Dutch    English

Sneeuwkunde  

Onderstaande artikel van W. Paulckes is door Hugo van der Sluys vertaald en in aangepast vorm opgenomen in Toerski handleiding. Hierbij is echter een storende fout opgetreden. Waar in een aantal gevallen opbouwende omvorming staat gemeld wordt bedoeld afbouwende omvorming en andersom. In onderstaande tekst is dit gecorrigeerd. 

Normale lucht bevat, afhankelijk van de temperatuur en druk, een zekere mate van waterdamp. Bij afkoeling van verzadigde lucht zal condensatie plaatsvinden. Door dit proces ontstaan er wolken (opstijgende lucht koelt af). Als de verzadigde lucht verder afkoelt tot onder de nul graden dan ontstaan er, tengevolge van sublimatie, ijskristallen.

	Sterren
	Prismatische staafjes
	Plaatjes
	Halters
	Naalden
	Egels
	Schijnbaar onregelmatige vormen.

De bekende sterren ontstaan bij grote luchtvochtigheid. Als bij neerslag meerdere kristallen zich binden, dan ontstaan er vlokken. Dit doet zich met name voor bij temperaturen om nabij de 0 graden omdat de lucht dan relatief veel vocht kan bevatten. Bij grote koude vallen daar in tegen enkele kristallen. Een bijzondere vorm van ijskristallen is een zeer fijn hagel (Graupeln). Dit ontstaat als ijskristallen een vochtige luchtlaag passeren waar onderkoelde waterdruppels zich hechten. Deze hagel is kogelrond als gewone hagel maar lichter, luchtiger en zachter. Deze fijne hagel kan, ingesneeuwd, een gevaarlijke glijlaag vormen.

Pulversneeuw en papsneeuw 
Pulversneeuw valt als het koud is en in kleine vlokken. Het is licht, los en droog. Het laat zich niet samen kneden tot een sneeuwbal. Tengevolge van pulversneeuw kunnen op steile hellingen, direkt na sneeuwval, droge losse sneeuw lawines veroorzaken. Deze zijn in het algemeen onschuldig. Is er echter veel gevallen, dan kunnen er stoflawines ontstaan. Zeer lichte donzige pulversneeuw die als losse kristallen valt en niet in vlokken, wordt ook wilde sneeuw (Wildschnee) genoemd. 
Opletten: Onder invloed van wind wordt pulversneeuw samengedrukt en kan vervolgens een zeer gevaarlijke sneeuwbrett veroorzaken. 
Vochtige nieuwe sneeuw ofwel Papsneeuw valt in grote vlokken bij milde temperaturen. Het is zwaar en vochtig, laat zich eenvoudig tot een bal kneden, bouwt zich snel af en zet zich vlot. Papsneeuw veroorzaakt tijdens en vlak na sneeuwval natte losse sneeuw lawines op steile hellingen.

Rijpvorming (Reifbildung) 
Sneeuwkristallen kunnen ook ten gevolge van rijp ontstaan. Dit doet zich met name voor tijdens heldere nachten. Aan de sneeuwoppervlakte ontstaan dan ten gevolge van sublimatie rijplaag. Deze oppervlakterijp bestaat uit schilfervormige eiskristallen (zie figuur). Aan de zonzijde smelt het rijp meestal overdag weer, echter aan de schaduw zijde kunnen, bij een langere vorst periode, dikke lagen gevormd worden. Sneeuw die deze laag afdekt zal zich slecht kunnen hechten met deze laag. Rijpvorming is dan ook een potentieel gevaar voor de skiër. 
!!!! Ingesneeuwde oppervlakte rijp is een ideale glijlaag voor sneeuwbrett lawines. Helaas zijn deze rijpkristallen zeer stabiel en worden slechts door dooiwater tot smelten gebracht. Rauwe rijp is een bijzondere vorm van oppervlakte rijp die eveneens door sublimatie ontstaat. Het vormt zich alleen bij nevel en wind. Er ontstaan dan aan bomen, hekken, draden en touwen veerachtig baarden en fanen die tegen de wind in zijn gegroeid.

Regen. 
Een zeer belangrijke oorzaak van lawines is regen. Hierdoor kunnen natte sneeuwlawines ontstaan op hellingen in iedere oriëntatie op een hoogte rond de 2500 meter. Losse sneeuwlawines en schneebrett lawines ontstaan veelal als bodem lawines die over gras afglijden. Bedenk hierbij dat de sneeuwgrens tot ongeveer 300meter onder nul graden grens gaat. De sneeuwgrens wordt gedefinieerd als de hoogte waarbij nog 90% van de neerslag uit sneeuw bestaat.

