U progu zimy - kilka słów o… szadzi

Niedawny, wczesny atak zimy przypomniał o tym, co nieuchronne w perspektywie najbliższych miesięcy, a więc o: mrozie, opadach śniegu, szronie, gołoledzi, a także raczej słabo dostrzegalnej w krajobrazie nizin - szadzi. Szadź (lub sadź) jest to osad lodowy, który tworzy się w specyficznych warunkach i jest wynikiem zamarzania przechłodzonych ale wciąż ciekłych kropelek mgły na powierzchniach przedmiotów o temperaturze niższej niż 0˚C. Jak wynika z powyższego, niezbędnymi warunkami do jej powstania jest wystąpienie mgły, ujemna temperatura powietrza i przede wszystkim ujemna temperatura powierzchni jakiegoś przedmiotu, np. gałęzi, ściany budynku czy masztu. W takich warunkach proces tworzenia się charakterystycznych "piór" szadzi może zostać zapoczątkowany. Jednakże jest jeszcze coś, bez czego szadź nie powstanie…

Rozwinięcie

Do zainicjowania procesu tworzenia się szadzi potrzebny jest choćby minimalny poziomy ruch powietrza, czyli wiatr. Im jest on silniejszy, tym tworzenie się szadzi zachodzi efektywniej, więcej bowiem przechłodzonych kropel mgły w danej jednostce czasu zderza się z powierzchnią receptora, czyli przedmiotu, na którym finalnie powstanie szadź. Wynika stąd, że najbardziej sprzyjające warunki do powstawania szadzi, to takie, w których gęstej, przechłodzonej mgle towarzyszy silny wiatr. Jak łatwo jednak zaobserwować, na obszarach nizinnych mgła występuje najczęściej przy pogodzie bezwietrznej (mgły radiacyjne, adwekcyjne, frontalne), a więc procesy tworzenia się, czy poprawniej mówiąc: deponowania szadzi są tu raczej "niemrawe". Powstają w ten sposób bardzo delikatne i niewielkie pióra szadzi, np. na gałązkach drzew, płotach, przewodach elektrycznych. Niejednokrotnie po mroźnej i mglistej nocy można rano zaobserwować charakterystycznie białe krajobrazy, które szczególnie efektownie przedstawiają się w promieniach słońca. Same pióra szadzi na nizinach są na ogół mało efektowne. Można je odróżnić od szronu po tym, że powstają po jednej stronie receptora – tej, która jest aktualnie dowietrzna. W przypadku bardzo słabego przepływu powietrza i częstych zmian jego kierunku drobna szadź może narosnąć jednocześnie z kilku kierunków, co może utrudnić jej identyfikację w stosunku do szronu.

Tymczasem w wyższych partiach gór, szczególnie powyżej poziomu, na którym znajduje się zazwyczaj podstawa chmur, w strefie oddziaływania gęstych mgieł orograficznych, depozycja szadzi zachodzi nieporównanie bardziej efektywnie. Lodowe pióra o zwartej strukturze mogą osiągać w ciągu doby nawet około 20 cm długości, a nie strącane przez kilka lub kilkanaście dni, mogą rozrastać się nawet do rozmiarów przekraczających 70 cm! Szadź w górach często tworzy się na powierzchniach naturalnych receptorów roślinnych, czyli na gałęziach i koronach drzew, którymi w wyższych partiach polskich gór najczęściej są świerki. Ogromny, zgromadzony ciężar szadzi może działać niszcząco na strukturę korony drzewa i, podobnie jak ciężka okiść śnieżna, uszkadzać, a nawet łamać całe drzewa lub ich wierzchołki. W skrajnych przypadkach, niestrącana szadź może stanowić także zagrożenie dla trwałości konstrukcji budowlanych w wyższych partiach gór. Woda chmurowa, budująca szadziowe pióra jest na ogół mniej lub bardziej zanieczyszczona, szadź zatem jest także jednym z mechanizmów, umożliwiających przenikanie zanieczyszczeń z atmosfery do organizmów roślin i środowiska glebowego, wpływając niekorzystnie na stopień zanieczyszczenia środowiska wszędzie tam, gdzie szadź występuje szczególnie często. W wyższych partiach Sudetów Zachodnich dla przykładu liczba dni z zaobserwowaną mgłą w ciągu roku waha się w granicach 270-300 dni! Znaczna część z nich cechuje się ujemna temperaturą powietrza, sprzyjającą tworzeniu się szadzi. Dla porównania na obszarach nizinnych liczba dni z mgłą nie przekracza na ogół 30-50, do tego większość z nich to dni z dodatnią temperaturą i bardzo słabym wiatrem lub wręcz ciszą atmosferyczną. Jeden z rzadkich przypadków, gdy w Polsce intensywna szadź poczyniła duże szkody w drzewostanach i infrastrukturze energetycznej na obszarach pozagórskich, był epizod niżowy w styczniu 2010 roku, który dotknął tereny Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej, ale o tym już przy innej okazji…

