Баринов А.В., Седнев В.А., Шевчук А.Б. и др. Опасные природные процессы

Подождите немного. Документ загружается.

173

174

Одним из наиболее распространенных факторов служит разрыхление

тех или иных слоев снега в результате переноса водяного пара в снежной

толще от горизонтов с его избытком к горизонтам с относительным недос-

татком. Соответствующий перепад создается разницей температуры отно-

сительно теплого нижнего и выхоложенного верхнего слоя снега. При этом

нижний слой разрыхляется, в нем происходит перекристаллизация ледя-

ных зерен и образуется глубинная изморозь. Плотность этого слоя посте-

пенно уменьшается (в 2–3 раза и более) и, наконец, достигает критической

величины. Возникает лавина типа II, 1а. В особо холодных условиях про-

цессы температуроградиентной перекристаллизации могут затрагивать и

верхние слои снежного покрова (тип II, 1б).

Условия для вертикальной миграции водяного пара в снежной толще и

перекристаллизации снега могут создаваться также перепадом влажности

воздуха в толще снежного покрова и над ним, что бывает при сухих ветрах.

Этот механизм сублимационной перекристаллизации и отвечающий ему тип

лавин II, 2 встречается редко и лишь в особых климатических условиях.

Другим фактором ослабления прочности лежалого снега и возникно-

вения эпигенетических лавин (типа II, 3) служит увлажнение снежного по-

крова при его таянии; при увеличении влажности снега от 0 до 20 % вели-

чина сцепления уменьшается в 5 раз.

Полигенетические лавины возникают при различных сочетаниях на-

званных факторов, а также при выпадении дождя на снежный покров, что

увеличивает его вес и одновременно уменьшает прочность.

Обламывание снежных козырьков, созданных метелями, является важной

самостоятельной причиной схода лавин с уступов приморских и приречных

террас, с бровок карьеров. В явном виде в классификацию В. В. Дзюбы она не

внесена (как и во все другие классификации, касающиеся лишь горных лавин),

но может найти свое место в типах лавин I, 2 и I, 3 (табл. 2.33).

Лавины комбинированного происхождения характеризуются суммар-

ным значением сил, уменьшающих снега на склоне, и сил, непосредствен-

но сдвигающих снег со склона (табл. 2.34).

Таблица 2.34

Типы лавин комбинированного происхождения

Длительно действующие

причины уменьшения сил,

удерживающих снег на склоне

Причины увеличения сил, непосредстве

но

сдвигающих снег со склона

Снегопад,

Снегонакопл

ние

при общей

метели,

ОМ

Снегонако

п-

ление

при низовой

метели, НМ

Температурное разрыхление снега + + +

Ветровое разрыхление снега + + +

Ослабление сцепления в снеге при его тая-

нии

+ + +

175

Участки склонов, с которых обрушиваются лавины, называются лави-

носборами. Большинство лавиносборов – это различные понижения, в ко-

торых снега накапливается больше, чем на выпуклых участках склонов.

Высота верхней кромки крупных лавиносборов над дном долин измеряется

многими сотнями метров, их площадь – десятками гектаров. Геоморфоло-

гическая классификация лавиносборов включает эрозионные врезы, дену-

дационные воронки, кары с плоским дном или деформированные эрозией.

Очаги лавин с лавиносборами этих типов имеют общую черту: пути лавин

в них проходят выраженным руслам – лоткам. Поэтому такие очаги объе-

динены названием лотковые. К этой группе добавлены плоские (нерасчле-

ненные) лавиноопасные склоны. Лавиносборы разных типов имеют раз-

ную площадь и угол наклона поверхности. В зависимости от геологиче-

ских условий различается шероховатость их поверхности. С увеличением

угла наклона их повторяемость возрастает, и объемы уменьшаются

(рис. 2.13).

С увеличением шероховатости поверхности лавиносборов повторяе-

мость лавин снижается, так как высота снежного покрова, необходимого

для образования лавин, должна превышать высоту неровностей микро-

рельефа не менее чем на 30–40 см. Объемы лавин при прочих равных ус-

ловиях зависят от величины площади лавиносбора, на которой создаются

единые условия срыва снежного пласта. Эти условия определяются геомет-

рией лавиносбора и отражаются в распределении на его поверхности зон

различной высоты покрова (большей в понижениях) и различных напряже-

ний в снежной толще (растягивающие напряжения на выпуклых элементах

рельефа, сжимающие на вогнутых элементах). По этим причинам в каждом

лавиносборе проявляются участки преимущественного срыва лавин. В ма-

лом лавиносборе с простейшей геометрией лавины часто сходят сразу со

всей его поверхности. В большом лавиносборе и в лавиносборе со сложной

геометрией срыв лавины сразу со всей поверхности – редкое событие. Та-

кие лавиносборы делятся на ряд участков преимущественного срыва ла-

вин. В каждом отдельном случае критические значения высоты снежного

покрова и площади срыва зависят от его физико-механических свойств и

существенно изменяются при изменении метеорологических условий. Оп-

ределение этих значений является важнейшей частью оперативного прогно-

за времени схода лавин.

