Условия возникновения снежных лавин. Определение снежной лавины: разновидности, безопасность Образуются лавины

В то время как в верхних слоях снежного покрова температура понижается до -10° и -20°, в толщах снега, прилегающих к земле, сохраняются температуры, близкие к 0° (примерно -2°). Таким образом, в снежном покрове толщиной даже в 40-50 см возникает разница в температурах между верхними слоями снега и слоями, расположенными у земной поверхности. Вследствие этой разницы температур в нижних слоях снега начинается движение водяных паров и испарение снега. Постепенно нижняя толща снега разрыхляется, теряет устойчивость и превращается в толщу лавиноопасного слоя. Лавины возникают только в том случае, если накопление снега происходит на крутых склонах (от 15° и выше), где снег не может удержаться. Особенно опасны склоны крутизной в 30-35°, на которых идет медленное накопление снега до тех пор, пока его толща не достигнет значительной мощности. Тогда снежная масса скатывается вниз. Падение лавины происходит и от перегрузки снегом склонов во время метелей или в течение двух суток после окончания снегопада и во время оттепелей. Лавины выносят много обломков горных пород и образуют крупные насыпные формы рельефа в долинах гор. Снежные лавины - характерное явление природы в горных и заполярных районах земного шара.

Признаки лавинной опасности

лавина безопасность гора лавинообразование

Всем посещающим горы необходимо заполнить основные признаки лавинной опасности в любом горном районе:

1. Высота старого снега: старый снег заполняет все неровности грунта, пригибает кустарник, образуя гладкую ровную поверхность, по которой соскальзывает лавина. Основное правило- чем больше высота старого снега, тем вероятней сход лавины.
2. Состояние подстилающей поверхности. Общеизвестное задерживающее действие густого кустарника, горного леса, крупно-глыбовой осыпи. Мелкая осыпь способствует разрыхлению нижних слоев снега и его сцеплению с грунтом. Но на поверхности ледников создаются исключительно благоприятные условия для отрыва лавин. Если поверхность стала шероховатой под действием ветра, заструги удерживают новый снег на склонах и уменьшают возможность лавинообразования. После оттепели же на старом снегу же появляется тонкая ледяная корка, с которой, как правило, вновь выпавший снег имеет очень слабое сцепление.
3. Высота свежевыпавшего снега, то есть его прирос за снегопад, в размере 25-30 см, случаев приводит к сходу лавин.
4. Интенсивность снегопадов определяется количеством снега, выпавшего в единицу времени. Прирост около 50 см. снега в течение 10-12 часов приводит к сходу лавин.
5. Оседание снега ведет к стабилизации снежного покрова. Скорость этого процесса при 0 градусов является наибольшей.
6. Ветер со скоростью 7 - 8 метров в секунду является основной причиной образования лавин из снежных «досок».

Когда в горных районах снег накапливается на крутых склонах, то он может представлять для человека грозную опасность. Сорвавшиеся со склона большие массы снега образуют снежные обвал ы, или лавины, которые обладают большой разрушительной силой. Они могут уничтожить на своем пути целые селения. Поэтому в Альпах снежные лавины называют «белой гибелью» или «белой смертью».

На первый взгляд кажется странным, что легкий «как пух» снег может принести столько бед. Но следует вспомнить, что один кубический метр воды весит тонну, а кубический метр уплотненного, слежавшегося снега весит около 300-400 кг. Бывают лавины весом до 200, а иногда и 500 тыс. тонн. Обрушиваясь с высоты одного или двух километров, лавина ударяет с огромной силой. Кроме того, при падении лавины образуется воздушная волна большой разрушительной силы. Если своевременно не принять меры, то падающая лавина может стать стихийным бедствием.

Такое бедствие произошло по время строительства одной железной дороги в Альпах. Вблизи тоннеля, где производились работы, как обычно, возник поселок со служебными постройками, жилыми домами для строителей и двухэтажной гостиницей, построенной на прочном бетонном фундаменте.

Инженеры, строившие железную дорогу, не посчитали нужным предварительно обследовать горные склоны, хотя местные жители и предупреждали о грозящей опасности снежного обвала. Через некоторое время, заметив зловещие признаки падения лавины, местные жители посоветовали строителям немедленно покинуть поселок и искать убежища в соседних деревнях расположенных под надежным укрытием.

