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Schnee und Eis

Was ist Schnee und warum ist Schnee weiß? Was ist der Unterschied zwischen Eis und Schnee und welche Arten von Schneekristallen gibt es? (Literaturtipp)

Schneekristall stark vergrößert
Schneekristall stark vergrößert. Leica D-Lux 4 © Paraselene.de
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Schnee ist die feste Form des Niederschlags und besteht aus Eiskristallen, die auch für die weiße Farbe des Schnees verantwortlich sind. Durch die Verbindung der Schneekristalle entstehen die Schneeflocken. Die Größe dieser Flocken und damit auch der Kristalle hängt von der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit in den Wolken ab.

Die Wärmeleitfähigkeit von Schnee nimmt mit der Dichte zu. Die isolierende Wirkung des Schnees kann dazu führen, dass bereits Schmelzprozesse an der Unterseite der Schneeschicht zu einem Zeitpunkt einsetzen, wenn die Lufttemperaturen aber noch unter dem Schmelzpunkt liegt. Die Wärmekapazität von Schnee entspricht der von Eis, aber je tiefer die Temperaturen werden, umso mehr verringert sich die Wärmekapazität.

Die Dichte von Schnee:

Wie entsteht Schnee? Es fängt mit Wasserdampf an, der in der Luft vorhanden ist und aus Gewässern und Pflanzen stammt. Wenn die Temperatur sinkt, wird irgendwann der Punkt erreicht, an dem der Wasserdampf an kleinen Staubteilchen kondensiert, es entstehen Wassertröpfchen. Diese sind bei 0°C noch flüssig und beginnen erst nach und nach, ab -10°C zu gefrieren. Dabei wird Wärme frei und die Temperatur in der Nähe der Eispartikel steigt.

Schneeflocken mit Sektoren
Schneeflocken mit Sektoren © Paraselene.de

Die Formen des Schnees sind sehr unterschiedlich. Es können sehr komplexe Formen entstehen. Die Grundform des Schneekristalls ist ein sechseckiger plättchenförmiger Eiskristall, was mit der (hexagonalen) Kristallgitter-Struktur der Wassermoleküle zusammenhängt. Auf dem Weg zum Boden wachsen die Kristalle weiter an, bedingt durch sich ständig ändernde Bedingungen wie Temperatur, Windverhältnisse und Luftfeuchtigkeit. Das bedeutet, dass es unendliche viele Möglichkeiten der Ausbildung an den Eiskristallen gibt, so dass keine Schneeflocke der anderen gleicht.
Bei höheren Temperaturen (mehr als -5°C) und höherer Luftfeuchtigkeit entstehen große Flocken. Bei tieferen Temperaturen in trockener Luft (an den Polen) fällt der Schnee häufig als Eisnadel und Eisplättchen.

Sternchenkristall
Sternchenkristall © Paraselene.de

Die Arten des Schnees sind vielfältig:

Schneegriesel Schneegriesel fällt aus Stratuswolken oder Hochnebel.
Schneeregen Schneeregen ist eine Mischung aus Schnee und Regentröpfchen und vor allem bei Tauwetter in Mitteleuropa zu beobachten.
Schneetreiben Schneetreiben entsteht bei hohen Windgeschwindigkeiten, bei denen der Schnee aufgewirbelt wird.
Schneegestöber Schneit es gleichzeitig mit einem Schneetreiben, wird von Schneegestöber gesprochen. Bei Kaltlufteinbrüchen verbunden mit Sturm entstehen Schneestürme.
Schneestürme Bei Kaltlufteinbrüchen verbunden mit Sturm entstehen Schneestürme.

Fällt sehr viel Schnee, der liegen bleibt, bildet sich eine Schneedecke. Weist dieser Schnee einen hohen Luftanteil aus (90 %), handelt es sich um Pulverschnee, der sich nach und nach in Nassschnee oder Harsch verwandelt. Letztendlich entsteht nach längerer Liegezeit der Firn, die Voraussetzung für die „Ernährung“ des Gletschers.

Klassifikation von Schneekristallen

Schneeflocke mit breiten Zweigen Schneeflocke mit Dendriten und 12 Verzweigungen Schneekristall mit Dendriten Sternartige Schneeflocke mit Sektoren Firnähnliches Schneekristall Sternartiges Schneekristall mit Platten an den Enden
Mehr bei Electron and Confocal Microscopy Laboratory, Agricultural Research Service, U. S. Department of Agriculture.
 

Eis

Eiskristall stark vergrößert.
Eiskristall stark vergrößert. Leica D-Lux 4, Okularprojektion am Mikroskop. © Paraselene.de

Eis besteht aus farblosen transparenten Kristallen, die bei tiefen Temperaturen aus Wassertropfen entstehen. In den Wolken lagern sich diese Tröpfchen an Kondensationskerne an, diese können aus Staub sein oder es sind Rußpartikel.
Im Eis sind oft Luftbläschen eingeschlossen, die durch die Lichtbrechung weiß erscheinen. Die Dichte von Eis liegt bei 800 -900 kg/m³.

Kurze Säuclhen mit Einschlüssen
Kurze Säulchen mit Einschlüssen © Paraselene.de

Eiskristalle bilden sich am Boden bei niedrigen Temperaturen aus, ab -40°C existieren nur noch Eiskristalle. Eis kristallisiert im hexagonalen Kristallverbund. Eiskristalle gibt es in vielen unterschiedlichen Formen, es gibt einfache Plättchen, Prisma und Sternformen. Die Formgebung wird maßgeblich von der Temperatur bestimmt. Das Grundmuster ist die sechseckige Sternform. Plättchen und Prismen bilden sich bei tiefen Temperaturen aus, bei höheren Temperaturen zeigen sich Eiskristalle oft als Blumen.

Graupel
Graupel stark vergrößert.

Reif und Raureif entstehen aus dem Wasserdampf der Luft vom gasförmigen in den kristallinen Zustand (Resublimation). Aus rundlichen Eiskörnern bilden sich in Gewitterwolken Graupel und Hagel. Größere Hagelkörner können auch aus Eispartikeln durch ständigen Auf- und Abwind in den Wolken entstehen.

Bildquelle: Herzlichen Dank an Paraselene.de für die Bereitstellung der beeindruckenden Schnee- und Eiskristallfotos.

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