176

Рис. 2.13. Приближенная зависимость повторяемости и объемов лавин

из снега разных типов от угла наклона склона:

1 – мелкие лавины; 2 – крупные лавины

Непрерывно во время

снегопадов

Десятки раз в год

Ежегодно

Повторяемость

Раз в десятки лет

Объем

n · 10

n · 10 м

Распределение

лавин из разных

типов снега

Лавины из свежевыпавшего снега

Лавины из снежной доски

Лавины из тающего снега

Область

во

доснежных

потоков

10° 20° 30° 40° 50° 60° 70°

177

Лавины могут состоять из сухого чистого снега, но также могут вклю-

чать то или иное количество свободной воды и каменного обломочного

материала, захваченного на их пути. Нет резких рубежей, которые отделя-

ли бы по вещественному составу лавины от других форм быстрого движе-

ния материала по склону (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Вещественный состав снежных лавин и других видов движения

различного материала на склонах:

1 – чистые сухие лавины; 2 – чистые водотоки; 3 – сухие осыпи;

4 – лавины с тем или иным содержанием обломочного материала и (или) влаги;

5 – водоснежные потоки; 6 – водотоки с разным количеством снега

и (или) обломочного материала; 7 – сели; 8 – оплывины грунта и смеси снега

с грунтом; 9 – осыпи с разной долей снега; 10 – различные обрушения и потоки,

возможные на техногенных скоплениях обломочного материала, но редкие в природе

Обрушение лавин с плоских склонов происходит широким фронтом.

В лавинных очагах иных типов обрушивающаяся масса концентрируется в

канале, что позволяет существенно возрасти ее скорости и дальности вы-

броса. Лавины из тяжелого влажного снега движутся в виде четко ограни-

ченных потоков. Лавина, образованная из мягкой, легко разрушающейся

снежной доски или из рыхлого сухого снега, представляет собой снеговоз-

душное облако, толщина которого (при прочих равных условиях) больше,

чем толщина лавин из других типов снега, и измеряется десятками метров.

Мокрые лавины называют текучими, сухие – пылевыми. Существенно

турбулизованные сухие лавины отличаются тем, что практически весь снег

движется во взвешенном состоянии. Промежуточный, или смешанный, тип

движения наблюдается у сухих лавин из снежной доски, состоящих из от-

носительно плотного нижнего и пылевого верхнего слоя. Перед достаточ-

но быстрыми сухими лавинами со взвешенным или промежуточным типом

Снег – 100 %

Вода – 100 %

Каменный обломочный

материал – 100 %

178

движения образуется область значительного сжатия воздуха или воздуш-

ная волна. Особо легкий верхний слой сухой лавины может продолжать

свое движение после остановки основной ее массы. Такое явление назы-

вают снеговоздушным потоком или волной. Собственно воздушная волна

сжатия и снеговоздушная волна при практическом их рассмотрении обыч-

но объединяются под первым или вторым названием.

Характерные значения скорости движения, плотности и давления ла-

вин на перпендикулярное их пути препятствие на участке наибольшего

разгона приведены в табл. 2.35. Величины давления отвечают средним из

указанных значений скорости и плотности.

Таблица 2.35

Значения скорости движения, плотности и давления лавин

с разным типом движения

Тип лавин

Скорость м/с

Плотность, г/см

Давление, 10

Па

Из сухого снега, пыле-

вые с взвешенным ха-

рактером движения

30–70

(125)

0,02–0,15 25

Из сухого снега, с те-

кучим нижним и

взвешенным верхним

слоями (данные для

нижнего слоя)

20–40

(60)

0,05–0,30

(110)

Из мокрого снега, те-

кучие

10–20

(30–40)

0,30–0,40 8

Примечание: * – характерные значения; ** – максимальные значения.

Давление собственно воздушной волны в момент наибольшего разго-

на лавины может достигать 0,5·10

Па, давление снеговоздушной волны на

участке, расположенном сразу за фронтом остановившегося плотного тела

лавины, – (0,5–1,0)·10

Па. Разрушительные способности лавин характери-

зуются тем обстоятельством, что при давлении 10

Па разрушаются дере-

вянные и легкие каменные постройки, при давлении 10·10

Па вырываются

с корнем взрослые деревья, при давлении 100·10

Па повреждаются или

разрушаются наиболее прочные, в том числе бетонные, здания.

В каждом лавинном очаге сходят лавины разных размеров. Их можно

условно разделить на крупные, достигающие дна долины, и мелкие, оста-

навливающиеся на склоне. Приблизительное распределение лавинных оча-

гов в горах зоны умеренного климата по продолжительности среднего ин-

тервала между сходом крупных лавин представлено на рис. 2.15. В наибо-

лее активных очагах сходит до 10–15 лавин в год.

