Behalve in het zuidwesten en de uiterste zuidelijke staten, betekent de winter in de Verenigde Staten op zijn minst wat sneeuwval. Verwelkomd door kinderen en wintersporters, sneeuw betekent ook verkeersproblemen en het opruimen van trottoirs. Blizzards kunnen alles tot stilstand brengen en verlies van mensenlevens en eigendommen veroorzaken. Sneeuwvorming heeft veel gemeen met regenvorming en begint met waterdruppels. Deze bevriezen in verschillende vormen van sneeuwkristallen, afhankelijk van de temperatuur en de atmosferische omstandigheden.
Basisvoorwaarden
Winterse sneeuwstormen ontstaan wanneer een massa warme, vochtige lucht van het aardoppervlak opstijgt naar koudere lagen van de atmosfeer. Er zijn verschillende scenario's mogelijk: Een warme, vochtige luchtmassa kan botsen met een koude luchtmassa, waardoor de warme lucht boven de koude lucht wordt gestuwd. Warme lucht kan ook afkoelen door een berghelling op te reizen. Een derde mechanisme wordt 'sneeuw met meereffect' genoemd en treedt op wanneer koude, droge lucht over een meer beweegt en warmere waterdamp naar boven duwt. De opstijgende warmere lucht die waterdamp bevat, vormt een wolk.
Vorming van waterdruppels
Wolken ontstaan wanneer waterdamp door condensatie weer vloeibaar wordt. Voor condensatie is een vast deeltje of oppervlak nodig. Denk aan dauwvorming op gras. Waterdruppels in de koelende luchtmassa condenseren rond kleine deeltjes in de atmosfeer, zoals roet, pollen, stof of vuil. Naarmate de wolk met waterdruppels opstijgt naar hogere, koelere lagen van de atmosfeer, of als koelere lucht naar binnen stroomt om de temperatuur te verlagen, bevriezen waterdruppels tot ijs en vormen zich sneeuwkristallen.
Sneeuwkristalvorming
Hogere atmosfeertemperaturen waar waterdruppels voorkomen, moeten koud zijn voor kristalvorming. IJskristallen beginnen zich te vormen zodra de wolkentemperaturen ongeveer -10 graden Celsius (14 graden Fahrenheit) of lager bereiken. Individuele sneeuwkristallen groeien door met elkaar in botsing te komen om grotere symmetrische sneeuwkristallen te vormen, die vallen als ze zwaar worden. Lucht tussen 0 en 2 graden Celsius (32 tot 35 graden Fahrenheit) brengt meestal de zwaarste sneeuwval met zich mee. Kristallen veranderen van vorm als ze vallen, afhankelijk van de temperaturen die ze tegenkomen, maar ze behouden een zeszijdige vorm met identieke armen omdat elke arm dezelfde omstandigheden ontmoet. De grondtemperatuur is ook belangrijk voor sneeuwvorming, waarbij sneeuw alleen wordt gevormd als de grond lager is dan 5 graden Celsius (41 graden Fahrenheit).
Variaties in sneeuwkristallen
Sneeuwkristalvormen zijn afhankelijk van de temperatuur. Van 0 tot -4 graden Celsius (32 tot 25 graden Fahrenheit) vormen zich dunne zeshoekige platen. Naalden vormen van -4 tot -6 graden Celsius (25 tot 21 graden Fahrenheit) en holle kolommen vormen zich bij -6 tot -10 graden Celsius (21 tot 14 graden Fahrenheit). Sectorplaten die op bloemen met 6 bloemblaadjes lijken, ontstaan bij temperaturen van -10 tot -12 graden Celsius (14 tot 10 graden Fahrenheit). Bekende zesarmige dendrieten komen voor van -12 tot -16 graden Celsius (10 tot 3 graden Fahrenheit). Veel sneeuwkristallen kunnen zich groeperen om één sneeuwvlok te vormen. De meeste sneeuwvlokken hebben een diameter van 1,3 cm of minder (0,5 inch), maar sommige grote vlokken zijn bijna 5 cm (2 inch) breed.