По следам лавин. К.С.Лосев

Веками люди боялись гор и избегали их. Только такие великие полководцы древности, как Александр Македонский, Ганнибал, Кир, осмеливались со своими армиями пересекать величайшие горные хребты Ойкумены. Действительно, в горах человека подстерегает множество естественных опасностей: обвалы, камнепады, оползни, бурные реки, сели, крутые склоны, пропасти, а зимой самый опасный и частый враг — лавины, которые угрожают у каждого крутого склона. Но человек все-таки всегда шел и будет идти в горы.
Сейчас, когда о лавинах известно уже достаточно много, важно, чтобы все, кто любит горы и работает или отдыхает там, имели представление о природе лавин — этого опасного спутника зимы и не совершали необдуманных действий, помня слова Шамфора о том, что „три четверти безумств на поверку оказываются просто глупостями".
Лавины — частое явление в горах. Многим кажется, что о них известно все, но это далеко не так. Снег и лавины таят еще много загадок. В Советском Союзе уже возникла обширная литература о лавинах, предназначенная для специалистов, но хорошего, краткого и доступного всем руководства пока нет. Эта книга — тоже не руководство: в ней рассказано о природе лавин, возможности прогноза и борьбы с ними, способах изучения лавин, спасательных работах, истории исследования и о лавинщиках — тех, кто изучает это стихийное явление. Автор надеется, что кому-то она поможет, кого-то предостережет, так как, если в медицине профилактика - это половина дела, то при работе или отдыхе в зоне лавинной опасности это - все.



И снежных вихрей подъятый молот
Бросил нас в бездну, где искры неслись,
Где снежинки пугливо вились...
А. Блок. Снежная маска

Обследовав развалины древнего селения Архыз,
мы пришли к выводу, что его разрушили снежные лавины...
Поэтому мы решили назвать это
древнее селение городом „Белой смерти".
Г. К. Тушинский. Космос и ритмы природы Земли


ЛАВИНЫ- ПРОШЛОЕ И НАСТОЯЩЕЕ

Лавинные катастрофы. Где падают лавины? Лавинная опасность возрастает. История слова

В маленьком просмотровом зале было тихо — только чуть слышно стрекотал кинопроектор, разворачивая на небольшом экране цветные картины Скалистых гор. Потом возникла невысокая каменная башня с установленным на ней безоткатным орудием. Раздался выстрел, и где-то у гребня горного склона возник снежный фонтанчик взрыва. От места взрыва в снежном покрывале побежала трещина, и вдруг вся верхняя часть заснеженного склона пришла в .движение и снег понесся вниз. Снежная лавина быстро разрасталась — она мчалась прямо на зрителей. Вот уже весь экран закрыли клубящиеся вихри, а потом экран погас и голос за кадром очень буднично сообщил о том, что оператор, снимавший фильм о лавинах, погиб; погиб в этот самый момент в снежном обвале, который, вопреки всем расчетам лавинщиков, домчался до места съемки. Оператора фильма Джона Германа извлекли из-под снежного завала уже бездыханным. Киноаппарат тоже удалось отыскать в снегу, пленка в нем хорошо сохранилась.
Этот эпизод напомнил, как опасны зимой горы, как коварно пушистое снежное покрывало, лежащее на склонах. Горцы хорошо знают, что снег — это не покрывало, а скорее белый саван для тех, кто, находясь зимой в горах, забывает о том, что в невесомом снегу дремлют силы, которые очень опасно пробудить.
Снежные лавины — одна из величайших сил природы. Они переносят не только снег, но и камни, почву, обломки деревьев. Подавляющее число лавин сходит в незаселенных и не посещаемых человеком местах, но когда человек и лавина встречаются— результат может быть трагическим.

Лавинные катастрофы

Полного кадастра лавинных катастроф пока не создано, но летописи, рукописи, книги и людская память сохранили для нас описания многих случаев гибели людей под лавинами.
Первые упоминания о лавинных катастрофах встречаются еще в античных описаниях походов Александра Македонского в горы Средней Азии и через Гиндукуш в Индию.
В своей „Истории" римский историк Полибий (201—120 до н. э.) писал о походе карфагенян через Альпы: „Но когда войска Ганнибала дошли до одного узкого места, где не могли пройти ни слоны, ни вьючные животные, упала лавина, и дух войска упал". Переход Ганнибала через Альпы в ноябре 218 года до нашей эры продолжался 33 дня. В горы вошло 80 тысяч пехотинцев, 12 тысяч всадников и 37 слонов, а в долину реки По в северной Италии с гор спустилось только 20 тысяч пехотинцев, 6 тысяч всадников и один слон. Остальные пали жертвами горцев, холода, снежных бурь и лавин.
Альпы имеют самую длинную летопись лавинных катастроф, хотя античность и раннее средневековье почти не оставили нам письменных свидетельств. Первый подлинный средневековый документ сообщил о гибели в лавине части свиты епископа Рудольфа, который на рождество 1129 года направлялся в Рим через перевал Большой Сен-Бернар. Начиная с XV века в хрониках все чаще упоминается о лавинных катастрофах в Альпах. В некоторых местах до сих пор служат мессы в память о жертвах лавинных катастроф. Рыцари и купцы, монахи и пилигримы, крестьяне и пастухи ежегодно гибли на тропах и перевалах Альп. Хронику этих катастроф в увлекательной форме изложил австрийский лавинщик Вальтер Фляйг в своей книге „Внимание, лавины!" (Москва, 1960). Пришлось столкнуться с лавинами в Альпах и русским. Осенью 1799 года из Италии в Швейцарию шла армия под предводительством А. В. Суворова. На лавиноопасном перевале Сен-Готард и в узкой горной долине на пути к Чертову мосту армия понесла незначительные потери от лавин. Недалеко от Чертова моста в нише, вырубленной в крутом горном склоне, стоит памятник суворовским солдатам. Зимой его ежегодно перекрывают лавины.
В нашем веке самая крупная катастрофа произошла в Альпах, во время первой мировой войны, на австро-итальянском фронте. По последующим оценкам, здесь от лавин погибло до 60 тысяч солдат — больше, чем в результате военных действий. А 16 декабря 1916 года осталось в памяти как „черный четверг". В этот день лавинами было засыпано более 6 тысяч солдат. Всего же в тяжелую зиму 1916/17 года жертвами лавин стало более 10 тысяч человек.
Эрнест Хемингуэй, который был прекрасным горнолыжником и в первую мировую войну находился на австро-итальянском фронте в Альпах, так писал о лавинах: „У зимних обвалов нет кличек. Они внезапные, страшные и смертоносные".
Впоследствии в Альпах еще не раз — в 1917, 1919, 1923, 1925, 1931, 1935, 1945, 1951, 1954, 1968, 1975 годах — выпадали зимы с сильными снегопадами, метелями и лавинами, но ни одна зима не уносила столько жертв, сколько „черный четверг" 16 декабря 1916 года.
В Европе лавинные катастрофы отнюдь не являются привилегией Альп. Уже давно ведется учет жертв в Исландии. Еще в сагах сообщалось о гибели 5 человек в 1118 году, а 24 декабря 1613 года на острове погибло сразу 50 жителей. С 1800 года число жертв лавин достигло почти 500 человек, разрушено 470 зданий, уничтожено 3500 голов скота.
В Норвегии в 1679 году под лавинами погибло до 500 человек, а в 1755-м —около 200. Крупная лавинная катастрофа произошла в 1886 году, когда белая смерть, как называют лавины в Альпах, унесла 161 человека. В одной из последних катастроф, зимой 1955/56 года, погибло 30 человек. Неоднократно упоминаются лавинные катастрофы, происходившие в прошлом веке, и в монастырских рукописях Болгарии.
И все же Альпы остаются главным местом разгула белой смерти. Одна из самых жутких катастроф произошла во Французских Альпах совсем недавно: в 1970 году лавина, обрушившаяся на отель в Валь-д'Изер, погубила около двухсот туристов, а другая снесла детский санаторий около Сен-Жерве, похоронив 80 человек — детей и обслуживающий персонал.
В Соединенных Штатах лавинные катастрофы участились в период „золотой лихорадки", когда масса людей хлынула в Скалистые горы на поиски золота и серебра. В 1874 году вблизи городка Альта был засыпан лагерь старателей, в котором погибло 60 человек. Список разрушенных лавинами лагерей и поселков достаточно велик. Но крупнейшая лавинная катастрофа в США была связана со строительством трансконтинентальной железной дороги через Скалистые горы.
В марте 1910 года в районе перевала Стивене через Каскадные горы в штате Вашингтон снежными заносами были блокированы три поезда. Здесь, на маленьком полустанке Веллингтон, который находился как раз между двумя снегозащитными галереями, раньше лавин никогда не было, так как крутой горный склон над полустанком покрывал густой лес. Но в лето, предшествовавшее этой страшной зиме, лесной пожар уничтожил лес — естественную защиту от снежных лавин. Никто не обратил на это внимания. И вот в ночь на 1 марта после многодневного снегопада и метели огромная масса снега шириной в полкилометра и толщиной в несколько метров ринулась вниз с оголенного склона. Пассажирский и почтовый поезда были уничтожены, состав со снегоочистителем и семь паровозов превратились в груду железа. На полустанке уцелела только гостиница. Люди, выбравшиеся из нее, героическими усилиями смогли спасти из-под снега и обломков только 22 человека. Число погибших точно неизвестно, видимо, их было около 100 — мужчин, женщин и детей.
В том же году, но значительно севернее в Канаде под лавинами погибли 62 рабочих, которые прибыли на перевал Роджер в Британской Колумбии, чтобы вызволить из снежного плена поезд трансканадской железной дороги, блокированный заносами и лавинами.
И в наше время дороги, горные поселки и шахтерские городки в Скалистых горах США и Канады не раз становились жертвами лавин: Твин-Лейкс в штате Колорадо 21 января 1962 года, Гранд-Дюк-Майн в Британской Колумбии 18 февраля 1965 года, поселок Террас в той же Британской Колумбии 22 января 1974 года и многие другие.
В большинстве стран Азии учет лавинных катастроф не ведется. Только время от времени газеты сообщают о жертвах лавин на горных дорогах Турции и Ирана, Афганистана и Непала, о снесенных поселках и деревушках. Большинство альпинистов, погибших при восхождении на Эверест, были сорваны с его склонов и погребены лавинами.
Первое упоминание о лавинах в Гималаях в индийской литературе находим в поэме „Мегахдут" („Облако-вестник"), написанной Калидасой (ок. V века): „Гималаи, обладающие огромными достоинствами и в том числе драгоценными минералами, имеют один недостаток — лавины. Но этот изъян незаметен среди других ценностей, подобно тому как пятна на Луне не уменьшают света, который от нее исходит".
Первые серьезные попытки изучить лавины в Гималаях были начаты индийской армией в 1960 году в связи с военными действиями на индийско-китайской границе. В 1969 году был организован специальный отряд, который начал систематические исследования лавин в Гималаях. В 1973 году одна из групп лавинного отряда попала в снежный обвал, два человека погибли и 20 были серьезно ранены. С этого случая начинается официальная летопись лавинных катастроф в Индии. Очень часты лавинные катастрофы в Японии, где в 1938 году в Сиайдани лавина сорвала второй этаж дома и разбила его о скалы вместе с находившимися в нем 73 рабочими. В невысоких горах Японии лавинные катастрофы случаются почти каждый год.
Самые крупные катастрофы всех времен связаны с одним из живописных районов Перу в Южной Америке. Над долиной реки Сайта в цепи Анд возвышается увенчанная шапкой ледников гора Уаскаран. 10 января 1962 года телефонистка в одной из отдаленных деревушек вдруг увидела сорвавшееся с вершины Уаскарана белое клубящееся облако. Тогда она еще не знала, что с верхнего, покрывающего вершину горы, ледника сорвались около 2—3 миллионов кубических метров снега и льда. Эта масса падала вдоль почти вертикального обрыва высотой в километр на ледник, лежавший в чаше глубокого цирка. Содрав с него снег и захватывая по пути обломки камней, песок и гальку, лавина устремилась к поселку Ранраирка и достигла его спустя 7 минут, проделав путь в 16 километров. В поселке и нескольких деревушках, уничтоженных лавиной по дороге, погибло более 4 тысяч человек.
31 мая 1970 года гора Уаскаран опять напомнила о себе. Наш этот раз после землетрясения огромные массы снега и льда снова упали на нижележащий ледник, откололи от него часть льда, и эта масса устремилась по старому руслу к долине реки Сайта, вовлекая в движение рыхлые породы и воду небольшого озерка, лежавшего на пути. Первоначальные 5—6 миллионов кубометров снега и льда лавины превратились в 50 миллионов кубических метров снега, льда, каменных глыб, песка и глины. Передний вал обвала возвышался над уровнем долины почти на 90 метров — на высоту тридцатиэтажного дома. Лавина 1962 года остановилась перед небольшим холмом, который защитил тогда город Юнгай. Но на этот раз холм не смог защитить город: из 20 тысяч его жителей уцелело лишь несколько человек. Отстроенный заново поселок Ранраирка был снова стерт с лица земли. Лавина дошла до русла реки Сайта и, круто повернув, прошла вниз по течению реки еще на сотни метров. Последующие исследования показали, что Уаскаран и в прошлом рождал гигантские лавины.
О лавинах на территории нашей страны писал еще Странабон 2000 лет назад в своей „Географии": „... и на Кавказе лавины подстерегают путешественников и взимают много жертв". Крупнейшую катастрофу древности на территории нашей страны в буквальном смысле слова раскопал известный специалист по лавинам Г. К. Тушинский. В верховьях реки Большом Зеленчук в урочище Архыз у подножья хребта Абишира-Ахувба он обнаружил большое селение аланов, которое было разрушено лавинами в XIII веке и потому покинуто населением Г. К. Тушинский доказал, что в XIII—XIV веках в результате участившихся суровых и многоснежных зим лавинами на Кавказе были уничтожены многие высокогорные селения и дороги; населенные пункты с тех пор располагаются намного ниже по склонам. Как считает Тушинский, именно активизация лавинной деятельности была одной из причин падения государства аланов.
Приход русских на Кавказ не мог не столкнуть их с белой смертью. Есть сведения о гибели русского военного отряда под лавиной в 1817 году при попытке проникнуть к Эльбрусу.
Особенно богата устными и письменными преданиями история лавинных катастроф на Военно-Грузинской дороге. Многие лавины получили собственные имена. Вот, например, лавина „Майорша": ехала по дороге майорша в экипаже, а свою горничную, которая ей чем-то не угодила, заставила идти пешком. Девушка легко прошла опасное место, а грохочущий, тяжелый экипаж вызвал лавину, которая завалила его вместе с майоршей. Лавина „Персидская" названа так в память о погибшем под ней делегации, которая ездила в Санкт-Петербург приносить извинения по поводу убийства Александра Сергеевича Грибоедова, русского посла в Персии.
Уже в наше время, в 1932 году, огромная лавина стерла с лица земли поселок Арашенд в Южной Осетии.
Зимой 1942/43 года советским солдатам, защищавшим основные перевалы Кавказа от фашистов, пришлось вплотную столкнуться с лавинами. Солдат готовили к боевым действиям в горах известные альпинисты. Это позволило избежать таких потерь от лавин, которые отмечались на австрийско-итальянском фронте во время первой мировой войны. Но все же отдельные группы солдат не избежали гибели. Погибали и фашистские горные егеря. Участник боев на перевалах Кавказа А. Гусев, ныне профессор, лично наблюдал, как взвод егерей, пересекавших лавиноопасный склон, был целиком сметен лавиной. Наши альпинисты, хорошо знавшие горы, искусственно вызывали лавины, уничтожая таким способом вражеских солдат.
Одна из самых известных в нашей стране лавинных катастроф произошла не на Кавказе, а в невысоких, но очень многоснежных Хибинских горах на Кольском полуострове. Здесь еще в 1912 году со слов местных жителей саами было записано предание о том, как чужеземцы напали на них и они были вынуждены спрятаться на вершине горы, куда поднялись по безопасному склону. Враги же стали подниматься по лавинному склону, на который мудрая старуха-саами набросала сухие стебли осоки, чтобы создать впечатление, что именно здесь саами поднялись на гору. Снег обвалился, и враги погибли в лавине.
В начале 30-х годов в Хибинах началось освоение богатых залежей апатитов. Здесь были построены рудники, дороги, линии связи и жилой поселок. Строители были еще мало знакомы с нравом лавин этих мест. Катастрофа произошла 5 декабря 1935 года. После сильной метели и снегопада на поселок Кукисвумчорр сошли одна за другой две лавины, которые разрушили несколько одно- и двухэтажных домов, засыпали железную дорогу, снесли линии связи и высоковольтную линию, сбросили с путей паровоз и протащили его на 150 метров вниз по склону. Под обломками зданий погибло несколько десятков людей. Принятые энергичные меры позволили в дальнейшем избежать подобных катастроф на комбинате „Апатит". Только сохранившиеся до сих пор в поселке Кукисвумчорр фундаменты снесенных домов напоминают о прошлой трагедии.

