Одним из наиболее распространенных факторов служит разрыхление тех или иных слоев снега в результате переноса водяного пара в снежной толще от горизонтов с его избытком к горизонтам с относительным недостатком. Соответствующий перепад создается разницей температуры относительно теплого нижнего и выхоложенного верхнего слоя снега. При этом нижний слой разрыхляется, в нем происходит перекристаллизация ледяных зерен и образуется глубинная изморозь. Плотность этого слоя постепенно уменьшается (в 2–3 раза и более) и, наконец, достигает критической величины. Возникает лавина типа II, 1а. В особо холодных условиях процессы температуроградиентной перекристаллизации могут затрагивать и верхние слои снежного покрова (тип II, 1б).

Условия для вертикальной миграции водяного пара в снежной толще и перекристаллизации снега могут создаваться также перепадом влажности воздуха в толще снежного покрова и над ним, что бывает при сухих ветрах. Этот механизм сублимационной перекристаллизации и отвечающий ему тип лавин II, 2 встречается редко и лишь в особых климатических условиях.

Другим фактором ослабления прочности лежалого снега и возникновения эпигенетических лавин (типа II, 3) служит увлажнение снежного покрова при его таянии; при увеличении влажности снега от 0 до 20 % величина сцепления уменьшается в 5 раз.

Полигенетические лавины возникают при различных сочетаниях названных факторов, а также при выпадении дождя на снежный покров, что увеличивает его вес и одновременно уменьшает прочность.

Обламывание снежных козырьков, созданных метелями, является важной самостоятельной причиной схода лавин с уступов приморских и приречных террас, с бровок карьеров. В явном виде в классификацию В. В. Дзюбы она не внесена (как и во все другие классификации, касающиеся лишь горных лавин), но может найти свое место в типах лавин I, 2 и I, 3 (табл. 2.33).

Лавины комбинированного происхождения характеризуются суммарным значением сил, уменьшающих снега на склоне, и сил, непосредственно сдвигающих снег со склона (табл. 2.34).

Снежные лавины

В высокогорных районах серьезную опасность представляют снежные лавины. Обычно они происходят на склонах крутизной от 30? до 45? после сильного снегопада, длившегося несколько часов. На более крутых склонах снег не накапливается, на менее крутых весной и в начале лета могут сходить лавины из мокрого снега даже при угле 12? -15?.

Дождь и повышение температуры после снегопада увеличивают опасность схода лавины, как и сильный снегопад при низких температурах, так как снег не успевает слежаться.

Виды лавин

Осов - соскользнувший широким фронтом снег вне строго фиксированного русла.При осове происходит отрыв и сползание снежных масс по склону, но нижележащий снег задерживает движение сползающих масс и они останавливаются, не доходя до дна долины.Обычно высота сползания снега при осовах в несколько раз меньше его ширины его фронта и достигает иногда нескольких десятков метров, скорость движения снега небольшая.

Считается, что подобное перемещение снега не представляет особой опасности. Это уж раз на раз не попадает. Например, известный горный проводник Сепп Курц погиб 10 февраля 1951 года около своего дома в снежном оползне, длина и ширина которого равнялась 6 и 4 метрам, а толщина снежного покрова равнялась всего 24 сантиметрам.

Лотковая лавина. В случае концентрации движущегося снега в каналах стока (по строго фиксированным руслам) скорость движения значительно возрастает. Движение снега приобретает форма течения. У подножья склона образуется лавинный конус.

Прыгающая лавина. Если канал стока, по которому движется снег, имеет отвесные участки, то движение снежных масс при свободном падении приобретают огромную скорость. Лавины из рыхлого пушистого свежего снега, выпавшего в морозную погоду, могут набирать скорость до 250-300 км/час. Чаще всего из рыхлого пушистого снега возникают непосредственно во время снегопада или сразу же после него.

Еще более опасны воздушные волны , возникающие при движении прыгающих лавин. Уже вскоре после начала движения лавины представляют собой облако мельчайшей снежной пыли. Лавинных конусов такие лавины не оставляют.Если кто попадет в такую лавину в начальной стадии, то для него это не представляет опасности, т.к. снег легким потоком обтекает ноги. Но в средней и далее части возникает угроза не только удушения снежной пылью, но и сброса вниз.

Прямой фронт ударной волны все ломает и сбрасывает вниз. Такие лавины имеют большую разрушительную силу, давление может достигать 9000 кг/м 2 . Этого хватает, чтобы как спички ломать сосновые стволы.

Для примера приведу описание последствий лавины на ст. Даллас (Австрия) в 1954 году. Воздушная волна от лавины из сухого снега перебросила по воздуху железнодорожный вагон весом в 42 тонны, а 120-ный электровоз подняла с рельс и ударила им в здание вокзала.

Снежная доска - днем на солнце верхний слой снега нагревается и подтаивает, в ночью смерзается, превращаясь в плотную твердую корку. Нижние слои, уплотняются под собственной тяжестью проседают, между ним и настом создается воздушная полость. Не скрепленная с нижним слом снега и как бы повисшая в воздухе плотный наст и есть снежная доска.

Она очень непрочна, иногда достаточно легкого внешнего воздействия, чтобы произошел ее отрыв и началась лавина. Лавины из снежных досок возникают как правило в период резкого похолодания, а также снегопадов, когда последние значительно перегружают склон.

Снежные лавины – одно из природных явлений, порождаемых климатическими и геоморфологическими причинами, относящихся к числу опасных для населения и хозяйства.

Снежной лавиной называются снежные массы, низвергающиеся со склонов гор под действием силы тяжести. Лавина – это снежный обвал массы снега на горных склонах, пришедшей в интенсивное движение.

