При расчетах температурных полей в снежном покрове пользу- ются значением коэффициента температуропроводности снега а а = и\эф/'рСд‚ (1.16) где р - плотность снега; С] - удельная теплоемкость льда, Коэффициент температуропроводности характеризует скорость изменения температуры снега в заданном месте при изменении температуры в соседнем. В условиях одномерной задачи д0 д 0 а@ = — —- ° (1917) д! ду2 Изменение величины @ в зависимости от плотности и температу- ры снега показано на рис. 8. Метаморфизм Метаморфизмом снега называется совокупность происходящих в нем процессов, которые приводят к преобразованию его структуры — изменению формы, размеров и количества кристаллов льда и свя- зей между ними, Основными процессами метаморфизма являются: возгонка льда и сублимация водяного пара на поверхности кристаллов; перерас- пределение ‘ледяной материи” в результате термодинамической не- стабильности поверхности кристаллов; миграция жидких пленок по поверхности кристаллов и водяного пара по межкристаллическому пространству под воздействием разности температуры и разной концентрации водяного пара в различных слоях снежного покрова; спекание (смерзание) ледяных кристаллов; таяние лЬда и замерза- ние воды в снеге; разрушение и вязкие деформации ледяных связей между кристаллами; относительные перемещения кристаллов под действием собственного веса и внешних нагрузок. Разпичают три типа метаморфизма снега: деструктивный, конструк= тивный и метаморфизм ппавпения - замерзания (Де Кервен, 1966). Характерными чертами деструктивного метаморфизма являются разрушение и упрощение формы первоначальных снежинок, образо- вание округлых ледяных кристаллов и их сближение, разрушение первоначальных и создание новых связей между кристаллами. Ос- новными механизмами этих изменений являются механические раэ= рушения снежинок и связей между кристаллами и перераспределе- ние “ледяной материи” в результате термодинамической нестабиль- ности поверхности кристаллов. Метаморфизм начинается с того, что звездчатые и пластинчатые кристаллы распадаются на отдель- ные части. После этого наиболее мелкие частицы испаряются, про- исходит также испарение с поверхности дендритовых кристаллов и остроконечных выступов, Пар конденсируется или сублимирует на более крупных кристаллах, которые при этом увеличиваются в раз= мерах, превращаясь в округлые, продолговатые или неправильной формы зерна примерно одинаковой величины, Такой процесс называ-- 22 ют сублимационным округлением зерен. При действии внешних наг- рузок происходит дополнительное перемещение *ледяной материи” от более напряженных частей кристаллов к менее напряженным. На контактах между зернами происходит спекание и возникает ле- дяная шейка, которая может увеличиваться довольно интенсивно, особенно в начальный момент после соприкосновения ледяных зе- рен. Так, по данным В.Д. Кингери (Кпвегу, 1960) время спекания, необходимое для образования шейки между двумя шарообразными ледяными зернами, равной по своему диаметру @,, = О,10 (О - диа- метр зерна), составляет: для зерен О = 2 мм 10 мин при -10°С и 1 мин при -2,2°С, Для зерен диаметром 0 = 1 мм это время уменьшается до О,О5 мин при =10°0С и до О,О1 мин при =2,2°С, Образование шейки происходит вследствие возгонки = сублима- ции льда, объемной и поверхностной диффузии и вяэко-пластических деформаций кристаллов. | Перераспределение “ледяной материи” при деструктивном мета- морфизме ограничивается микрообластями, непосредственно приле- гающими к кристаллам, Конструктивный метаморфизм характеризуется преобразованием структуры снега путем роста одних кристаллов за счет уменьшения и исчезновения других под действием температурного градиента. Из-за разной концентрации водяного пара в различных точках снеж= ной толщи возникают интенсивные процессы возгонки льда, мигра-» ции водяного пара и его сублимации, Кристаллы льда испаряются с более теплых поверхностей, образовавшийся при этом ВОодЯНОй пар мигрирует по межкристаллическому пространству в направлении, противоположном направлению теплового градиента, и сублимирует- ся на более холодных поверхностях ближайших кристаллов. В результате структура снега изменяется. Часть первоначаль- ных кристаллов исчезает, количество кристаллов в единице объема снега уменьшается. Оставшиеся кристаллы подвергаются частичной или полной перекристаллизации, увеличиваясь в раэмерах и изменяя свою форму. Так, мелкозернистый снег, состоящий из округлых зе- рен диаметром О,1-1 мм)может превратиться в гпубинную изморозь, состоящую из крупных кубкообразных кристаппов размером 5-6 мм. Описанные два типа метаморфизма обычно действуют одновре-- менно и их разделение несколько условно, тем более что субли- меционная перекристаллизация (перераспределение вещества через парообразную фазу), определяющая конструктивный метаморфизм, играет важную роль и в деструктивном метаморфизме, Поэтому мож- но говорить лишь о преобладании того или иного типа метаморфиз- ма, Так, деструктивный метаморфизм характерен для ранней стадии диагенеза снежного покрова и изменений структуры снега в изотер- мических условиях, а конструктивный метаморфизм отражает влия- ние температурного градиента, Третий тип метаморфизма связан с таянием кристаллов и за- мерзанием воды в снеге, При проникновении воды в горизонты снеж-- ного покрова с отрицательной температурой происходит частичное 23