Комментарии (17)

Всего: 17 комментариев
  
#1 | Анатолий »» | 11.11.2012 18:44
  
1
Тысячу триста лет назад буддийский монах Сюань Цзан, пресекая Тянь-Шань и Памир, потерял под лавинами многих своих спутников. В своей книге „Записки о странах Запада", оконченной в 648 году, он назвал лавины „снежными драконами". И сейчас „снежные драконы" рыщут в горах Тянь-Шаня и Памира.
Мне пришлось быть свидетелем лавинной катастрофы в Западном Тянь-Шане, на северных склонах Кураминского хребта, где лавина выстрелила, как из пушки, из сравнительно небольшой впадины на оголенном склоне в январе 1956 года. Она разрушила среднюю часть длинного барака, построенного у подножья склона. Лавина шириной всего метров 30, а объемом порядка 1000 кубических метров аккуратно вырезала среднюю часть строения, даже не сдвинув в местах среза асбестоцементные плитки на крыше.
Г. К. Тушинский рассказывал мне о подобном же случае на острове Сахалин. Здесь на пути лавины оказался современный санаторий. К счастью, чисто случайно никто не пострадал.
В этих двух случаях трудно предъявлять особый счет инженерам-строителям. Была середина 50-х годов; в нашей стране активно работало всего несколько профессионалов-лавинщиков. В учебниках для строительных вузов лавинам тогда уделялось не более нескольких строк самой общей информации, которую даже очень старательный студент мог не вспомнить уже через несколько дней после экзамена. Не была достаточного опыта строительства в горных условиях. Советские лавинщики в те годы даже не могли точно сказать, в каких горных областях нашей страны регулярно падают лавины.

Где падают лавины?

Теперь лавинщикам известны все лавиноопасные районы нашей страны. Каждый изыскатель, любой инженер, взглянув на карту лавинной опасности СССР, может определить необходимость изучения лавин в месте будущего строительства. Начало такой карте положили письма с анкетами, которые автор этой книги в конце 50-х годов рассылал во все горные районы страны: на метеостанции, в местные советы народных депутатов, научные учреждения. На письма откликнулись многие энтузиасты. И вот на карту точка за точкой ложились места схода лавин: горы Чукотки и Камчатки, горы Сахалина и Курильских островов, Сунтар-Хаята, Колымский хребет, Саяны, горы Бырранга, хребты Закавказья, Карпаты, горы Забайкалья и Прибайкалья, даже Крымские горы. Стало ясно, что практически нет гор, где бы не отмечались снежные обвалы.
Но это было только начало. Гидрометеорологическая служба СССР совместно с Лабораторией по изучению лавин и гляциальных селей Московского государственного университета начали систематический сбор информации о лавинах в горах нашей страны. Были опрошены все высокогорные метеостанции, обработаны аэрофотоснимки, произведены облеты многих территорий, высажены вертолетные десанты, изучены космические снимки. Этот огромный материал был использован для составления карт лавинной опасности отдельных горных территорий, а потом все данные были сведены в единую карту лавинной опасности на территории СССР. Карта стала документом для всех строительных организаций. Она нужна также туристам, прокладывающим маршрут зимнего похода в горах; геологам, ведущим круглогодично разведку полезных ископаемых, работникам сельского хозяйства, использующим зимние пастбища в горах, одним словом, всем тем, кто зимой находится в горах (рис. 1).


Карта показала, что территория, на которой сходят лавины, занимает 20 % площади нашей родины.
В Швейцарском федеральном институте изучения снега и лавин в специальном контейнере хранится карта лавинной опасности этой страны — набор планшетов стандартного размера с наклеенными на них листами карты масштаба 1:50 000, или 0,5 километра в 1 сантиметре. На карте нанесены все места схода лавин, зарегистрированные за время наблюдений в Швейцарских Альпах. Их насчитывается около десяти тысяч. Недаром еще в прошлом веке известный исследователь альпийских лавин Иоганн Коац писал: „Лавины — одно из самых распространенных, грандиозных, могущественных и вместе с тем гибельных явлений Швейцарских Альп". Из 10 тысяч лавин, занесенных в кадастр, по крайней мере 3 тысячи угрожают дорогам, средствам связи, населенным пунктам.
Карты лавинной опасности, подобные швейцарским, есть во всех альпийских государствах — ФРГ, Франции, Австрии, Италии, Югославии. Они составлены в масштабах от 1 :25000 до 1:500000 в зависимости от потребностей страны. В общей сложности в Альпах насчитывается почти 20 тысяч мест схода лавин, которые в научной литературе (по аналогии с речным водосбором) называют лавиносбором. Другой широко используемый термин — лавинный очаг. По некоторым альпийским лавиносборам лавины сходят несколько раз в год, в других они бывают крайне редко — один раз в несколько сотен лет. Так, понадобилось почти 300 лет, чтобы снова сошла лавина Монтиола в долине Монтафона в Швейцарии, где последний раз она вызвала разрушения в зиму 1689 года — одну из самых лавинных в истории Швейцарских Альп.
Такие же карты созданы в некоторых скандинавских странах, в Исландии, в Чехословакии, Польше и Румынии.
В США и Канаде карты с указанием мест схода лавин создаются на все горные участки, которые осваиваются тем или иным способом, но обзорной карты лавинной опасности нa всю территорию этих стран, как это сделано в Советском Союзе, пока нет.
Так или иначе, можно с уверенностью сказать, что во всех горных районах с устойчивым снежным покровом наблюдаются лавины. Совсем не обязательно, чтобы это были такие высокие горы, как Альпы, Кавказ или Гималаи. В невысоких горах, таких, как Хибины, горы Скандинавского полуострова, горы островов Северного Ледовитого океана, горы Урала, лавины тоже часты и опасны. На Курильских островах и Камчатке они падают прямо в океан с крутых высоких берегов, поднимающихся над водой на 100—200 метров. Мне приходилось видеть небольшие обвалы снега на крутых склонах оврагов даже в Подмосковье.
Сейчас стало ясно, что дополнительную лавинную опасность создает деятельность человека, выражение „горы рождают лавины" устарело. Как только человек уничтожает лес на склонах гор, они сразу же оказываются во власти лавин. Но бывает и так, что человек создает лавиноопасные участи „на ровном месте", очень далеко от гор, при прокладке, например, железных и шоссейных дорог. На склонах глубоких дорожных выемок иногда возникают лавины, которые толстым слоем снега перекрывают дороги, создавая перерывы в движении и опасность аварии. Создание открытых карьеров для добычи полезных ископаемых также приводит к возникновении опасности, так как на крутых склонах карьер может накопиться снег и тогда возникнет лавина. Терриконы — искусственные холмы из пустой породы — тоже могут стать местами образования лавин.
Небольшие, обязанные своим существованием исключительно человеку, лавины может наблюдать любой житель города или деревни. Это „лавины с крыш", как их назвал популяризатор лавинных исследований Вальтер Фляйг. Снег постепенно сползает с крутых крыш и потом обрушивается вниз на землю, а иногда на зазевавшихся людей, и это далеко на всегда заканчивается только испугом — известны случаи гибели людей под такими лавинами с крыш. К счастью, гораздо чаще они вызывают только небольшие разрушения. Как-то мне пришлось консультировать своих знакомых по вопросу защиты от подобной лавины, которая несколько раз разрушала печную трубу. У других знакомых снег, обрушившийся с крутой части крыши дома на пологую крышу террасы, разрушил ее. Вот, оказывается, как просто создать свою собственную лавину, свою собственную „домашнюю" лавинную катастрофу.

Лавинная опасность возрастает

Лавинщики хорошо знают, что ущерб от лавин возрастав из года в год. Это подтверждают многочисленные факты. Особенно много таких фактов собрано в альпийских странах, где их учет ведется очень давно. В Швейцарии, классической стране лавин, описание ущерба с точными подсчетами числа разрушенных жилых домов, других построек, погибшего скота, уничтоженного лавинами леса встречаются уже в средние века. Много лет подряд Швейцарский федеральный институт изучения снега и лавин издает ежегодник, в котором дается подробный анализ лавинных условий прошедшей зимы, описывается ущерб, причиненный хозяйству страны, и перечисляются все случаи захвата людей лавинами.
Статистика утверждает, что за весь XIX век в Швейцарии произошло 9 крупных лавинных катастроф, когда разбушевавшаяся снежная стихия нанесла большой урон значительной части страны, а за 75 лет XX века таких катастроф было уже 17. В Австрии, другой альпийской стране, количество лавинных катастроф ежегодно возрастает на 10 %, если взять за отправное пятилетие с 1946 по 1950 год.
Число людей, гибнущих под лавинами, резко меняется из года в год: за двадцать зим, с 1949 по 1969 год, были случаи, когда в альпийских государствах — Австрии, Италии, ФРГ, Швейцарии и Югославии — погибло 274 человека (зима 1950/51 года) и 188 человек (зима 1953/54 года). В эти зимы белая смерть собрала обильный урожай. Но были годы, когда в Альпах погибло совсем немного людей, например, зимой 1954/55 года—только 15 человек. Однако, если усреднить данные о гибели людей по пятилетиям и взять за отправное пятилетие период с 1954 по 1960 год, то окажется, что в каждое следующее пятилетие число жертв белой смерти возрастало более чем на 10%.
Все эти факты утверждают, что, несмотря на ежегодные затраты 30—35 миллионов долларов на защитные мероприятия от селей и лавин в Альпах, увеличение количества наблюдательных станций, передачу лавинных прогнозов по радио и телевидению, ущерб от лавин непрерывно возрастает. То же самое отмечается и в горных областях других стран.
Причиной роста ущерба и жертв от лавин является сам человек. И дело здесь не только в его активном воздействии на природу. Просто человек активно пошел в горы.
Надо сказать, что коренные жители гор в зимнее время стараются не углубляться в горы, а если уж идут туда, то используют для этого веками проложенные пути, которые, как правило, проходят в стороне от лавиноопасных склонов. В общем, они строго придерживаются правила, сформулированного в шутливой туристской песне: „Умный в гору не пойдет"... Именно поэтому, работая в горах Средней Азии и других горных областях, я не мог получить удовлетворительной информации о лавинах от местных жителей — она редко бывала точной.
Причины активного вторжения человека в горы разнообразны. Это прокладка дорог и линий связи по наиболее прямым направлениям. Например, кратчайшее расстояние между Северной и Средней Европой и Италией лежит через перевалы Альп, так же как между Европейской частью СССР и Закавказьем — через перевалы Главного Кавказского хребта, а между Востоком и Западом США — через перевалы Скалистых гор.
Это освоение новых территорий с богатыми природными ресурсами. Нередко оно возможно только при условии преодоления систем горных хребтов, как это было при освоении плодородных районов Калифорнии, на пути к которым стояли многочисленные хребты Скалистых гор. В нашей стране примером этого является прокладка Байкало-Амурской железнодорожной магистрали.
Горы влекут людей и своими подземными сокровищами, поэтому разработка месторождений полезных ископаемых в горах так или иначе сталкивает человека с белой смертью. Использование гидроресурсов горных рек, развитие горного сельского хозяйства, наконец, использование гор как мест отдыха — все это приводит ко все более и более широкому проникновению людей в царство лавин.
Однако наибольшее число людей в горы привлекает зимний спорт, и особенно катание на горных лыжах. Именно эта категория составляет основную часть армии, двинувшейся в горы. Действительно, количество лыжников и туристов в горах в последние десятилетия растет чрезвычайно быстро.
Альпы уже давно превратились из страны горного фермерства в центр европейского и даже международного туризма. Особенно быстро этот процесс происходил в последние три десятилетия. Количество фермерских хозяйств за это время сократилось в Итальянских и Баварских Альпах на 25%, а во Французских даже на 50 %. В то же время количество постоянного местного населения непрерывно росло; фермы перестраивались в пансионаты и гостиницы для туристов и горнолыжников, а освободившееся сельское население перешло в сферу обслуживания туристов. Наряду с этим в горах появилось множество дач и вилл.
Мне неоднократно приходилось бывать в Давосе — небольшом городке в Швейцарских Альпах. Когда-то в прошлом эта был известный курорт для людей, страдающих заболеваниями легких. Но сейчас все изменилось. Давос превратился в центр горнолыжного спорта, поэтому присутствие там больных людей стало даже нежелательным. Зимой городок полон вполне здоровых, слегка седеющих спортивного вида мужчин, вид и поведение которых свидетельствуют, что они преуспевают в жизни. Их сопровождают молодые, очень симпатичные и очень спортивные женщины — постоянные или так называемый „разъездные секретари", выполняющие разнообразные функции. Горнолыжный спорт довольно дорогое, но весьма престижное хобби на Западе.
На главной и в общем-то единственной улице Давоса нет обычных жилых домов, а только гостиницы, пансионаты, мотели — их перечень занимает основное место в справочника о достопримечательностях города. Это не удивляет — только с 1951 по 1970 год число туристов и горнолыжников в Давосе возросло в 5 раз, а в целом по Швейцарии — в 3 раза. Еще более поразительные перемены произошли в Австрии, где число туристов и горнолыжников за тот же период возросло в 15 раз, а в некоторых районах даже в 30 и 40 раз! В зимнее время плотность населения в горнолыжных центрах Альп равняется, а нередко и существенно превышает, плотность населения такого густонаселенного государства, как Нидерланды. При наплыве лыжников и туристов она там иногда достигает 1700 человек на квадратный километр, тогда как в Нидерландах плотность составляет всего 300 человек на квадратный километр! Это неудивительно — сейчас в Западной Европе насчитывается до 20 миллионов любителей лыж, большая часть которых зимой устремляется в Альпы.
В Соединенных Штатах в послевоенный период также начался горнолыжный бум. О его размахе можно судить по известному месту проведения зимних Олимпийских игр 1960 года — горнолыжному центру Скво-Вэлли. Он открылся в 1949 году, когда там был пущен первый подъемник. Тогда его посещали сотни лыжников. А после Олимпийских игр, зимой 1961/62 года, там побывало 100 тысяч лыжников и туристов.
В небольшой горной стране Болгарии в начале нашего века, в 1920 году, лыжами увлекались всего несколько десятков человек; сейчас в Болгарии более 100 тысяч лыжников, и значительная их часть занимается горнолыжным спортом.
Бурный рост горнолыжного спорта и горного туризма происходит и в нашей стране. В Карпатах, на Кавказе и в Закавказье, на Тянь-Шане, в Хибинах, в горах Южного Сахалина и Камчатки созданы быстрорастущие центры горнолыжного спорта и зимнего отдыха, где проводят свой досуг десятки тысяч человек. Они выросли за последние 10—20 лет прямо на наших глазах.
Зимой 1957/58 года мне впервые пришлось попасть в Терскол — крошечный поселок у подножья Эльбруса. До города Тырныауза в то время шла асфальтированная, хотя местами сильно разбитая дорога, а дальше в направлении Терскола по склонам долины реки Баксан петляла узкая, едва присыпанная щебенкой грунтовка. Терскол белел чистым снегом, на фоне которого горели янтарные от солнца стволы сосен. Над их зелеными кронами, как дозорная пограничная вышка, одиноко возвышалась деревянная башня для экспериментов по изучению внутриоблачных процессов. Вокруг башни под пологом леса, засыпанные глубоким снегом, стояли деревянные домики Эльбрусской высокогорной экспедиции АН СССР, а немного в стороне, у склона лепились немногочисленные жилища местного балкарского населения. Эльбрус сверкал на фоне неба необыкновенной голубизны, охраняя тишину этих мест, которую нарушали только гул отдаленных или грохот близких лавин.
Сейчас в Терсколе все изменилось: выросли многоэтажные гостиницы международного класса — „Иткол", „Азау", „Чегет", поднялся комплекс зданий базы ЦСКА, появились здания лаборатории географического факультета МГУ, построенные в стиле швейцарских шале, стоят новые жилые дома, на склоны Чегета шагнули опоры кресельной дороги, а с поляны Азау к вершине Эльбруса устремилась канатная дорога. Зимой толпы людей бродят по поселку, по утрам шумит рынок. У подъемников толпится очередь лыжников и туристов, которых по субботам и воскресеньям непрерывно подвозят специальными автобусами из курортных мест Северного Кавказа! За этим шумом уже не слышно звуков падающих лавин, а домики бывшей Эльбрусской экспедиции совсем затерялись среди жилых зданий и гостиниц.
Число людей, которые едут зимой в горы, теперь намного превышает войска Италии и Австрии, полки А. В. Суворова и армию Ганнибала вместе взятые. И если в этих условиях удается удерживать потери и гибель людей от лавин на относительно низком уровне (по сравнению, например, с катастрофой на австро-итальянском фронте в „черный четверг" 1916 года), то достигается это исключительно благодаря расширению наших знаний о лавинах, проведению контроля и профилактических мероприятий, развитию методов прогноза, созданию систем защитных сооружений.
Альпийская статистика говорит о том, что на первом месте по числу погибших под лавинами стоят лыжники и туристы. В большинстве случаев это люди или группы, нарушившие правила и требования, связанные с пребыванием в горах в зимний период. В 90 % случаев они сами вызывают губящую их лавину. Таких людей известный исследователь лавин Г. К. Тушинский называл „потенциальными покойниками",
Другой тип „потенциального покойника" — невежда, который плохо представляет себе опасности зимних гор, а если он и слышал о лавинах, то считает, что с ним-то как раз ничего и не случится. Наконец, есть еще один тип людей, которые сами прекрасно осведомлены об опасностях зимних гор и которые поэтому не могут оказаться в числе покойников, но они создают „потенциальных покойников" толпами. Используя горнолыжный бум, они делают бизнес на строительстве домов в лавиноопасной зоне, которые потом продают вместе с участками земли, а также пансионатов и гостиниц, в которые вселяются ничего не подозревающие лыжники. Дело доходит до того, что запрещается публиковать карты с обозначением участков, подверженных воздействию лавин, так как это может вызвать падение цен на землю и стоящие на ней здания. Лавинщика, опубликовавшего такие сведения, могут через суд заставить уплатить штраф за „нанесенный ущерб". Слова замечательного и очень самобытного лавинщика, первого исследователя лавин в Соединенных Штатах, Монтгомери Отуотера: „Лыжников, предпринимателей и официальных лиц необходимо хорошенько пугать не реже, чем раз в три года. Иначе они начнут думать, что лавины — это плод чьего-то воображения",- относятся прежде всего к перечисленным выше категориям людей.
  
