Kryształy i ziarenka śniegu są sklasyfikowane w 6 dużych rodzinach. Termin „kryształ” używany jest tylko dla pierwszej rodziny - kryształów świeżego śniegu. W pozostałych 5 przypadkach mówimy o ziarnach, z powodu ich granulkowatej formy. Te pozostałe grupy stanowią stadium bardziej lub mniej zaawansowanej ewolucji śniegu na podłożu: cząstki o kształcie rozpoznawalnym (śnieżynki, Les particules recnnaissables), nieregularne (Les grains fins), blaszki (Les grains a face plane), słupki (Les gobelets) i ziarenka zaokrąglone. Każda rodzina ma swoje własne charakterystyki morfologiczne a w szczególności właściwości fizyczne.

1.    Różne typy kryształów i ziaren śniegu

1.1    Kryształy śniegu świeżego 
Są to te kryształy śniegu, które obserwujemy podczas bezwietrznej pogody w ujemnych temperaturach. Bezpośrednio pochodzą one z chmur gdzie są formowane i nie podlegały jeszcze żadnym transformacjom. Pomimo, że wszystkie one mają symetrię (strukturę) opartą na sześciokącie foremnym ich kształt może się poważnie różnić. Wyróżniamy dziesięć dużych rodzin, z których najbardziej wyróżniają się gwiazdki, blaszki (zdj) oraz igiełki lub kolumny (zdj). Te trzy rodziny są formami podstawowymi, za pomocą których określamy pozostałe.
Najbardziej charakterystyczna jest gwiazdka świeżego śniegu (zdj), ze swoimi sześcioma gałązkami. Osiągają one rozmiar od 1 do 5 mm. Gałęzie (zwane także ramionami) łączą się jedne z drugimi nadając kryształom śniegu pewną spójność (co oznacza, że kryształy śniegu przylegające do siebie są przywiązane jedne do drugich), zwaną „sfilcowaniem” (zdj). To zjawisko (enchevêtrement) pozwala warstwie śniegu trzymać się stabilnie przy stromych nachyleniach a nawet w pionie. Spójność sfilcowania jest delikatna (śnieg jest w formie pudru) i trwa krótko (kilka do kilkudziesięciu godzin). Pozostałe rodziny śniegu świeżego posiadają mniej tego typu spójności z faktu, iż ich struktura jest mniej gałązkowata.

Rodzaje płatków śniegu

Warstwa śniegu świeżego ma ogólnie małą masę objętościową: 50 do 150 kg/m3. Spowodowane jest to faktem, iż zawiera ona dużo powietrza rzędu 90% swojej objętości. Tak duża zawartość powietrza w warstwie śniegu świeżego implikuje także inną ważną właściwość: sporą izolacje termiczną. Powietrze mające bardzo dobrą izolacje termiczną, będąc sporą zawartością warstwy śniegu świeżego podnosi jego właściwości izolacyjne. Ostatnią ważną właściwością warstwy świeżego śniegu jest jej zdolność do odbijania promieni słonecznych (Albedo - stosunek ilości promieniowania odbitego do padającego). Kryształy śniegu świeżego odbijają około 90% promieni słonecznych, które na nie padają, czyli absorbują ich bardzo małą ilość. Wobec tego ogrzewanie warstwy śniegu świeżego przez słońce jest bardzo ograniczone.