Однако руководители строительства не прислушались к этим разумным советам. Вечером в день катастрофы люди собрались в гостинице. Посмеиваясь, они прочитали предостерегающее письмо, присланное кем-то из долины. Но не прошло после этого и часа, как со склона соседней горы сорвалась снежная лавина. Спасаться было поздно. Хотя лавина остановилась в нескольких метрах от гостиницы, но предшествовавшая ей воздушная волна разрушила дом. Крыша здания оказалась переброшенной на склон другой горы. Тяжелый бильярдный стол позднее нашли в горной реке.

Страшным давлением воздуха люди, сидевшие лицом к горе, были задушены. Из 30 человек, находившихся в гостинице, 12 были убиты, а остальные ранены.

Если лавинный снег достигает здания, то на месте обрушившейся лавины остаются лишь взбугренная поверхность снежных масс и обломки строения.

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЛАВИН

Падение лавины на первый взгляд кажется совершенно неожиданным. На самом деле это происходит не случайно. Советские исследователи лавин уточнили прежние представления и выяснили много нового в вопросе о причинах этого явления природы.

Какие же причины вызывают возникновение и падение лавин?

Таким образом, в снежном покрове толщиной даже в 40-50 см возникает разница в температурах между верхними слоями снега и слоями, расположенными у земной поверхности. Вследствие этой разницы температур в нижних слоях снега начинается движение водяных паров и испарение снега. Постепенно нижняя толща снега разрыхляется, теряет устойчивость и превращается в толщу лавиноопасного слоя.

Лыжникам хорошо знакома неожиданная осадка снега с характерным ухающим звуком. Это явление объясняется разрыхлением нижних слоев снежного покрова (образование лавиноопасного слоя); оно происходит не только на склонах в горах, ной на равнинах. Но для образования лавины этих условий еще не достаточно. Лавины возникают только в том случае, если накопление снега происходит на крутых склонах (от 15° и выше), где снег не может удержаться. Особенно опасны склоны крутизной в 30--35°, на которых идет медленное накопление снега до тех пор, пока его толща не достигнет значительной мощности. Тогда снежная масса скатывается вниз.

Падение лавины происходит и от перегрузки снегом склонов во время метелей или в течение двух суток после окончания снегопада и во время оттепелей. Лавины выносят много обломков горных пород и образуют крупные насыпные формы рельефа в долинах гор. Снежные лавины - характерное явление природы в горных и заполярных районах земного шара.

БОРЬБА С ЛАВИНАМИ

Ученые, исследуя лавины в районах, где строятся электростанции, промышленные и жилые здания, железные и шоссейные дороги, научились предсказывать время и место падения лавин, а также разработали конструкции защитных сооружений. Лавиноопасные склоны застраиваются снегоудерживающими стенками, направляющими дамбами и лавинорезами. Над горными дорогами строят железобетонные противолавинные галереи. Одним из действенных способов борьбы с лавинами, который применяется у нас на Кавказе и в Хибинских горах, является минометный обстрел лавиноопасных склонов. Этим способом удается искусственно вызвать падение лавин небольших размеров, постепенно разгружая от больших скоплений снега лавиноопасные склоны гор.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Большинство катастрофических лавин возникало после многодневных обильных снегопадов, перегружавших склоны. Уже при интенсивности снегопада 2 см/ч, длящемся до 10 часов подряд, возникает лавинная опасность. Свежеотложенный снег нередко бывает несвязанным и сыпучим, как песок. Такой снег легко порождает лавины. Лавинная опасность многократно возрастает, когда снегопады сопровождаются ветром. При сильном ветре на поверхности снега формируется ветровая, или снежная, доска -- пласт мелкозернистого снега большой плотности, который может достигать в толщину несколько десятков сантиметров. Обручев назвал такие лавины "сухими": "Они срываются зимой после сильного снегопада без оттепели, когда надувы снега на гребнях и крутых склонах достигают такого размера, что сотрясение воздуха от порыва ветра, выстрела, даже громкого крика вызывает их отрыв. Последний очень облегчается, если свежий снег ложится на гладкую, схваченную после оттепели морозом поверхность старого снега. Эти лавины летят вниз и одновременно наполняют воздух снеговой пылью, образующей целую тучу".