#2 | Анатолий »» | 11.11.2012 18:45
  
1
Лавинщикам нередко приходится сталкиваться с лицами, чьи действия иногда переходят границу разумного.
В 1976 году мне пришлось увидеть своеобразный монумент невежеству и формализму при решении проблемы лавинной опасности. Это было в Австрии, в известном центре горнолыжного спорта Нейстифте. Мы стояли на крутом склоне горы, внизу перед нами лежал городок. Представитель Управления по борьбе с селями и лавинами земли Тироль с увлечением рассказывал историю схода лавин на этот городок, начиная с середины прошлого века, и с горечью констатировал, что на пути тех лавин, которые сошли здесь в прошлом веке и даже в 1951 году, сейчас построено много новых домов — коммерческие соображения оказались выше соображений безопасности. Даже некоторые общественные здания были построены в опасной зоне. В подтверждение этого он показал фотографию одной из последних катастроф, на которой было отчетливо видно, что язык лавины уперся в двухэтажное здание, завалив первый этаж, а над окнами второго этажа отчетливо виднелась надпись „Народная школа".
Со склона это здание было прекрасно видно: двухэтажный светлый дом с балкончиком на стороне, обращенный к горам. Перед домом были расположены какие-то легкие разноцветные конструкции. „Перевели ли школу в другое место из столь опасной зоны?" — спросил я представителя Управления. „Да, — подтвердил он,— школа теперь вон там".— И он махнул рукой в сторону церкви. „А что это за конструкции?" — я снова повернулся к бывшей школе. Представитель Управления протянул мне сильный армейский бинокль. В бинокль я увидел перед зданием хорошо оборудованную детскую площадку с горками, каруселями, качалками и лесенками из металла и разноцветного пластика, а на том месте, где на старой фотографии виднелась надпись „Народная школа", теперь было написано „Детский сад". Когда я удивленно сообщил об этом австрийцу, он заявил: „Не может быть!", а потом, разглядев в бинокль надпись и детскую площадку, вздохнул: „Не могу понять, как это получилось!" Что ж, даже в этой классической стране лавин, так много сделавшей для борьбы с белой смертью, не так просто бороться с невеждами и бюрократами, облеченными официальными полномочиями, которые там и здесь создают „потенциальных покойников", забывая о том, что снег в горах может стать опасным и коварным врагом.

История слова

Слово „лавина" пришло в русский язык из немецкого, от слова Lawine, которое представляет собой видоизмененное древнегерманское слово „лафина" (Lavine), а последнее ведет свое происхождение от латинского корня „лаб" (lab), что означает „неустойчивость", „подвижность"; достаточно вспомнить происшедшее от этого же корня слово „лабильность" — неустойчивость. На основе этого же корня в средневековой латыни возникло слово „лабина" (labine).
Римляне не знали слова „лавина" — это явление природы они называли „молес нивиум" (moles nivium), то есть „груда снега", а позднее „казус нивиум" (casus nivium), то есть, буквально, „снежный казус". В средние века все писали средневековой или вульгарной латыни, и, видимо, какой-то неизвестный нам автор создал термин „лавина" и ввел его обиход, нисколько не заботясь, а скорее всего, не зная об уже существующих латинских терминах. Во всяком случае, уже в рукописях VI века появилось слово „лавина", которое затем все чаще стало встречаться в научных трактатах и хозяйственных записях.
Надо сказать, что слову „лавина" повезло: хотя каждый народ, живущий в горах, имеет собственные слова для обозначения этого стихийного бедствия, и говорящие на немецком языке жители Альп не составляли исключения, все же в немецкий литературный и научный язык вошел именно этот термин, а не его местные эквиваленты. Определенную роль для утверждения слова „лавина" в немецком языке сыграла драма Шиллера „Вильгельм Телль", на страницах которой он неоднократно упоминает это стихийное явление:


В стране широкой тесно будет мне.
Уж лучше пусть над головой лавины.

Гремит и грохочет лавина в горах,
Стрелок не робеет на скользких тропах.

То ледники. Они гремят ночами.
На нас оттуда катятся лавины.

В „Горной песне" Шиллер снова обращается к образу лавины;

Страшись пробужденья лавины ужасной:
В молчании пройди по дороге опасной.

Гете в „Фаусте" тоже говорит о лавине:
Я для того пошел пешком по скалам
И в руки взял дорожную клюку,
Чтобы внимать лавинам и обвалам...

В русском языке в начале XIX века для обозначения лавины использовали слово „обвал". Вспомним стихотворение! А. С. Пушкина „Кавказ":

Отселе я вижу потоков рожденье
И первое грозных обвалов движенье... :

В „Путешествии в Арзрум во время похода 1829 года", рассказывая о Дарьяльском ущелье, по которому проходит Военно-Грузинская дорога, А. С. Пушкин так описывает лавину: «... услышал я глухой рокот. „Это обвал",— сказал мне г. Огарев. Я оглянулся и увидел в стороне груду снега, которая осыпалась и медленно съезжала с крутизны». Несколько раньше в том же произведении А.С. Пушкин упоминал об обвале в июне 1827 года: „Огромная глыба свалясь засыпала ущелье на целую версту и запрудила Терек". Из этого текста неясно о каком обвале идет речь — грунтовом или снежном. Но можно предположить, что речь идет о лавине, поскольку в стихотворении 1829 года „Обвал", по всей видимости, на основе рассказов об этом случае он пишет:

Оттоль сорвался раз обвал,
И с тяжким грохотом упал,
И всю теснину между скал
Загородил,
И Терека могучий вал
Остановил.
Вдруг истощась и присмирев,
О Терек, ты прервал свой рев;
Но задних волн упорный гнев
Прошиб снега...
И затопил, освирепев,
Свои брега.
И долго прорванный обвал
Неталой грудою лежал,
И Терек злой под ним бежал
И пылью вод
И шумной пеной орошал
Ледяный свод...

Пожалуй, нет более выразительного описания лавины, запрудившей реку, прорыва лавинной плотины и образования над рекой снежного моста из лавинных отложений.
А. С. Грибоедов описал лавину в таких строках:
...Я был в краях,
Где с гор верьхов ком снега ветер скатит,
Вдруг глыба этот снег в паденьи все охватит,
С собой влечет, дробит, стирает камни в прах,
Гул, рокот, гром, вся в ужасе окрестность.

Но термин „обвал", безусловно, не подходил к описанию лавины, так как требовал поясняющего слова — „снежный", поэтому в современной научной и художественной литературе, как правило, употребляется слово „лавина" и гораздо реже „снежный обвал".
В поэме „Кавказский пленник", написанной в 1828 году, Лермонтов использует слово „лавина":

Глядел он с ними, как лавины
Катятся с гор и как шумят,
Как лавой снежною блестят,
Как ими кроются долины...

Как уже упоминалось, жители гор имеют свои эквиваленты слову „лавина". У жителей Альп, говорящих на немецком языке, есть даже целый набор терминов: „лау", „лан", „элауинен" и другие —свое слово в каждой долине. В Болгарии горцы лавины называют „преспи" или „соспи", в Осетии на Кавказе — „сахиа" и „заей". Знать местные названия грозного явления природы просто необходимо, так как уже по названии: местности, долины или горы можно судить о лавинной опасности района. Например, в Альпах такие названия, как Валь-Лавинуаз (Долина Лавин), Ланер-Копф (Лавинная Голова — наименование горы) или Ланский лес, говорят сами за себя. На Кавказе названия, подобные Сахиайы Ком (Лавинное ущелье) или Зейгалан Хох (Гора, с которой всегда сходят лавины), являются прямым предостережением проектировщикам и строителям.
У слова „лавина" со временем появился и более глубоки смысл по сравнению со средневековым вариантом. Сейчас оно обозначает особый характер процесса, свойственный многим снежным обвалам,— быстрое нарастание его во времени „вдруг глыба этот снег в паденьи все охватит". Понятие „лавинный процесс" нашло широкое применение в ядерной физике.


Исследовать истину в одном отношении трудно, в другом легко. Это видно из того, что никто не в состоянии достичь ее надлежащим образом, но и не терпит полную неудачу, а каждый говорит что-то о природе и поодиночке, правда, ничего или мало добавляет к истине, но, когда все это складывается, получается заметная величина.

Аристотель. Сочинения. Метафизика. Книга вторая

Мне кажется, что единственной надеждой на точный прогноз лавины может быть изобретение некоего очень сложного прибора, который должен находиться на лавиноопасном склоне, вести постоянные наблюдения и регистрировать непрерывный калейдоскоп сил, действующих в снежном покрове.

М. Отуотер, Охотники за лавинами


РОЖДЕНИЕ ЛАВИН

Многоликий снег. Лавины во время снегопадов и метелей. Неожиданные лавины. Мокрые лавины. Прогноз непредсказуемого

Мягкий пушистый снег... Приятно смотреть, как крупные хлопья снега медленно оседают на землю, деревья, крыши, подчеркивая контуры всего, что создано природой и человеком. После первого снегопада пейзаж всегда резко меняется, а в домах становится светлее от яркой, все окутывающей белизны.
Снег — друг. Он сохраняет зимой почву от промерзания, а растения от гибели. Снег — это запас влаги на полях. Накопленный зимой в горах, летом снег талой водой идет на поля засушливой зоны. Наконец, снег — это прекрасные зимние виды спорта.
Но снег и враг. Снегопады и метели засыпают дороги, резко затрудняют движение транспорта. Груз снега давит на крыши зданий, он липнет на провода и рвет их, снеголом повреждает деревья. А в горах наступает пора лавин.
  
#3 | Анатолий »» | 11.11.2012 18:45
  
1
Многоликий снег

Крутые склоны гор — это уже готовые пути для срыва и Движения лавин. Но без снега лавин быть не может. Поэтому, образно говоря, лавины начинаются в воздухе, когда где-то над горами из мощной стены облаков начинает сыпать снег.
Снегопады так же разнообразны, как и дожди, но вода, принесенная дождями, быстро стекает; остаются только иссякающие на наших глазах ручейки и высыхающие лужи. Снегопады же оставляют после себя долгий след — сохраняющиеся до весны слои снега, которые ложатся на предшествующие слои и всегда заметно от них отличаются. Причина такого различия лежит прежде всего в том, что от снегопада к снегопаду меняется форма выпадающих снежинок: то это шестилучевые звездочки, то сростки таких звездочек — хлопья, то мельчайшие ледяные столбики, то мягкие округлые комочки — снежная крупа. Число форм выпадающих снежинок гораздо разнообразнее, чем каждый из нас может себе представить. Разработанная в 1951 году Международная классификация включала 10 основных типов снежинок, в каждом из которых было выделено еще три дополнительных варианта формы (рис. 2).

Рис. 2.-Международная классификация выпадающих снежных кристаллов.
Символы: F1—пластинки; F2 — звездочки; F3—столбики; F4 —иголки; F5 —пространственные звездочки; F6 — столбики с пластинками; F7 — кристаллы неопределенной формы; F8 — снежная крупа; F9 — ледяные аерна; F0 — град. Первый столбик — графические символы.

Через 15 лет американцы Мегано и Ли опубликовали значительно более подробную классификацию, которая включала уже 80 форм снежных кристаллов. Сейчас считается, что существует, по меньшей мере, 130 разных форм снежинок! Такое большое число форм снежных кристаллов обусловлено сложностью и разнообразием условий температуры, движения воздуха и влажности в облаках, где они зарождаются, и изменением этих условий на пути снежинки к поверхности земли. За время снегопада форма выпадающих снежинок может несколько раз меняться; тогда в слое снега одного снегопада можно обнаружить вторичную слоистость, связанную с изменениями выпадавших кристаллов.
Снегопады разнообразны: это может быть редкий неторопливый снежок, который образует всего несколько сантиметров нового снежного покрова, но может быть и настоящий снежный ливень, когда снег валит так густо, что уже в двух-трех метрах ничего не видно, кроме падающей белой стены; снег ежеминутно залепляет лицо, а снежный покров растет прямо на глазах. Во время таких снежных ливней образуется очень мощный снежный покров — толщиной до метра и больше.
В Андрематте, городке близ Сен-Готарда, через который когда-то проходила суворовская армия, в катастрофическую зиму 1951 года в ночь на 20 января толщина снега в результате ливневого снегопада выросла на 1,5—2 метра. Утром началась эвакуация людей из зданий, которым угрожали лавины, а уже в 2 часа дня первая лавина уничтожила столетний отель „Мельница" и разрушила до основания стоявшую уже несколько сотен лет гостиницу „Три короля". Следующие лавины разнесли восемь военных казарм.
Сильные снегопады, во время которых толщина снежного покрова возрастает более чем на метр,— нередкое явление в горах нашей страны. Особенно часты они в горах Аджарии, в Карпатах, западной части Кавказа, Тянь-Шаня, Джунгарского Алатау, Алтая, которые стоят на пути западных ветров, подобно снегоудерживающим щитам у дорог, и перехватывают влагу, выносимую на территорию СССР с Атлантики, точно так же, как горы Сахалина, Курильских островов и Камчатки перехватывают потоки влаги с Тихого океана, где ливневые снегопады тоже не редкость.
В 1976 году, во время исключительной по обилию cнега зимы на Кавказе, в Сванетии после нескольких ливневых снегопадов на одном из склонов снега скопилось так много, что деревья высотой до 7 метров оказались погребенными под ним: поверх скрытого под снегом леса сошла лавина. Этот уникальный в истории изучения лавин случай был описан Г. К. Тушинским.
Все хорошо знакомы с обложными дождями, которые могут продолжаться и день, и два, и неделю. Такими же длительными могут быть и снегопады в горах. За время таких неторопливых снегопадов тоже образуется толстый снежный покров. Зима 1965/66 года была исключительно снежной и лавинной на огромной территории Средней Азии — от западных отрогов Памиро-Алая до Алтая. Толчком для схода гигантских лавин послужил длительный снегопад с 10 по 15 марта 1966 года, за время которого толщина снежного покрова выросла на 0,7-0,9 метра.
В целом в горах снега всегда намного больше, чем на окружающих равнинах, так как они являются естественными аккумуляторами осадков вообще и снега в частности, обостряя за счет своей высоты все атмосферные процессы, приводящие к образованию осадков. А понижение температуры воздуха с высотой в горах увеличивает долю снега в общей годовой сумме осадков.
Снег на крутых склонах гор накапливается не только во время снегопадов: ветер тоже способствует его накоплению и рождению лавин. В ясный солнечный день при полном затишье на дне долины на вершинах и гребнях гор можно увидеть словно курящуюся дымку, вытянутую в одном направлении. Это „снежные флаги" — перенос снега ветром с наветренного на подветренный склон. На подветренных сторонах гребней хребтов метели строят снежные карнизы, которые угрожающе нависают над склонами.
Особенно много снега на склонах накапливается тогда, когда ветер дует во время снегопада; толщина снега в лавиносборах в таких условиях растет очень быстро, возникают гигантские лавины. Именно такие условия — сильный снегопад и ураганный ветер — вызывали катастрофы в Альпах в 1951 и 1954 годах, в Скво-Вэлли в 1952 году, в Портильо (Чилийские Анды) в 1966 году, на Кавказе в 1976 году. У нас такое сочетание снега с ветром называют бураном, в Соединенных Штатах — снежным штормом, а научное его название — „общая метель".
Хибины — невысокие, ниже 1000 метров над уровнем моря, горы на Кольском полуострове — являются классическим местом лавин, рождаемых метелями. Плоские вершины Хибинских гор — идеальные хранилища снега, с которых метель словно метлой сметает его на крутые склоны, где накапливается толща мощностью до нескольких метров. Началась метель в Хибинах —жди лавин, об этом хорошо знают местные жители. Еще полвека назад швейцарский исследователь В.Паульке назвал ветер главным архитектором лавин.
Снег, только что отложенный снегопадом или метелью, называют новым снегом, но чаще свежим, свежевыпавшим или свежеотложенным снегом. Вес 1 кубического метра такого снега может меняться от 50 до 500 килограммов. Он может быть совершенно несвязным и сыпучим, как сухой песок. Такой снег называют „диким". Состоит он обычно из ледяных столбиков и иголочек, которые не имеют никаких выступающих частей, способствующих их сцеплению.
Когда снежные кристаллы имеют выступы, они сцепляются друг с другом при отложении, и тогда свежий снег образует связный слой. Степень связности сильно зависит от формы снежинок, температуры, при которой образуется слой, силы ветра, влажности снега. Достаточно связный слой снега называют снежной доской.
Метели, как правило, образуют связный свежий слой снега, который называют ветровым настом, а в научном языке официальный статус получил термин „ветровая доска". Иногда образуется такая плотная ветровая доска, что по ней можно легко ходить — она не проваливается, а иногда на ее поверхности не оставляют следов даже металлические канты горных лыж. Процесс образования метелевой „снежной доски" не вполне ясен. Предполагается, что ветер „упаковывает" переломанные и измельченные обломки снежных кристаллов в подходящие для них выемки на поверхности снежного покрова, где они заякориваются и смерзаются. Этот процесс напоминает работу грейдера, выравнивающего неровности дороги. Но возможен и вариант зацепления перемещаемых ветром частиц за неровности и выступы поверхности. Такие способы образования наста возможны при перекатывании частиц снега ветром по поверхности или при сальтации частиц, то есть прыжках частиц под ударами ветра, что наблюдается обычно в метровом слое воздуха над снежной поверхностью. Но ветер может переносить снег и на большой высоте — до 100 метров, когда вихревые потоки поднимают тучи снега и перебрасывают его на значительные расстояния — до того места, где вихрь ослабевает или затухает. При таком способе переноса указанные выше механизмы образования ветрового наста не работают. Далеко не все исследователи уверены в том, что перенос снега ветром на больших высотах над землей действительно имеет место. Но экспериментальных данных для окончательного ответа еще недостаточно. Прочность настов очень разнообразна, она зависит от скорости ветра, продолжительности метели, типа переносимого снега и типа выпадающих при метели снежинок, а также от температуры воздуха и ее изменений. Свежеотложенный снег может резко отличаться по своей влажности, то есть содержанию в нем свободной воды: он может быть сухим, и тогда связность его обычно бывает меньше; может быть влажным, и тогда связность увеличивается за счет слипания частиц снега; наконец, он может быть мокрый и практически несвязным. Обычные и метелевые слои снега образуют снежный покров, в котором идут сложные процессы преобразования снежинок в новые формы. В снежном покрове, лежащем на склоне, возникают напряжения. Определение сочетание этих процессов и напряжений в конце концов может привести снег в неустойчивое состояние, которое нередко реализуется в виде лавины.

