei hoher Luftfeuchtigkeit (vor allem bei Taupunkttemperaturen über 0 Grad) das Schmelzen effizient und der Abfluss signifikant sein.
Momentan sind die Taupunkte in den schneebedeckten Gebieten noch meist unter 0 Grad, so dass der Schmelzprozess nicht so schnell fortschreitet.
3. Die Temperatur
Bei klaren Nächten wird die Schneetemperatur in der Regel negativ. Mit der Sonneneinstrahlung steigt die Schneetemperatur im Tagesverlauf auf 0 °C, dabei schmilzt der Schnee bei konstanter Temperatur. Durch das Schmelzen wird jedoch Energie aus der Umgebungsluft entzogen, wodurch eine bodennahe Kaltluftschicht entsteht und somit der Temperaturanstieg und damit das Schmelzen begrenzt wird.
Allerdings wird ein großer Teil der Sonneneinstrahlung je nach Ausdehnung der Schneedecke wieder in den Raum reflektiert. Das bedeutet, dass die Schneeschmelze am Rand beschleunigt wird, wenn Boden-, Gras- oder Felspartien schneefrei sind, da die Temperatur in diesen Bereichen sehr schnell ansteigt.
Ebenfalls ein wichtiger Aspekt ist die Ausrichtung der Hänge: süd- oder südwestlich ausgerichtete Hänge werden durch grösseren Einfallswinkel der Einstrahlung stärker erwärmt, als nord- oder nordöstlich ausgerichtete Hanglagen, die auch länger im Schatten verbleiben.
4. Der Wind
Wie gerade beschrieben, ist in Abwesenheit von Wind ein dünner Film aus kalter Luft in Bodennähe in Kontakt mit Schnee vorhanden, damit ist die Sublimation (Übergang des Schnees zu Wasserdampf) begrenzt. Durch aufkommenden Wind wird dieser Kaltluftfilm eliminiert und durch wärmere Luft ersetzt, was wiederum den Schmelzprozess begünstigt. Bei warmem Föhn oder Südwestwind ist die Abschmelzrate von Schnee entsprechend hoch.
5. Der Regen
Regen hat (mit Ausnahme von unterkühlten Wassertröpfchen bei Eisregen) eine positive Temperatur und fördert daher die Schneeschmelze. Seine Wirkung wird jedoch dadurch gemildert, dass die Wassertemperatur bei Kontakt mit Schnee rasch sinkt. Um maximale Schneeschmelzraten zu erzielen, braucht es starken und möglichst warmen Regen.
6. Die Schneequalität
Frischer weißer Schnee reflektiert einen Großteil der Sonnenenergie zurück in den Weltraum und begrenzt somit den Schmelzprozess. Umgekehrt wird schmutziger, dunkler Schnee diese Strahlung besser absorbieren und das Schmelzen beschleunigen. Andererseits, je kompakter und eisiger der Schnee, desto langsamer wird dieser schmelzen.
Zusammengefasst ist das Schmelzen von Schnee am Effizientesten an einem windigen Tag mit einem bewölkten Himmel, häufigem Regen mit hoher Schneefallgrenze.
Die letzten Tage waren aber genau das Gegenteil: Es war sonnig, meist windschwach und im Umfeld einer sehr trockenen Luftmasse mit tiefen Taupunkten.
Bilanz der Schneedecke
Seit dem Hochdruckeinfluss in dieser Woche mit maximaler Sonnenscheindauer hat die Schneehöhe stetig abgenommen. Je nach Exposition, Höhenlage oder Windverhältnissen (wie bereits dargestellt) unterschiedlich betrug die Abnahme zwischen weniger als 10 cm bis zu knapp 30 cm. In Hochtälern mit ausgeprägten Kaltluftseen und deshalb ohne nächtliches Ausfliessen der Kaltluft waren die Schmelzraten eher geringer, in den anderen Regionen eher höher. Natürlich spielte auch die Exposition zur Sonne und die Hangneigung eine wesentliche Rolle.
Weiterführende Literatur zu diesem Thema finden Sie auf der Seite des SLF:
https://www.slf.ch/de/schnee/schneedecke/grenzschichtdynamik-und-schneeschmelze.html
https://www.slf.ch/de/schnee/schneedecke.html
https://www.slf.ch/de/schnee/material-schnee/mechanische-eigenschaften.html
Dafür, dass Sie solange interessiert gelesen haben, hier noch einige Impressionen des wunderschönen Vorfrühlingtages: