Warum bleiben viele Tage oder Wochen kleine Schneeflecken auf dem Boden, nachdem der ganze andere Schnee geschmolzen ist?

Eine versteckte Annahme ist, dass alle Ihre Resthaufen mit der gleichen Schneemenge beginnen. Ihr erstes Foto scheint jedoch neben und parallel zu einer Fahrbahn zu sein. Sie erwähnen, dass Sie in Boston sind, wo es eine Armee von Pflügen gibt, die frischen Schnee von den Straßen entfernen und ihn in der Nähe aufhäufen. Aufgeschichteter oder anderweitig verfestigter Schnee hat weniger Luft im Raum zwischen den Eiskristallen und daher eine größere Wärmekapazität als ein gleiches Volumen an losem, pulvrigem Schnee. Ein gängiges Beispiel dafür ist, dass ein Schneemann im Allgemeinen viel länger braucht, um zu schmelzen, als der Schnee auf dem Boden um ihn herum.

Ich bezweifle, dass es einen einzigen Grund gibt. Viele bestimmte Kombinationen von Faktoren können zu Unterschieden zwischen der Schmelzrate und der Menge führen, die irgendwann übrig bleibt (was sowohl von der Schmelzrate als auch von der Anfangsmenge abhängt). Die Schmelzrate hängt von der Beschaffenheit des darunter liegenden Bodens sowie von der Sonneneinstrahlung des Gebiets ab. An schattigen Stellen hält sich der Schnee tendenziell länger, wie man in den Wäldern im Frühling sieht. Und in den Städten des Fluchs, dass die riesigen Haufen, die von den Schneeräumteams produziert werden, viel länger brauchen, um zu schmelzen, als der Schnee, den ich nicht von meiner Einfahrt geschaufelt habe. Aber auch auf der Auffahrt geht es fleckig voran. Unterirdische Rohre und Röhren sowie elektrische Kabel können ebenfalls eine Rolle spielen.

Es gibt eine Reihe von Gründen und die Bilder zeigen praktischerweise drei davon

1. Ein Schneepflug hat dies wahrscheinlich hinterlassen (ursprünglich natürlich größer)

2. Eine Person könnte dies geschaufelt haben (wie oben)

3. Schattig

Die Hauptsache ist, dass es viele verschiedene Gründe gibt. Ihr Wunsch, den einzig wahren Grund zu finden, wird nicht funktionieren. Ihre Liste mit mehreren Gründen ist großartig und sie scheinen mir alle vollkommen gültig zu sein. Dass Schnee -> Eis über Nacht gefriert und seine Zusammensetzung ändert, ist meine Lieblingserklärung für Flecken, die anscheinend länger als erwartet hängen bleiben und verweilen, basierend auf dem Auftauen von Schnee im ursprünglichen Schneezustand um ihn herum. dh Schnee schmilzt schnell und Schnee, der später zu Eis geworden ist, schmilzt langsamer.

Ein Beispiel, warum das kompliziert ist: Was ist, wenn ein Platz nur morgens schattig ist... und drei Tage hintereinander der Morgen sonnig und der Nachmittag schattig ist? Eine andere könnte sein: zwei gleich bewaldete Flecken, aber einer ist nach Süden ausgerichtet (kein Schnee) und der andere nach Norden (mit Schnee). Dies sind einige von Hunderten von Beispielen. Das Wetter ist ziemlich kompliziert :)

Ich bin kein Physiker (ich bin Chemie- und Softwareingenieur), aber ich bin in Montreal aufgewachsen, bevor ich mit 30 an die Riviera von Rhode Island und mit 40 nach Texas gezogen bin.

Dafür gibt es einige Gründe.

1. Manchmal ist es so einfach wie kleine Veränderungen im Boden unter dem Schnee. An sehr kalten Orten (wie Montreal) gefriert der Boden im Winter. Kleine Änderungen in der Topographie können den Wasserfluss auf dem Boden und folglich die Erwärmung des Bodens beeinflussen. Manchmal kann man sehen, wo ein Rohr unter der Erde verläuft, wie der Schnee auf dem Boden schmilzt. Beachten Sie, dass sich Ihr erstes Bild in einem Einzugsgebiet befindet

2. Eine sehr kleine Änderung des Sonnenlichts kann die Schneeschmelze im Frühjahr stark beeinflussen. Ich habe dies mit so wenig Schatten gesehen, wie Sie es von einem Telefonmast bekommen könnten. Das zweite Bild hat den Boden im Schatten eines Immergrüns. Ihr dritter befindet sich sehr wahrscheinlich an einem nach Norden (oder Nordosten) ausgerichteten Hang.