Лавины во время снегопадов и метелей

Снег срывает со склонов только одна сила — сила тяжести. Чтобы понять ее роль, вырежем мысленно из слоя снега, лежащего на плоском склоне, куб. Силу тяжести, направленную вертикально вниз, в соответствии с законами механики, можно разложить на две составляющие — одна будет направлен перпендикулярно к поверхности склона, на котором лежи куб, а другая — параллельно этой поверхности (рис. 3).


Чем больше толщина снежного покрова на склоне, тем больше составляющая силы тяжести, направленной вдоль склона,- она растет прямо пропорционально толщине снега.
Наверное, каждый человек неоднократно прочувствовал на себе эту самую „составляющую": именно благодаря ей можно быстро съехать на лыжах или санях с горы. Но есть другие силы, которые противодействуют составляющей силы тяжести, направленной параллельно склону, и удерживают снег на склоне. Это, во-первых, сцепление нашего куба с нижележащим снегом или поверхностью грунта. Во-вторых, даже при отсутствии сцепления (а такое бывает) это сила трения, зависящая, по законам физики, от веса куба. Сумму сцепления и трения называют сопротивлением сдвигу. Наконец, в-третьих, смещению куба противодействует снег, лежащий ниже по склону, а вышележащий — удерживает его за счет связей между частицами снега. Эти силы обычно называют контурными. Их очень просто смоделировать: стоя на лыжах на склоне, упритесь палками перед собой, чтобы не съехать, или зацепитесь ими сзади за куст или дерево — вот вы и получили представление о контурных силах.
Хотя сила тяжести действует всегда, далеко не всегда возникает лавина. Дело в том, что сила тяжести — это только пороховой заряд, который надо чем-то воспламенить. Иначе говоря, нужен спусковой механизм, который даст силе тяжести возможность преодолеть силы, удерживающие снег на склоне,
Природа заготовила много „спусковых механизмов", но не все они известны. Попробуем найти спусковой механизм лавин, возникающих во время снегопадов и метелей, так как это наиболее благоприятные периоды образования лавин в горах, для чего обратимся к графику (рис. 4),


на котором по горизонтали отложено время от начала снегопада (или метели), а по вертикали — две величины: изменение за время снегопада суммы сил, удерживающих снег на склоне, и составляющей силы тяжести, стремящейсяvпривести снег в движение, превратить его в лавину.
Вскоре после снегопада образуется тонкий слой снега, в котором возникают силы, удерживающие его на склоне,—сцепление снежных кристаллов друг с другом и с той поверхностью, на которую он лег. Так как слой свежеотложенного снега очень тонок, то сила тяжести невелика — она много меньше сил, удерживающих пласт. При дальнейшем продолжении снегопада все будет зависеть от скорости изменения тех и других сил (см. рис. 4). Если сила тяжести будет возрастать быстрее сил, удерживающих снег на склоне, то в какой-то момент она сравняется с ними — наступят условия равновесия снежного пласта на склоне. Дальнейшее продолжение снегопада приведет к превышению силы тяжести, направленной вдоль склона, над удерживающими силами, и тогда пласт снега неизбежно обрушится в виде лавины. Вот он — спусковой механизм: скорость увеличения силы тяжести опережает скорость роста сил, удерживающих снег на склоне.
Составляющую силы тяжести очень просто выразить через толщину снежного покрова, если известна его плотность. Толщина свежеотложенного пласта, при которой устанавливаемой равновесие сил, удерживающих и сдвигающих пласт, называется критической толщиной. Огромное разнообразие видов свежеотложенного снега приводит к такому же разнообразию величин критической толщины снега. Очевидно также, что для одного и того же вида снега критическая толщина будет зависеть и от крутизны: чем больше крутизна склона, на котором лежит пласт, тем меньше его критическая толщина и наоборот. На склонах крутизной 60° и больше снег вообще не держится, при снегопаде он с таких склонов сразу осыпается. Все приведенные рассуждения относятся и к случаю накопления снега на склоне за счет его переноса ветром.
Теперь, когда ясен спусковой механизм образования лавин во время снегопадов и метелей, казалось бы, очень просто предсказать такие лавины: как только образовался пласт свежеотложенного снега, определяются все необходимые величины для расчета удерживающих его сил. По сумме этих сил определяется критическая толщина, то есть граница между устойчивым и неустойчивым состоянием. А дальше совсем просто: если известна скорость прироста высоты свежевыпавшего снега, то на эту величину делят критическую высоту и получают время, когда все силы уравновесятся. Пусть, например, критическая толщина будет 100 сантиметров, а скорость нарастания слоя — 10 сантиметров в час, тогда слой достигнет критической толщины через 10 часов, и после этого в любой момент можно ожидать лавину.
Конечно, на деле все не так просто. Рассмотренная модель устойчивости снега на склоне построена для идеальных условий, которые бывают очень редко. Так, склоны гор практически не бывают плоскими: в профиле они или вогнуты, или выпуклы, или даже волнистые, или это сочетание выпуклого и прямого участков, вогнутого и прямого и т. п. Форма продольного профиля существенно сказывается на устойчивости снега на склоне. Вдоль склона меняется и толщина снега, хотя в модели она была принята как постоянная; снег редко откладывается ровным слоем на склонах, особенно при участии ветра, а расчеты показывают, что изменение толщины снега в пределах 10 % на склоне крутизной 35° меняет критическую толщину снега почти в полтора раза. Еще одно допущение заключается в том, что силы сцепления, внутреннее трение и контурные силы принимаются неизменными во время снегопада. Наконец, допущение о неизменности скорости нарастания толщины снега за время снегопада тоже далеко не всегда соответствует реальным условиям.
Многие из этих допущений вполне преодолимы. Существует, например, соответствующий математический аппарат, с помощью которого можно учесть профиль склона и изменчивость толщины слоя снега. Можно чаще измерять скорость нарастания толщины снега во время снегопада или метели, чтобы вносить соответствующие поправки в расчеты. Но есть пока почти непреодолимая трудность — практически нет возможности измерить силы, удерживающие снег на склоне, то есть его сопротивление сдвигу, и контурные силы, так как нет приборов и методов, которые позволяли бы это делать надежно для всех видов снега в слое малой толщины. Особенно сложно определять силу сопротивления сдвигу. Обычно, как и для грунтов, ее представляют в виде суммы сил сцепления и трения. Приборы, применяемые для этого в механике грунтов, не всегда пригодны для снега, так как образцы снега при измерении их прочностных свойств часто деформируются.
Теория прочности снега пока еще недостаточно разработана; это связано не только со сложностью задачи, но и с тем, что серьезные механики и инженеры нередко иронически относятся к изучению свойств такого эфемерного вещества, как „прошлогодний снег". Известный специалист в области механики снега Малькольм Меллор, выступая в 1977 году на собрании Международного гляциологического общества, рассказал, что, когда он начинал работать в армейском подразделении по исследованию снега, льда и мерзлоты — Snow, Ice and Permafrost Research Establishment, или, сокращенно, SIPRE,— эту аббревиатуру многие маститые специалисты инженерного корпуса армии Соединенных Штатов расшифровывали так: Stupid Individuals Performing Ridiculous Experiments, что переводится как «Глупые индивидуумы, проводящие нелепые эксперименты». В некоторых аспектах такой взгляд на проблему механики снега сохранился до сих пор.
Неразработанность вопросов теории прочности снега, отсутствие надежных методов определения его механических свойств, казалось бы, предопределяют невозможность предсказания лавин во время снегопадов и метелей. Однако лавинщики - практики просто не подозревали, что проблема столь сложна, поэтому, понимая в целом необходимость определения механических свойств снега для решения проблемы прогнозирования лавин, они попытались решить ее чисто эмпирическим путем исключив необходимость обращения к этим свойствам снега.
Впервые такой прогноз лавин был разработан для района добычи апатитовой руды в Хибинах после лавинной катастрофы в конце 1935 года. Здесь еще в 1933 году была организована исследовательская станция для защиты от снега участили Кировской железной
  
#4 | Анатолий »» | 11.11.2012 18:46
  
1
дороги. Разразившаяся лавинная катастрофа заставила вплотную заняться разработкой прогноза лавин.
В Хибинах обвалы чаще всего происходят во время буранов — снегопадов с сильными метелями: на такие случаи приходится 80% всех обвалов снега. И.К.Зеленой, сотрудник созданной в 1936 году Снежно-метеорологической службы комбината „Апатит", изучил все метели и сопоставил их с днями схода лавин в районе поселка и подъездных путей. Оказалось что лавины возникают не при каждой метели. Порог, через который должна перешагнуть скорость ветра, чтобы наметать в лавиносборы с необходимой интенсивностью достаточное количество снега, составляет 10 метров в секунду. Только после его превышения через определенное время наступала опасная ситуация. Уже зимой 1936/37 года было выдано 15 „обвальным предупреждений", из которых 12 оправдалось.
В дальнейшем метод уточнялся. Были использованы дополнительные материалы по метеостанции на Апатитовой горе, которые лучше отражали ветровые условия района. Выявилось, что надо отбросить те случаи, когда при скорости ветра 10 метров в секунду и больше снегопада нет, а также, когда такой ветер не сопровождается метелью, так как поверхности снега укрыта от ударов ветра панцирем ледяной корки после оттепели или прочным ветровым настом от предыдущей метели. Была сделана попытка учесть направление ветра: оказалось, что самые крупные лавины возникают во время таких ветров с метелью, по отношению к которым склоны являются подветренными. Если сильный ветер с метелью дует вдоль склона, то лавины тоже обрушиваются, но размеры их значительно меньше.
Уже после Отечественной войны руководитель лавинной службы комбината „Апатит" В.Н.Аккуратов использовал для прогноза лавин, возникающих во время метелей, данные наблюдений за количеством переносимого снега, которые проводились на вершине горы Юкспор с 1936 года.
Количество переносимого метелями снега измеряется специальным прибором — метелемером, действующим как ловушка для летящих над поверхностью снежных кристаллов. С помощью метелемера можно определить, сколько граммов снега переносит ветер за минуту через каждый квадратный сантиметр в плоскости, перпендикулярной поверхности снега. Когда переносимый метелью снег попадает с наветренного на подветренный склон, ветер ослабевает, частицы снега выпадают и образуют наносы свежеотложенного снега, скорость нарастания которых прямо зависит от величины метелевого переноса. В.Н.Аккуратов определил, что лавины не образуются при метелевом переносе менее 1,5 грамма через квадратный сантиметр в минуту. Это означало, что в условиях Хибин метелевый перенос, меньший данного критического значения, не обеспечивает достаточно быстрого роста толщины свежеотложенного слоя, соответственно сумма сил, удерживающих снег на склоне, растет быстрее, чем составляющая силы тяжести. Спусковой механизм не срабатывает — „лавинная пружина" сжимается недостаточно. Но после того, как величина переноса снега при метели достигнет порога в 1,5 грамма через квадратный сантиметр в минуту, примерно через 10 часов следует ожидать схода первых лавин. Десять часов нужно для того, чтобы сжать „лавинную пружину" до отказа. Чем больше ветер переносит снега, тем быстрее сжимается лавинная пружина: при метелевом переносе втрое больше критического лавину следует ожидать через 6 часов, а при переносе в 8 раз больше критического лавины начнут сходить уже через 3 часа. Этого времени вполне достаточно, чтобы вывезти людей и технику в безопасное место и прекратить движение на дорогах, которым угрожают лавины.
Разработанный в Хибинах метод дает возможность предсказывать не время схода какой-то определенной лавины, а момент наступления такого периода во время бурана, когда в исследуемом районе в одном из лавиносборов может сорваться первая лавина. Таким образом, прогноз относится к целому, сравнительно однородному району, в котором могут быть десятки мест схода лавин. Прогноз считается оправдавшимся, если сошла хотя бы одна лавина, поэтому он получил наименование фонового прогноза времени наступления лавинной опасности, но для краткости говорят „прогноз лавин".
Такой метод прогноза можно назвать методом критических ситуаций: одно явление может вызвать другое явление, только перейдя определенный порог, причем в каждом конкретном месте сам порог может быть другим. Метод критических ситуаций хорошо работает там, где есть очевидная связь схода лавин с определенными метеорологическими явлениями, которые наблюдаются в предшествующий лавинам период.
В горах Уосач штата Юта в начале 50-х годов независимо от исследователей в Хибинах пришел к фоновому прогнозу времени наступления лавинной опасности при снежных штормах Монтгомери Отуотер. Потом он шутливо заметит, что толкнула его на этот путь нелюбовь копать шурфы в глубоком снежном покрове, так как в то время на Западе все лавинщики равнялись на швейцарскую школу тщательного изучения снежной толщи. Отуотеру для прогноза пришлось учесть другие метеорологические явления и другие критические пороги, что было связано с особенностями условий в горах на Западе США при снежных штормах. Во время сильного снегопада при ветре необходимо, как установил Отуотер, чтобы были преодолены по крайней мере два порога: во-первых, скорость выпадения осадков должна быть равна или больше 2,5 миллиметра в час (здесь осадки измеряются слоем воды, а не толщиной снега), во-вторых, ветер должен иметь скорость не менее 6 метров в секунду. Лавинная опасность при переходе этих порогов возникает тогда, когда сумма выпавших осадков в виде снега достигнет 25 миллиметров (опять в слое воды), или, иными словами, через 10 часов.
После разработки первых прогнозов лавин в Хибинах методом критических ситуаций они стали широко применяться во многих районах нашей страны и дали удовлетворительные для практических целей результаты. В прогнозы стали включать дополнительные пороговые показатели, которые учитывают конкретную обстановку того или иного района. Изменен подход и к самим пороговым значениям — теперь их выделяют два: одно — крайнее нижнее значение, ниже которого лавины никогда не возникают, другое — крайнее верхнее, при превышении которого лавины возникают всегда. Между этими крайними пороговыми значениями возможны ситуации с лавинами и без них. В этом интервале иногда выделяют промежуточное пороговое значение, которое может, например, разделять такие ситуации между нижним и промежуточным порогами: из 10 случаев только в 3 возникали лавины, то есть в 30 % случаев, а между промежуточным порогом и крайним верхним лавины отмечались в 6 случаях из 12, то есть в 50 % случаев.
В последнее время все чаще используется статистическая обработка данных для нахождения корреляционных зависимостей между началом схода лавин во время снегопадов и метелей и предшествующими метеорологическими явлениями. В результате получают формулы, в которых момент схода лавин зависит от некоторого числа наблюдаемых в данном районе метеорологических явлений.
В методе критических ситуаций достаточно хорошо исследован нижний критический предел и почти не исследован верхний. Казалось бы, если данное метеорологическое явление сильно превышает критический порог, то должны возникать очень опасные лавинные ситуации. Между тем в районе Норильских гор, где очень часты сильные метели, лавины, как это ни странно, практически отсутствуют. Это объясняется тем, что частые и очень сильные метели так „укладывают" раздробленные снежинки, что многометровая толща остается прочно лежащей на склонах в течение всей зимы.
Прогноз лавин во время снегопадов и метелей выдается обычно за несколько часов до наступления опасного периода. Увеличить его точность и заблаговременность не удается в связи с отсутствием надежных методов прогноза погоды в горах. Все прогнозы лавин основываются на использовании так называемого метода тенденции, смысл которого заключается в следующем утверждении — то, что наблюдается сейчас, будет продолжаться и дальше. Следовательно, если в данный момент наблюдается снегопад с интенсивностью осадков выше критического порога, то предполагается, что он будет таким в течение еще нескольких часов. Опираясь на эту тенденцию, рассчитывают время схода первых лавин. Если через какое-то время интенсивность осадков возрастет, то в прогноз можно ввести коррективы, так как опасный период наступит раньше. Если же до истечения времени прогноза снегопад прекратится или его интенсивность станет ниже пороговой, то предупреждение о лавинной опасности снимается. Отсутствие метеорологического прогноза осадков и метелей в горах накладывает серьезное ограничение на повышение заблаговременности и точности прогноза лавин, поэтому вряд ли следует ожидать в ближайшее время повышения надежности подобных прогнозов лавин. Скорее следует удивляться тому, что при отсутствии метеорологических прогнозов прогнозы лавин, основанные на методе критических ситуаций, оправдываются в 70—80 % случаев. Безусловно, многое здесь следует относить за счет знания местных условий и интуиции лавинщиков, разрабатывающих прогнозы. Понимая, что без метеорологического прогноза развивать дальнейшую работу трудно, некоторые лавинщики небезуспешно пытаются прогнозировать сильные снегопады в горах, что повышает надежность и заблаговременность прогноза лавин.