De omvorming van sneeuwkristallen

1. Mechanische omvorming, ontstaan van drijfsneeuw
2. Opbouwende omvorming, ontstaan van korrelige oude sneeuw
3. Afbouwende omvorming, ontstaan van zwemsneeuw
4. Omvorming door smelten, ontstaan van Gelei sneeuw (Sulzschnee) en Firn

1) Verwoesting door wind en druk 

Onder mechanische omvorming wordt verstaan, vormverandering van de nieuwe sneeuwkristallen door wind of druk van bovenliggende sneeuwlaag. Wind kan al tijdens het vallen van de sneeuw de ijskristalstructuur verbreken waardoor de resten de grond bereiken. Deze sneeuw kan eenvoudig onder invloed van wind ophopen. Deze drijfsneeuw heeft geheel andere mechanische eigenschappen dan de sneeuw zoals die aanvankelijk uit de lucht viel. Deze is bros (onplastisch) waardoor spanningen in het sneeuwdek slecht opvangen.
!!!!! Bij verse drijfsneeuw (na nieuwe sneeuwval of bij sneeuwvanen t.g.v. een mooi weer storm) moet men altijd verdacht zijn op sneeuwbrett. In de loop van de tijd neemt het gevaar van sneeuwbrett af.

2) Sterren worden kogels 

Door afbouwende omvorming worden de zeshoekige nieuwe sneeuwkristallen tot oude sneeuwkorrels omgevormd. De sneeuwkristallen zijn onstabiel doordat ze voor hun grote omvang weinig materiaal bevatten. In de natuur bestaat de nijging om complexe vormen te vereenvoudigen. De uiteinden van de kristallen beginnen als eerste te sublimeren. De waterdamp die hierbij ontstaat vormt zich weer tot eis in de kern van het kristal. Hierdoor ontstaan kogelvormige kristallen die minder ruimte innemen dan de oorspronkelijke kristallen. De sneeuwlaag gaat zich hierdoor zetten. De korrels gaan een binding aan waardoor de sneeuwlaag steeds dichter en vaster wordt. Dit proces gaat onder invloed van warmte sneller dan bij koude, ofwel bij milde temperatuur zet de sneeuw zich sneller dan bij koude. Korrelige oude sneeuw voorkomt door zijn stevigheid lawinevorming. Helaas is zijn deze kogelvormige kristallen niet stabiel. Bij grote temperatuurverschillen in het sneeuwdek ondergaat de sneeuw een opbouwende omvorming. Hierdoor verliest het zijn stevigheid en samenhang.

