Почему небольшие пятна снега остаются на земле много дней или недель после того, как весь остальной снег растаял?

Скрытое предположение состоит в том, что все ваши остаточные кучи начинаются с одинакового количества снега. Однако ваша первая фотография кажется примыкающей к проезжей части и параллельной ей. Вы упомянули, что находитесь в Бостоне, где есть армия плугов, которые убирают свежий снег с дорог и складывают его поблизости. Сложенный в кучу или уплотненный иным образом снег содержит меньше воздуха в пространстве между кристаллами льда и, следовательно, обладает большей теплоемкостью, чем такой же объем рыхлого рыхлого снега. Типичным примером этого является то, что снеговику обычно требуется гораздо больше времени, чтобы растаять, чем снегу на земле вокруг него.

Сомневаюсь, что причина одна. Многие конкретные комбинации факторов могут привести к различиям между скоростью плавления и количеством, оставшимся в некоторый момент времени (которое зависит как от скорости плавления, так и от начального количества). Скорость таяния зависит от характера почвы под ним, а также от инсоляции местности. В тенистых местах снег дольше сохраняется, как это бывает весной в лесу. А в городах ругают, что огромные кучи, произведенные снегоуборочными бригадами, будут таять гораздо дольше, чем снег, который я не сгреб с подъездной дорожки. Но даже на подъездной дорожке он идет пятнистым рисунком. Некоторое участие в этом могут иметь и подземные трубы и трубы, а также электрические кабели.

Причин несколько, и на фотографиях наглядно показаны три из них.

1. Снегоочиститель, вероятно, оставил это (изначально больше, конечно)

2. Человек мог перелопатить это (то же, что и выше)

3. Шейди

Главное, что причин много разных. Ваше желание найти единственную истинную причину не сработает. Ваш список множества причин великолепен, и все они кажутся мне вполне обоснованными. Снег -> лед, замерзающий за ночь и изменяющий свой состав, является моим любимым объяснением того, что пятна, кажется, висят и задерживаются дольше, чем ожидалось, из-за оттаивания того, что все еще было снегом в исходном состоянии снега вокруг него. т.е. снег тает быстро, а снег, который позже превратился в лед, тает медленнее.

Вот один пример, почему это сложно: что, если какое-то место тенистое только утром... и три дня подряд утром солнечно, а после обеда тенисто? Другой может быть: два одинаковых лесных участка, но один обращен на юг (нет снега), а другой обращен на север (есть снег). Это некоторые из сотен примеров. Погода довольно сложная :)

Я не физик (я химик и инженер-программист), но я вырос в Монреале, прежде чем переехать на ривьеру Род-Айленда, когда мне было 30, и в Техас, когда мне было 40.

Для этого есть несколько причин.

1. Иногда это так просто, как незначительные изменения в земле под снегом. В очень холодных местах (например, в Монреале) земля зимой промерзает. Небольшие изменения топографии могут повлиять на поток воды на земле и, следовательно, на ее потепление. Иногда по тому, как тает снег на земле, можно увидеть, где под землей проходит труба. Обратите внимание, что ваше первое изображение находится в дренажной зоне.

2. Очень небольшое изменение солнечного света может сильно повлиять на таяние снега весной. Я видел это с такой небольшой тенью, какую можно получить от телефонного столба. На втором снимке земля в тени вечнозеленого растения. Ваш третий, скорее всего, находится на северном (или северо-восточном) склоне.

3. Плотность снега сильно влияет на таяние. Первая фотография — результат того, что снегоуборочная машина оставляет после себя кучу. Как отмечают другие, утрамбованный снег тает медленнее.

4. Грязность снега влияет на таяние. Первоначально грязный снег тает немного быстрее (грязь более черная и гораздо менее отражающая, чем снег). Наблюдая за таянием грязного снега, вы увидите странные макрокристаллические структуры с большими (возможно, 5 мм) комками грязи без верха. Однако, если у вас достаточно черной грязи, грязь в конечном итоге изолирует снег.

5. Если местность подвержена ветрам, снег быстрее растает (ну, сублимирует). В солнечный ветреный весенний день вы можете увидеть, как выпадает совсем немного снега без такого большого стока воды, как вы ожидаете. Опять же, на это может повлиять топография (эффект заметно гиперлокален). Вы увидите признаки сублимации в ясный весенний ветреный день, даже при температуре около -5 градусов.

В Монреале снег не просто расчищают. В городских районах его собирают и вывозят (погуглите «Уборка снега в Монреале»). Вывезенный снег складывается в огромные снежные горы и оставляется для таяния на лето (например, https://i.cbc.ca/1.4579048.1521203738!/fileImage/httpImage/image.jpg_gen/derivatives/original_780/ уборка снега-монреаль-теменс-депо-февраль-2018.jpg ). Если вы проедете мимо одной из этих гор в День труда, вы все равно увидите остатки снега, но он будет покрыт коркой грязи, изолирующей его от солнца.

Так или иначе в этом явлении должна быть задействована тепловая масса земли.