В отсутствии снегопадов снег постепенно "созревает" для порождения лавин. С течением времени снежная толща постепенно оседает, что приводит к ее уплотнению. Источниками лавинной опасности служат ослабленные слои, в которых формируются слабо связанные кристаллы глубинной изморози. Она-то и разъедает нижний слой снежного покрова, подвешивая верхнюю толщу.

Состояние снежного покрова резко изменяется, когда в нем появляется вода, которая значительно ослабляет прочность снега. При резком таянии или интенсивном дожде структура толщи быстро разрушается, и тогда формируются грандиозные "мокрые" лавины. Они сходят весной на обширных территориях, иногда захватывая весь снег, накопившийся за зиму. Их еще называют грунтовыми, потому что они движутся прямо по грунту и сдирают почвенный слой, камни, куски дерна, кусты и деревья. Это очень тяжелые лавины.

Снег, лежащий на склоне, приходит в движение под действием силы тяжести. До поры до времени силы сопротивления сдвигу (сцепление снега с нижними его слоями или грунтом и сила трения) удерживают снег на склоне. Кроме того, смещению пласта мешает снежный покров, расположенный ниже, и удерживает тот, который лежит выше. Снегопад или метель, перекристаллизация снежной толщи, появление в толще жидкой воды ведет к перераспределению сил, действующих на снег.

Снегопад перегружает склоны снегом, и силы, удерживающие снег, не поспевают за нарастанием силы тяжести, стремящейся его сдвинуть. Перекристаллизация ослабляет отдельные горизонты, уменьшая удерживающие силы. Быстрое таяние снега из-за повышения температуры или промачивание снега дождем резко ослабляет связи между снежными зернами, тоже снижая действие удерживающих сил.

Чтобы лавина стронулась с места, ей нужен первый импульс. Таким спусковым механизмом выступают обильные снегопады или сильные метели, потепление, теплый дождь, срезание снега лыжами, вибрация от звуковой или ударной волны, землетрясения.

Лавины начинают свое движение или "из точки" (при нарушении устойчивости очень малого объема снега), или "от линии" (при нарушении устойчивости сразу значительного пласта снега). Чем снег рыхлее, тем меньше его надо для начала лавины. Движение начинается буквально с нескольких частиц. Лавина из снежной доски начинается с растрескивания снежного покрова. Узкая трещина быстро разрастается, от нее рождаются боковые расщелины, и вскоре снежная масса отрывается и несется вниз.

Длительное время лавину представляли в виде снежного кома, который летит вниз по склону и увеличивается за счет налипания новых порций снега (так изображали лавину почти все древние гравюры). Шаром лавину представляли вплоть до XIX в. Многообразие снежных лавин и многоликость форм ее движения затрудняли понимание физики лавин. Лавина относится к многокомпонентным потокам, т. к. состоит из снега, воздуха и твердых включений. Физика таких потоков очень сложна. Формы движения лавины разнообразны. В ней могут катиться снежные катыши, скользить и вращаться снежные комья и обломки снежной доски, может течь, как вода, сплошная масса снега или подниматься в воздух снегопылевое облако. Разные виды движения дополняют друг друга, переходят один в другой на разных участках той же самой лавины. Фронт лавины движется быстрее ее основного тела из-за обрушения снежного покрова перед фронтом от удара лавины. Так в лавину включаются все новые порции снега, в то время как в хвостовой части скорости падают. На гребнях волн, возникающих на поверхности движущейся лавины, то и дело появляются каменные обломки, что говорит о сильном турбулентном перемешивании в теле лавины.

По мере выполаживания склона тело лавины замедляет свое движение. Тело лавины растекается по поверхности конуса. Останавливающийся снег быстро отвердевает, но продолжает еще некоторое время двигаться под напором хвостовой части лавины, пока лавина окончательно не успокоится.

Распознать лавиноопасную территорию - это первый шаг при оценке лавинного риска. Многие люди, попадавшие в лавины, не замечали опасности до тех пор, пока не становилось уже слишком поздно. Наиболее распространенной ошибкой является мнение, что лавины сходят только в больших четко выраженных очагах. Поэтому люди не обращают внимания на маленькие ловушки рельефа. Другая ошибка - предполагать, что безопасно путешествовать по дну долины, не учитывая при этом возможности быть захваченным лавиной, сошедшей с вышележащих склонов. Описанные ниже особенности рельефа влияют на возникновение снежных лавин, поэтому они помогут вам распознать лавиноопасную территорию.