3) Kristallen vormen zich opnieuw 

Die afbouwende omvorming ontstaat binnen het sneeuwdek. Alle soorten van kristallen, met uitzondering van de rijpkristallen, kunnen door opbouwende omvorming tot kristallijnen holvormen verworden. Deze kristalvorm wordt ook wel zwemsneeuw of diepte rijp genoemd. Het eindstadium van deze omvorming is de bekerkristal. Ook kogelvormige oude sneeuw kan zich omvormen tot diepterijp. De vorming van diepterijp is een sublimatie proces. Nabij de bodem is de temperatuur nabij de 0 graden. De warmte die de aarde uitstraalt doet de oude sneeuw korrels verdampen. Deze damp stijgt op en condenseert weer aan de koudere sneeuw korrels in de bovenlagen in de vorm van diepterijp. Hierdoor ontstaan nieuwe kristalvormen. In de onderlagen is er verlies van materiaal waardoor er holle ruimtes ontstaat. De snelheid waarmee dit plaatsvindt is afhankelijk van de temperatuurgradiënt in de sneeuwlaag. Lage temperaturen bij een dunne sneeuwlaag zal dus aanleiding vormen tot diepterijp en dus zwemsneeuw vorming. Dit proces wordt verder bevorderd door losse tussenlagen, holle ruimtes bij rotsblokken, beplanting enz.. Diepterijp ontstaat in meerdere fasen over lange tijd. Eerst ontstaan er kanten, hoeken en vlakken van 2 tot 4 mm doorsnede. Indien dit proces voort gaat, ontstaan er weer zeshoekige vormen. In het eindstadium vormen zich de zogenoemde bekerkristallen (kristallijnen holvormen). Bekerkristallen groeien van boven naar onder, worden 5mm lang en vormen zuilen die druk van boven goed kunnen weerstaan. Bij druk van opzij vallen ze uit elkaar. Zowel bij het tussenstadium (kantige vorm) als het eindstadium is er tussen de kristallen bijzonder weinig samenhang. Deze sneeuwsoort heeft daarom ook een geringe stevigheid. !!!!!  Bijzonder ongunstig is de situatie dat bij geringe sneeuwval, in het begin van de winter, een lange koude periode volgt. De kans op bekerkristal vorming is dan aanzienlijk. Een sneeuwlaag daarboven zal zich slecht kunnen hechten. Het fundament zal als glijlaag gaan fungeren. Diepterijp ontstaat niet alleen in de onderste laag. Ook wanneer een nieuwe, niet compacte, sneeuwlaag op een vochtige laag valt of een smelthars laag kan dieptrijp ontstaan. Hiervoor is het weer noodzakelijk dat er een lange periode van koude en sneeuwvrij weer volgt. Het proces is weer gelijk, echter nu heeft de natte sneeuw een temperatuur van ca. 0 graden. Ook oppervlaktelagen aan schaduwzijden van de berg ondergaan bij een lange periode van mooi weer en koude een opbouwende omvorming. Dit wordt ook wel omschreven al "aan de oppervlakte ontstane diepterijp". Voor de skiër is het met name van belang te weten dat ingesneeuwde diepterijp zeer slecht en langzaam verbind met de bovenlaag. !!!!!  Ingesneeuwde rijp is veelal de gehele winter een potentieel gevaar, vergelijkbaar met een tijdbom!  Er bestaat ook een zwemsneeuw vorm die onschuldig is. In de loop van de winter ontstaat in vrijwel elke niet te dikke sneeuwlaag een relatief dunne zwemsneeuw laag. Afhankelijk van de omstandigheden zal deze laag 5 tot 10cm dik zijn. Deze zwemsneeuw laag vormt geen samenhangende glijlaag en vormt daarom geen gevaar !!!!!  Gevaarlijk zijn slechts die lagen die ingesneeuwd zijn en in tussenlagen ontstane rijp, die grotere samenhangende glijvlakken vormt.  Hoe goed deze laag zich met de bovenlaag hecht is vast te stellen met de Rutschkeil test.

4) Geleisneeuw en firn 

Bij opwarming van de sneeuwkristallen, door de zon of regen, ontstaat aan de oppervlakte een waterfilm. Door meerdere keren smelten en opvriezen ontstaat er grof korrelige geleisneeuw met een doorsnede groter dan 1mm. Oude- en nieuwe sneeuw kan door dit proces direct in geleisneeuw omgezet worden. Als het smeltwater naar beneden zakt en zich ophoopt op een niet doorlaatbare laag, dan ontstaat daar een smeerlaag die een oppervlakte lawine kan veroorzaken. Als het smeltwater tot aan de bodem zakt, dan kan dit een bodemlawine veroorzaken. 
Aan de oppervlakte van het sneeuwdek ontstaat door zon instraling of regen veelal smelthars die een harde tussenlaag vormt als deze ingesneeuwd raakt. In de smeltharslaag zijn de, in tegenstelling tot eislamellen, de afzonderlijke grote gelei korrels nog zichtbaar. Geleisneeuw van 1 jaar of ouder noemt men firn (van het Zwitserse farn = voorjaar). 
Bevroren geleisneeuw is zeer stevig. Daardoor zijn bevroren geleisneeuw wanden lawine zeker. De koude drink in de nacht slechts 10 tot 20 diep in de sneeuw. Onder deze bevroren oppervlakte bevindt zich meestal natte sneeuw (Faulschnee). Dit is zeer natte geleisneeuw die zich slecht hecht. Bij opwarming van een wand met natte sneeuw bestaat daardoor de mogelijkheid van een natte losse sneeuwlawine of een natte sneeuwbrett lawine. Een ondergrond van gras fungeert dan veelal tot glijlaag. Voorjaar tochten dienen om die reden daarom altijd voor de middag beëindigt te zijn. Zodra je met een ski door de laag heen breekt, is de helling niet meer lawine veilig.

Als de koude weer is ingetreden, bv. na zonsondergang, dan stopt de vorming van smeltwater en ontstaat er weer een harde bovenlaag. In de onderlaag blijft de temperatuur nog relatief hoog en het water daalt verder naar de bodem.
Gevolg: Bij een overdag sterk opgewarmde bovenlaag blijft ook 's nachts het lawinegevaar voortduren. Het is fout om in deze gevallen op basis van een harde bovenlaag te concluderen dat de helling lawine zeker is. Dit in tegenstelling tot wat leerboeken veelal verkondigen.

