(η εικονα ειναι απο Κορινθο 27 Γεναρη οπου επισης χιονισε)
Οπως ειναι γνωστο το χιονι οπως και οποιαδηποτε ποσοτητα στερεου νερου οπως ο παγος, οταν βρεθει σε περιβαλλον συνηθων συνθηκων ατμοσφαιρικης πιεσεως, με θερμοκρασια πανω απο 0 °C, θα αρχισει να λιωνει.
Να αλλαζει φαση δηλαδη απο στερεο σε υγρο(τηξη). Το δε υγρο υφισταται επειτα και καποια εξατμιση οπου μορια σε υγρη μορφη περνανε σε αερια μορφη. Ομως ο παγος και το χιονι υφιστανται επισης και την διαδικασια της εξαχνωσης οπου μορια νερου σε στερεα μορφη(παγος/χιονι) περνανε απευθειας στην αερια κατασταση.
Και οι 3 αυτες διαδικασιες αφαιρουνε θερμικη ενεργεια απο τον παγο ή το χιονι και το ψυχραινουν. Βεβαια η 1η διαδικασια της τηξης δεν μας αφορα οταν γινει εξ ολοκληρου αφου το χιονι περναει σε υγρη μορφη, δηλαδη γινεται βροχη.
Ετσι λοιπον οταν μια νιφαδα χιονιου πεφτει και συναντησει ενα θερμο στρωμα(θα λεμε θερμο στρωμα, ενα στρωμα αερα με θερμοκρασια πανω απο 0 °C) θα αρχισει να λιωνει. Ομως επειδη η διαδικασια της τηξης ειναι σχετικα αργη και επειδη λογω των παραπανω 2 αλλαγων φασης(εξατμιση και εξαχνωση) ψυχραινει η νιφαδα ή το περιβαλλον γυρω απο τις νιφαδες, οι νιφαδες χιονιου μπορουν να επιβιωσουν πολλες φορες περνωντας απο ενα θερμο στρωμα, χωρις να λιωσουν ή να εχουν λιωσει μερικως. Και εξαρταται πόσο μεγαλο θα ειναι το θερμο αυτο στρωμα γα το αν θα επιβιωσουν. Για μια θεωρητικα προγνωστικη αντιμετωπιση αυτου του θεματος μπορειτε να δειτε σε προηγουμενο αρθρο ΕΔΩ!
Για αυτο αλλωστε εχουμε απειρες φορες και χιονοπτωσεις με θετικες θερμοκρασιες.
Για να δουμε τωρα, μεσα σε τι περιβαλλον θετικων θερμοκρασιων(γιατι για θερμοκρασιες 0 °C ή και κατω απο 0 °C οι νιφαδες επιβιωνουν χωρις να λιωνουν) και σχετικης υγρασιας(που καθοριζει και το ποσο εντονη θα ειναι η εξαχνωση, πχ μικρη σχετικη υγρασια δινει πολυ εντονοτερη εξαχνωση) μπορει να επιβιωσει μια νιφαδα θα υιοθετησουμε την αναλυση των Matsuo και Sasyo [1] με μεταβλητες ομως μόνο την θερμοκρασια και την σχετικη υγρασια(ή το σημειο δροσου ισοδυναμα).
Ετσι λοιπον καταληγουμε στην εξισωση συνθηκων διατηρησης της νιφαδας για θερμοκρασια σε βαθμους Κελσιου Τ και σχετικη υγρασια Η:
$latex \displaystyle H=\left( {0.9975-0.095\cdot T} \right)\cdot {{e}^{{^{{\frac{{-17.27\cdot T}}{{T+238.3}}}}}}}$
Και ειναι η κοκκινη γραμμη στο παρακατω διαγραμμα(περισσοτερα για αυτο το διαγραμμα στο προαναφερθεν προηγουμενο αρθρο).
(Κλικ στην εικονα για ζουμ. Το ιδιο για ολες τις παρακατω)
Οτιδηποτε κατω απο την κοκκινη γραμμη εξασφαλιζει θεωρητικα οτι η νιφαδα δεν θα λιωνει, οτι θα υπαρχει δηλαδη χιονοπτωση.
Αν μετραμε βεβαια τις συνθηκες θερμοκρασιας στην επιφανεια και πιο πανω δεν εχουμε αναστροφη. Γιατι μπορει σε μερικες περιπτωσεις, η επιφανεια να εχει χαμηλοτερες θερμοκρασιες απο πιο ψηλα(περιπτωσεις εγκλωβισμου, καποιου θερμου μετωπου ή στρωματος ψηλοτερα κλπ) οποτε εκει πρεπει να δουμε το ζευγαρι θερμοκρασιας και σχετικης υγρασιας επιβιωσης νιφαδας για το θερμο στρωμα.
Ενας αλλος πολυ σημαντικος παραγοντας που μπορει να κανει το χιονι να επιβιωσει ευκολοτερα μεσα απο ενα θερμο στρωμα ειναι εαν αυτο, οι νιφαδες δηλαδη, “ενισχυθουν” με παγο γυρω τους.