Угол наклона склона - это важная переменная величина, определяющая вероятность схода лавин. Поэтому этот фактор в оценке и разработке маршрута играет важную роль.

Нарушение устойчивости и образование лавин наблюдается на склонах крутизной от 15 ° до 60 ° , хотя не редки случаи, когда лавины зарождались и на более пологих склонах.

На крутых склонах снег плохо удерживается, большинство снежинок во время снегопада скатывается вниз и большие массы снега откладываются относительно редко. При уклоне ниже 25 ° нагрузка недостаточно велика для возникновения снежных лавин (исключения составляют - сверхмокрые-гидронапорные лавины и водоснежные потоки, сход которых отмечается на склонах крутизной < 15 °). Поэтому наиболее лавиноопасными считаются склоны крутизной от 25 до 50 ° (рис. 6).

Рис. 6.

Крутизна склона важна потому, что одновременно с ее ростом увеличивается давление на снежную толщу и на все участки, примыкающие к снежной плите. Важно помнить, что вы можете спровоцировать лавину снизу, даже когда пересекаете 15-градусный склон, если верхняя часть склона имеет крутизну, по крайней мере, 25 ° и существует нестабильность.

На неровных склонах возникают дополнительные напряжения сжатия или растяжения, обусловленные изменчивостью скоростей течения снежного покрова в зависимости от угла наклона и пространственной неоднородности высоты, плотности и вязкости снега.

На выпуклых склонах снежные плиты чаше всего разрушаются прямо на перегибе, в том месте, где создаются условия для возникновения растягивающих усилий. Вогнутые склоны обеспечивают определенную подпорку за счет сжатия в основании. В результате этого, плотность снега на вогнутых участках склона зачастую бывает больше, чем на вблизи расположенных гладких склонах и участках выпуклой формы рельефа. И по ним тоже может проходить линия отрыва лавин, особенно в период нестабильности снежного покрова. На широких и гладких склонах лавины могут сойти где угодно. Валуны, деревья на склоне и выступы рельефа играют роль "якорей" и помогают удерживать снег на месте до тех пор, пока их не засыпает. Такие склоны менее лавиноопасны, чем открытые склоны, но подобные якоря должны располагаться очень близко друг от друга, чтобы по ним можно было пройти, не вызвав схода лавины. Более того, подобные якоря могут оказаться участками повышенной нагрузки, потому что снег выше них по склону держится на месте, а по бокам от них сползает под действием гравитации. Таким образом, давление на толщу может быть самым сильным около якорей. В результате чего, они могут оказаться начальными точками отрыва лавин.

Существует несколько классификаций лавин, в основу которых положены разные признаки: тип снега (рыхлый или плотный), содержание в снегу воды, характер движения, поверхность скольжения, морфология пути.

Однако общая классификация лавин должна отражать наиболее существенные их признаки и служить практическим целям организации защиты от лавин. Этим требованиям в наибольшей степени отвечают два подхода к подразделению лавин на главные типы. Первый генетический - исходит из учета причин схода лавин, о которых говорилось выше; ценность его состоит в возможности разработки прогноза наступления лавинной опасности. В основе второго подхода лежат учет рельефа снегосборного бассейна и пути движения лавины. Этот принцип подразделения лавинных аппаратов позволяет рассчитывать объемы и дальности выброса лавин, т. е. необходим при картировании лавиноопасных территорий. В данном пособии мы рассмотрим первый подход к классификации лавин.

Генетическая классификация лавин, наиболее полно разработанная советским исследователем В. Н. Аккуратовым, включает следующие классы и типы лавин.

I. Класс сухих (холодных) лавин.

Состоят такие лавины обычно из сухого снега; сходят преимущественно зимой; пути схода строго не ограничены - могут сходить по ровному склону и частично по воздуху. Они имеют максимальную скорость, могут образовать воздушную волну. К классу сухих относятся следующие типы лавин:

1. Лавины из свежевыпавшего снега. Такие лавины возникают из-за перегрузки склонов при продолжительных снегопадах. Для схода лавин достаточно 0,3-0,5 м свежего снега. В многоснежных районах умеренного климата этот тип лавин является основным.