Rodzaje śniegu

1.2  Cząsteczki o kształcie rozpoznawalnym
Nazwę ich tłumaczymy z faktu, iż obserwując je można określić z jakiego kryształu pochodzą, gdyż ich forma jest rozpoznawalna. Typowo przypominają one gwiazdki śniegu świeżego z dwoma lub trzema złamanymi ramionami. (zdj.) Ich rozmiar jest tego samego rzędu wielkości co rozmiar kryształów śniegu świeżego, ale są mniej jednorodne.
Istnieje pewna spójność sfilcowania pomiędzy tymi cząsteczkami, jednak mają one mniej gałęzi zatem implikuje to mniejsze możliwości ich splątania (zdj). W tym stadium ewolucji można także obserwować cząsteczki bardziej zaokrąglone (zdj) i już trochę zespawane ze sobą poprzez małe mosty lodowe, które nadają warstwie śniegu spójność zwaną „spiekaniem”. W tym przypadku ta spójność jest jeszcze słaba (zdj). Mosty lodowe są jednakże już odrobinę liczniejsze. W ten sposób, nawet przy jednoczesnej obecności tych dwu typów wiązań, śnieg z cząsteczek o kształcie rozpoznawalnym jest śniegiem bardzo proszkowatym (o konsystencji cukru pudru), w którym się zapadamy: pokonywanie go nie będzie swobodne. Warstwa cząsteczek o kształcie rozpoznawalnym ma masę objętościową od 100 do 300 kg/m3. W warstwie tej ilość powietrza jest jeszcze duża, a jej izolacja termiczna bardzo dobra. I na koniec, cząsteczki o kształcie rozpoznawalnym mają albedo podobne do tego jakie ma śnieg świeży: słońce ma więc tylko skończony efekt w ogrzewaniu tej warstwy.

1.3    Ziarenka nieregularne
Ziarenka nieregularne (zdj) są małymi cząstkami (mniejszymi niż 0,5 mm.), raczej o kształcie sferycznym. Charakteryzuje się je poprzez ich spójność spiekania: liczne małe mostki lodowe stapiają (zespawają) ziarenka nieregularne z ich sąsiadami, na poziomie ich punktów kontaktu. Jest to ten typ śniegu, który można znaleźć na półkach skalnych i w zaspach śnieżnych. To także ten śnieg, z którego najłatwiej wyciąć bloki śnieżne za pomocą siekiery czy piły aby zbudować iglo. Jego masa objętościowa jest w przybliżeniu równa 200 do 400 kg/m3. Zawierając mniej powietrza, warstwa ziarenek nieregularnych ma mniejszą izolację termiczną, jednak jej możliwości odbijania promieni słonecznych jest jeszcze wysoka, dzięki małemu rozmiarowi ziarenek. Słońce (zwłaszcza pełną zimą kiedy jest słabsze niż na wiosnę) będzie miało kłopot z ogrzaniem warstwy ziarenek nieregularnych.

1.4 Ziarenka o kształcie blaszki
Są to ziarenka anguleux (kanciaste) (zdj) które prezentują się, jak ich nazwa wskazuje, jako blaszki, ale o kątach zaokrąglonych. Ich wielkość jest rzędu milimetrów, czasami trochę więcej a masa objętościowa warstwy tych cząsteczek jest około 250 do 350 kg/m3. Ich albedo jest bardziej słabsze niż w przypadkach wcześniejszych (zwłaszcza z powodu ich rozmiaru i kształtu). Ich główna charakterystyka fizyczna różni się w stosunku do kryształów i ziarenek omawianych wyżej, przez nieobecność związków z sąsiadującymi cząsteczkami, spójność warstwy ziarenek o kształcie blaszek jest bardzo słaba, a nawet bliska zeru. Jeżeli wzięlibyśmy w rękę śnieg składający się z „blaszek” przelatywałby między palcami jak cukier puder. 

1.5 Słupki
Słupki są cząsteczkami prawie kanciastymi (zdj). Istnieją w formie prążkowanych piramid, ogólnie wyżłobione osiągają rozmiary kilku milimetrów. Mają one generalnie taką samą charakterystykę fizyczną jak cząsteczki o kształcie blaszki, w szczególności brak jest spójności pomiędzy ziarenkami. Wobec tego będą one miały takie samo zachowanie mechaniczne (ułatwią ślizganie się wyższych warstw śniegu). 