3. Die Dichte des Schnees beeinflusst das Schmelzen stark. Das erste Bild ist das Ergebnis eines Schneepflugs, der einen Haufen zurücklässt. Wie von anderen angemerkt, schmilzt gepackter Schnee langsamer.

4. Die Verschmutzung des Schnees beeinflusst das Schmelzen. Schmutziger Schnee schmilzt anfangs etwas schneller (der Schmutz ist schwarzer und viel weniger reflektierend als der Schnee). Wenn Sie schmutzigen Schnee schmelzen sehen, werden Sie sehen, wie sich einige seltsame makrokristalline Strukturen mit großen (vielleicht 5 mm) Schmutzklumpen oben bilden. Wenn Sie jedoch genug schwarzen Boden haben, isoliert der Schmutz den Schnee.

5. Wenn ein Gebiet windanfällig ist, wird der Schnee schneller schmelzen (na ja, er wird sublimieren). An einem sonnigen, windigen Tag im Frühling können Sie das Schneeglöckchen ziemlich weit sehen, ohne dass so viel Wasser abfließt, wie Sie erwarten würden. Auch hier kann die Topographie dies beeinflussen (der Effekt ist merklich hyperlokal). Sie werden an einem hellen, windigen Frühlingstag Anzeichen von Sublimation sehen, selbst bei einer Temperatur von etwa -5 °C.

In Montreal wird der Schnee nicht einfach gepflügt. In städtischen Gebieten wird es gesammelt und abtransportiert (googlen Sie nach „Montreal Snow Removal“). Der abtransportierte Schnee wird zu riesigen Schneebergen verarbeitet und über den Sommer geschmolzen (zum Beispiel https://i.cbc.ca/1.4579048.1521203738!/fileImage/httpImage/image.jpg_gen/derivatives/original_780/ Schneeräumung-Montreal-Theimens-Depot-Februar-2018.jpg ). Wenn Sie um den Tag der Arbeit herum an einem dieser Berge vorbeifahren, werden Sie immer noch den Bodensatz des Schnees sehen, aber er wird mit einer Dreckkruste bedeckt sein, die ihn vor der Sonne schützt.

Auf die eine oder andere Weise muss dieses Phänomen die thermische Masse des Bodens betreffen.

Über thermische Masse:
Wenn die Lufttemperatur unter den Gefrierpunkt fällt, wird fallender Schnee geschmolzen, da der Boden über der Gefriertemperatur liegt. Erst wenn die Lufttemperatur längere Zeit unter dem Gefrierpunkt lag, sinkt der Boden selbst unter den Gefrierpunkt. (Und das ist nur die oberste Schicht. Hausfundamente müssen bis zu einer Tiefe unterhalb des Niveaus reichen, wo Frost zu erwarten ist, was in den meisten Regionen nicht mehr als ein paar Fuß beträgt.)

Umgekehrt, sobald die Temperatur des Bodens unter dem Gefrierpunkt liegt, bleibt diese niedrige Temperatur noch lange bestehen, nachdem die Lufttemperaturen wieder über den Gefrierpunkt gestiegen sind.

Wenn die Lufttemperatur über den Gefrierpunkt steigt, kommt es meiner Meinung nach darauf an, wie sehr die thermische Masse des Bodens die Wiedererwärmung verzögern kann.

Es scheint, dass aus irgendeinem Grund einige Flecken des Bodens dieser Wiedererwärmung besser widerstehen als andere. Sobald dies der Fall ist, wird der Schnee selbst dazu neigen, diese Verzögerung zu verstärken. Der Schnee reflektiert einen Großteil des Sonnenlichts und die Schneeschicht wirkt als Isolator.

Meine Hypothese ist also, dass nur ein kleiner Unterschied in der Wärmekapazität ausreichen kann, damit der Schnee auf diesem bestimmten Stück Boden viel, viel länger verweilt.

Wir können leicht einen Hauptfaktor erkennen: Schnee an einem sonnigen Ort schmilzt vor Schnee an Orten, die tagsüber wenig oder gar kein direktes Sonnenlicht abbekommen. Selbst eine dünne Schneeschicht unter einem Wäldchen kann viel länger brauchen, um zu schmelzen, als Schnee, der mehrere Stunden am Tag direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist.

Der zweite Hauptfaktor ist weniger offensichtlich, scheint aber eine dramatischere Wirkung zu haben. Je nachdem, was Sie zum Eismachen zu Hause haben, können Sie vielleicht ein Experiment zum zweiten Faktor zu Hause durchführen. Kurz gesagt schmilzt eine Masse aus geschabtem Eis schneller als die gleiche Masse kleiner Würfel, die schneller schmelzen als die gleiche Masse großer Würfel, die schneller schmelzen als die gleiche Masse eines einzelnen großen Eisblocks. Ich bin mir sicher, dass ein Faktor die vergrößerte Oberfläche ist, die die kleineren Eisstücke im Vergleich zum großen Block haben.