Неожиданные лавины

В истории изучения лавин есть одно удивительное обстоятельство. В Швейцарии, где впервые были начаты исследования лавин и где много лет существует единственный в мире институт изучения лавин, очень долго не занимались разработкой их прогноза методом критических ситуаций во время снегопадов и метелей. Причин для этого, видимо, было несколько: давние традиции тщательного исследования строения снежной толщи, глубокое понимание сложности происходящих в ней процессов и, наконец, достаточно хорошее представление о роли механических свойств снежного покрова в возникновении лавин. Но все же этот груз знаний, по-видимому, не позволял уяснить тот факт, что в условиях сильных снегопадов и метелей процессы в снежном покрове в своем развитии отстают от быстрого нарастания толщины свежеотложенного слоя, и рост нагрузки становится доминирующим фактором. Накладывало свой отпечаток и то, что исследователи лавин в Альпах прекрасно знали множество случаев, когда лавины срывались со склонов неожиданно, без особой видимой связи с внешними факторами при ясной безветренной погоде. „Мнение, что при морозной погоде лавины не сходят,— писал Матиас Здарский - еще в 1929 году,— или что любой снег через три дня осядет,— широко распространенное заблуждение".
Причина возникновения таких „не очевидных" лавин, когда сила тяжести остается постоянной, так как нет снегопада и метели, лежит в тех преобразованиях толщи снега, которые уменьшают силы, удерживающие его на склоне. В результате в какой-то момент эти силы становятся, сравнимы с составляющей силы тяжести и при дальнейшем ослаблении прочности снежного покрова возникает лавина (рис. 5).

Попытаемся выяснить, каков спусковой механизм подобных лавин, зарядом которых служит на сей раз не меняющаяся сила тяжести.
Снежный покров имеет две поверхности: нижняя — неподвижная, прилегающая к земле, и верхняя — подвижная, которая граничит с воздухом. Верхняя граница может изменяться во время снегопада или метели, а также в результате оседания и таяния снега. Оседание бывает наибольшим сразу после снегопада. Обычная скорость оседания снега меньше 1 сантиметра в сутки, но после снегопадов она может достигать и даже превышать 10 сантиметров в сутки. Иногда при слабом снегопаде толщина снега не увеличивается, а уменьшается, так как скорость его оседания больше скорости нарастания за счет свежеотложенного снега. Оседание в основном обязано чисто механическому уплотнению за счет передвижения и разлома снежных кристаллов под тяжестью вышележащего снега, но частично оно возникает в результате изменений самих кристаллов. В снежном покрове, при всем огромном разнообразии первоначально отложенных снежинок, идет процесс их превращения в довольно однообразные округлые или ограненные зерна разного размера. Этот процесс называют метаморфизмом. Причиной метаморфизма является температура.


В снежном покрове температура меняется довольно закономерно (рис. 6). На его нижней поверхности она обычно равна или близка к нулю, а в приповерхностном слое происходят колебания температуры, следующие за колебаниями температуры воздуха. Между температурой у поверхности и у грунта в зимнее время есть разница, которая характеризуется градиентом температуры, то есть ее изменением на каждый сантиметр глубины. Когда начинается таяние, температура снежной толщи становится однородной, равной нулю. В целом снежный покров на поверхности нашей планеты существует при температуре, близкой к точке плавления,— этим он резко отличается от прочих горных пород. Молекулы любого вещества в таких условиях очень подвижны и чувствительны к изменению внешних условий, поэтому огромная площадь поверхности, которую образуют кристаллы в снежном покрове, очень активна: между соседними кристаллами снега и между кристаллами и окружающей средой идет непрерывный обмен молекулами воды. Свежевыпавший снег — одно из самых неустойчивых веществ на земле: он начинает изменяться сразу же после отложения на поверхности грунта. Скорость метаморфизма и его направление определяются температурой: чем она выше, тем быстрее происходят изменения. Различают три типа метаморфизма: изотермический, который происходит при отсутствии в снежном покрове температурного градиента или когда последний очень мал, этот тип называют также деструктивным; метаморфизм при температурном градиенте в толще снега, его часто называют конструктивным; и метаморфизм таяния — замерзания. Каждый тип метаморфизма вызывает свои особые изменения в толще снега.
На начальной стадии изотермического метаморфизма при отсутствии температурного градиента снежинки теряют мелкие детали, распадаются на мелкие зерна, отчего этот тип метаморфизма и называют деструктивным, то есть разрушительным. Затем начинается постепенное округление зерен и рост более крупных за счет более мелких. Перенос вещества при этом происходит за счет испарения с острых выступающих деталей зерен и отложения его в местах соприкосновения зерен, где прилегающие друг к другу кристаллы создают вогнутую поверхность. За счет того, что на выступах давление водяного пара больше, чем в вогнутых полостях, в порах снежного покрова как бы действует множество мельчайших насосов, перекачивающих вещество, минуя жидкую фазу. Испарение вещества без перехода в жидкую фазу называют возгонкой, а переход этого пара прямо в твердое вещество — сублимацией. Таким образом, в снежной толще идут процессы возгонки и сублимации. Перенос молекул происходит также за счет еще недостаточно изученных процессов на поверхности ледяных частиц. Этот тип метаморфизма приводит к срастанию снежных зерен и в целом к упрочнению того слоя, где он развивается.
Когда в снежной толще возникает температурный градиент, он тоже начинает действовать как насос, перегоняя водяной пар из более теплых участков, где давление пара по законам физики выше, к более холодным, где оно ниже. При этом типе метаморфизма пар, оседая (сублимируясь) на зернах, преобразует их в угловатые, полые внутри, чашеобразные кристаллы, которые могут достигать 8—10 миллиметров в поперечнике. За такое строительство этот тип метаморфизма и называют конструктивным. Подобные кристаллы называют глубинной изморозью, а слой, в котором они развиваются, исследователи лавин в Альпах назвали снегом-плывуном, потому что в слоях глубинной изморози связи между ограненными зернами ослаблены, слой становится менее прочным и более рыхлым, и при механическом воздействии он обычно рассыпается на отдельные зерна. Нередко снег-плывун образуется в основании снежного покрова, на границе с грунтом, когда в начале зимы, еще при сравнительно тонком снежном слое, в нем возникает большой температурный градиент. В таком слое силы, удерживающие снег на склоне, уменьшаются, и в тот момент, когда они станут меньше составляющей силы тяжести, направленной вдоль склона, срывается лавина.
„Глубинная изморозь подкрадывается потихоньку,— пишет М. Отуотер,— месяц за месяцем. Я всегда считал, что мины — одна из отвратительнейших форм оружия. Эта бездушная штука лежит себе, поджидая кого-нибудь, кто пришел бы и зацепил спусковой механизм. Для мины неважно, будет ли жертва другом, врагом или ни тем и ни другим. Жертвой может оказаться любой". Морозная погода разбрасывает такие мины на склонах; бывает достаточно одной - двух недель мороза, чтобы образовался слой глубинной изморози.
Развитие слоев снега-плывуна тесно связано с толщиной снежного покрова: глубинная изморозь развивается быстрее там, где он тоньше. При прочих равных условиях на затененных склонах она образуется быстрее и имеет большую толщину. В суровых климатических условиях образование слоя глубинной изморози более вероятно, так же как и на больших высотах в горах. Разрыхленный снег не обязательно образует непрерывный слой; он может образовывать пятна в снежном покрове. Снег-плывун развивается не обязательно только на границе с грунтом: он может возникать и внутри снежной толщи, а также на ее поверхности.
Изотермический метаморфизм и метаморфизм при температурном градиенте ведут к упрочнению или же разрыхлению и ослаблению слоев снежного покрова. Они, в соответствии с изменениями погоды, непрерывно сменяют друг друга, создавая в толще снега слои разной прочности. Пачка слоев разной прочности уже сама по себе представляет неустойчивую конструкцию, но когда очень слабые слои находятся внутри пачки или в ее основании — это делает конструкцию похожей на карточный домик.
Чтобы предсказывать лавины, связанные с образованием слоя, ослабленного в результате конструктивного метаморфизма, надо прежде всего выяснить — образовался ли он в толще снежного покрова и если образовался, то в каком месте и на какой глубине. Это всегда делалось с помощью шурфования, то есть выкапывания в снегу ямы — шурфа. На стенке шурфа в слоях снега записаны история их отложения и характер изменений, которые в них происходят. Опытный лавинщик, используя набор нехитрых инструментов, довольно легко читает страницы этой записи. Исследуя один слой за другим, можно определить все основные характеристики снега: плотность, размеры и огранку зерен, температуру, реакцию на механические воздействия и т. п. Слои глубинной изморози (снег-плывун) отличаются специфическим характером огранки и формой зерен. Чтобы выявить смену типов метаморфизма и интенсивность изменений кристаллов, шурфы надо копать регулярно через сравнительно короткие промежутки времени. Труд это тяжелый, так как в горах в течение большей части зимы толщина снежного покрова превышает 2 метра, а разреженный воздух затрудняет дыхание.
  
#5 | Анатолий »» | 11.11.2012 18:47
  
1
Поэтому даже среди лавинщиков - фанатиков находится не так уж много любителей копать шурфы. В известной мере облегчил жизнь лавинщикам простой и удобный прибор для выявления снега-плывуна, известный как зонд Хефели, твердомер-зонд или пенетрометр (от английского слова «penetrate» — проникать). Это размеченный разъемный металлический трубчатый стержень с конусовидным наконечником, который имеет диаметр, чуть больший диаметра стержня. С помощью груза постоянного веса с отверстием в середине, который свободно движется вдоль стержня до специального упора, зонд забивают в снег. Глубина, на которую стержень погружается в снежный покров при каждом ударе или серии ударов, или нагрузка в килограммах на каждое погружение, характеризует твердость, то есть сопротивление данного слоя проникновению в него постороннего тела. Используя измерения, полученные с помощью твердомера-зонда, можно построить график зависимости изменения твердости слоев Снега с глубиной и выявить ослабленные слои, которые отождествляются со снегом-плывуном. Работа с пенетрометром значительно менее трудоемка, чем копание шурфов, поэтому этот простой прибор широко применяют лавинщики.
Однако ни шурф, ни твердомер-зонд не могут дать сведений о скорости ослабления в той или иной прослойке в зависимости от величины температурного градиента. Почти невозможно с помощью существующих приборов определить механические свойства в такой прослойке, так как, когда к образцу из нее прикладывают некоторую нагрузку, снег частично рассыпается и остается неясным, что же было определено при приложении нагрузки.
И еще одна трудность — правила безопасности запрещают, проведение каких-либо исследований на лавиноопасном склоне, в том числе в предполагаемом месте возникновения лавины. Шурфы обычно копают на максимально близком к месту отрыва лавин и похожем на него участке. Уже в этом заложено определенное допущение, так как полной идентичности в формировании ослабленных прослоек, естественно, быть не может. Но все идет более или менее хорошо, пока не сойдет первая лавина. После этого возникает огромное различие между слоистостью снежного покрова на безопасном участке и лавинном склоне, где обвал снес часть слоев. Поэтому исследование шурфа на безопасном участке становится чисто академическим занятием и уже не может быть полезным для прогноза лавин.
Лавинщики остро нуждаются в дистанционном приборе, с помощью которого можно было бы заглядывать внутрь снежного покрова, не выходя на опасный склон. Но, к сожалению, пока нет даже дистанционного твердомера-зонда, который остается одним из основных приборов для предупреждения о лавинах, обязанных предательскому снегу-плывуну.
Сотрудники Горской службы Чехословакии, организации, которая занимается вызволением людей из разных передряг в горах (в том числе — в случаях лавинных катастроф), Милош Врба и Игорь Гоудек, изучив данные наблюдений лавинных станций за снежной толщей, твердостью снега, определяемой твердомером-зондом, и сходом лавин, получили довольно простые эмпирические соотношения, которые позволяют давать предупреждения о состоянии слоев снега, лежащих на прослойках глубинной изморози. Если твердость ослабленной прослойки меньше некоторого порога, определенного твердомером-зондом, а у соседних верхнего и нижнего слоев она в 2,5—4 раза больше, то такая структура снежного покрова неустойчива, и слои, лежащие на основании с малой величиной твердости, могут обрушиться при небольшом дополнительном импульсе. Если же величина твердости ослабленной прослойки совсем небольшая, а у соседних слоев эта величина больше в 4 раза, то лавину можно ожидать в любой момент. Конечно, это не метод прогноза, а скорее констатация факта неустойчивой структуры снежного покрова, которая может реализоваться в виде лавины.
О глубинной изморози, или снеге-плывуне, знает каждый лавинщик. Считалось, что ослабленный слой в толще снега — это обязательно слой глубинной изморози, и всякий неожиданный сход лавины без особых видимых причин связывали с этим „проклятием лавинщиков". Но появляется все больше фактов, которые свидетельствуют о том, что далеко не всегда глубинная, изморозь является, причиной неожиданного нарушения устойчивости снежного пласта. Не раз отмечались случаи, когда срыв лавины происходил в слое, где было очень мало кристаллов глубинной изморози. При этом в сохранившейся после схода лавины толще снега иногда присутствовал слой снега-плывуна, но не он оказывался причиной обвала. Коварный слой, по которому произошел сдвиг снежного пласта, имел вид обычного мелкозернистого или крупнозернистого снега. Поэтому сейчас слои, по которым происходит срыв лавин, все чаще называют ослабленными, не связывая их с глубинной изморозью, так как внешне похожие слои без характерного для снега-плывуна преобладания ограненных кристаллов могут оказаться как прочными, так и ослабленными. Разница между ними заключается в том, что при приложении нагрузки к ослабленному слою он рассыпается на отдельные зерна или сростки зерен, а прочный слой реагирует на разрушающую нагрузку иначе — он раскалывается на несколько кусков. Причина такой разной реакции на нагрузку остается пока неясной.
Ослабленные прослойки влияют и на возникновение лавин во время снегопадов и метелей. Если перед снегопадом (или метелью) в снежном покрове возник ослабленный слой, то дополнительная нагрузка в виде свежеотложенного снега может вызвать нарушение устойчивости не в новом снеге, а в этом ослабленном слое, и тогда по нему произойдет срыв пласта, который включает как старый, так и новый снег. Возникнет смешанная лавина. При прогнозах во время снегопадов и метелей такие лавины пока не выделяют в особую группу.
Приходится как будто признать, что лавины, связанные с метаморфизмом сухого снежного покрова, еще плохо поддаются прогнозированию. Прямое изучение ослабленных прослоек пока не дает лавинщикам ключа к уверенному прогнозу таких лавин. Но не будем спешить с окончательными выводами.