1.6 Ziarenka zaokrąglone
Ziarenka zaokrąglone różnią się od wszystkich innych, gdyż charakteryzują one śnieg mokry (lub wilgotny, który zawiera lub zawierał wodę w stanie ciekłym w przestrzeni pomiędzy ziarenkami), podczas gdy poprzednie przykłady odpowiadały śniegowi suchemu (przestrzeń pomiędzy ziarenkami lub kryształami wypełniało tylko powietrze). Ziarenka te są ogólnie sferyczne, z reguły o średnicy kilku milimetrów (zdj).
Masa objętościowa warstwy ziarenek zaokrąglonych zawiera się w granicach 350 do 500 kg/m3. Z powodu dużych rozmiarów tych cząstek ich albedo jest słabe: absorbują dużą część promieniowania słonecznego i topią się szybko w promieniach słonecznych (roztapianie się warstwy śniegu na wiosnę może dochodzić do 30 cm głębokości w kilka godzin).
Spójność warstwy ziarenek zaokrąglonych jest zmienna i dwu typów. Jeżeli woda obecna pomiędzy ziarenkami jest ciekła i w małej ilości, ma ona tendencje aby utrzymywać ziarenka jedne przy drugich (efekt przyssania): mówimy o spójności kapilarnej. Przeciwnie, jeżeli ilość wody rośnie, daje ona efekt odwrotny: niszczy spójność w śniegu. Staje się on wtedy ciastowaty. Jeżeli jednak woda zacznie zamarzać zespoli bardzo silnie ziarenka zaokrąglone jedne z drugimi. Śnieg będzie bardzo twardy (i często śliski): mówimy o skorupie powtórnie zamarzniętej. Spójność taka jest więc nazywana także „powtórnie zamarzniętą”. Jest to najsilniejsza i najbardziej oporna z czterech spójności, które powyżej omawialiśmy. 

Rodzaje ziarenek śniegu

2. Formowanie się śniegu świeżego.

Kryształy śniegu świeżego formują się w chmurach z pary wodnej, która tam jest obecna. Kondensuje się ona na nieczystościach (kurz itd.), które znajdują się w chmurach i które nazywa się jądrami zamarzania. W ten sposób rodzą się zarodki, będące punktem wyjścia dla kryształów śniegu świeżego. Te zarodki lodu zwiększają się „żywiąc się” parą wodną, wszystkie one nabierają symetrii hexagonalnej, którą potem znajdziemy we wszystkich kryształach śniegu świeżego. W funkcji temperatury powietrza w chmurze, ten wzrost układa się różnie, wyjaśniaja to pierwotne trzy formy oryginalne: gwiazdkę, plakietkę, iglicę (kolumnę).
Temperatura w chmurze zmienia się i kryształ spadając napotyka nowe wartości temperatury. Z tego powodu ten sam kryształ może mieć kombinowaną formę trzech podstawowych form. Te kombinacje mogą być tak zróżnicowane że kryształ nie będzie już bardzo podobnym do siebie.

Śnieg zaokrąglony (zdj) jest szczególnym przypadkiem jako że formuje się począwszy od kropelki wody ciekłej  (a nie od pary wodnej) obecnej w chmurze (pomimo temperatury ujemnej). Te kropelki  zamarzają w kryształy śniegu i nabierają wyglądu obrzmiałych. Śnieg zaokrąglony (nazywany również krupą śnieżną) przypomina kule mimozy. Jego podstawową cechą jest brak jakiejkolwiek spójności którą zachowuje długo jako płaszcz śniegu aż do czasu gdy zniknie.
Inny przypadek szczególny: szron powierzchniowy (zdj). Formuje się na powierzchni płaszcza śniegu. Nie spada on z nieba jak zwykły śnieg ale rośnie jak trawa, gdy noce są chłodne a niebo czyste i kiedy powietrze jest wystarczająco wilgotne. On również nie posiada żadnej spójności. 