179

Рис. 2.15. Относительное число лавинных очагов с различной

продолжительностью интервала между сходом лавин,

достигающих дна долины, в горах умеренного пояса

Для каждого лавинного очага существуют пределы зон выброса ла-

вин. Для очерчивания этих пределов требуется знать максимальную даль-

ность выброса лавин. Ее можно определять с помощью коэффициента об-

щего сопротивления движению лавины, зависящего от геометрии лавинос-

бора, пути движения и зоны выброса на подножие склона, но главным об-

разом, от площади и угла наклона лавиносбора. Этот коэффициент чис-

ленно выражается тангенсом угла наклона прямой линии, проведенной от

верхней кромки лавиносбора в точку остановки фронта наиболее крупной

для данного очага лавины. Он может быть представлен и величиной угла

наклона этой линии. При равных углах наклона лавиносбора он более велик

для лавиноопасных плоских склонов и менее для очагов лотковых лавин. На

основе данных наблюдений рассчитаны значения углов, отвечающие вели-

чинам коэффициента общего сопротивления движению для очагов лотко-

вых лавин в зависимости от площади и угла наклона лавиносбора.

Сползание снежного покрова по склонам (рис. 2.15) происходит по-

всеместно и постоянно, его скорость и оказываемое снегом давление на

препятствие зависят от толщины пласта, температуры и плотности снега,

наклона и характера поверхности склона. Во многих горных районах спол-

зающий снег регулярно повреждает древесную поросль, ломает заборы на

склонах; в случаях же образования экстремально толстых и влажных пла-

стов снега сила их давления на препятствие достигает 10

– 10

Па (многих

Средний интервал между сходом лавин в год

Относительное число

лавинных очагов, %

1 3

20 40 50 100

180

тонн на квадратный метр) и оказывается достаточной для выкорчевывания

взрослых деревьев и разрушения легких построек.

В некоторых условиях ускорение сползания снега в лавиносборах

служит предвестником схода лавин. На плоских склонах небольшой высо-

ты и определенной крутизны могут наблюдаться формы движения снежно-

го пласта, промежуточные между сползанием и обрушением. Это – осовы,

отличающиеся от настоящих лавин тем, что снежный пласт движется ла-

минарно, не дробясь и не теряя своей общей формы, а от настоящего спол-

зания – тем, что в нем образуются разрывы. Выламывание сползающим

снегом деревьев на залесенном склоне может послужить поводом после-

дующего его обрушения в виде лавины.

Названием водоснежные потоки предложено объединить разные и

слабо изученные виды быстрых смещений снежного покрова по уклону,

происходящих при существенном участии талой воды, и занимающих

промежуточное положение между настоящими лавинами и паводками ве-

сеннего снеготаяния. Отдельные виды водоснежных потоков упоминаются

под названиями гидронапорных лавин, холодных водоснежных селей,

снежных гидронапорных селей, снеговодокаменных селей, снежногрязе-

каменных потоков и др., рассматривающих часть видов водоснежных по-

токов как селей весеннего снеготаяния, которые распространены в высоко-

горных и среднегорных районах Субарктики и умеренного пояса.

Распространение и режим лавин

Лавинообразование – это разделение снежного покрова на обруши-

вающиеся порции. География лавин может быть понята через географию

снежного покрова и твердых осадков (табл. 2.36, 2.37, 2.38). Снег может

выпадать в условиях средней суточной температуры воздуха до +2 – 4 °С,

среднемесячной до +6 °С. При температуре – 4

С и ниже выпадают только

твердые осадки.

Таблица 2.36

Площадь лавиноопасных территорий мира

Район

Лавиноопасная

площадь,

тыс. км

% от площади

района

% от всей

лавиноопасной

площади суши

Зарубежная Европа

(с островами)

743 15,5 8,0

Зарубежная Азия

(с островами)

2540 9,6 27,5

181

Окончание табл. 2.36

Район

Лавиноопасная

площадь,

тыс. км

% от площади

района

% от всей

лавиноопасной

площади суши

Северная Америка

(с островами)

1670 8,2 18,1

Южная Америка 533 2.9 5,8

Африка 28 0,1 0,3

Австралия, о. Тасма-

ния, Новая Зеландия,

Новая Гвинея

58 0,7 0,6

Антарктида (с остро-

вами)

181 1,3 1,9

Россия (в составе

СССР)

3500 15,6 37,8

Вся суша 9253 6,2 100,0

Снежный покров, существующий непрерывно не менее 30 суток, на-

зывают устойчивым. Устойчивый снежный покров образуется в районах со

средней температурой самого холодного месяца не выше –3 °С , неустой-

чивый – до +1 – 2 °С, а также в районах с крайне скудными осадками, хотя

и с весьма низкой температурой. В районах (поясах) неустойчивого снеж-

ного покрова суммарное число дней со снежным покровом изменяется от

10 до 50. В горах располагаются районы (пояса) редких снегопадов, огра-

ниченные изотермой самого холодного месяца +8 – 10 °С с числом дней со

снегом от 0 до 10. Снежный покров и лавины – порождение ионосферы, т.

е. того слоя атмосферы, в котором влага существует в виде кристаллов

льда. Другим порождением ионосферы являются ледники, некоторые из

них образуются из лавинных снежников. В полярных широтах ионосфера

касается поверхности планеты и ярко проявляет себя в виде Гренландского

и Антарктического ледников; ближе к экватору ионосфера отделяется от

поверхности равнин и оставляет свои метки – ледники на все более высо-

ких горах.