Мокрые лавины

Кроме метаморфизма сухого снега в снежном покрове идет метаморфизм таяния — замерзания. Снег все время находится на грани превращения в воду. Зимние оттепели, прогревание снега на солнечном склоне, весеннее потепление — все это вызывает появление в снежном покрове свободной воды в результате перехода части льда из твердого в жидкое состояние. Появление воды в снеге не может не вызвать изменений его механических свойств. Лавины, которые рождаются в результате взаимодействия снега с водой, обычно называют мокрыми, или влажными. Они разнообразны и весьма опасны, так как снег в них всегда тяжел и плотен. Вот описание такой лавины, сошедшей в Давосе (Швейцария), сделанное В.Фляйгом: „Здесь пришлось иметь дело с совершенно мокрой снежной массой, которая так замуровала свои жертвы, что они не могли даже пошевелиться. У всех умерших было спокойное выражение лица: им не пришлось вести тяжелой предсмертной борьбы, для которой у них не было ни сил, ни возможности".
Если метаморфизм сухого снега сводит все разнообразие снежных кристаллов к округлым зернам разного размера и ограненным чашеобразным кристаллам глубинной изморози, то метаморфизм таяния — замерзания еще больше упрощает структуру снега — он превращает и снежинки, и зерна, и кристаллы глубинной изморози в однородную крупнозернистую массу.
Эксперименты с образцами снега показывают, что при повышении температуры его прочностные свойства ослабевают, и наоборот, при понижении температуры снег становится более прочным. Но в то же время в естественном снежном покрове понижение температуры у его поверхности ведет к возникновению слоев разрыхления, а повышение температуры ускоряет процесс изотермического метаморфизма, который способствует упрочнению снежных слоев. В снеге идут разнонаправленные процессы, и преобладание одного над другим в конце концов зависит от соотношения скоростей их протекания. При повышении температуры в результате изотермического метаморфизма снег упрочняется, но когда температура достигает нуля градусов, появляется вода, и прочность снега быстро уменьшается. Остается такое впечатление, что природа, решив помочь человеку в борьбе с лавинами, задумала сбалансировать разнонаправленные процессы, но не довела это дело до конца.
Свободная вода в снежном покрове появляется после того, как снег достигнет температуры плавления — нуля градусов по шкале Цельсия; вслед за этим всякий дополнительный приток тепла ведет не к повышению температуры снега, а только к таянию некоторого количества его, соответствующего количеству поступившего тепла. Тепло в снег поступает из разных источников. Это может быть теплый воздух над снежным покровом; тогда таяние, вызванное им, называют адвективным. Это может быть солнечное излучение, когда в ясный солнечный день, - даже при отрицательной температуре воздуха, снег на склонах, обращенных к солнцу, может подтаивать; такое таяние называют радиационным. Наконец, вода в снеге может появиться при выпадении дождя: обычно дождь выпадает на уже тающую поверхность, но бывают случаи выпадения и на сухой снежный покров. Дождь также приносит тепло в снег. Небольшое количество влаги, появившееся в первый момент после начала снеготаяния или дождя, только смачивает ледяные зерна, что способствует увеличению сцепления между ними за счет сил поверхностного натяжения. Дальнейшее увеличение количества свободной воды приводит к таянию мелких зерен и спаек между зернами, что уменьшает силы, удерживающие снег на склоне. Так, при радиационном таянии, когда слой подтаявшего снега лежит на сухом холодном слое, на границе между ними образуется водонасыщенная прослойка, в которой связи между зернами снега нарушены в результате таяния, а верхний влажный слой еще достаточно прочен и в нем возникают дополнительные связи за счет сил поверхностного натяжения. Этот слой очень пластичен, и когда он сходит в виде лавины, на его поверхности могут образоваться складки и волны, что позволило В.Фляйгу назвать такие лавины снежными платками, так как их движение похоже на соскальзывание шелковой скатерти с поверхности полированного стола.
Таяние снежного покрова — сложный процесс: оно начинается с верхней поверхности, где вода первоначально удерживается в порах капиллярными силами (силами поверхностного натяжения). Но когда количество воды увеличится и ее вес превысит капиллярные силы, она начинает движение вниз под действием силы тяжести. Таяние неоднократно прерывается возвратами холодов. Весной в дневное время, при ярком солнце н положительной температуре воздуха, в горах идет довольно интенсивное таяние, которое в ночное время сменяется замерзанием, так как температура воздуха падает ниже нуля, а снежный покров быстро выхолаживается за счет потери тепла путем излучения. В результате к утру на поверхности снежного покрова образуется ночной наст из смерзшегося талого снега, который с восходом солнца снова начинает таять. Для возникновения лавин, связанных со свободной водой в снежном покрове, большое значение имеет скорость насыщения снега водой при таянии или выпадении дождя на его поверхность. Если насыщение идет медленно, то тающий или смачиваемый дождевой водой снег будет постепенно оседать, уплотняться, излишки воды будут стекать или поглощаться подстилающим грунтом, и снег растает на месте. Быстрое таяние или интенсивный дождь в своей разрушительной работе опережают процесс оседания и уплотнения, приводя к образованию грандиозных лавин, которые часто срывают со склона всю толщу снега, накопившуюся за зиму, и несут ее вниз вместе с камнями, кусками дерна и вырванными деревьями. Но это не более чем общая схема. В реальных условиях она существенно усложняется. Даже при медленном таянии может возникнуть лавина, если в снежном покрове сохраняется ослабленный горизонт: он быстрее, чем любой другой слой, теряет устойчивость при проникновении в него воды.
Если в снежной толще есть водонепроницаемая ледяная корка или прослойка сильно уплотненного снега, то она может оказаться той поверхностью, над которой будет накапливаться талая вода. Затем вода потечет по уклону вдоль этого водонепроницаемого слоя. В водонасыщенном слое снега возникнут сила всплывания и сила, связанная с фильтрацией, направленная вдоль склона. Две эти силы действуют так же, как и составляющая силы тяжести, стремящаяся сорвать снег со склона. Поток воды будет вымывать частицы снега, что приведет к ослаблению сил, удерживающих снег на склоне. Такой механизм образования лавин также возможен при снеготаянии.
При метаморфизме таяния — замерзания снежный покров может переходить в устойчивое и неустойчивое состояние в зависимости от интенсивности притока воды и скорости разрушения связей между кристаллами; при этом часто возникают новые дополнительные силы, которые помогают силе тяжести сдвинуть снежный пласт. Происходит сложное взаимодействие свободной воды со слоями снежной толщи. Все это создает трудности в выявлении точного механизма срыва каждой мокрой лавины.
В большинстве горных районов преобладают лавины, возникающие во время снегопадов и метелей, а также в результате метаморфизма сухого снега. Мокрые лавины бывают реже обычно их число не превышает 20—30 % всех лавин, но суммарный объем этих лавин может быть больше суммарного объема всех остальных, лавин. Это связано с тем, что мокрые лавины обычно сбрасывают весь снег до грунта. К началу снеготаяния снежный покров на склонах достигает наибольшей плотности — обычно порядка 300—350 килограммов на кубический метр. Когда такой снег насыщается водой и движется в виде лавины, то его плотность возрастает еще больше: мокрые лавины — это тяжелые лавины; они несут также много камней и другого материала, который захватывают по дороге. Все это вместе взятое делает мокрые лавины очень опасными, и прогноз их остается важной практической задачей.
Проблема прогноза мокрых лавин исключительно сложна. Если при сильном снегопаде или метели процессы, происходящие в снежном покрове, отступают на второй план, так как подавляются и не поспевают в своем развитии за ростом толщины снега, а при метаморфизме роль внешних факторов (низкая температура воздуха, создающая большой температурный градиент в снеге), напротив, как бы уходит на задний план, то тяжелые лавины мокрого снега есть очевидный результат совместного и одновременного действия как внешних, так и внутриснежных изменений. Именно поэтому они часто задают исследователям трудноразрешимые загадки, так как сложный механизм взаимодействия внешних и внутренних факторов понят еще недостаточно, а механические свойства влажного и мокрого снега вообще остаются белым пятном. Исследование шурфов в мокром снежном покрове не дает достаточной информации для суждения о возможном образовании лавины, поскольку преобразованный водой снег однороден — вода как бы стирает „текст" слоев со „страниц" снежного шурфа. Поэтому при прогнозах мокрых лавин исходят из метеорологических данных на чисто качественной основе: пошел сильный дождь — жди лавины, началась резкая и глубокая оттепель среди зимы — жди лавины, весной при бурном снеготаяний — жди лавины. Вряд ли тут можно говорить о какой-то надежности или заблаговременности. Казалось бы, прогноз лавин, связанных со свободной водой в снеге, равно как и, прогноз лавин, связанных с метаморфизмом сухого снега, невозможен. Но в последние годы появились новые пути для решения этой проблемы.

Прогноз непредсказуемого

Вычислительная техника позволяет обрабатывать большие массивы информации; именно поэтому она и была использована для статистико-эмпирических методов прогноза лавин. Смысл этого подхода к решению проблемы прогноза заключается в том, что с помощью компьютера производится анализ многочисленных данных за ряд прошедших лет наблюдений. Для каждого дня, независимо от того, была в этот день лавина или нет, отбираются все метеорологические данные и сведения о состоянии снежного покрова, которые так или иначе могут повлиять на возникновение лавины любого типа — при снегопаде или метели, в результате появления ослабленного слоя, выпадения дождя, снеготаяния и т. п. Это может быть следующий набор показателей: температура воздуха — максимальная, средняя суточная; влажность воздуха — тоже в разных вариантах; интенсивность снегопада; толщина снежного покрова и т. д. Таких показателей могут быть десятки. Все эти сведения вводятся в компьютер; при этом их разделяют по крайней мере на два класса — дни с лавинами и без них. Компьютер проводит статистические тесты, которые известны как дискриминантный анализ, то есть анализ опознавания, с целью выявления тех метеорологических данных и сведений о снежном покрове, которые наилучшим образом различают выделенные классы дней.
Это похоже на опрос свидетелей для составления фоторобота преступника по словесному портрету. Подобно тому, как от качества и количества свидетельских показаний зависит сходство фоторобота с истинным лицом преступника, так и оправдываемость прогноза лавин методом опознавания зависит от количества и качества вводимых исходных данных. В начале разработки прогноза обычно используют максимальное количество данных, но затем определяют информативность каждого метеорологического или снежного показателя, и если роль того или иного из них в повышении оправдываемости прогноза оказывается незначительной, то его исключают из рассмотрения. В то же время исследователи стараются найти новые, более информативные показатели для выделения класса дней с лавинами.
В память электронно-вычислительной машины вводят также комбинации данных, например, за каждый день и за предшествующие 1, 2, 3 или 4 дня, или в каких-то других сочетаниях. Это помогает выяснить, какие сочетания дают более четкое разделение между днями со сходом лавин и без них, и позволяет увеличить заблаговременность прогноза.
Число классов, на которые разделяются дни, можно увеличить, вводя, например, три класса: дни без лавин, дни с сухими лавинами и дни с мокрыми лавинами. Такое разделение как раз и позволяет прогнозировать лавины, обязанные своим происхождением взаимодействию снега со свободной водой. Дни с сухими лавинами, в свою очередь, можно разделить на два класса — дни с лавинами во время снегопадов и метелей и дни с прочими сухими лавинами. Последний класс — это в основном дни с лавинами, обусловленными возникновением в снежном покрове ослабленных слоев.
Анализ информативности показателей, или предикторов, используемых для прогноза лавин (метеорологические данные и сведения о снежном покрове), говорит о том, что хорошим предиктором мокрых лавин является максимальная температура воздуха за несколько часов до схода лавины. Для класса дней с лавинами, обусловленными возникновением ослабленной прослойки, хорошим предиктором служит температура воздуха за длительные (вплоть до нескольких недель) сроки.
Статистико-эмпирический прогноз позволяет предвидеть начало лавинной опасности только для исследуемого района, а не для каждой отдельной лавины, то есть это тоже фоновый прогноз времени наступления лавинной опасности.
  
#6 | Анатолий »» | 11.11.2012 18:47
  
1
Прогноз лавин методами опознавания используется Высокогорным геофизическим институтом Госкомгидромета в Приэльбрусье, снеголавинными станциями в горах Средней Азии и лавинной службой производственного объединения „Апатит". В Соединенных Штатах этот метод впервые применил Ричард Армстронг из Института арктических и альпийских исследований Университета штата Колорадо. Метод был проверен в последующие годы и дал хорошие результаты: прогноз оправдался в 80 % случаев. Все-таки фоторобот еще не сам преступник. Однако 80 % — довольно высокий показатель.
Прогноз методом опознавания можно улучшить и сделать его более надежным, вводя новые „улики" — предикторы, которые лучше отражают процесс возникновения лавин. Такими предикторами могут быть скорости протекания как метеорологических процессов, так и преобразований в снежном покрове. Возможно, положительную роль сыграет введение показателей, характеризующих рельеф лавиносборов.
Прогноз лавин существенно отличается, от метеорологического или гидрологического прогноза. Если прогноз града или катастрофического наводнения не оправдался, то этих явлений уже нельзя ожидать. А вот если не сошли запрогнозированные лавины, то это совсем не означает, что они еще не сойдут. Состояние снежного покрова может быть таким близким к критическому, что достаточно просто появления человека в опасной зоне и создания тем самым дополнительной нагрузки, чтобы произошла катастрофа. Не раз бывало, что от громкого крика или выстрела, грохота проезжающей автомашины или рева вертолета, брошенного камня или даже подрезки лыжами пласта со склонов срывалась лавина, которая, оказывается, висела „на волоске". Не зря говорит альпийская пословица: „Если не повезет, то и от горсти снега погибнешь".
Есть и еще одно существенное отличие. В Альпах швейцарские и французские лавинщики на основе наблюдений в районе Парсенн начиная с 1960 года проверили несколько статистико-эмпирических методов прогноза. Оказалось, что лавиноопасная ситуация развивается за очень короткий промежуток времени — несколько дней или даже часов. Это означает, что лавинный прогноз всегда должен иметь небольшую предельную заблаговременность — несколько часов или дней. На больший срок прогноз этим методом невозможен. Поэтому прогноз за часы до схода лавин следует считать краткосрочным, за сутки - двое — среднесрочным, а заблаговременность больше двух суток — уже долгосрочный прогноз.
Вот таким способом, избежав трудностей определения прочности многоликого снега, опираясь в значительной степени на обычные стандартные данные сети метеорологических станций, при полном отсутствии сколь - нибудь надежных прогнозов погоды в горах лавинщики предсказывают то, что кажется в таких условиях совершенно непредсказуемым — лавины.
Правомерно задать вопрос: а как же все-таки обстоит дело с прогнозом конкретной лавины в определенном лавиносборе? Ответ прост: пока момент схода лавины в определенном месте никто не предсказывает. Это при существующих методах невозможно. Здесь лавинщики находятся в начале пути. Одна из трудностей на этом пути — отсутствие возможности наблюдать за изменениями в снежном покрове прямо в зоне зарождения лавины: приборов для дистанционного наблюдения нет, а правила безопасности категорически запрещают вход в опасную зону (впрочем, никакой нормальный лавинщик и не пойдет туда). Но есть и принципиальные трудности.
Несмотря на уже достаточно многочисленные экспериментальные и теоретические исследования метаморфизм сухого снежного покрова не имеет законченной количественной теории; казалось бы, такой доступный, такой всем знакомый снег тщательно хранит свои тайны. Остаются открытыми даже некоторые качественные вопросы. Например, при метаморфизме, обусловленном температурным градиентом, перенос пара объясняют его диффузией от более теплых зерен к более холодным, где давление пара ниже. Но, возможно, механизм переноса заключается в передвижениях пара из более теплого слоя в более холодный по почти, вертикальным каналам имеющимся в снегу в результате случайного распределения пор. А возможно, сочетаются и тот, и другой механизмы. Не исключен и такой вариант переноса пара: вентиляция пористого снега в результате существования у поверхности грунта легкого теплого воздуха, а в верхних слоях снега — холодного и тяжелого. Теплый воздух, насыщенный водяным паром, поднимается вверх, а холодный и бедный паром — опускается вниз. За счет этого и идет перенос вещества из нижних горизонтов и их -разрыхление. Мало кто из исследователей пытался выявить роль ветра в метаморфизме сухого снежного покрова, а также влияние конденсации влаги из воздуха в верхних слоях снега и испарения с его поверхности. Совершенно недостаточно изучена роль слоистости, особенно плотных и ледяных корок в процессе метаморфизма. Последние могут работать как „запирающие клапаны", перекрывающие перенос вещества между слоями.
Уже не раз подчеркивалось, что нет надежных методов для определения прочностных характеристик снега — его сопротивления сдвигу, разрыву и сжатию. Особенно трудно определять их у рыхлого сухого и мокрого снега. Образцы этого снега при приложении к ним нагрузки частично деформируются и рассыпаются, поэтому результаты опытов характеризуют не реальный снег, а какой-то другой, подвергшийся искусственным изменениям.
Оказалось, что наиболее надежно определяемые характеристики прочности существенно меняются по площади даже в пределах нескольких метров, хотя образцы для их определения отбираются из одного и того же слоя. Наконец, многие определения свидетельствуют о том, что закон о выражении сопротивления сдвигу в виде суммы сил сцепления и внутреннего трения, как это установлено для грунтов, к снегу неприложим.
Остается неразгаданной и еще одна из лавинных загадок: в достаточной мере представляя спусковые механизмы лавин, исследователи практически не наблюдали самого момента рождения естественной лавины. Хорошо известно, что все лавины начинают свое движение или „из точки", то есть в результате нарушения устойчивости очень малого объема снега, или „от линии", то есть в результате нарушения устойчивости значительного по площади и объему пласта снега (рис. 7). В первом случае образуются лавины из рыхлого снега, во втором — из снежных досок.


