El clima subniveano (del latín "bajo" ( sub- ) y "de nieve" ( niveus ) y del inglés -an.) [1] es el entorno entre la nieve caída y el terreno. Este es el entorno de muchos animales hibernales , ya que les proporciona aislamiento y protección contra los depredadores. El clima subniveano está formado por tres tipos diferentes de metamorfosis de la nieve: la metamorfosis destructiva, que comienza cuando cae la nieve; metamorfosis constructiva, el movimiento del vapor de agua hacia la superficie del manto de nieve; y metamorfosis del derretimiento, el derretimiento / sublimación de la nieve a vapor de agua y su recongelación en el manto de nieve. Estos tres tipos de metamorfosis transforman los copos de nieve individuales en cristales de hielo y crean espacios bajo la nieve donde los animales pequeños pueden moverse.
La fauna subniveana incluye pequeños mamíferos como ratones , topillos , musarañas y lemmings que deben depender de la capa de nieve invernal para sobrevivir. Estos mamíferos se mueven bajo la nieve para protegerse de la pérdida de calor y de algunos depredadores. En las regiones invernales que no tienen permafrost , la zona subniveana mantiene una temperatura cercana a los 32 °F (0 °C) independientemente de la temperatura por encima de la capa de nieve, una vez que la capa de nieve ha alcanzado una profundidad de seis pulgadas (15 cm). o más. Los túneles sinuosos dejados por estos pequeños mamíferos se pueden ver desde arriba cuando la nieve se derrite hasta el último centímetro.
Algunos depredadores invernales, como los zorros y los grandes búhos , pueden oír a sus presas a través de la nieve y saltar desde arriba. El armiño (armiño) puede entrar y cazar debajo de la capa de nieve. Las motos de nieve y los vehículos todo terreno pueden colapsar el espacio subniveano. Es menos probable que los esquís y las raquetas de nieve colapsen el espacio subniveano si la capa de nieve es lo suficientemente profunda.
Los animales más grandes también utilizan el espacio subniveo. En el Ártico, las focas anilladas tienen espacios cerrados debajo de la nieve y encima de las aberturas en el hielo. Además de descansar y dormir allí, las hembras de foca dan a luz a sus crías sobre el hielo. Las hembras de osos polares también se esconden en cuevas nevadas para dar a luz a sus crías. Ambos tipos de madrigueras están protegidas de las temperaturas exteriores. La formación de estos grandes espacios se debe a la actividad de los animales, no al calor del suelo.
La metamorfosis destructiva comienza cuando la nieve llega al suelo, a menudo derritiéndose, volviendo a congelarse y asentándose. Las moléculas de agua se reordenan, lo que hace que los copos de nieve adquieran una apariencia más esférica. [2] Estos copos de nieve que se derriten se fusionan con otros a su alrededor, haciéndose más grandes hasta que todos tienen un tamaño uniforme. Mientras la nieve está en el suelo, el derretimiento y la unión de los copos de nieve reducen la altura de la capa de nieve al encoger los espacios de aire, lo que hace que aumente la densidad y la resistencia mecánica de la capa de nieve. La nieve recién caída con una densidad de 0,1 g/cm 3 tiene muy buenas propiedades aislantes; sin embargo, a medida que pasa el tiempo, debido al metamorfismo destructivo, la propiedad aislante del manto de nieve disminuye, porque los espacios de aire entre los copos de nieve desaparecen. La nieve que ha estado en el suelo durante un largo período de tiempo tiene una densidad media de 0,40 g/cm 3 y conduce bien el calor; sin embargo, una vez acumulada una base de 50 cm de nieve con una densidad de alrededor de 0,3 g/cm 3 , las temperaturas bajo la nieve permanecen relativamente constantes porque la mayor profundidad de la nieve compensa su densidad. La metamorfosis destructiva es una función del tiempo, la ubicación y el clima. Ocurre a un ritmo más rápido con temperaturas más altas, en presencia de agua, bajo gradientes de temperatura más grandes (p. ej., días cálidos seguidos de noches frías), en elevaciones más bajas y en laderas que reciben grandes cantidades de radiación solar . A medida que pasa el tiempo, la nieve se asienta, compactando los espacios de aire, un proceso acelerado por la fuerza del viento. [3]
La compactación de la nieve reduce la penetración de la radiación de onda larga y corta al reflejar más radiación en la nieve. Esta limitación de la transmisión de luz a través del manto de nieve disminuye la disponibilidad de luz bajo la nieve. Sólo el 3% de la luz puede penetrar hasta una profundidad de 20 cm de nieve cuando la densidad es de 0,21 g/cm 3 . A una profundidad de 40 cm, menos del 0,2% de la luz se transmite desde la superficie de la nieve al suelo. Esta disminución de la transmisión de luz se produce hasta el punto en que se alcanza la compactación crítica. Esto ocurre porque la superficie del cristal de hielo disminuye y provoca menos refracción y dispersión de la luz. Una vez que las densidades alcanzan 0,5 g/cm 3 , la superficie total se reduce, lo que a su vez reduce la refracción interna y permite que la luz penetre más profundamente en la capa de nieve. [3]
La metamorfosis constructiva es causada por el movimiento ascendente del vapor de agua dentro de la capa de nieve. Las temperaturas más cálidas se encuentran más cerca del suelo porque recibe calor del núcleo de la tierra. La nieve tiene una baja conductividad térmica , por lo que este calor se retiene, creando un gradiente de temperatura entre el aire debajo de la capa de nieve y el aire sobre ella. El aire más cálido retiene más vapor de agua. A través del proceso de sublimación, el vapor de agua recién formado viaja verticalmente mediante difusión desde una concentración más alta (cerca del suelo) a una concentración más baja (cerca de la superficie de la capa de nieve) viajando a través de los espacios de aire entre los cristales de hielo. [4] Cuando el vapor de agua llega a la parte superior del manto de nieve, se somete a aire mucho más frío, lo que hace que se condense y se vuelva a congelar, formando cristales de hielo en la parte superior del manto de nieve que se pueden ver como la capa de corteza en la parte superior. la nieve.
El metamorfismo de fusión es el deterioro de la nieve al derretirse. El derretimiento puede ser estimulado por temperaturas ambientales más cálidas , lluvia y niebla. A medida que la nieve se derrite, se forma agua y la fuerza de la gravedad empuja estas moléculas hacia abajo. En el camino hacia el suelo, se vuelven a congelar y se espesan en el estrato medio. Durante este proceso de recongelación, se libera energía en forma de calor latente. A medida que desciende más agua de la superficie, se genera más calor y hace que toda la columna de nieve alcance una temperatura casi igual. La firnificación de la nieve refuerza el manto de nieve, debido a la unión de los granos de nieve. La nieve alrededor de los árboles y debajo de las marquesinas se derrite más rápido debido a la reirradiación de radiación de onda larga. A medida que la nieve envejece, se acumulan partículas de impurezas (agujas de pino, tierra y hojas, por ejemplo). Estos objetos oscurecidos absorben más radiación de onda corta, lo que hace que su temperatura aumente y también refleja más radiación de onda larga.
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