Formowanie się śniegu śiweżego

3. Transformacje śniegu w trakcie jego opadu

Śnieg może być obiektem transformacji, które wyjaśniają, iż kiedy opada na powierzchnię ziemi może już nie przypominać kryształów śniegu świeżego.
Wiatr ma np. destrukcyjny wpływ na kryształy śniegu. Dmuchając powoduje zderzenia kryształów jedne z drugimi. Te zderzenia mogą być dostatecznie silne aby zniszczyć najbardziej wrażliwe części kryształów świeżego śniegu (ramiona gwiazdek, iglice itd.).
Tak samo, jeśli w trakcie opadania, kryształ napotyka temperaturę dodatnią, może zacząć topnieć a za tym tracić swoją formę oryginalną. Śnieg który spada na podłoże jest więc mokry i nie przypomina już kryształu wyjściowego.
Te dwa czynniki wyjaśniają, że śnieg który dopiero co opadł może mieć charakterystykę bardzo zmienną w funkcji warunków meterologicznych (wiatr i temperatura ale również wilgotność) w momencie jego opadu.

4. Czynniki zmiany śniegu na podłożu

Przez cały czas zimy, opady śniegu akumulują się na powierzchni jednych na drugich i tworzy płaszcz śnieżny: nawarstwienie warstw śniegu na podłożu. Każda z tych warstw, bardziej lub mniej gruba następnie ewoluuje, transformując się następnie znika topiąc się. Te zmiany zachodzą w efekcie czynników mechanicznych i termicznych.

zmiany śniegu na podłożu

4.1 Czynniki mechaniczne
Wiatr ma taki sam typ oddziaływania jak w przypadku opadania śniegu, ale w przypadku śniegu który jest na powierzchni płaszcza śnieżnego (zdj). W efekcie wiatr może, jeżeli jest wystarczająco silny, wyrwać kryształki lub granulki śniegu z powierzchni płaszcza śnieżnego i transportować je dalej.  W przypadku tego transportu i w momencie składowania, uderzenia kryształów i granulek pomiędzy sobą niszczą najbardziej delikatne części. Śnieg trasportowany przez wiatr przyjmuje pewną spójność która może być ważna (zdj).
Zresztą w przypadku opadu śniegu, kryształy przybywające pierwsze są stopniowo  przykrywane przez następne, które mają jednak jakiś ciężar. Jeżeli ten ciężar jest wystarczający może on zniszczyć części najdelikatniejsze pierwszych kryształów, w taki sam sposób jak wiatr.

 4.2 Czynniki termiczne
Warstwa śniegu może być charakteryzowana przez temperaturę śniegu na jego szczycie oraz podstawie (najczęściej jest to mniejsza wartość) i przez swoją grubość. Gradient temperatury określany jest wartością różnicy temperatury pomiędzy szczytem a podstawą warstwy i jej grubością. Słaby gradient oznacza, iż temperatura nie zmienia się znacznie podczas gdy przemieszczamy się z pomiarem w warstwie pionowo, i odwrotnie silny gradient oznacza, że temperatura zmienia się szybko. W ten sposób, jeżeli warstwa śniegu jest gruba, winna mieć dużą różnicę temperatur pomiędzy szczytem a bazą, aby mieć duży gradient. Przeciwnie, jeżeli warstwa śniegu nie jest bardzo gruba, wystarczy mała różnica temperatur aby miała taki sam silny gradient. Rozróżniamy dwa duże typy przekształceń (transformacji) zwanych też metamorfozami. Metamorfozę słabego gradientu (<5 st. C/m), która może w konsekwencji zaokrąglać granulki, redukować ich rozmiar i dawać spójność spiekania w warstwie, której dotyczy. Metamorfoza średniego (pomiędzy 5 a 20 st. C/m) i silnego gradientu (>20 st. C/m): jej efekty są dokładnie przeciwne do poprzedniej. Kąty formują się na ziarenkach, które winny być bezkątowe, rozmiar ziarenek nie zmniejsza się, a nawet może przybywać. Warstwa śniegu w wyniku tej metamorfozy będzie miała tylko słabą spójność a nawet żadną.
Ponadto, woda (w postaci płynnej), pochodząca z tajania śniegu lub z deszczu, która przenika pomiędzy ziarenkami w tej warstwie śniegu daje efekt zaokrąglania i powiększania ich rozmiarów, w miarę jak zachodzi cykl zamarzania-odmarzania.

