ΑΣΚΗΣΗ. Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν το χιονιοστρώμα;

Transcript

1 ΑΣΚΗΣΗ Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν το χιονιοστρώμα;

2 ΑΠΑΝΤΗΣΗ Το χιονόστρωμα επηρεάζεται σε δυο περιόδους: α) κατά τη χιοναποθέση και β) μεταξύ χιονοαποθέσεων

3 ΑΠΑΝΤΗΣΗ Κατά τη χιοναποθέση: Είδος του χιονιού κατά τη χιονόπτωση (πυκνότητα, βαθμός συμπύκνωσης, συνοχή) Ένταση χιονόπτωσης (προσαύξηση και συμπύκνωση) Άνεμος (πυκνότητα, ακανόνιστη στρώση) Θερμοκρασία (βαθμός συμπύκνωσης, συνοχή) Συνθήκες Εδάφους (γυμνό ή με βλάστηση, παγωμένο) Υγρασία (πυκνότητα, βαθμός συμπύκνωσης, συνοχή)

4 ΑΠΑΝΤΗΣΗ Μεταξύ χιονοαποθέσεων Απορρόφηση ακτινοβολίας (αναθέρμανση, αποσυνθετική μεταβολή, αποσκλήρυνση χιονοεπιφάνειας) Εκπομπή ακτινοβολίας (ψύξη, συνθετική μεταβολή, δημιουργία επιφανειακής πάχνης) Άνεμος (πάγωμα, διάβρωση, προσαύξηση χιονοστρώματος) Θερμοκρασία (μετασχηματισμός, αποσκλήρυνση χιονοεπιφάνειας)

5 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΧΙΟΝΙΟΥ Μάθημα 5 Φυσικές Ιδιότητες τού Χιονιού των Χιονοστρώματων ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. Ζαΐμης

6 Πυκνότητα Πυκνότητα του χιονιού (Χιονοπυκνότητα) (ρ) μέση πυκνότητα του μείγματος πάγου, αέρα νερού και ξένων υλικών. Πάγος 917 kg/m 3 Αέρας 1,3 kg/m 3 Αέρας (2800 m) 1,0 kg/m 3 Νερό 1000 kg/m 3

7 Συμβολισμός

8 Είδος F Διακύμανση Εξαιρετικό Σύνηθες Χιονιού ρ (kg/m 3 ) ρ (kg/m 3 ) ρ (kg/m 3 ) Νέο Χιόνι Πιλληματικό Χιόνι / Παλαιό Κόκκους Στρογγυλούς Γωνίες Ξηρό ۸ Υγρό Χιόνι Πολλών Ετών Παγος

9 Παράγοντες - Πυκνότητας Αρχική Πυκνότητα (Δομή & Μορφή) Αποσυνθετική Μεταβολή - αυξάνει την πυκνότητα Πιέσεις - Προσαυξημένη πυκνότητα Συνθετική Μεταβολή - μειώνει την πυκνότητα Υψηλές Θερμοκρασίες (τήξης) - αυξάνει την πυκνότητα Νωπό Χιόνι χιονοδρομικές πιστέςσυμπυκνώνεται τεχνητά

10 Πορώδες Χιονιού Χιονοπορωδες % Χιονοπορωδες (n ρ ) = V L / V S Ξηρό Χιόνι n ρ = V L / V s = (V s -V E )/ V s = 1 (V E / V s ) n ρ = 1 -p s / p E = 1-0,00109 p s Υγρό Χιόνι n ρ = 1 - (p s / p E ) + p s [(1 / p E ) - (1 / p w )]W n ρ = 1 - p s (109-9W) 10-5 Υγρό ~ Ξηρό Πορώδες ΟΤΑΝ ίδια πυκνότητα

11

12 Είδος F Διακύμανση Εξαιρετικό Σύνηθες Πορώδες Χιονιού ρ (kg/m 3 ) ρ (kg/m 3 ) ρ (kg/m 3 ) (%) Νέο Χιόνι Πιλληματικό Χιόνι / Παλαιό Κόκκους Στρογγυλούς Γωνίες Ξηρό ۸ Υγρό Χιόνι Πολλών Ετών Παγος < 9,

13 Υδατοϊσοδύναμο Υγροϊσοδύναμο η ισοδύναμο του χιονιού Hw = Hs ps/pw (mm, cm, m H 2 0) Μέτρηση και με απορρόφηση ραδιενεργού ακτινοβολίας (π.χ. ακτινοβολίας γ)

14 Υγρασία Χιονιού Υδατοπεριεκτικότητα χιονιού W, χιονοϋγρασια (%) Ελεύθερο Νερό σε 0 ο C Μάζα W m = m w / m s x 100 = m w / (m E + m w ) x 100 Όγκος W v = V w / V s x 100 = V w / (V E + V w ) x 100 W v = W m x (ρ s /ρ w ) x W m x ρ s 10-3