Πως γινεται ολο αυτο? Εαν υπαρχει ενα στρωμα υδροσταγονιδιων σε θερμοκρασια μικροτερη των 0 °C αλλά χωρις να εχουν πηξει, χωρις να ειναι σε μορφη στερεη, παγου δηλαδη αλλά σε υγρη, και αυτο διοτι υπαρχει ελλειψη πυρηνων συμπυκνωσης, εαν εχουμε δηλαδη νερο σε υπερτηξη, με σχετικες υγρασιες 100 % ή και πανω απο 100 % και θερμοκρασιες κατω απο 0 °C χωρις να ειναι στερεο το νερο αλλά υγρο, τοτε εαν νιφαδες χιονιου περασουν απο ενα τετοιο στρωμα, αρχιζει η συγκρουση των νιφαδων με τα υδροσταγονιδια σε υπερτηξη και υφισταται αμεση παγοποιηση/στερεοποιηση των υπερτηγμενων υδροσταγονιδιων και εναποθεση των παγοκρυσταλλων γυρω απο τις νιφαδες, ενισχυοντας τις και αυξανοντας τις σε μεγεθος, ενω ταυτοχρονα η ταχυτητα πτωσης τους αυξανεται απο λιγο εως και παρα πολυ.
Η διαδικασια ενισχυσης των νιφαδων απο νερο σε υπερτηξη προκαλωντας παγοποιηση και παγοκρυσταλλους που επικαθονται πανω τους και τις αυξανουν σε μεγεθος ονομαζεται riming.
Αυτη η διαδικασια λοιπον, οταν υπαρχει στρωμα υδροσταγονιδιων σε υπερτηξη, ενισχυει τις νιφαδες και αυξανει και την ταχυτητα πτωσης τους, οποτε βελτιωνει κατα πολυ την πιθανοτητα να επιβιωσουν ως το εδαφος!
Εαν μαλιστα η διαδικασια του riming ειναι πολυ μεγαλη, καθως και υπαρχει υποβοηθηση απο μια αλλη διαδικασια που λεγεται aggregation, η οποια ειναι η διαδικασια της συγκρουσης 2 παγοκρυσταλλων ή νιφαδων μεταξυ τους με αποτελεσμα συνηθως την συνενωση τους ή και τον θρυμματισμο τους σε μικροτερα μερη, τοτε οι νιφαδες μπορει να μετασχηματιστουν σε μεγαλα κομματια σαν παγου το λεγομενο χιονοχαλαζο(graupel).
Το χιονοχαλαζο που δεν εχει καμια σχεση με το χαλαζι μιας και η διαδικασια δημιουργιας του ειναι τελειως διαφορετικη, εχει ομως σχεση στο πόσο ανθεκτικο ειναι στο να μπορει να επιβιωνει το περασμα διαμεσου πολυ θερμων στρωματων λογω του οτι η ταχυτητα πτωσης του ειναι πολυ μεγαλυτερη του χιονιου(οποτε δεν προλαβαινει να λιωσει) και λογω του οτι αποτελειται εκτός απο την αρχικη νιφαδα χιονιου που το δημιουργησε και απο εναποθεση ενος σημαντικου ποσου παγου γυρω της, οποτε και η εξαχνωση και το λιωσιμο που πρεπει να υπαρξει για να λιωσει εξ ολοκληρου ειναι πολυ μεγαλυτερο.
Βεβαια το χαλαζι ειναι ακομα ανθεκτικοτερο στο να επιβιωνει θερμα στρωματα αν αναλογιστουμε οτι επιβιωνει το καλοκαιρι! Και αυτο διοτι το χαλαζι αποτελειται απο πολυ πιο πυκνο παγο καθως και τα καθοδικα ρευματα που το συνοδευουν ειναι πολυ ισχυροτερα και ετσι η ταχυτητα πτωσης του ειναι μεγαλυτερη. Ομως και το χιονοχαλαζο ειναι ανθεκτικοτατο στο να επιβιωνει το περασμα διαμεσου θερμων στρωματων μεγαλες θερμοκρασιες.
Να δουμε τωρα την περιπτωση της 27 Γεναρη 2021 στην Αττικη οπου χιονι επεσε ακομα και στο κεντρο της Αθήνας με θερμοκρασιες πολυ υψηλες. Το ιδιο συνεβη και στο κεντρο της Θεσσαλονικης με λιγοτερο ακραια υψηλες ομως θερμοκρασιες.
