Ο όρος lake effect snow χρησιμοποιείται στην Μετεωρολογία για να περιγράψει την εκδήλωση πολύ έντονων και πυκνών χιονοπτώσεων στην προσήνεμη πλευρά μεγάλων επιφανειών νερού (π.χ. λίμνες, “κλειστές” θάλασσες).

Το φαινόμενο lake effect snow παρατηρείται κυρίως κατά τη διάρκεια του χειμώνα, όταν πολύ ψυχρές αέριες μάζες, πολικής προέλευσης, αναγκάζονται να κινηθούν πάνω από εκτεταμένες περιοχές καλυμένες με θερμότερο νερό.

Καθώς ο ψυχρός αέρας κινείται πάνω από το θερμότερο νερό, τα κατώτερα στρώματα της αέριας μάζας θερμαίνονται γρηγορότερα και καθίστανται ασταθή, με αποτέλεσμα να αρχίσουν να ευνοούνται οι κατακόρυφες ανοδικές κινήσεις. Παράλληλα, ο ψυχρός αέρας εμπλουτίζεται σε υδρατμούς με γρήγορο ρυθμό και σύντομα καθίσταται κορεσμένος. Καθώς ο κορεσμένος σε υδρατμούς αέρας συνεχίζεται να θερμαίνεται, αναγκάζεται να κινηθεί ανοδικά οπότε αρχίζει η δημιουργία σωρειτόμορφων νεφών, τα οποία αυξάνουν συνεχώς σε μέγεθος λόγω της εντεινόμενης ατμοσφαιρικής αστάθειας. Με την “‘άφιξη” του αέρα και των νεφών στην προσήνεμη πλευρά της υδάτινης επιφάνειας, ενισχυόνται περαιτέρω οι ανοδικές κινήσεις εξαιτίας της ορογραφίας και της σύγλισης του αέρα καθώς αναγκάζεται να επιβραδύνει πάνω από την ξηρά. Με τον τρόπο αυτό τελικά, πυροδοτούνται έντονες και πυκνές χιονοπτώσεις πάνω από τις προσήνεμες περιοχές.

Τα παραπάνω περιγράφουν σε γενικές μόνο γραμμές το μηχανισμό δημιουργίας του lake effect snow. Eιδικότερα ωστόσο, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν τη δημιουργία και την ένταση του φαινομένου.

Ατμοσφαιρική Αστάθεια
Οι συνθήκες της ατμοσφαιρικής αστάθειας παίζουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία του lake effect snow. Συγκεκριμένα, η έλλειψη αστάθειας αποτελεί ανασταλτικό παράγοντα αφού συνεπάγεται παρεμπόδιση των κατακόρυφων ανοδικών κινήσεων. Η δημιουργία συνθηκών αστάθειας καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την κατακόρυφη θερμοβαθμίδα. Σύμφωνα με διάφορες μελέτες που έχουν γίνει, θεωρείται πως για την πυροδότηση του φαινόμενου θα πρέπει η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της υδάτινης επιφάνειας και του αέρα στο ύψος των ~1,500 m (850 hPa) να είναι μεγαλύτερη των 13 oC. Διαφορές θερμοκρασίας αυτής (ή μεγαλύτερης) της τάξης είναι ικανές να δημιουργήσουν συνθήκες αστάθειας, υποστηρίζοντας της ταχεία μεταφορά θερμότητας και υδρατμών κατά την κατακόρυφη διεύθυνση.

Μήκος Διαδρομής της Ψυχρής Αέριας Μάζας

Η απόσταση που διανύει ο ψυχρός αέρας πάνω από την επιφάνεια του θερμότερου νερού επηρέαζει την ποσότητα (κυρίως) του υετού. Ένα τυπικό μήκος διαδρομής, ικανό να οδηγήσει σε αξιόλογο lake snow effect είναι τα 80-100 km. Το μήκος της διαδρομής της αέριας μάζας σχετίζεται άμεσα με τη διεύθυνση του ανέμου στα 850 hPa. Έχει αποδειχθεί πως ακόμα και μικρές αποκλίσεις στη διεύθυνση (της τάξης των 10 μοιρών) μπορούν να οδηγήσουν σε ενίσχυση ή περιορισμό του φαινομένου, μέσω της αύξησης ή ελάττωσης, αντίστοιχα, του μήκους διαδρομής.