Движение лавин из рыхлого снега начинается на поверхности: обычно сдвигается небольшой объем — меньше одного кубического метра. Чем более рыхлый снег, чем меньше, соответственно, связей между кристаллами, тем меньший объем снега начинает движение. В „диком" снеге начало движения возможно даже с единичного снежного зерна, если оно при этом развивает достаточно энергии, чтобы привести в движение два или три соседних, и тем самым дать толчок лавинному процессу. Неустойчивость локальных участков снежного покрова возникает в результате его неравномерного отложения и по-разному идущих в нем изменений даже на сравнительно небольшом участке. Локальные участки неустойчивости могут возникать при снегопадах, под воздействием нагрева от солнечных лучей, порывов ветра, падения на снег камней и комьев снега. И все же почти никто не наблюдал, как начинается первое движение неустойчивого участка при начале естественной лавины, как происходит сам момент ее рождения.
Лавина из снежной доски, или лавина от линии, начинается с образования трещины и дальнейшего растрескивания снежного покрова. Трещины распространяются с большой скоростью. Чтобы снежная доска сошла в виде лавины, вся она должна быть опоясана трещиной. Верхняя часть такой трещины называется линией, или ступенью, отрыва, она обычно перпендикулярна снежной поверхности. Слева и справа образуются боковые, или фланговые, трещины, или ступени. В нижней части трещина образует подпорную ступень.
Растрескивание снежной доски — только видимый результат других механизмов, которые действуют в момент потери снежной доской устойчивости. Снежная доска, лежащая на склоне, всегда напряжена. В зависимости от формы подстилающей снег поверхности, ее микрорельефа, толщины снежного покрова, контура и толщины подстилающего ослабленного горизонта в доске возникают зоны сжатия и растяжения. Может быть по крайней мере три варианта механизма нарушения устойчивости. При первом снежная доска сначала сдвигается по плоскости ослабленного слоя, а уже потом образуются линия отрыва, подпорная ступень и боковые трещины. При втором варианте — сначала образуется трещина на лилии отрыва и лишь затем — сдвиг доски по ослабленному слою. Наконец, при третьем варианте снежная доска проседает на ослабленном горизонте, сминая и разрушая этот слой; в это же время, образуются опоясывающие ее трещины, а потом начинается движение.
Однажды мне случилось видеть момент отрыва снежной доски. Как-то в верховьях реки Майликатан в Западном Тянь-Шане из-за небольшого перегиба склона я рискнул ступить на более крутой его участок, покрытый сероватой, очень плотной, снежной доской, присыпанной местами белоснежными пятнами свежего метелевого снега. Достаточно было сделать один шаг по ее поверхности, как вдруг она явственно стала прогибаться и оседать. Прыжок вверх — к чахлому деревцу арчи, растущему на бровке перегиба, верхушка которого торчала из-под снега. Чуть выше того места, где в метелевом белоснежном наносе четко отпечатался след сапога, в серой снежной доске с шипеньем раскрылась трещина, другие трещины пронзили осевший пласт, и снежные плиты, сначала как бы присев, устремились вниз.
Вот пример другого нарушения устойчивости снежной доски на склоне: „При подходе к месту закладки взрывчатки один из лавинщиков, — пишет А. И. Королев, сотрудник одной из лавинных станций на Тянь-Шане,— подошел к перегибу склона, который в этом месте был совершенно свободен от растительности, и осторожно ступил на склон. Мгновенно поперек склона в обе стороны от ноги с небольшим шумом протянулась трещина длиной до 25 метров. Мягкая снежная доска пришла в движение по всему склону вплоть до тальвега... За считанные мгновения ненарушенная поверхность снега оказалась пронизанной десятками трещин, разбивших цельное поле на множество отдельных плит со сторонами от 0,5 до 0,2 метра. Было четко видно, что трещины распространялись сверху вниз, но не возникали повсеместно одновременно. Сразу после растрескивания приходили в движение сначала верхние, затем последовательно нижние части доски".
Остается пока неизвестным, какой из описанных выше механизмов реализуется чаще и какие условия необходимы, чтобы движение началось с того или иного нарушения неустойчивости. Можно только предположить, что дополнительная нагрузка в виде тяжести человеческого тела или выпавшего на доску нового снега скорее вызовет просадку; дальнейшее ослабление разрыхленного слоя или проникновение туда воды повлечет за собой сдвиг доски. Опытные лавинщики не раз замечали, что в ясные морозные дни лавины из снежных досок иногда сходят после полудня, когда снежные склоны уходят в тень. В тени нагретая до этого солнцем верхняя толща снега быстро охлаждается, в результате чего в ней возникает дополнительное напряжение и она становится более хрупкой. При таком варианте первоначально может образоваться трещина на линии отрыва. Существует предположение, что снег, находящийся на склоне в условиях длительных меняющихся напряжений, со временем ослабевает — создается нечто типа „усталости" снега, и это одна из причин образования лавин. Сейчас эта идея находит подтверждение в исследованиях, проведенных в Канаде Перла и Макклангом. В этом случае также возможно начало движения с образования ступени отрыва.
Похоже, что момент отрыва лавины в данном конкретном месте — явление в значительной степени случайное, а поэтому его трудно предсказать.
Есть лавины, о которых исследователи продолжают спорить, например, такие лавины, которые сходят на следующий, второй и даже третий день после снегопада или метели. Некоторые лавинщики, правда, уверяют, что таких лавин нет и быть не может! Во всяком случае, именно это подсказывает им опыт работы в конкретном районе. Вопрос о спусковом механизме таких лавин пока остается открытым.
Предполагается, что некоторые лавины обязаны своим происхождением изменениям температуры воздуха. При этом допускаются разные механизмы их отрыва. В одних случаях — это уменьшение прочности снежного покрова в результате повышения его температуры при потеплениях; в других, наоборот, сход лавин объясняют охлаждением снежного покрова при похолоданиях. В результате он становится очень жестким и при значительных напряжениях слои снега гасят эти напряжения не деформациями в объеме пласта, а растрескиванием поверхности и последующим сходом лавины. Наконец, сход лавин при понижении температуры объясняют сжатием пласта снега (как это происходит с большинством материалов). В сжимающемся снежном пласте возникают большие напряжения, приводящие к его разрыву в тех местах, где и без того имеется большое напряжение, обязанное своим появлением существованию составляющей силы тяжести, направленной вдоль склона. Задача прогноза подобных лавин пока во многом остается нерешенной, а сам механизм образования экспериментально не доказан.
И все же есть путь, который, возможно, приведет к раскрытию тайны рождения лавин. Снег, лежащий на склоне, непрерывно деформируется, ползет, оседает, скользит по грунту, при этом зерна трутся друг о друга, ломаются, связи между ними разрушаются, все это не может не вызвать колебаний разной частоты. Значит, снег звучит — он имеет свой голос.
Эксперименты подтвердили, что снег, находящийся в напряженном состоянии, в результате деформации и разрушений связей между кристаллами действительно генерирует звуки высокой частоты порядка первых сотен килогерц. Возрастание эмиссии ультразвуковых колебаний может свидетельствовать о приближении момента нарушения устойчивости. Некоторые эксперименты говорят об усилении „голоса" за 5—14 часов до схода лавины. Надо сказать, что подобный метод — прослушивания неслышимых человеческому уху звуков — уже применяется для предсказания возможного разрушения металлических сооружений — труб, котлов, нефтяных емкостей. Разработанная для этого аппаратура позволяет не только услышать звуки „тревоги", вызываемые повышенным напряжением, но в отыскать участки, где концентрация напряжений может привести к разрушению металла.
Подвижка значительных снежных масс вызывает колебания другого тона, близкие к сейсмическим порядка нескольких десятков герц. Эксперименты показали, что начало движения лавины из снежной доски регистрируется геофоном, датчиком сейсмических колебаний, в виде резкого сигнала, затем наступает короткий период затишья — около 0,5 секунды, и далее идет постепенное нарастание сигнала. Лавина из рыхлого снега характеризуется только постепенным нарастанием сигнала.
Сама движущаяся, лавина тоже „звучит", но уже на частоте радиосигналов — порядка тысяч и больше килогерц. Это звучание можно улавливать с помощью антенн. Такой „радиослед" позволяет не только регистрировать момент схода лавин, но и методом радиопеленгации определять место ее схода в горах и, наконец, по продолжительности „радиозвучания" лавины рассчитывать потом среднюю скорость ее движения от момента отрыва до момента остановки.
Исследования голоса снега и голоса лавин пока еще сопряжены со множеством сложностей как технического порядка, так и связанных с расшифровкой сигналов, потому что существует, например, сейсмический фон, на котором надо выделить полезный сигнал, существует звуковой фон сложнонапряженного снежного покрова. Первые эксперименты с геофонами чуть было не загубили всю идею, так как первоначально выделенные исследователями „лавинные" всплески колебаний отражали, как затем выяснилось, вовсе не моменты отрыва лавин, а прохождение тяжелых автомашин по ближайшему шоссе.
Если научиться слушать снег и понимать его язык, то можно многое узнать о его тайнах. Но и сейчас, не вникая во все премудрости зарождения лавин, можно сформулировать одно простое правило, полезное всем, кто бывает в горах: остерегайтесь лавин во время и сразу после резкой смены погоды.


Физический мир кажется творением некоего могучего и благого существа, которому пришлось часть своего замысла перепоручить другому, злонамеренному существу...

Шамфор. Максимы и мысли

ЛАВИНЫ В ДВИЖЕНИИ

Тигр в шкуре ягненка. Прибор, который еще не создан. Осыпаться, скользить, течь, лететь, прыгать... Воздушная волна? Лавины-карлики и лавины-гиганты

„Кто однажды видел лавины,— пишет Иоганн Коль, известный исследователь лавин Альп прошлого века,— того охватывает такая жажда исследования, что он готов наблюдать их целый день — лишь бы можно было развести огонь, чтобы согреться". Но увидеть лавину от начала до конца — с момента ее отрыва, движения до остановки — удается очень редко, если только она не вызвана искусственно. Реже всего замечают момент отрыва, потому что, во-первых, это почти мгновенный процесс, во-вторых, место отрыва обычно находится вне ноля зрения наблюдателя. Чаще можно видеть стремительный бег и остановку лавины, так как движение ее тела продолжается секунды и даже десятки секунд. Правда, однажды Г. К. Тушинский наблюдал на правом склоне ущелья, по которому течет река Аманауз, лавину, которая наращивала огромный завал в течение целых суток.
Мешает наблюдать лавины не только их скоротечность, неожиданность, невозможность предугадать момент отрыва, но и плохая видимость во время снегопадов и метелей, когда они сходят особенно часто. Снежная пыль, окутывающая лавину, тоже не позволяет наблюдать, что происходит за этой завесой. Поэтому подавляющая часть инструментальных наблюдений за лавинами относится к искусственно вызванным снежным обвалам.

Тигр в шкуре ягненка

„Невинный на вид белый снег — это не волк в овечьей шкуре, а тигр в шкуре ягненка",— сказал когда-то австрийский исследователь лавин Матиас Здарский. Таким он становится, когда приходит в движение и рушится со склонов; лавинный снег обладает сокрушающей силой.
Лавины яростно уничтожают лес: только одна лавина в Нижнем Энгадине в Альпах 18 февраля 1962 года снесла 100 гектаров леса с деревьями 120—130-летнего возраста. 20 тысяч кубометров древесины были сметены в одно мгновение! Трудно даже представить себе, какая огромная энергия нужна, чтобы сделать это. В Швейцарии, где скрупулезно учитываются все потери, лавины ежегодно уничтожают 120 гектаров лесных угодий.
Деревянные здания становятся легкой добычей лавин. Мне пришлось наблюдать, как деревянное строение из добротных бревен было разнесено в щепы и разметано по поверхности земли. В Хибинах деревянное строение было отброшено лавиной на стену соседнего каменного здания и расплющено на ней. Каменные и даже бетонные сооружения тоже не выдерживают лобового удара быстро мчащейся лавины и рушатся, как карточные домики, хотя в том случае, когда удар движущегося лавинного снега бывает скользящим или лавина находится в конце пути, каменное здание может уцелеть. При замедленном движении лавинный снег влезает в дом, выдавливая окна и двери, и заполняет помещение. Известный исследователь лавин Кавказа Г.К.Сулаквелидзе рассказывал, что однажды на одном из перевалов лавина блокировала здание метеостанции, прорвавшись в помещение первого этажа через окна и двери и загнав персонал на второй этаж.
Разрушения конструкций, производимые лавиной, иногда бывают странными и неожиданными. Известен случай, когда лавина разрушила железобетонное сооружение так, что обнажился его металлический каркас, а бетон оказался как бы выкрошенным из него. Металлическая ажурная мачта линии электропередачи была вырвана из бетонного основания и скручена, будто чьи-то гигантские руки пытались выжать из нее воду. Бывает, однако, что среди разгрома и развалин целыми остаются довольно хрупкие вещи. Так было в горах Тянь-Шаня, где среди обломков здания, разбитого лавиной, одиноко стояла совершенно целая деревянная табуретка.
Особенно опасны включения в виде камней и обломков деревьев, которые захватывает и несет с собой лавина. Утром 27 января 1968 года в известном еще в средние века своей исключительной лавинной опасностью районе Монтафон в Швейцарии лавина, несшая еловый ствол диаметром 50 сантиметров, ударила им в стену второго этажа здания. Наружная стена, сложенная из кирпича, имела толщину 43 сантиметра. Пробив ее, ствол пересек детскую комнату, протаранил перегородку толщиной 20 сантиметров и, пролетев спальню родителей, пробил вторую наружную стену. В ней бревно застряло, высунувшись на два метра. Это больше походило на действия бронебойного снаряда, чем на удары бревна.
В Швейцарии лавины ежегодно разрушают до двадцати жилых домов и около сотни скотных дворов и горных хижин.
Лавины легко расправляются с самыми разнообразными транспортными средствами: они валят и отбрасывают на десятки и сотни метров автомашины, тяжелые грузовики и тракторы, вагоны и паровозы, а бывает, и целые поезда. Однажды в горах Молдотау на Тянь-Шане лавина объемом в 1000 кубометров, разрушив буровую вышку, отбросила метров на тридцать трактор, стоявший рядом с ней.
Дорожному полотну лавины обычно не причиняют особых разрушений, но известны случаи уничтожения ими металлических и бетонных мостов. Ущерб, наносимый лавинами дорогам, заключается не столько в разрушении транспортных средств, сколько в перекрытии плотным и толстым слоем снега самой дороги, в результате чего прекращается движение и жизнь на дороге на какой-то срок замирает. Убрать лавинный снег, перекрывший дорогу,— дело нелегкое. Лавинный завал отличается от обычного снега тремя неприятными особенностями: он всегда очень плотен, так как спрессовывается при торможении лавины, и прочен в результате быстрого смерзания; толщина лавинного завала обычно намного больше, чем метелевого сугроба; наконец, лавинный снег содержит камни и обломки деревьев, которые затрудняют работу высокопроизводительных роторных снегоочистителей и даже могут вызвать их аварию. На горной трассе, пересекающей Киргизию с севера на юг, есть несколько лавиноопасных участков. Можно представить себе, сколько они могут создать заторов и какие это принесет убытки, если ежедневно по дороге проходит более двух тысяч машин.
Для человека опасна даже небольшая лавина. Известны случаи, когда обвалы снега объемом всего в несколько десятков кубометров являлись причиной гибели людей. Представьте на минуту, что на вас мчится маленький обвал, всего в 5 кубометров снега. Если плотность этого снега 0,3 тонны на кубометр, а скорость 10 метров в секунду, то это примерно то же самое, как если бы на вас мчалась автомашина со скоростью 30 километров в час. Поэтому лучше уйти с пути даже такой небольшой лавины. Японцы подтвердили это экспериментально. На пути небольшого искусственного снежного обвала они поставили фигуру человека в натуральную величину из пластика и с помощью датчиков измерили давление на поверхность фигуры.
  
