¿Por qué la nieve permanece después de una nevada?

Acabo de experimentar una nevada y no tengo tan claro cómo funciona.

Tres días después de un día corto de nevada, y teniendo 2 min | 17 grados centígrados como máximo, pleno sol apenas nublado todos los días, todavía hay algo de nieve que persiste en la sombra y los lugares oscuros.

Esto es contrario a mi intuición: hubiera esperado que toda la nieve se hubiera derretido y desaparecido después del primer día soleado, o después del segundo. Sin embargo, estamos en el tercer día y todavía algunas cabezas de muñecos de nieve están vivas.

¿Es porque la nieve contiene sal? ¿O la nieve crea aire a baja temperatura a su alrededor? ¿O la humedad matutina diaria convierte la nieve en bloques de hielo que son más difíciles de derretir y más sólidos para dispersar los rayos del sol?

Tenga en cuenta que los cubitos de hielo tampoco se derriten instantáneamente cuando los saca del congelador.

Respuestas (3)

Solo como complemento a la respuesta de Ziggurat: puedes intentar estimar el tiempo que tarda el sol en derretir una cierta cantidad de nieve por ti mismo.

  • La energía necesaria para fundir una masa. metro de nieve es

    q = L metro
    dónde L es el calor latente de fusión. para hielo, L = 334 kJ/kg .

  • La densidad de la nieve ρ rangos desde 100 a 800 kg/m3 3

  • Radiacion solar yo rangos desde 150 a 300 W/m 2 .
  • El albedo de la nieve (porcentaje de luz solar reflejada) A rangos desde 0.2 para nieve sucia 0.9 para la nieve recién caída.

Si la superficie expuesta a la luz solar es S , la energía absorbida en el intervalo de tiempo Δ t estarán

mi i norte = ( 1 − A ) yo S Δ t

Si V es el volumen de nieve, la energía necesaria para derretirla será

mi metro mi yo t = L ρ V

Igualando estas dos expresiones obtenemos

Δ t = L ρ V ( 1 − A ) yo S

Asumiendo A = 0.9 , ρ = 300 kg/m3 3 y yo = 200 W/m 2 , obtenemos, por una capa de nieve de superficie 1 metro 2 y espesor 1 cm, Δ t ≃ 5 ⋅ 10 4 s, es decir ≃ 14 horas.

Esta es una estimación muy aproximada que no considera los procesos de conducción. Pero de todos modos, puede ver que incluso si asumimos una irradiancia bastante alta, necesitamos un tiempo considerablemente largo para derretir una cantidad modesta de nieve. Si la nieve está a la sombra, el valor de yo será menos. Además, para los muñecos de nieve, ya que estaríamos hablando de nieve comprimida, el valor de ρ podría ser 2 − 2.5 veces más grande.

XKCD obligatorio (¿Y si?): what-if.xkcd.com/130

Por un lado, la nieve tiene un alto albedo (es muy reflectante), por lo que no absorberá mucha luz solar y no se calentará a través de ese proceso. Por lo tanto, tendrá que calentarse principalmente por convección, que no es muy eficiente. La nieve es un buen aislante, por lo que solo la superficie será propensa a derretirse. Además, se debe superar el calor de fusión para lograr el cambio de fase. Esta respuesta no está muy bien organizada, pero es de esperar que transmita que hay muchos factores que actúan contra el derretimiento de la nieve.

Agregue esto al hecho de que, especialmente más tarde en la temporada, el suelo también suele estar tan frío como la nieve, por lo que tampoco se derrite desde el fondo. Esta es también la razón por la que se necesitan uno o dos días de nieve para que comience a acumularse; al comienzo del invierno, el suelo está demasiado caliente y la nieve se derrite inmediatamente. Una vez que se derrite suficiente nieve, el suelo está lo suficientemente frío como para que la nieve lo toque sin derretirse inmediatamente.
¿No implicaría la convección que el aire calentado por la luz del sol comenzaría a elevarse inmediatamente alejándose de la nieve, siendo reemplazado por el aire frío más denso?
¿Por convección te refieres a la conducción por el material de nieve? ¿O la advección de calor por el flujo de aire dentro de la masa de nieve porosa?
@JarkoDubbeldam Así es como se hacen los flujos convectivos naturales, por lo que está algo implícito. Sin embargo, no creo que obtengas mucho flujo de ese proceso. Gran parte de la transferencia de calor por convección vendría de la convección forzada debida al viento.
@JMac Bueno, creo que ambas cosas harían lo mismo, eliminar el aire caliente de la superficie.
@JarkoDubbeldam Sí, ambos se sumarían a la transferencia de calor por convección. Lo que estoy diciendo es que la convección natural no será tan fuerte. Dependiendo de la temperatura de la superficie de la nieve, es posible que ni siquiera suceda. Si el suelo está más frío que el aire, tenderá a estancarse, con el denso aire frío colgando bajo.
Esta es también la razón por la que derretir la nieve en lugar de moverla físicamente no es realmente razonable. what-if.xkcd.com/130
"La nieve es un buen aislante" - Por eso también pueden funcionar los iglús.

Se necesita algo de energía térmica para derretir la nieve, y corresponde aproximadamente a la energía necesaria para calentar el agua en 80 grados centígrados; esto es bastante incluso en comparación con otras sustancias, por lo que se necesitan unos pocos días de clima soleado para que toda la nieve se derrita. absorber la energía necesaria de su entorno.

Algunas notas a sus preguntas secundarias: 1) Derretir la misma masa de hielo y nieve requiere la misma energía, no difieren químicamente. Sin embargo, el hielo absorbe más luz solar. 2) Sí, el aire sobre la nieve en un clima sin viento es más frío y ayuda a aislar la nieve del ambiente más cálido. Esto es particularmente cierto en trincheras y valles. 3) No, la nieve generalmente no contiene sal, pero si la tuviera, se derretiría más rápido.

Solo una pequeña nota sobre cuando dices "se necesita la misma energía que calentar el agua en 80 grados centígrados". Aunque esto puede ser cierto; será mucho más fácil derretir la nieve que calentar el agua a 80 grados, debido al gradiente de temperatura. Es bastante fácil calentar algo por encima de los 0 grados centígrados; pero es mucho más difícil calentar algo por encima de 80. Aunque requieren la misma energía, la exergía es diferente.
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