15 Υδατοσυγκράτηση Χιονοκάλυμμα ανάλογα μορφή, δομή, μέγεθος κόκκων διαφορετική υδατοσυγκράτηση Μέγιστη υδατοσυγκράτηση Αντισταθμική υγρασία Νερό περισσεύει δεν μπορεί να συγκροτηθεί και απορρέει εφόσον δεν υπάρχουν αδιαπέραστα στρώματα

16 Κλίμακα με βάση περιεχομένη υγρασία Υγρασιακός χαρακτηρισμός χιονιού Ελαφρύ Χιόνι Υγρό Βρεγμένο Πολύ βρεγμένο Πάρα πολύ βρεγμένο (κάθυγρο) Γνωρίσματα του χιονιού Χιόνι σε 0 C, κολλώδες Το νερό δεν αποσπάται Το νερό αποσπάται, δεν ρέει μόνο του Το νερό ρέει μόνο του (Αντισταθμική υγρασία) Πλήρης κορεσμός των πόρων

17 Μέθοδοι Μέτρησης 1. Φυγοκεντρική 2. Μέτρηση Θερμίδων (τήξη ή πήξη χιονιού) 3. Ογκομετρική (αύξηση όγκου πήξης 4. Ηλεκτρική Πρόβλημα μεταβολής υγρασίας (ολες μεθοδους) Αντισταθμική υγρασία Χιόνι νέο και λεπτόκοκκο 25% Κάθυγρο 7%

18 Μηχανικές Ιδιότητες Τριβή α) Εξωτερική, β) Στατική γ) Κινητική Δυνάμεις αντίστασης στο χιονολισθητικό δυναμικό μιας περιοχής

19 Μηχανικές Ιδιότητες Αντοχή χιονοστρώματος καθορίζεται: Αντοχή συμπαγούς χιονομάζας Συνδέσεις χιονοκόκκων Τρόπο διαμόρφωσης που τη συγκροτούν Οδόντωση (δενδριτική και πιληματική δομή) Χιόνι με αυξημένη δομική αντοχή χιονοκρυστάλλων Σύμφυση (υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις) Αριθμό και μέγεθος κοκκοσυνδεσέων ανά μονάδα όγκου Θερμοκρασία

20 Μηχανικές Ιδιότητες Συμπίεση χιονοστρωμάτων των χιονοδρομικών κέντρων για αύξηση πυκνότητας και αντοχής Λίγες ώρες μετά την απόθεση χιονιού αύξηση, λόγω ατμών, συνδέουν κόκκους

21 Μηχανικές Ιδιότητες ΣΧΕΣΕΙΣ Αντοχή χιονοστρώματος και Παραμορφωσιμότητα : 1. Αιφνίδια Θραύση μετά από προοδευτική ελαστική παραμόρφωση 2. Προοδευτική αποσύνθεση μετά από σημαντική πλαστική παραμόρφωση

22 Μηχανικές Ιδιότητες Σκληρότητα Πολύπλοκη ιδιότητα αντοχής Χιονοαντίσταση έμπηξη κώνου Κρουστικός Χιονοκαθετήρας

23 Μηχανικές Ιδιότητες Σκληρότητα Εμπειρική Μέθοδο Μορφή Έμπηξης Επίπεδη παλάμη Χαρακτηριστικά Χιονοσκληρότητα Kg/dm 2 1. Πολύ μαλακό 1 Πυγμή 2. Μαλακό 2-15 Δάκτυλο 3. Μέσης σκληρότητας Μολύβι 4. Σκληρό Λεπιδα μαχαιριου 5. Πολύ σκληρό >100

24 Μηχανικές Ιδιότητες Σκληρότητα Εμπειρική Μέθοδο

25 Μηχανικές Ιδιότητες Αντοχή σε εφελκυσμό Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για χιονολισθήσεις Νέο χαλαρό χιονόστρωμα ή κάθυγρο χιόνι ~0 Αποσκληρισμένα στρωματά παλαιού χιονιού 165 kg/dm 2

26 Μηχανικές Ιδιότητες Αντοχή σε εφελκυσμό

27 Μηχανικές Ιδιότητες Κατακόρυφο Χιονοφορτίο είναι το ισοδύναμο υδροφορτίο 1mm H 2 O = 9,81 Pa = 1 kp/m 2 p s = 40 + (h/55) 2 (kp/m 2 ) p> 90 kp/m 2 p s = (h/17,56) 2 (p a ) p> 883 p a Άνεμος μειώνει το φορτίο σε σκεπές Σκεπές απότομη κλίση μικρό υδροφορτίο

28 ΑΣΚΗΣΗ Πυκνότητα και πορώδες χιονιού. Ποια είναι η σχέση των δυο; Αρνητική ή Θετική; Δείξτε τη σχέση γραφικά, χ άξονας πυκνότητα, ψ άξονας πορώδες Για πιο λόγο είναι η σχέση είναι Θετική ή Αρνητική (δικαιολογήστε την απάντηση σας)