Odpowiednikiem szadzi, występującym w temperaturze powyżej 0˚C jest ciekły osad mgielny, osadzający się na tych samych receptorach, co szadź, jednak w postaci kropel ciekłej wody. Tymczasem samą szadź, ze względu na jej strukturę i okoliczności powstania, dzieli się na 3 podstawowe rodzaje:

• szadź miękką – bardzo kruchy i delikatny lodowy osad, zbudowany głównie z cienkich igiełek i kryształków, które łatwo się osypują. Występuje na ogół przy temperaturze powietrza poniżej -8˚C i słabym wietrze;
• szadź twardą – osad o strukturze ziarnistej, znacznie twardszy od poprzednio opisywanego i silniej umocowany do powierzchni receptora. Ma barwę białawą, nieprzezroczystą. Tworzy się na ogół przy temperaturze powietrza pomiędzy -2˚C a -8˚C, może przy tym osiągać znaczne rozmiary i ciężar;
• szadź lodową – białawy osad lodowy, najczęściej o amorficznej, niezorganizowanej strukturze - często mniej lub bardziej przezroczysty. Ten rodzaj szadzi także może osiągać znaczne rozmiary. Tworzy się w temperaturze od 0˚C do -2˚C.

Warto zaznaczyć dodatkowo, że efektywność deponowania szadzi zmniejsza się wraz ze spadkiem temperatury powietrza, ze względu na ubytek przechłodzonych kropelek wody we mgle na rzecz powstających kryształków lodu, które po prostu odbijają się od powierzchni receptorów. W temperaturze niedużych kilkunastu stopni poniżej 0˚C procesy tworzenia się szadzi zostają niemal całkowicie zahamowane.

W ostatni weekend (27-28.10) w Sudetach i Karpatach Zachodnich zapanowały już typowo zimowe warunki atmosferyczne. Rozpoczął się także, jak co roku, sezon na występowanie szadzi i, choć w tym przypadku była ona jeszcze na ogół niezbyt intensywna, w najbliższych miesiącach miejscami w reglu górnym i powyżej górnej granicy lasu będzie stanowić główne źródło przychodu wody z atmosfery do podłoża. Zapraszamy zatem do nadsyłania droga mailową (biuro@meteoplus.pl) własnych zdjęć szadzi wszelkiego rodzaju i rozmiarów wraz z podaniem autora zdjęcia oraz ewentualnei daty i miejsca wykonania fotografii. Najciekawsze prace zostaną zamieszczone w ciągle rozbudowywanej Galerii, oczywiście z zachowaniem praw autorskich.



Dla zainteresowanych:

• Błaś M., Polkowska Ż., Sobik M., Klimaszewska K., Nowiński K., Namieśnik J., 2008, Wykorzystanie różnych form opadów i osadów atmosferycznych do oceny zanieczyszczenia środowiska w różnych regionach geograficznych Polski – część I: Mgła, [Various forms of atmospheric precipitation and deposits as a measure of environmental pollution in different geographic regions of Poland – part I: Fog], Chemia, Dydaktyka, Ekologia, Metrologia, rocznik 13, vol. 1-2, s. 81-93
• Sobik M., Błaś M., Quiel F., 1998, Udział osadów mgielnych w przychodzie wody z atmosfery i depozycji zanieczyszczeń w ekosystemach Sudetów Zachodnich, Geoekologiczne Problemy Karkonoszy, Materiały z sesji naukowej w Przesiece, s. 151-160
• Woźniak Z., 1991, Osady z mgły w Sudetach (znaczenie osadów i sposób pomiaru przychodu wody z mgły), Badania Naukowe w Karkonoskim Parku Narodowym, tom 2, Karkonoskie Towarzystwo Naukowe, Jelenia Góra, s. 24-34
• Migała K., Liebersbach J., Sobik M., 2002, Rime in the Giant Mts. (The Sudetes, Poland) Atmospheric Research 64, s. 63–73
• Polkowska Ż., Sobik M., Błaś M., Klimaszewska K., Walna B., Namieśnik J., 2009, Hoarfrost and rime chemistry in Poland — An introductory analysis from meteorological perspective, Journal of Atmospheric Chemistry, Vol. 62, Issue 1, s. 5-30