Экологические и геофизические функции снежного покрова и его роль в дифференциации ландшафтов регионального и локального уровня

Снежная поверхность отличается от бесснежной многими физическими показателями, а сам снежный покров влияет на формирование геофизических свойств литогенной основы ландшафтов.

Особенно заметна роль снега в тепловом и водном режимах природных комплексов. В снежной толще консервируется вода, которая при таянии быстро и в большом количестве поступает в ландшафты, светлая поверхность снега обладает повышенной отражательной способностью (альбедо), а сравнительно небольшая его теплопроводность является причиной сохранения тепла в литогенной основе ландшафта. Значение снега в формировании геофизических свойств литогенной основы ландшафта в основном определяется снегозапасом, плотностью и структурой снежной толщи.

Снегозапас в пределах того или иного природного комплекса зависит от многих причин – количества осадков в твердой фазе, оттепелей, метелевого переноса снега ветром, рельефа, растительности – и отличается большой территориальной изменчивостью даже в пределах небольшого района.

Особенно заметна эта неоднородность на обезлесенных территориях, где с повышений и некоторых склонов снег почти полностью сдувается, а в понижениях рельефа или в зарослях кустарника накапливаются сугробы. В лесных ландшафтах значительная часть снега испаряется непосредственно с крон деревьев (особенно хвойных пород). В прямой зависимости от снегозапаса находится увлажнение литогенной основы ландшафтов после схода снега.

Плотность снега связана со снегозапасом, силой ветра, оттепелями, растительным покровом и также колеблется в довольно широких пределах. Так, в лесу плотность рыхлого снега составляет всего 0,03-0,05 г/см3, а более плотного снега открытых участков – 0,4-0,6 г/см, т. е. на порядок выше.

Плотность снега меняется в связи с продолжительностью его лежания – рыхлый свежевыпавший снег постепенно уплотняется.

Толщина снежного покрова, снегозапас и плотность снега во многом определяют его теплопроводность, а также молекулярный теплообмен почвы с атмосферой. В этом теплообмене снег выполняет посредническую роль. Будучи плохим проводником тепла, он способствует его сохранению. Поэтому с установлением снежного покрова температура под снегом на поверхности почвы на 5-10° выше, чем температура приземного слоя воздуха. Снег предохраняет почву от резких колебаний температуры, которые распространяются в толщу снега на глубину 30-40 см. Чем мощнее пласт снега, тем надежнее он изолирует почву от термического воздействия атмосферы. Особенно хорошим изолятором оказывается рыхлый снег в лесу. Он проводит на порядок меньше тепла, чем плотный снег открытых мест. Теплоизоляционные способности снежной толщи во многом определяют промерзаемость почв в зимний период.

Кроме того, снег сам непосредственно взаимодействует с солнечной энергией, обладая прозрачностью для световых и тепловых лучей. Прозрачность снега для солнечной радиации зависит от его плотности. Так, в рыхлый снег (плотность 0,04 г/см³) на глубину 20 см проникает около 16% поглощенной поверхностью радиации, а в снег с вдвое большей плотностью – всего 4%. В ясные дни солнечная радиация проникает на 20-25 см в снег, и, если его слой ограничивается этой величиной, то она достигает поверхности почвы и нагревает ее.

Снег обладает малой теплоемкостью. Он состоит из кристаллов, разделенных воздухом, что способствует как поглощению, так и излучению длинноволновой радиации. Высокая излучающая способность снега приводит к тому, что в безоблачные ночи снег выхолаживается не только с поверхности, но и в слое 20-30 см. Поэтому, если снежный покров маломощный, может происходить сильное выхолаживание почвы. Только слой снега более 30 см надежно предохраняет почву от больших потерь тепла путем радиационного излучения.

Большое влияние на термический режим снега и литогенной основы ландшафтов оказывает альбедо снежной поверхности. Наибольшие величины альбедо характерны для свежевыпавшего снега (до 85-90%). По мере загрязнения поверхности снега и его таяния альбедо уменьшается (до 25% к окончанию таяния). Большое значение альбедо наряду с излучением тепла из верхних слоев снега способствует охлаждению приземного слоя воздуха на 5-10°. Большое рассеивание света, а иногда направленное отражение от поверхности снега приводит к ожогам коры деревьев и кустарников.

Таким образом, вода – это один из основных лимитирующих экологических факторов и от ее количества в ландшафте, сбалансированности потоков влаги зависят численные параметры геосистемы, определяющие ее потенциал.