Areella snöstudier - Avdunstning vid snösmältning

Sammanfattning

Snö har speciella egenskaper som man måste ta hänsyn till vid
avdunstningsstudier. Snöns temperatur kan bli högst 0^o c. Snö kan smälta till vatten och sedan avdunsta eller också kan snön avdunsta direkt (sublimering). Värmemängden som går åt till att avdunsta snö är flera gånger större än smältvärrnet. Vid plusgrader smälter
därför största delen - endast en mindre del av snön avdunstar.
Även smältvattnet kan avdunsta men det kan också försvinna ner i
marken eller samlas i låglänt terräng.

Viktiga faktorer för avdunstning är vind, instrålning och skillnaden
mellan snöytans och luftens vattenångetryck. Vid plusgrader
följer nämnda skillnad luftens daggpunktstemperatur*) och man har funnit en koppling mellan 12-timmarsvärden på snöavdunstning och daggpunkten, se figur 1. Sambandet mellan avdunstningen under en snösmältningsdag (mm under 12 timmar) och luftens daggpunktstemperatur
Td ( ^oc) blev
E = -0.10 T_d + 0.02
Med hjälp av denna ekvation har inledningsvis beräknats avdunstningen under 64 snösmältningsdagar i Östersund-Frösön.

Den använda ekvationen har erhållits från mätningar på ett fält i
södra Finland. Ett nästan likadant samband har erhållits i Sodankylä
i norra Finland.

Under snösmältning förekommer fläckar med barmark som kan vara
genomdränkta av smältvatten. Om dessa barfläckar värms upp av
solen kan avdunstningen öka. På snöfläckarna kan avdunstning eller
kondensation förekomma. Såvitt känt har inga mätresultat eller
modeller publicerats rörande avdunstning från sådana fläckvis
snötäckta områden. För att få reda på hur stor avdunstningen kan
vara från sådana områden, har den s k PHOENICS-modellen använts
här för matematisk simulering.

PHOENICS är ett datorprogram för strömningsberäkningar utarbetat
för att vara tillgängligt för användare. Den fysikaliska principen för avdunstningsberäkningen beskrivs av Brutsaert (1975). Avdunstningen
har kodats in i PHOENICS som vindhastigheten gånger
skillnaden i ångtryck mellan markytan och luften. Den använda
metoden kan användas när markens temperatur är given. Markytan antas mättad med fuktighet för både snö och barmark. Först simuleras
litteraturfall (Brutsaert, 1982) för en vattenyta med liten
skrovlighet. Med PHOENICS erhållna avdunstningsvärden skilde sig 20-30% från litteraturvärdena, vilket får anses tillfredsställande.
^*) Daggpunktstemperaturen är den temperatur där vattenångan i
luften börjar kondenseras.

Efter dessa tester av modellen simulerades följade verkliga fall:

Marken föreskrevs växelvis snötäckt och bar med temperaturer på 0^o respektive 10°c och den var mättad med fuktighet. I figur 13 illustreras ett enkelt fall med ett band av barmark (räknat vinkelrätt mot vindens riktning). Marken har föreskrivits skrovlig med ca 1 m höga ojämnheter (tex stenar och buskage). Detta avses här motsvara öppen fjällterräng. Resultat för delvis snötäckt mark illustreras grafiskt i figur 14.

Den s k PHOENICS-modellen har alltså använts för att beräkna avdunstning från mark helt eller delvis täckt av smältande snö.
Barmarksområdena har förutsatts helt eller delvis genomfuktade med smältvatten och snöns temperatur är 0^o c. Barmarken bidrar då mest till avdunstningen. På snön har man ofta kondensation av fuktighet. Ju mer solen värmer marken och ju kallare och torrare luften är, desto större blir avdunstningen. Finska undersökningar visade att avdunstningen från smältande snö ökar när luftens daggpunktstemperatur minskar (dvs luften blir torrare), vilket
stämmer bra med våra resultat.

Beräkningar har gjorts av dygnsvis avdunstning under tolv snösmältningssäsonger
baserade på synoptiska observationer dels i Katterjåkk i norra Lapplandsfjällen och dels i Storlien i Jämtlandsfjällen.
Angiven grad av snötäckt mark (helt, minst hälften, mindre än hälften) har fått bestämma beräkningsmetod. Resultaten
har plottats dygnsvis i bilaga 1 och summerats månads- och säsongsvis i tabell 8. Avdunstningsvärdena är osäkra när man har stora delar barmark ty dennas temperatur är svår att uppskatta. Överlag har ett lägre och ett högre avdunstningsvärde beräknats för varje dag för att få ett mått på osäkerheten.