5. Metamorfozy śniegu

Śnieg nie jest materiałem nieruchomym. Od opadu do stopnienia, nie przestaje zmieniać się pod wpływem warunków meteorologicznych (które, między innymi, wpływają na gradient temperatury). Kryształy i ziarenka modyfikują się, ewoluują i przechodzą z jednej formy w drugą. Jak widzieliśmy różne czynniki z pierwotnych transformacji prowadzi do różnych porządków.

5.1 Metamorfozy śniegu suchego
Śnieg suchy to postać śniegu nie zawierająca wody w postaci ciekłej. Obejmuje on 5 podstawowych rodzin kryształów i ziarenka omówione wyżej. Podczas lub po opadzie śniegu wiatr niszczy najbardziej delikatne części kryształów. Przekształca więc kryształy śniegu świeżego  w cząsteczki o kształcie rozpoznawalnym, a nawet w nieregularne. Ciężar warstwy śniegu będzie miał taki sam efekt, ale bez wpływu aby zatrzymać się na stadium cząsteczek o kształcie rozpoznawalnym. Następnie metamorfozy zachodzą wyłącznie na podłożu. Następstwo cząsteczek o kształcie rozpoznawalnym będzie zależeć od wartości gradientu temperatury a w szczególności:
-    dla słabego gradientu, będą się one zmieniać w cząsteczki nieregularne,
-    dla średniego gradientu będą się transformować w ziarenka o kształcie blaszek
-    dla silnego gradientu przekształcą się w ziarenka o kształcie blaszek (przejście pośrednie obowiązkowe) aby później stać się słupkami
Te transformacje są nieodwracalne: nie ma możliwej drogi w przeciwnym kierunku.

Ostatnia transformacja śniegu dotyczy ziarenek o kształcie nieregularnym. Kiedy warstwa tych ziaren poddawana jest średniemu (lub silnemu) gradientowi ziarenka mogą przekształcić się w ziarna o kształcie blaszek (lub o kształcie słupków), w następujących warunkach: masa objętościowa śniegu ziaren o kształcie nierozpoznawalnym jest równa bądź mniejsza od 300-350 kg/m3. W przypadku przeciwnym, zbyt słaba ilość powietrza w warstwie śniegu nie pozwoli zbudować (ustanowić) średniego lub silnego gradientu. Transformacja ziarenka nieregularne – blaszki jest odwracalna: blaszki poddane słabemu gradientowi mogą zaokrąglić się i dać w efekcie ziarna nieregularne.

Śnieg obtoczony i pokryty szronem na powierzchni ma zachowanie szczególne: jest niewrażliwy na metamorfozy śniegu suchego.

5.2 Metamorfozy śniegu mokrego
Czynnik który bierze udział w tym przypadku jest unikalny: woda w postaci ciekłej. Rezultat tego typu metamorfozy jest także unikalny: ziarenka okrągłe. Z drugiej strony, wszystkich ziarenek się to tyczy (z wyjątkiem kryształów świeżego śniegu który transformuje się w ziarna o kształcie rozpoznawalnym). Jak zauważono dla trzech ostatnich przypadków metamorfoza metamorfoza śniegu mokrego jest jedyną możliwą transformacją. Ziarna zaokrąglone są więc ostatnim stadium ewolucji śniegu zanim on zniknie topiąc się.

źródło: http://www.anena.org/savoir/nivologie/nivologie_connaissance_de_base.html