#7 | Анатолий »» | 11.11.2012 18:48
  
1
Первые измерения давления лавины были выполнены в Советском Союзе инженерами А.Г.Гоффом и Г.Ф.Оттеном в конце 30-х годов в связи с проектированием противолавинных сооружений для защиты поселков и дорог апатитовых разработок в Хибинах. Методика была простой. Брали обычный буфер от железнодорожного вагона с мощной пружиной. Он градуировался на разные величины давления при соответствующем сжатии пружины; специальный стержень, перемещавшийся вместе с пружиной при сжатии, оставался на месте после ее возвращения в исходное положение, отмечая таким образом величину давления. Установка после прохождения лавины откапывалась из-под снега и по положению стержня, который отмечал величину сжатия пружины, определялось давление.
В 1954—1956 годах подобные же измерители давления были установлены В.С.Читадзе на путях движения лавин вдоль Военно-Грузинской дороги. Приборы показали, что давление лежит в интервале от 5 до 50 тонн на квадратный метр. Довольно простой способ измерений дал результаты, которые впоследствии были подтверждены за рубежом и в нашей стране при использовании более совершенных методов измерения.
В Швейцарии пользовались тоже очень простым способом измерения величины давления: на пути лавины на естественной опоре (например, скальном выступе) или на искусственном сооружений крепилась алюминиевая пластинка размером чуть больше металлического рубля, к центру которой перпендикулярно был направлен стальной заостренный стержень, закрепленный другим концом на приемной панели, воспринимающей давление лавины. При ударе снега стержень вонзается в пластинку. По величине получившегося углубления рассчитывают давление на основе теории сопротивления материалов.
Сейчас для измерения давления используют тензиометры сопротивления и другие приборы, позволяющие определять не только максимальное давление, но и ход давления во времени. Сами разрушенные сооружения также позволяют рассчитать силу, которая превратила их в обломки.
Вся сумма наблюдений за давлением лавин, которых накопилось уже достаточно много, подтверждает результат, полученный при первых исследованиях: давление лежит в интервале 5—50 тонн на квадратный метр. Самое большое давление определено в Японии, где одна из лавин показала величину давления, превысившую 300 тонн на квадратный метр! Чтобы было понятнее, что означает измеренный диапазон давлений, взгляните, на табличку.

Давление в т/кв.м Разрушения, которые может вызвать указанное давление
0,2 Вылетают стекла и оконные рамы

0,5 Лавина выламывает двери, валит изгороди, ломает ветки деревьев, срывает легкие крыши
3,0 Лавина разрушает деревянные сооружения, ломает стволы молодых деревьев
10,0 Лавина повреждает легкие каменные сооружения, вырывает с корнем старые деревья
25,0 Лавина разрушает каменные сооружения, валит старый лес на
значительной площади
100,0 Лавина разрушает железобетонные сооружения

Наблюдения за разрушениями, произведенными лавинами, доказывают, что они создают давление не только в направлении движения, но также вверх, вниз и в стороны. Величина его в этих направлениях может составлять от четверти до половины давления в направлении движения.
Непрерывные записи давления, полученные при наблюдениях, говорят о значительных колебаниях этой величины в пределах секунды или нескольких секунд. Некоторые исследователи считают, что колебания — это результат удара отдельных глыб, другие же полагают, что они отражают характер взаимодействия снежного потока с препятствием. Действительно, удар лавины в препятствие — процесс сложный, при котором имеют место такие явления, как ударная волна в лавине, колебания в системе лавина — препятствие, сжатие и разрежение лавинного снега, фазовые переходы (таяние — замерзание) в нем.
Давление — один из первых показателей лавин, которые стали измерять, так как это оказалось сделать проще всего. Подобных измерений можно провести много, но задача состоит в том, чтобы уметь рассчитать давление для той лавины, которая еще не сошла. Даже самая простая формула для оценки давления требует знания двух характеристик лавинного тела — его скорости и плотности. Очевидно, что именно эти две величины прежде всего определяют давление. Но чтобы измерить их и другие характеристики лавины, надо создать прибор, который можно было бы назвать лавинометром.

Прибор, который еще не создан

Чтобы изучать лавины, нужен лавинометр — прибор, который еще не создан. Идея лавинометра была выдвинута лет пятнадцать назад сотрудниками Новосибирского института инженеров железнодорожного транспорта, где уже давно существует Лаборатория по борьбе с заносами, лавинами и размывами, возглавляемая крупным специалистом по метелям А.К.Дюниным.
Лавинометр предполагалось сделать в виде трехгранных призм высотой 13 метров, длиной 10 метров и максимальной шириной 1,5 метра. Призмы должны быть установлены на расстоянии 2 метров и своими широкими гранями повернуты друг к другу, а острыми гранями — навстречу лавинному потоку. Двухметровой ширины канал между призмами ориентирован строго в соответствии с направлением движения лавин: именно в нем будет двигаться часть снежного потока, в которой должны производиться все измерения.
Каждая призма лавинометра проектировалась как пустотелая конструкция, обшитая листами металла и укрепленная на прочном фундаменте. Внутри можно размещать измерительную аппаратуру, которая позволяла бы определять распределение по вертикали таких величин, как скорость переднего фронта, плотность, пульсации снежной массы, давление лавины и другие показатели. Записывающую аппаратуру предполагалось поместить в бункере в фундаменте лавинометра, с тем чтобы она автоматически включалась в момент приближения лавины. Лавинометр предполагалось установить в одном из мест схода лавин в Хибинах. Но идея так и не была воплощена в жизнь.
Установка подобного сооружения — сама по себе довольна сложная инженерная задача, но главным препятствием оказалось отсутствие надежных методов и приборов для определения внутренних характеристик движущейся массы снега. Кроме того, лавинометр — это очень дорогое сооружение, стоимость которого возрастает в связи с необходимостью надежного крепления на прочном фундаменте и монтажа в горных условиях, а отдача этого измерительного комплекса будет невелика, ведь лавины сходят нечасто — один, может быть, два раза в год. А если первая же зима будет без лавин?
Вместо сложного лавинометра в Хибинах была установлена металлическая конструкция, по внешнему виду напоминающая модернистский монумент. На этой установке на разных высотах от поверхности грунта закреплены датчики давления, которые позволили определять величину давления снежного потока по вертикали и, опираясь на эти данные, делать качественные выводы о распределении плотности в лавинном теле. Измерения выявили особую роль отдельных плотных снежных комьев и глыб, которые, как оказалось, бьют сильнее, чем окружающий их менее плотный и несвязный лавинный снег. Работать с конструкцией оказалось непросто. После схода очередной лавины нужно было очищать пространство перед прибором от завала, в котором плотность снега превышала 0,5 грамма на кубический сантиметр. Кроме того, определять давление оказалось возможным только в относительно небольшом диапазоне скоростей, так как лавинное тело приближалось к установке при скоростях от 24 до 32 метров в секунду.
Во Франции лавинщики решили реализовать идею лавинометра из существующих подручных средств, используя те приборы и оборудование, которые уже созданы, правда, для измерений в других средах. Чтобы определять плотность снега в лавине, они заделали в грунт на ее пути источник гамма-излучения, а над ним, выше возможной толщины лавины, подвесили счетчик излучения. И то, и другое — узлы обычного стандартного гамма - плотномера для снежного покрова, который по величине ослабления интенсивности излучения в толще снега позволяет определять его водность и плотность.
Для измерения скорости снежного потока на жесткой прочной основе французские лавинщики установили обычную гидрометрическую вертушку, с помощью которой измеряют скорость течения воды в реках. Можно установить несколько вертушек по вертикали, с тем чтобы узнать, как изменяется скорость снежного потока по глубине лавинного тела. Такие установки были реализованы в двух небольших лавиносборах во Французских Альпах, где зимой выпадает много снега, что позволяет с помощью взрывов спустить на эти сооружения за зиму несколько лавин. Пока опубликованы только первые результаты экспериментов. Трудностей здесь много. Впрочем, есть сомнения в достоверности результатов, получаемых с помощью вертушек, так как снежный поток далеко не всегда ведет себя, как вода.
Пожалуй, наиболее остроумно задачу измерения некоторых характеристик лавин решили (параллельно) советский исследователь А. В. Брюханов и француз М. Кан. Если все предыдущие создатели лавинометров ставили их на пути снежного потока и ждали, пока лавина сойдет сама, или вызывали ее искусственно с помощью взрывов, здесь был предложен совершенно иной путь — сделать лавинометр переносным. И такой лавинометр был создан из ... двух аэрофотокамер.
Две авиационные фотокамеры устанавливались на штативах на определенном расстоянии друг от друга и с помощью специального синхронизатора времени одновременно через равные интервалы делали последовательные снимки движущейся лавины. Для каждого момента получалось два снимка, составляющих: стереопару, которая дает объемное изображение снимаемого объекта. Таким путем получали стереопары для всего пути движения лавины. На специальном стандартном оборудовании для обработки стереопар можно получить много информации о лавине — скорость движения переднего фронта, изменение объема по мере движения, плотность лавинного тела, изменение его формы во времени. Обработку данных можно вести с помощью вычислительной техники.
Микио Седа, один из известных японских лавинщиков, изучал движение лавин с помощью ускоренной киносъемки: число кадров в секунду известно, а на пути движения снежного потока расставлялись знаки-реперы, отмечающие расстояние. Таким способом можно определять скорость переднего фронта лавины и изменение формы лавинного тела в процессе движения. Конечно, фото- и киносъемка при изучении лавин требуют соответствующей погоды с хорошей видимостью и освещенностью. Прекрасные результаты фото- и кино методы дают при съемке мокрых лавин. Эти лавины не пылят и не закрывают пылевым облаком основное лавинное тело. И все же внешнего портрета лавины недостаточно, так как все, что происходит внутри тела лавины, остается загадкой.
Для изучения некоторых характеристик лавин, прежде всего силы удара, в последние годы стали создавать установки, имитирующие лавины. На поляне Азау у подножья Эльбруса сотрудники Института механики Московского государственного университета проложили по склону рельсы, по которым движется обыкновенная тележка. На тележку загружают вырезанный из естественного снежного покрова блок, и она вместе с грузом мчится вниз по рельсам. В нижней части пути тележка налетает на препятствие и резко останавливается, а блок снега, сорвавшись с тележки, несколько мгновений продолжает свободный полет до щита, на котором смонтированы датчики, фиксирующие давление. Меняя место установки тележки на круто наклоненном, как в аттракционе „русские горы", рельсовом пути, можно менять скорость тележки, следовательно, и снежного образца.
В Швейцарии Лавина имитируется по-иному. У задней торцовой стены Швейцарского федерального института изучения снега и лавин, который стоит на крутом склоне горы Вайсфлуйох, сооружен металлический лоток длиной 20 и шириной 2,5 метра. В верхней части лотка находится бункер, в который можно загружать до нескольких кубометров снега. В нижней — измерительный щит с датчиками, от которых паутина проводов ведет в здание института, где все данные выводятся на специальный пульт.
На склоне сопки на острове Сахалин сотрудники Новосибирского института инженеров железнодорожного транспорта построили простой деревянный лоток длиной 100 метров, по которому они спускают небольшие искусственные лавины для измерения силы удара.
Но все установки, имитирующие лавину, обладают определенными ограничениями: на них нельзя достигнуть тех скоростей, которые бывают у многих естественных лавин, снежный образец очень часто представлен цельным снежным блоком, в то время как у естественных лавин снег обычно теряет связность, хотя иногда и включает в общую массу отдельные комья и блоки связного снега, и, наконец, размеры искусственной лавины много меньше размеров реальных лавин, а масштабный эффект может оказаться весьма существенным.
Есть еще одна неопределенность, присущая всем инструментальным методам наблюдений за лавинами: как правило, наблюдают искусственно спущенные лавины. Насколько условия их движения соответствуют условиям движения реальной лавины — никто не знает. Все-таки, если обвал возник в результате искусственного воздействия на снег, то характер поверхности, по которой скользит лавина, и состояние вовлекаемого в движение снега не могут точно соответствовать тому же в естественной лавине, так как ко времени естественного отрыва снежный покров должен приобретать какие-то новые черты.
Если теперь подвести итог всем усилиям определить с помощью тех или иных методов или приборов некоторые основные характеристики лавин — скорость, плотность и давление на препятствие,— то оказывается, что число измерений давления сейчас во всем мире значительно перевалило за сотню; число же измерений скоростей гораздо скромнее — их только десятки, а число измерений плотности вообще ничтожно - буквально единицы!
Заканчивая этот раздел, хочется вернуться к открывающей его фразе: „Чтобы изучать лавины, нужен лавинометр — прибор, который еще не создан".

Осыпаться, скользить, течь, лететь, прыгать...

Все, кто когда-нибудь видел лавины, знают, что лавинное тело может осыпаться, скользить, течь, лететь, катиться, прыгать. Осыпается оно точно так же, как сухой песок на крутом берегу реки. Скольжение особенно хорошо видно, когда по склону едут обломки снежных досок. Лавинное тело нередко течет, как вода, или, скорее, как бурный поток воды — с волнами на поверхности и брызгами при ударе о скалы. А пылевое лавинное облако летит над поверхностью, клубясь и расширяясь. Иногда лавина катится — груда округлых комьев диаметром в десятки сантиметров, перекатываясь, летит вниз почти единой массой. На обрыве лавинное тело отрывается от поверхности земли и совершает свободное падение, обрушиваясь на нижележащий участок, как водопад.
Одна и та же лавина с момента отрыва до момента остановки может менять характер своего движения, например, от скольжения снежных досок к течению потока снега или к движению снежнопылевого облака. Но бывает и так, что характер движения сохраняется до конца. По описанию М.И.Анисимова, А.Питкенен, вызвавший обвал в Хибинах неосторожным выходом в опасную зону, благополучно совершил почти километровый путь по склону на обломке снежной доски, как на плоту, двигаясь в тылу основной части лавины.
Характер движения лавины зависит от первоначально вовлеченного и вовлекаемого по пути типа снега, скорости лавинного тела и геометрии подстилающей поверхности. Особенно велика роль скорости, так как она может менять и сам характер снега в лавине.
Скорость лавин меняется в широком диапазоне. Она может быть всего несколько метров в секунду — обычно у небольших лавин на коротких склонах. Нижним пределом скорости для лавин условно принят 1 метр в секунду. Считается, что если снег на склоне движется с меньшей скоростью, то это не лавина, а сползание снежного покрова. Следует подчеркнуть, что речь здесь идет о наибольшей скорости, так как в начальный и конечный моменты движения, естественно, скорость любой лавины незначительна.
Наибольшая скорость, о которой упоминает швейцарский исследователь А.Фельми, отмечена у пылевой лавины. Она достигала 125 метров в секунду, или 450 километров в час,— лишь вдвое меньше скорости современного пассажирского самолета. Неоднократно в литературе о лавинах упоминаются скорости 80, 90 и 100 метров в секунду.
Небольшое число инструментальных измерений скорости движения лавин показали скорости от 10 до 60 метров в секунду. Измерения проводились в Советском Союзе, Соединенных Штатах, Канаде, Франции и Японии, в основном фото- и кино методами. В подавляющем большинстве случаев они относились к небольшим и средним лавинам, которые вызывались искусственно.
Попробуем мысленно спуститься вместе с лавиной по склону, подобно А.Питкенену, и посмотреть, что происходит внутри движущейся массы снега. После образования лавины разбитые на куски обломки снежной доски устремляются вниз по склону со все увеличивающейся скоростью. Этот участок, где лавина возникает и начинает свой бег, называют зоной зарождения. Участок разгона лавины, где она достигает максимальной скорости, называют зоной транзита. Здесь характер движения снега резко меняется: лавина формирует свое тело, обломки снежной доски сталкиваются друг с другом, крошатся; чем выше скорость, тем быстрее идет этот процесс. В зависимости от прочности снежных досок их интенсивное разрушение начинается при скорости порядка 10— 20 метров в секунду. При достаточно большой длине склона даже обломки прочной снежной доски перемалываются в снежную пыль; если же снежная доска была мягкой, то это происходит значительно быстрее. Можно предположить, что А.Питкенен ехал на очень прочной снежной доске и скорость ее движения была меньше 20 метров в секунду. Быстро мчащиеся снежные доски в зоне транзита заволакиваются снежной пылью.
Добавлять комментарии могут только
зарегистрированные пользователи!
 
Имя или номер: Пароль:
Регистрация » Забыли пароль?
 
© climbing.ru 2012 - 2019, создание портала - Vinchi Group & MySites
Экстремальный портал VVV.RU ЧИСТЫЙ ИНТЕРНЕТ - logoSlovo.RU