Naśnieżanie stoków - jak działają armatki, lance i ratraki

Jak powstaje śnieg z armatki?

Armatka rozpyla wodę pod ciśnieniem na drobne kropelki, które w locie oddają ciepło do otaczającego powietrza, schładzają się i zamarzają, zanim spadną na ziemię. Tak opisują ten proces badacze Instytutu Badań Śniegu i Lawin SLF w Davos, którzy mierzyli naśnieżanie w szwajcarskim ośrodku.

Kropla chłodzi się przez kontakt z zimnym powietrzem, ale też przez parowanie i sublimację. Część wody ucieka więc w powietrze jako para, część wiatr znosi poza trasę, a krople, które nie zdążyły zamarznąć, wsiąkają w podłoże. Z tego powodu na stok nigdy nie trafia cała woda pobrana przez system. Śnieg z armatki składa się z drobnych, okrągłych ziaren i jest od początku gęsty: świeże pryzmy w pomiarach w Davos miały średnio 442 kg/m³, podczas gdy świeży naturalny śnieg ma około 100 kg/m³.

Jaka temperatura jest potrzebna do naśnieżania stoków?

Naśnieżanie rusza zwykle, gdy temperatura termometru mokrego spada do przedziału od −2 do −4 °C. To wartość liczona z temperatury powietrza i wilgotności: temperatura, do której ochładza się kropla wody, aż zrówna się z otaczającym powietrzem. Według badaczy z Davos to parametr szeroko stosowany przez osoby obsługujące systemy naśnieżania.

Wilgotność zmienia dużo. W pomiarach SLF przy −1,5 °C na termometrze i wilgotności 60% temperatura termometru mokrego wynosiła −4,3 °C, a przy −0,8 °C i 57% było to −3,8 °C. Suche powietrze pozwala więc naśnieżać tuż poniżej zera. Przy wilgotności bliskiej 100% temperatura termometru mokrego zrównuje się z temperaturą powietrza, więc potrzeba od −2 do −4 °C na termometrze.

Im zimniej, tym szybciej. Przy niższej temperaturze termometru mokrego woda oddaje więcej ciepła, urządzenie może przepuścić więcej wody na godzinę, a zużycie prądu przez armatkę zostaje takie samo. W czterech francuskich ośrodkach badanych w sezonie 2014/15 średnia temperatura termometru mokrego podczas naśnieżania wynosiła w każdym poniżej −6 °C. W modelu tego zespołu przyjęto też powszechnie stosowaną zasadę, że przy wietrze powyżej 15 km/h się nie naśnieża.

Ile trwa naśnieżanie stoku?

Przy dobrym mrozie podstawową warstwę na trasie da się zrobić w kilka nocy. W modelu francuskiego zespołu Spandre i współpracowników armatki odkładają 1,2 g śniegu na metr kwadratowy na sekundę, czyli 4,3 kg/m² na godzinę. Warstwa bazowa 30 cm, którą ten model buduje między 1 listopada a 15 grudnia, waży 150 kg/m² przy gęstości 500 kg/m³.

Z tych dwóch liczb wychodzi nasz rachunek: około 35 godzin pracy urządzeń. We wcześniejszym modelu tego zespołu (2016) naśnieża się od 19:00 do 8:00, gdy trasy są zamknięte, więc to mniej więcej trzy noce. W praktyce czas zależy od mrozu, liczby armatek i wydajności pomp, a im cieplej, tym dłużej. Po ułożeniu bazy model dośnieża trasę tak, żeby do końca lutego leżało na niej 60 cm śniegu.

Kiedy w polskich górach jest dość mrozu, żeby naśnieżać?

W Bukowinie Tatrzańskiej prawie zawsze przed 1 grudnia, w Zakopanem mniej więcej w co drugiej zimie, w Krynicy-Zdroju rzadziej. Liczymy to na stacjach IMGW jako pierwsze trzy noce z rzędu z temperaturą minimalną −5 °C lub niższą. To redakcyjna miara pewnego mrozu, ostrożniejsza od progu armatek, bo stacje stoją w miejscowościach, a trasy zwykle wyżej.

Kiedy w polskich górach jest dość mrozu, żeby naśnieżać?

Stacja IMGW	Zimy z danymi	Zimy z mrozem przed 1 grudnia	Zimy z mrozem przed 15 grudnia
Bukowina Tatrzańska	15	11	15
Zakopane	15	8	12
Krynica-Zdrój	11	4	8

Źródło: IMGW-PIB, przetworzenie redakcji, zimy 2011/12–2025/26. W Krynicy-Zdroju cztery ostatnie zimy nie mają kompletu pomiarów.

W Zakopanem mróz do naśnieżania przyszedł przed 15 grudnia w 12 z 15 ostatnich zim. Najpóźniej, 13 stycznia, w zimie 2017/18.

Mediany dat i kalendarz naturalnej pokrywy dla kilkunastu stacji pokazujemy w tekście o tym, kiedy zaczyna się sezon narciarski.

Czym różnią się armatki od lanc?

Armatka wentylatorowa wyrzuca kropelki strumieniem powietrza z wentylatora, a lanca rozpyla wodę razem ze sprężonym powietrzem, dlatego badacze z Davos zaliczają lance do urządzeń powietrzno-wodnych. Prąd zużywa w pierwszym przypadku wentylator, w drugim sprężanie powietrza.

Różnią się stratami wody. Według wywiadów z producentami, które zebrali w 2010 roku autorzy badania o naśnieżaniu w Alpach austriackich (cytuje je praca z Davos), urządzenia powietrzno-wodne tracą 15–40% wody, a wentylatorowe 5–15%. Pomiary w terenie dały jednak inne liczby: w Davos lanca traciła od 7 do 35% wody, średnio 21%, a straty rosły z temperaturą powietrza. We francuskich ośrodkach jedno urządzenie zużywało średnio od 10,5 do 15,6 m³ wody na godzinę.