Snow metamorphism  

Snow metamorphism is the name given to describe the changes is structure that take place over time within the layers of the snowpack. Ther are several types of snow metamorphism. Each occurs under a different set of condition and each affects the strength of the snowpack. As conditions change, the dominant type of metamorphism in a given layer may change. Also importantly, different types of metamorphism may be occurring in various layers of the snowpack at the same time.

The rate of change, that is, the speed at which any type of metamorphism occurs, depends on the average snowpack temperature. The warmer the temperature, the faster metamorphism takes place. The colder the temperature, the slower the rate of change. This is called the “Betty Crocker principle”, that is, you can bake a cake at 95°C but it will cook much faster at 220°C. In fact, all changes within the snowpack happen faster when it is warmer. For this reason, instabilities within the snowpack tend to be more short-lived at warmer temperatures and more persistent at colder temperatures.

Whether you remember the different types of metamorphism or can definitively identify different types of snow grains is unimportant. What is critical is that you are able to recognise relatively strong and weak layers in the field. However, if your do learn something about the conditions that produce different kind of layers (i.e., potentials slab, weak layers, and bed or siding surfaces), your will be better able to to anticipate the stability of the snowpack before your even reach the trailhead.

The two types of metamorphism which take place in cold, dry snow have been known as equilibrium form or more simply, rounded grains (rounds) an kinetic growth form or faceted grains (facets). The presence or absence of a significant temperature gradient, that is, a difference in temperature across a given distance, determines whether rounded or faceted grains develop within a given layer. The third type of metamorphism is known either as melt-freeze or wet grains. Rounded grains develop when the temperature in a layeer or between layers is fairly uniform, that is, there is no significatn temperature gradient. While individual grains become smaller and rounder, bonds or neckts between grains are developed. This bonding process is known as sintering and increases the strength of a layer. Thus, the equilibrium form process produces fine, rounded, well-bondded grains and the result is a relatively strong layer, with moderate to high density. Remember not to confuse the terms strong and stable. Strong snow makes good slab material because it is cohesive enough to be able to propagate a frature. Favorable conditions or habitat for the devolopment of rounded grains are cloudy, mild wather or a thick snowpack. Every metamorphic process has an early, intermediate, and advanced stage. The more advanced the equilibrium form process, the smaller, rounders,and better bonded the grains will be. Faceted grains develop when a significant temperature gradient exist within or between layers. In most areas, the temperature at the ground/snow interface is warmer than the air temperature. The shallower the snowpack, the greater the temperature gradient within the snowpack. Deep snowpacks tend to dampen this difference by adding many layers of insulation between the relatively warm ground and cold air. A significant gradient in a snowpack where the average temperature is close to 0°C is 1°C per 10 centimetre. This is also equal to 10°C per meter. In very cold areas such as the Canadian Rockies or interior Alaska, where the average snowpack temperature is usually much colder than 0°C, it takes more of a gradient to drive the kinetic growth form process. The trend of the kinetic growth form process is to produce large, angular grains which are poorly bonded and weak, especially in shear. The longer the gradient exists and the process continues, the larger, more faceted, and more persistent the grains. Because faceted grains have much the same consistency as sugar, they are sometimes reffered to as sugar snow. In Canada, they are called “squares”. Advanced faceted grains are also known as depth hoar. Faceted snow is often the layer that collapses and goes “whuph”as your travel. It is particularly sensitive as a weak layer when subjected tot significant loading of new or wind-transported snow. There is a tendency to focus on the large, obvious depth hoar which is at the bottom of many snowpacks but it is important to recognise that faceted grains can form at any level of the snowpack and can be a significant weak layer at any stage of development. One scenario for developing faceted grains in the upper part of a deep snowpack is to have several centimetres of new snow followed by a prolonged period of cold, clear weather. Surface hoar, explained later, may develop along the snow surface but the rest of the layer, with cold temperatures near the snow/air interface and relatively warm snow underneath, will be exposed to a temperature gradient and begin to develop faceted grains. If the process does not continue for long, the grains may not have time to develop obvious cupped facets. Instead, they will just be slightly uncohesive and angular and yet could be very tender when the next load is deposited.