2. Лавины из метелевого снега. Причина их возникновения - большая скорость роста составляющей силы тяжести на склоне. Это наиболее характерный тип лавин для районов с умеренно холодным климатом и бурным ветровым режимом.

3. Лавины, связанные с перекристаллизацией снега и образованием слоев глубинной изморози (силы сцепления в которых ослаблены). Обычно редкие, но мощные лавины.

4. Лавины температурного сокращения снежного покрова. Эти лавины возникают в результате резкого понижения температуры воздуха. Также редкий тип лавин.

II. Класс мокрых (теплых) лавин.

Формируются такие лавины из влажного или из мокрого снега; сходят они преимущественно весной; пути схода обычно постоянны; движение осуществляется по нижним горизонтам снега или по грунту; скорость движения меньше, чем у сухих лавин; воздействие связано главным образом с давлением тяжелых (пропитанных водой) масс снега.

1. Лавины, возникающие в результате радиационных оттепелей. Это маломощные лавины южных (солнечных) склонов.

2. Лавины, связанные с оттепелями и весенним снеготаянием, обычно состоят из влажного, реже мокрого снега. Поверхностью скольжения служит обычно поверхность раздела слоев снега, т.е. лавины относятся к категории пластовых.

3. Грунтовые лавины формируются весной из мокрого, полностью пропитанного водой снега, вследствие продолжительных оттепелей и дождей или при бурном снеготаянии во время фенов. Сходят всегда по определенным путям, поэтому, как правило, имеют названия. Переносят значительное количество обломочного материала. Грохот этих лавин жители Альп называют «лавинным громом». Наиболее разрушительные в классе мокрых лавин.

Лавины - одно из наиболее широко распространенных и опасных природных явлений горных стран. Упоминания о лавинах встречаются в сочинениях писателей древности, живших более 2000 лет назад. Древнегреческий историк Полибий (201 -120 г. до н. э.) пишет о потерях от лавин при переходе войск Ганнибала через Альпы (218 г. до н. э.). Древнеримский географ Страбон (63 г. до н. э. - 20 г. н. э.) писал о лавинной опасности, подстерегающей путешественника в Альпах и на Кавказе.

В январе 1951 г. в зоне лавинных катастроф оказалась вся Альпийская горная цепь длиной около 700 км и шириной до 150 км. Снегопад, сопровождавшийся буранами, продолжался во многих районах в течение семи дней и закончился резким потеплением. Количество выпавшего снега местами превышало годовую норму осадков в 2-3 раза и достигало 2- 3 м. Склоны оказались перегруженными снегом, и начался массовый сход лавин. Нарушилась вся транспортная сеть Альп - шоссейные и железные дороги были местами разрушены или завалены и временно закрыты. Лавины сошли в местах, где многие поколения жителей их не знали. Были уничтожены здания отелей, заповедные леса. Сезон получил название «Зима террора».

В феврале 1999 года лавина массой в 170 тыс. т полностью разрушила посёлок Гальтур в Австрии, вызвав гибель 30 человек, а в начале марта 2012 года серия лавин в Афганистане разрушила жилые дома, вызвав гибель не менее 100 человек.

В России снежные лавины распространены в горных районах Кавказа, Урала, в Восточной и Западной Сибири, Дальнем Востоке, на Сахалине.

В наши дни, многие страны накопили значительный опыт защиты от лавин.

Комплекс противолавинных мероприятий состоит их двух основных категорий - профилактической и инженерной.

Профилактические мероприятия сводятся к предупреждению о лавинной опасности и ее ликвидации искусственным сбрасыванием. Для предупреждения лавинной опасности составляются карты лавиноопасных зон и прогноз времени схода лавин.

Профилактические мероприятия включают также оповещение населения о наступлении лавиноопасных периодов.

Искусственное сбрасывание лавин проводится минометами или подрывом взрывчатыми веществами площади лавиносбора. Лавиносборы обстреливают и для контроля, чтобы проверить устойчивость снега на склоне.