Skąd ośrodek bierze wodę do naśnieżania?

Z wód powierzchniowych albo podziemnych, a na ich pobór i magazynowanie w zbiorniku potrzebuje pozwolenia wodnoprawnego. Prawo wodne zalicza do usług wodnych pobór wód oraz ich piętrzenie i magazynowanie (art. 35 ust. 3), a pozwolenia wymaga zarówno usługa wodna, jak i wykonanie urządzenia wodnego, w tym ujęcia wody (art. 389 i art. 16 pkt 65).

Wody idzie dużo. Metr sześcienny świeżego śniegu z armatki zawiera około 440 litrów wody, a do tego dochodzą straty w powietrzu i poza trasą. Na trasie w Les 2 Alpes zmierzono, że w granicach trasy zostało 60% wody zużytej do naśnieżania, z błędem 10 punktów procentowych. Stąd zbiorniki: warstwę bazową robi się w kilka nocy, więc woda jest potrzebna dużo i naraz.

Ile ośrodków w Polsce naśnieża trasy?

Prawie wszystkie. Według inwentaryzacji Ministerstwa Sportu i Turystyki (baza MSiT, stan 2022) 59 z 72 ośrodków naśnieża całość tras, 4 naśnieżają część, a jeden nie naśnieża wcale. Dla 8 ośrodków baza nie podaje tej informacji.

Ile ośrodków w Polsce naśnieża trasy?

Region	Ośrodki w bazie	Naśnieżanie całości	Naśnieżanie części	Bez naśnieżania	Brak danych
Beskid Śląski	13	8	4	0	1
Tatry i Podhale	12	9	0	1	2
Polska nizinna	8	6	0	0	2
Beskid Sądecki	8	8	0	0	0
Beskid Wyspowy i Gorce	7	7	0	0	0
Sudety Wschodnie	5	5	0	0	0
Bieszczady i Pogórze	5	4	0	0	1
Karkonosze i Góry Izerskie	4	4	0	0	0
Beskid Żywiecki i Mały	4	3	0	0	1
Beskid Niski	3	2	0	0	1
Pieniny	3	3	0	0	0

Źródło: baza MSiT, stan 2022, przetworzenie redakcji.

Jedynym ośrodkiem bez naśnieżania jest Kasprowy Wierch, gdzie według stacji IMGW naturalna pokrywa co najmniej 20 cm leży co najmniej do końca kwietnia. Wszystkie cztery ośrodki z naśnieżaniem części tras leżą w Beskidzie Śląskim, wśród nich Skrzyczne w Centralnym Ośrodku Sportu. Jaka jest grubość pokrywy śnieżnej w dolinach, a jaka na szczytach, pokazujemy na danych IMGW w tekście grubość pokrywy śnieżnej w górach.

Jak ratrak przygotowuje trasę?

Ratrak ubija śnieg ciężarem i miesza wierzchnią warstwę wałem z zębami. Sama maszyna naciska na pokrywę z siłą 5–6 kPa, czyli 500–600 kg na metr kwadratowy. Na jej tyle pracuje szybko wirujący wał z zębami, który rozbija ziarna śniegu na drobne i okrągłe, miesza warstwy i zagęszcza je.

Zasięg wału zależy od śniegu. Według praktyków cytowanych przez francuski zespół badawczy wał przerabia wierzchnie 35 kg śniegu na metrze kwadratowym, czyli około 35 cm puchu albo 7 cm starego, zbitego śniegu. Efekt widać w gęstości: na trasie w Les 2 Alpes świeże pryzmy z armatki miały 437 kg/m³, a trasa przygotowana dla narciarzy od 528 do 618 kg/m³.

Ratraki pracują poza godzinami otwarcia, bo trasa przygotowywana maszynami śnieżnymi musi być zamknięta dla narciarzy i snowboardzistów (art. 24 ust. 3 ustawy o bezpieczeństwie i ratownictwie w górach). Niektóre ośrodki robią to częściej niż raz na dobę: Czarna Góra podaje, że ratrakuje trasy dwa razy dziennie. Ta sama ustawa każe oznaczać znakiem ostrzegawczym miejsca, gdzie trwa naśnieżanie, i zabezpieczać urządzenia naśnieżające stojące bliżej niż 2 m od trasy (art. 26). Stan przygotowania tras w ośrodkach zbieramy na stronie warunki narciarskie dziś.

Ile ośrodek wydaje na armatki i zbiornik?

Publicznych danych o kosztach naśnieżania jest niewiele. Ślad zostawiają inwestycje finansowane z budżetu. Ministerstwo Sportu i Turystyki w styczniu 2018 roku podało, że Centralny Ośrodek Sportu w Szczyrku dostał z Funduszu Rozwoju Kultury Fizycznej 841,5 tys. zł na zakup 10 armatek śnieżnych do tras narciarskich, czyli średnio około 84 tys. zł dofinansowania na urządzenie.

Z tej samej listy wynika, że Centralny Ośrodek Sportu w Zakopanem dostał 1 217 tys. zł na rozbudowę zbiornika wody dla systemu naśnieżania tras biegowych wraz z infrastrukturą techniczną. Obie kwoty to dofinansowanie, pełnego kosztu tych zakupów ministerstwo nie podało. Kosztów pracy systemu, czyli prądu dla pomp i armatek, opłat za wodę i paliwa dla ratraków, nie podajemy, bo nie znaleźliśmy ich w źródłach publicznych.