Wenn Schnee hoch aufgetürmt ist, schmilzt er pro Masseneinheit langsamer als dünn verteilter Schnee. Das Verhältnis von Oberfläche zu Masse von gefrorenem Wasser ist sicherlich ein Faktor.

Ein weiterer Faktor, den man schnell erkennen kann, wenn man sich viele, viele Schneefälle über mehrere Jahrzehnte ansieht, ist die Oberfläche, auf der sich der Schnee befindet. Asphaltbelag schmilzt darauf liegenden Schnee relativ schnell. Beton ist die nächstschnellste gemeinsame Oberfläche. Holzterrassen tragen auch dazu bei, dass der Schnee schneller schmilzt. Der Schnee, der am längsten zum Schmelzen braucht, ist ausnahmslos auf der Erde mit einer Abdeckung aus Gras oder abgestorbenen Blättern. Wenn die Erde gefroren ist, bevor der Schnee fällt, kann es sein, dass der Schnee selbst die Erde vor dem Auftauen schützt, selbst wenn sich die Erde in der Nähe erwärmt hat, nachdem ihre dünnere Schneedecke geschmolzen ist. Es liegt nahe, dass gefrorene Erde Wärme viel schlechter leitet als Asphalt.

Ich weiß nicht, wie viele Anekdoten zusammengenommen eher wie ein Langzeitexperiment und weniger wie anekdotische Beweise werden, aber ich bin seit mehr als 30 Jahren vom Verhalten des schmelzenden Schnees fasziniert und ich habe einige damit zusammenhängende Muster bemerkt diese Frage.

Es scheint mir, dass der Effekt des Aufhäufens von Schnee auf die Schmelzzeit nicht linear ist, sondern eher geometrisch oder möglicherweise exponentiell. Wenn ich raten müsste, würde ich auf geometrisch tippen. Aber eine andere Sache, die definitiv wahr zu sein scheint , ist, dass es einen Wendepunkt gibt. Angenommen, eine dünne Schneeschicht schmilzt mit der Zeit$t$. Dann sagen wir, eine doppelt so dicke Schicht braucht Zeit$2.2t$schmelzen. Es scheint eine Möglichkeit zu geben, Schnee anzuhäufen (am häufigsten in Ecken zu sehen, wo Pflüge die höchsten Haufen bilden), wo der Schneehaufen Zeit braucht$20t$Zu$50t$oder mehr. Wie in, der ungepflügte Schnee auf dem Bürgersteig könnte am Tag nach dem Schneefall in der Nachmittagssonne schmelzen, aber der über 3 Fuß hohe Schneehaufen, der von Schneepflügen an einer Ecke eines Parkplatzes aufgeschüttet wurde, könnte immer noch da sein (oft langsam reduziert bis auf eine sehr kleine Menge) Anfang April!

Als ich aufwuchs, gab es in der Nähe einen Parkplatz, der seinen ganzen Schnee an einem Ort pflügte. Wenn jemand vorbeigefahren wäre, der sich nicht auskennt, hätte er gefragt: "Warum liegt im Mai ein kleiner Schneehaufen neben der Autobahn?" Ich hätte gewusst, dass es im Februar einen riesigen Haufen gegeben hatte, der noch nicht geschmolzen war. Wenn seit dem Schneefall ein paar warme Tage vergangen sind, würde ich sagen, dass Schneehaufen Ihr wahrscheinlicher Grund sind; wenn nicht, eine Kombination aus Haufen und Faktoren wie Schatten, die zu ungleichmäßigen Schneetemperaturen führen.

Ich denke, die Schritte der Ereignisse sind die folgenden:

1. Schnee fällt, wir sind unten$0^\circ\rm C$, es bleibt wie es ist.
2. Temperatur geht über$0^\circ\rm C$, Schnee beginnt zu schmelzen. Das Schmelzen ist langsam, weil wir nur ein wenig darüber sind$0^\circ\rm C$, außerdem gibt es je nach Schatten, Windgeschwindigkeit usw. einige Temperaturschwankungen. Außerdem ist Schnee ein sehr guter Temperaturisolator.
3. Die Temperatur sinkt$0^\circ\rm C$nochmal.
4. Patches bleiben, bis wir nicht wieder oben sind$0^\circ\rm C$lang genug.

Die Schmelztemperatur kann etwas abweichen$0^\circ\rm C$aufgrund der Verunreinigungen im Eis (sie verringern normalerweise den Schmelzpunkt), insbesondere wenn es geschmolzen, kontaminiert und dann wieder gefroren wurde.