Διάτμηση Ανέμου

Η καθ’ύψος μεταβολή της διεύθυνσης του ανέμου παίζει καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη του lake effect snow. Συγκεκριμένα εάν οι αποκλίσεις της διεύθυνσης του ανέμου (αυτό που στη Μετεωρολογία ονόμαζεται διάτμηση) από την επιφάνεια έως τα ~3,000 m (700 hPa) είναι μικρές (της τάξης των 0-30 μοιρών), τότε η ένταση του φαινομένου είναι μέγιστη. Στην περίπτωση αποκλίσεων μεταξύ 30-60 μοιρών, οι ζώνες των υετοφόρων νεφώ εξασθενούν σημαντικά, ενώ όταν παρατηρούνται αποκλίσεις πάνω από 60 μοίρες, το πιθανότερο αποτέλεσμα του lake effect snow είναι η εκδήλωση κάποιων νιφαδοπτώσεων. Η ταχύτητα του ανέμου στα ανώτερα ατμοσφαιρικά στρώματα διαδραματίζει επίσης κάποιο ρόλο, λιγότερο σημαντικό από τη διάτμηση ωστόσο. Υψηλές ταχύτητες έχουν γενικά τη δυνατότητα να οδηγήσουν τον υετό βαθύτερα μέσα στην ξηρά. Στον αντίποδα, εάν υπάρχουν πολύ μεγάλες διαφορές στην ταχύτητα του ανέμου κατακόρυφα (διάτμηση), τότε είναι εύκολο να υπάρξει διάλυση των νεφών. Σύμφωνα με ορισμένες μελέτες, η διαφορά στην ταχύτητα του ανέμου μεταξύ της επιφάνειας και των ~3,000 m (700 hPa) δεν θα πρέπει να ξεπερνά τα 40 knots (74 km/h).

Υγρασία

Η διαθεσιμότητα υγρασίας καθ’ύψος επηρεάζει άμεσα τη δυναμική του υετού. Εάν λοιπόν η μεταβολή της σχετικής υγρασίας κατά την κατακόρυφη διεύθυνση είνα μικρή, τότε δεν ευνοείται η συμπύκνωση των υδρατμών και ο σχηματισμός νεφών. Αντίθετα, αν υπάρχει κατακόρυφη ροή υγρασίας, τότε είναι ευκολότερο να σχηματιστούν νέφη με σημαντικά ποσά υετίσιμου νερού.

Υδάτινες Επιφάνειες

Η παρουσία επιπρόσθετων, σημαντικής έκτασης, υδάτινων επιφανειών κατά μήκος του άξονα κίνησης της ψυχρής αέριας μάζας είναι δυνατόν να οδηγήσει σε εκ νέου ενίσχυση του lake effect snow. Παρόλα αυτά πρέπει να σημειωθεί πως αυτό δεν αποτελεί το γενικό κανόνα, οπότε δε συμβαίνει πάντα.

Συνοπτική Κατάσταση

Η γενικότερη συνοπτική κατάσταση επηρεάζει σε σημαντικό βαθμό τη δημιουργία του lake effect snow. Για παράδειγμα, η μεταφορά θετικού (κυκλωνικού) στροβιλισμού στην ανώτερη ατμόσφαιρα είναι δυνατό να ενισχύσει το φαινόμενο, μέσω της αύξησης του ύψους της επιστεγάζουσας αναστροφής. Η μεταφορά ψυχρών αεριών μαζών μπορεί επίσης να οδηγήσει σε ένταση του φαινομένου.

Ορογραφία-Τοπογραφία

Η ιδιαίτερη τοπογραφία των προσήνεμων στη “λίμνη” περιοχών αποτελεί καθοριστικό παράγοντα. Τα έντονα ορογραφικά χαρακτηριστικά (παρουσία λόφων, βουνών με απότομη αύξηση του υψομέτρου) ευνοούν την εκδήλωση ισχυρότερων χιονοπτώσεων. Αυτές εντοπίζονται συνήθως στις ορεινότερες περιοχές.

Χιονοκάλυψη/Παγοκάλυψη

Η σταδιακή ψύξη της υδάτινης επιφάνειας οδηγεί μοιραία στον περιορισμό του lake effect snow. Αυτό αποδίδεται κύρια στον περιορισμός της λανθάνουσας θερμότητας, εξαιτίας της πτώσης της θερμοκρασίας του νερού. Στην περίπτωση της δημιουργίας πάγου, τότε επιπρόσθετα μειώνεται και το μήκος της διαδρομής που η ψυχρή αέρια μάζα διανύει πάνω το νερό.