Science >> Wetenschap >  >> Natuur

Hoe verschillende lichtabsorberende onzuiverheden in sneeuw de reflectie-eigenschappen beïnvloeden

De aanwezigheid van onzuiverheden in het sneeuwdek, zelfs in kleine hoeveelheden, kan de optische eigenschappen ervan aanzienlijk veranderen en dus de reflectie-eigenschappen beïnvloeden. Hier zijn de effecten van verschillende soorten lichtabsorberende onzuiverheden op de reflectie van sneeuw:

1. Zwarte koolstof (BC):

- BC-deeltjes, die gewoonlijk worden uitgestoten door dieselmotoren, bosbranden en industriële activiteiten, behoren tot de meest effectieve sneeuwonzuiverheden bij het verminderen van sneeuwreflectie.

- BC-deeltjes absorberen zonne-energie sterk over een breed golflengtebereik, vooral in de zichtbare en nabij-infrarode gebieden.

- De afzetting van BC op sneeuw vermindert het albedo ervan aanzienlijk, waardoor het smelten van de sneeuw toeneemt en het sneeuwdek eerder uitput, wat hydrologische en ecologische gevolgen kan hebben.

2. Stof:

- Stofdeeltjes, afkomstig van natuurlijke bronnen (bijvoorbeeld bodemerosie, vulkaanuitbarstingen) of antropogene activiteiten (bijvoorbeeld industriële emissies, de bouw), kunnen over lange afstanden worden getransporteerd en op sneeuwpakketten worden afgezet.

- De samenstelling van stof kan variëren, maar bevat vaak mineralen zoals kwarts, veldspaat en kleimineralen.

- Het effect van stof op de reflectie van sneeuw hangt af van de hoeveelheid stof en de mineralogische samenstelling. Sommige stofsoorten kunnen een substantiële impact hebben op het sneeuwalbedo, terwijl andere een relatief klein effect kunnen hebben.

3. Organische stof:

- Organisch materiaal, afkomstig van plantenresten, ontbindende vegetatie en biologische activiteiten, kan ook in sneeuw worden aangetroffen.

- Organische onzuiverheden hebben over het algemeen een lagere absorptie-efficiëntie dan BC of stof, maar hun aanwezigheid kan nog steeds de reflectie van sneeuw verminderen, vooral in de ultraviolette (UV) en zichtbare delen van het spectrum.

- Organische onzuiverheden kunnen ook de fysieke eigenschappen van het sneeuwdek beïnvloeden, zoals oppervlakteruwheid en korrelgrootte, wat de reflectie-eigenschappen verder kan beïnvloeden.

4. Algengroei:

- Onder bepaalde gunstige omstandigheden, zoals de beschikbaarheid van voedingsstoffen en voldoende smeltwater, kunnen algen op het sneeuwoppervlak groeien.

- De aanwezigheid van algen kan plaatselijke verdonkering van het sneeuwdek veroorzaken, waardoor de reflectie ervan afneemt, vooral in de rode en nabij-infrarode golflengten.

- Algengroei kan ook leiden tot veranderingen in de eigenschappen van sneeuwlagen, zoals een grotere oppervlakteruwheid en interne verstrooiing, wat het algehele reflectiegedrag kan beïnvloeden.

5. Biologische pigmenten:

- Biologische pigmenten, zoals caroteen, chlorofyl en melanine, geproduceerd door micro-organismen, bacteriën en andere organismen, kunnen in sneeuw worden aangetroffen.

- Deze pigmenten kunnen licht in specifieke golflengtebereiken absorberen, wat leidt tot veranderingen in de spectrale reflectie van sneeuw.

- De impact van biologische pigmenten op de reflectie van sneeuw is doorgaans minder uitgesproken in vergelijking met andere onzuiverheden, maar kan in bepaalde gevallen nog steeds merkbaar zijn.

Het begrijpen van de invloed van lichtabsorberende onzuiverheden op de reflectie van sneeuw is cruciaal voor het nauwkeurig modelleren van oppervlakte-energiebudgetten, smeltprocessen van sneeuw en de klimatologische gevolgen van veranderingen in sneeuwbedekking in verschillende omgevingscondities.