Καποες απο τις περιπτωσεις χιονοπτωσης ειχαν θερμοκρασιες την ωρα της χιονοπτωσης:
Χαιδαρι θερμοκρασια +5.6 °C, σχετικη υγρασια 56%, σημειο δροσου -2.5 °C, θερμοκρασια υγρου θερμομετρου +2.3 °C
Ανω Κορυδαλλος θερμοκρασια +5.8 °C, σχετικη υγρασια 58%, σημειο δροσου -1.8 °C, θερμοκρασια υγρου θερμομετρου 2.7 °C
Αιγάλεω θερμοκρασια +7.8 °C, σχετικη υγρασια 49.9%, σημειο δροσου -2.0 °C, θερμοκρασια υγρου θερμομετρου +3.7 °C
Ακαδημια Πλάτωνος +7.4 °C, σχετικη υγρασια 48.3%, σημειο δροσου -2.8 °C, θερμοκρασια υγρου θερμομετρου +3.2 °C
Πετράλωνα +6.6 °C, σχετικη υγρασια 48.8%, σημειο δροσου -3.4 °C, θερμοκρασια υγρου θερμομετρου +2.6 °C
Να δουμε ξανα το διαγραμμα με την θεωρητικη καμπυλη επιβιωσης νιφαδας οπου εχουν σημειωθει μερικες τυπικες χιονοπτωσης σε Θεσσαλονικη και Αττικη.
Να δουμε τωρα και το ιδιο διαγραμμα οπου προστεθηκαν και οι παρατηρησεις(ζευγαρια θερμοκρασια-σχετικης υγρασιας) χιονοπτωσης για 27 Γεναρη του 2021 για Αττικη και Θεσσαλονικη.
Οπως βλεπουμε τα ζευγαρια θερμοκρασιας και σχετικης υγρασιας για τις χιονοπτωσεις στις 27 Γεναρη, ειναι πολυ πανω απο την καμπυλη θεωρητικης επιβιωσης της νιφαδας.
Οι συνθηκες ηταν τραγικες! Οποτε καποιος θα αναρωτιοταν πως γινεται και χιονισε τελικα με τετοιες κακιστες συνθηκες κυριως στην Αττικη?
Η εξηγηση τελικα δινεται με την βοηθεια του θερμοδιαγραμματος της ραδιοβολησης στο αεροδρομιο του Ελληνικου στις 8 ωρα Ελλαδας. Μπορει εκει να μην χιονισε και να ηταν πιο νοτιοανατολικα οποτε και οι θερμοκρασιες ηταν χειροτερες απο οσο ηταν στα βορειοδυτικοτερα οπου και χιονισε, αλλά δειχνει με εμφανη τροπο τις συνθηκες της ατμοσφαιρας που επικρατουσαν εκεινη τη μερα.
Το Skew-T της ραδιοβολησης οπου εχει σημειωθει με πρασινο κυκλο το κορεσμενο στρωμα:
Οπς βλεπουμε απο το θερμοδιαγραμμα υπαρχει ενα πληρως κορεσμενο στρωμα μεταξυ 830 hPa(1500 μετρων περιπου) και 730 hPa(2500 μετρων). Τετοια κορεσμενα διαγραμματα αν βρισκονται αναμεσα σε θερμορκασιες περιπου -10 °C εως 0 °C, μας δινουν την ενδειξη οτι σε αυτο το στρωμα υπαρχουν υδρατμοι σε υπερτηξη και οι διαδικασια του riming ειναι βεβαιη παρουσιας νιφαδων πιο πανω. Και οπως βλεπουμε πραγματι το στρωμα αυτο βρισκεται περιπου σε τετοιες θερμοκρασιες αναμεσα!
Οποτε σιγουρα υπηρξε riming στις νιφαδες που περνουσαν απο το στρωμα αυτο ή ενα μερος του(και πιθανον και να υπηρξε και σπορα παγοκρυσταλλων απο τα πιο πανω), ενισχυοντας τις με παγο ωστε να μπορουν τελικα να επιβιωσουν εως και την επιφανεια οπου οι θερμοκρασιακες συνθηκες ηταν πολυ κακες. Αυτη η ενισχυση με παγο των νιφαδων ηταν φανερη και σε μερικα βιντεο που δημοσιευθηκαν.
Το δε riming αυτο δεν ηταν τοσο ισχυρο στις περισσοτερες των περιπτωσεων ωστε να αλλοιωσει τοσο πολυ τις νιφαδες ωστε να εχουμε πληρες χιονοχαλαζο, παροτι υπηρξαν αναφορες και για χιονοχαλαζο σε μερικες περιοχες.
Οποτε οι νιφαδες και ενισχυθηκαν με παγο οποτε και αυξηθηκε η ταχυτητα τους, οποτε βασει αυτων των 2 πολυ σημαντικων υποβοηθητικων παραγοντων καταφεραν και επιβιωναν εως και το εδαφος. Επιπροσθετως οπως βλεπουμε στις εικονες, πχ απο Κορινθο, η βαση των νεφων πρεπει να ηταν πολυ χαμηλα, πραγμα που σχετικα βοηθησε λιγο παραπανω στο να μην υπαρχει μεγαλη θερμη διαδρομη να διανυσουν.
Να αναφερουμε εδω και καποιες απο τις πιο ακραιες χιονοπτωσεις ως προς τις κακιστες θερμοκρασιακες συνθηκες στο εδαφος, μια εκ των οποιων ηταν στην Θεσσαλονικη παλιοτερα, με την πιο ακραια στην Άιοβα των ΗΠΑ με 27% σχετικη υγρασια και +10.7 °C θερμοκρασια!!
[1] Melting of Snowflakes below Freezing Level in the Atmosphere
Takayo Matsuo, Yoshio Sasyo