SNOW METAMORPHISM SUMMARY ROUNDS/EQUILIBRIUM FORM Conditions Lack of significant temperature gradient Cloudy, warm Thick snowpack Significance Strong (strong does not necessarily equal stable), well-bonded layer, cohesive slab material.   FACETS/KINETIC GROWTH FORM             Conditions Significant temperature gradient Shallow snowpack Cold, weather Near crusts On shadowed aspects Lower density, more porous snow Near rocks, trees   Significance Weak, poorly bonded layer (early, intermediate, & advanced stages of development), collapsible, persistent.   WET GRAINS/MELT-FREEZE             Conditions Melting/freezing temperatures Rain or warm weather   Significance Freeze =  strong (but crust often makes good future sliding surface) Melt = weak (rapid weakening, free water lubrication)

Favourable conditions for the development of faceted grains are cold weather and/or a thin snowpack. Also, because temperature gradients are likely to develop on either side of ice crusts or very dens layers, these interfaces are likely habitats for faceted grains. In addition, these grains need relatively low density (high porosity)snow in order to have room to grow. Perhaps you have had the unexpected treat of suddenly plunging deep into the snowpack when you are near rocks, tree wells, or bushes. Chances are you’ve just found sugar snow. These are likely spots for faceted grains to develop because they have plenty of open or pore space around them and because they sometimes have greater temperature gradients. If, however, a temperature gradient is introduced within a dense, hard wind slab made up of small, rounded grains, the kinetic growth form process will take over as the driving type of metamorphism but it is unlikely that any substantial change in structure will occur because there is not enough pore space.

As mentioned advanced faceted grains will persist as an obvious discontinuity long after the temperature gradient has dissipated and the equilibrium form process has taken over as the type of metamorphism in the layer (thus causing the grains to round somewhat). The reason why “bootpacking” steep slopes is a common practice at some ski areas is to densify the snow, inhibiting the growth of faceted grains and therby preventing the development of a weak layer which could prove to be a season-long problem.

One way to completely eliminate depth hoar as a potential weak layer is to have the slope avalanche on the faceted grains at the ground and then have a series of storms quickly deposit heavy amounts of snow. This will essentially insulate the relatively warm ground from the cooler air and may prevent these layers  from developing faceted grains. Another is for heavy rain to percolate into the depth hoar and then have the entire layer refreeze. Often, however, advanced faceted grains will exist in the snowpack throughout the winter. These grains, while weak in shear, can be very strong in compression.. Failure may or may not occur depending on whether stress in increased, incrementally or at once, to critical levels. Avalanches to the ground and whumphing (collapsing) noises are bull’s-eye clues that the depth hoar is sensitive!

Melt-freeze metamorphism occurs during mid-winter thaws or in the spring, when meltwater or rain enters the snowpack and the snowpack temperature reaches 0°C. The trend is toward the production of coarse, rounded grains and with repeated cycles of melting and refreezing, these grains become larger and larger. Melt-freeze or wet grains are also known as corn snow. In the freeze phase, these grains are well-bonded and strong. The resulting ice crusts can, however, make good potential bed surfaces for slab formed on top of them. In the melt phase, wet grains weaken rapidly and are lubricated by the presence of free water. This is why timing is so critical in the spring near steep slopes that are being subjected to warming.

There are other important weak layers. Surface hoar or hoar frost, the wintertime equivalent of summertime dew, is formed at the snow surface during cold, clear weather. Surface hoar crystals are loose, feathery, and poorly bonded. Surface hoar is a potentially deadly weak layer once buried because it persists for a long period of time, can form a thin shear plane that is difficult to detect if you are not looking for it, and can produce long-running “zipper” fractures. However, the conditions leading up to the problem can be quite obvius. For example, picture yourself bemoaning the lack of recent snowfall and travelling along through delightful, “tinkly-sounding” snow. The next day there is a large dump of new snow. Rather than jumping onto the slopes with “recreation eyeballs”, head out into the mountains with “avalanche eyeballs”, anticipating that the buried surface hoar might be a serious problem.

Another significant weak layer is unmetamorphosed new snow. This is snow that may have fallen during a cool or windless period of a storm and then had denser, heavier snow deposited on top of it. Still another is graupel, a type of precipitation. These rounded, ice pellets often roll downslope and collect in depressions or at the bottom of cliff bands, thus forming an area that may be more sensitive once the next load is deposited.

Rounded grains often make up slabs while faceted grains can form classic weak layers. However, slab avalanches have occurred in which the slabs were composed of early faceted grains, the weak layer of intermediate faceted grains, and the bed surface of advanced faceted grains or depth hoar. On the other hand, if the entire snowpack is composed of a homogenous layer of faceted snow (i.e., equally uncohesive, with no structural discontinuities), there is little or no potential for slab failure under most circumstances although loose snow releases may occur. Any layer can be a bed surface, even very soft, powdery snow, so it is best to focus attention on potential slabs and weak layers. Remember that what is critical in terms of snow stability is the relative cohesiveness of the layers and how well the layers are bonded to each other.