Инженерные мероприятия применяются обычно для защиты от лавин населенных пунктов и капитальных сооружений. Для этого строятся туннели, галереи, навесы. Обычно эти сооружения используются для прикрытия отдельных участков на железных, шоссейных дорогах, проходящих в горах.

Уже много лет возводились сооружения, изменяющие путь движения лавины, уменьшающие скорость и дальность выброса, - лавинорезы, клинья, направляющие стенки, обойные дамбы и др.

Они частично гасят энергию лавины или отводят ее от защищаемого объекта. Часто практикуются и такие инженерные методы, как террасирование, застройка склонов снегоудерживающими щитами. Они предупреждают соскальзывание снега из лавиносборов. Это дорогой, но эффективный способ борьбы с лавинами. Охрана и восстановление лесов на склонах гор по-прежнему считается одним из важнейших мероприятий в лавиноопасных районах. В Альпах лес, снесенный лавиной, немедленно восстанавливают. Посадку лесов обычно сочетают с застройкой склонов снегоудерживающими конструкциями.

Естественной защитой от лавин служит густой лес. Он препятствует перераспределению снега ветром, разделяет снежный покров на отдельные участки. В Швейцарии закон, запрещающий рубки леса на склонах гор, существует с XIV в. Уничтожение лесов на склонах гор всегда стимулирует лавинную деятельность.

Селевые потоки

Сель – бурный грязевый или грязекаменный поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Селевые создают угрозу населенным пунктам, железным и автомобильным дорогам и другим сооружениям, находящимся на их пути.

Непосредственными причинами зарождения селей служат ливни, интенсивное таяние снега, прорыв водоемов, реже землетрясения, извержения вулканов.

Момент возникновения лавины, т.е. срыва снежных масс со склона, означает преодоление силой тяжести сил сцепления внутри или у нижней границы снежного покрова.

Исследователи выделяют четыре главные причины возникновения лавин.

Первая -- это перегрузка склона снегом при длительных снегопадах и метелях (когда происходит быстрое увеличение снежной массы). Массовый сход лавин вызывается обычно именно этой причиной.

Вторая -- уменьшение прочности снега при перекристаллизации. Снег как пористая среда хороший тепло изолятор. В условиях умеренного климата температура в приземном слое снежного покрова обычно держится около 0°, тогда как на поверхности она сильно колеблется. При значительных отрицательных температурах на поверхности снежного покрова внутри снежной толщи возникает температурный градиент и начинается миграция водяных паров из нижних (теплых) горизонтов в верхние (холодные). Вынос части вещества из нижних горизонтов приводит к их разрыхлению и формированию слоя глубинной изморози, силы сцепления в котором незначительны. Лавины, возникающие главным образом по этой причине, сравнительно редки, но велики по объему и разрушительности. Их называют иногда лавинами замедленного действия, поскольку момент их схода не связан с условиями погоды, как это происходит с лавинами, формирующимися при перегрузке склонов во время снегопадов и метелей.

Третья -- это температурное сокращение снежного пласта. Оно возникает в результате резких колебаний температуры воздуха. Снег пластичен при температуре около 0° и становится хрупким с понижением температуры, Если снежный покров, лежащий на склоне, уплотнен, он может находиться в напряженном состоянии, т.е. иметь зоны сжатия и растяжения (надо отметить, что на изменения внешних условий пласт реагирует как единое целое). При этом вследствие резкого охлаждения в снегу возникают трещины. Разрыв снежного пласта может вызвать лавину, если давление сдвига превысит силы сцепления.

Четвертая -- ослабление связей при снеготаянии. С появлением воды под поверхностью снега происходит ослабление или разрушение связей как между кристаллами или зернами фирна, так и между слоями снега. В зависимости от интенсивности снеготаяния и глубины промачивания снежной толщи формируются разные типы лавин. При радиационном таянии снега, захватывающем тонкий слой, на южных склонах образуются мелкие поверхностные лавины. При оттепелях (особенно с теплым ветром или дождем) образуются мокрые лавины средней мощности; при этом верхний (влажный) слой снега соскальзывает по нижнему, не затронутому процессами фильтрации воды. При продолжительных оттепелях и дождях, когда промачивается вся толща снега, возникают мощные грунтовые лавины, движущиеся по грунту и захватывающие массу обломочного материала.