О тепловой массе:
когда температура воздуха падает ниже точки замерзания, любой выпавший снег будет таять из-за того, что температура земли выше точки замерзания. Только после того, как температура воздуха в течение длительного времени была ниже нуля, температура самой земли становится ниже точки замерзания. (И это только верхний слой. Фундамент дома должен достигать глубины ниже уровня, на котором ожидается промерзание, что в большинстве регионов не превышает пары футов.)

И наоборот, когда температура земли становится ниже точки замерзания, эта низкая температура сохраняется еще долго после того, как температура воздуха снова поднимается выше точки замерзания.

Когда температура воздуха поднимается выше точки замерзания, я предполагаю, что это становится вопросом, насколько тепловая масса земли может отсрочить повторное нагревание.

Представляется, что по какой-то причине одни участки земли сопротивляются этому прогреванию лучше, чем другие. Как только это произойдет, сам снег усилит эту задержку. Снег отражает большую часть солнечного света, а слой снега действует как изолятор.

Итак, моя гипотеза состоит в том, что даже небольшой разницы в теплоемкости может быть достаточно для того, чтобы снег на этом конкретном участке земли оставался намного дольше.

Мы можем легко увидеть один важный фактор: снег в солнечном месте растает раньше, чем снег в местах, которые получают мало или совсем не получают прямого солнечного света в течение дня. Даже тонкий слой снега под рощей может таять гораздо дольше, чем снег, на который несколько часов в день попадают прямые солнечные лучи.

Второй основной фактор менее очевиден, но, по-видимому, имеет более сильное влияние. В зависимости от того, что у вас есть дома для приготовления льда, вы можете провести дома эксперимент, связанный со вторым фактором. Короче говоря, масса стружки льда будет таять быстрее, чем такая же масса маленьких кубиков, которые будут таять быстрее, чем такая же масса больших кубиков, которые будут таять быстрее, чем такая же масса большого цельного куска льда. Я уверен, что одним из факторов является увеличенная площадь поверхности меньших кусков льда по сравнению с большим блоком.

Когда снег свален в кучу, он тает медленнее на единицу массы, чем тонкий снег. Отношение площади поверхности к массе замерзшей воды, безусловно, играет роль.

Еще один фактор, который вскоре можно увидеть, глядя на множество снегопадов за несколько десятилетий, - это поверхность, на которой лежит снег. Асфальтовое покрытие относительно быстро тает снег, находящийся на нем. Бетон является следующей самой быстрой общей поверхностью. Деревянный настил также способствует более быстрому таянию снега. Снег, который тает дольше всех, неизменно лежит на земле под покровом травы или опавших листьев. Если земля замерзает до того, как выпадет снег, может случиться так, что сам снег изолирует землю от таяния, даже когда земля поблизости прогрелась после того, как растаял ее более тонкий снежный покров. Понятно, что мерзлая земля гораздо хуже проводит тепло, чем брусчатка.

Я не знаю, сколько анекдотов, объединенных вместе, становятся больше похожими на долгосрочный эксперимент и меньше на анекдотические свидетельства, но я был очарован поведением таяния снега в течение 30 с лишним лет, и я заметил несколько закономерностей, связанных с этот вопрос.

Мне кажется , что эффект накопления снега на время таяния не линейный , а скорее геометрический или, возможно, экспоненциальный. Если бы мне пришлось угадывать, я бы предположил геометрические. Но еще одна вещь, которая определенно кажется правдой, это то, что есть переломный момент. Предположим, что тонкий слой снега со временем тает$t$. Тогда, допустим, слой в два раза толще требует времени.$2.2t$таять. Кажется, есть способ складывать снег (чаще всего это можно увидеть в углах, где плуги образуют самые высокие сваи), где для сбрасывания снега требуется время.$20t$к$50t$или больше. Например, нераспаханный снег на тротуаре может растаять под лучами полуденного солнца на следующий день после выпадения снега, но 3-футовая куча снега, наваленная снегоочистителями на углу парковки, может все еще оставаться на месте (часто медленно уменьшаясь). до очень небольшой суммы) в начале апреля!

Когда я рос, рядом была парковка, которая собирала весь снег в одно место. Если бы кто-то, незнакомый с местностью, проезжал мимо, он бы спросил: «Почему в мае рядом с трассой лежит небольшая снежная куча?» Я бы знал, что в феврале была огромная куча, которая до сих пор не растаяла. Если после снегопада прошло несколько теплых дней, я бы сказал, что вероятная причина - снежные кучи; если нет, то комбинация свай и факторов, таких как тень, которые приводят к неравномерной температуре снега.

Я думаю, что этапы событий следующие:

1. Падает снег, мы внизу$0^\circ\rm C$, остается как есть.
2. Температура поднимается выше$0^\circ\rm C$, снег начинает таять. Тает медленно, потому что мы лишь немного выше$0^\circ\rm C$, кроме того, существуют некоторые колебания температуры в зависимости от теней, скорости ветра и т. д. Кроме того, снег является очень хорошим теплоизолятором.
3. Температура опускается ниже$0^\circ\rm C$снова.
4. Патчи остаются, пока мы снова не наверху$0^\circ\rm C$достаточно долго.

Температура плавления может немного отличаться от$0^\circ\rm C$из-за загрязняющих веществ во льду (они обычно снижают температуру плавления), особенно если он был растаял, загрязнен, а затем снова замерз.