В результате схода лавин гибнут люди, уничтожаются материальные ценности, парализуется работа транспорта, блокируются целые районы, могут возникать наводнения (в том числе прорывные) с объёмом подпруженного водоема до нескольких миллионов кубометров воды. Высота прорывной волны в таких случаях может достигать 5–6 м. Лавинная активность приводит к накоплению селевого материала, так как вместе со снегом выносятся каменная масса, валуны и мягкий грунт.

Формирование лавин происходит в лавинном очаге, т. е. на участке склона и его подножья, в пределах которых происходит движение лавины.

Снежные лавины можно назвать снежными потоками. К ним относятся также лавиноподобные водоснежные потоки и быстрое сползание снега. Между ними нет резких границ по условиям и механизму образования и форме движения; области их распространения одинаковы, методы защиты сходные. Лавины распространены повсюду, где возникает снежный покров высотой более 30–50 см, и где склоны более 20° с относительной высотой более 20–30 м. Особенно крупные лавины в горах, где сила удара лавин о препятствие достигает десятков тонн на 1 м 2 , объемы – миллионы кубометров, повторяемость в наиболее активных очагах – 10–15 лавин в год, число лавинных очагов на 1 км длины долины – 10–20. Лавины встречаются также на уступах морских и речных террас. Лавиноопасными могут быть и различные техногенные склоны – борта карьеров, откосы над дорожными выемками и др.

К лавинообразующим факторам относятся:

– высота старого снега;

– состояние подстилающей поверхности;

– величина прироста свежевыпавшего снега;

– плотность снега;

– интенсивность снегопада;

– оседание снежного покрова;

– метелевое перераспределение снежного покрова;

– температурный режим воздуха и снежного покрова.

Наиболее важные факторы – прирост свежевыпавшего снега, интенсивность снегопада и метелевый перенос. В отсутствие осадков сход лавин является следствием интенсивного таяния снега под воздействием тепла и солнечной радиации и процесса перекристаллизации, приводящих к разрыхлению снежной толщи, вплоть до образования мелкодисперсной снежной массы в глубине этой толщи, и ослаблению прочности и несущей способности отдельных слоев.

При длине открытого склона горы 100–500 м создаются классические условия образования снежной лавины – для начала движения определённой скорости. Лавинные очаги принято делить на зоны: зарождение (лавиносбор), транзит (лоток), остановка (конус выноса) лавины.

Основные параметры лавинного очага:

– разность максимальной и минимальной высот склона в пределах лавинного очага;

– площадь лавинного сбора, его длина и ширина;

– количество лавинных очагов;

– средние углы лавиносбора и зоны транзита;

– сроки начала и окончания лавиноопасного периода.

Классификация лавин, учитывающая природу их формирования, представлена в табл. 2.31.

"Казалось бы, холод, присущий снегу, должен был сообщить ему оцепенелость зимы, а белизна – неподвижность савана. Однако это опровергается стремительным движением. Лавина – это снег, ставший огненной печью. Она ледяная, но все пожирает." Виктор Гюго

"Сход лавины – незабываемое зрелище. Сначала где-то в вышине раздается глухой звук, а затем безмолвные горы словно оживают. Со склона вниз, искрясь миллионами снежинок, устремляется огромное облако снега. Вот оно достигло дна долины, распласталось по ней, высоко взметнулась снежная пыль, и все исчезло как в тумане… Через некоторое время снежная пыль улеглась, но днище долины перекрыли бесформенные груды снега, настолько плотные, что похожи на куски льда. В них торчат ветки, обломки стволов деревьев, камни". (3) Как все стихийные силы Земли зрелище красивое и страшное.

Две величайшие в мире "лавинные" катастрофы, произошедшие в нашем столетии, случились в Перу в долине реки Санта. 10 января 1962г. на вершине Уаскарана обломился огромный снежный карниз шириной около 1 км и толщиной более 30 м. Это случилось вечером – на многие километры разнесся глухой гул, потрясший ущелья. "Масса снега и льда объемом примерно 3 млн.м3 ринулась вниз со скоростью 150 км/ч, увлекая за собой каменные глыбы, песок, щебень. Огромный вал молниеносно разрастался, и уже спустя минуты по крутой долине двигалась масса объемом не менее 10 млн.м3, сокрушая все на своем пути. Через 7 минут лавина достигла городка Ранаирка и смела его с лица Земли. Лишь через 16 км, спустившись на 4 км и распластавшись по широкой долине на 1,5 км, она остановилась, запрудив реку".(1) Урон от Уаскаранской лавины был огромен: погибло около 4 тыс. человек и до 10 тыс. домашних животных.

Через 8 лет подобное событие повторилось, но только в еще больших размерах. 31 мая 1970г. Кордильере Бланка, где находится вершина Уаскаран, произошло сильное землетрясение, сорвавшее со склонов не менее 5 млн.м3 снега и льда. По дороге лавина отколола значительную часть нижележащего ледника и понеслась, сдирая мощный слой рыхлой породы и унося громадные камни. По дороге лавина спустила небольшое озеро, что придало всей массе еще большую силу. По долине со скоростью 320 км/ч неслось гигантское количество снега, льда и горной породы – 50 млн. м3! Лавина преодолела препятствие высотой 140 м, вновь разрушала заново отстроенный поселок Ранаирка и город Юнгай, который в 1963 г. спас невысокий холм. Масса снега, воды и камней прошла почти 17 км. Последствия были ужасны: из 20 тыс. жителей в живых остались лишь несколько сот человек. Такие страшные лавины случаются редко, но лавины обычных размеров – это грозная стихия гор.

Древнегерманское слово "лафина" произошло от латинского "лабина", то есть скольжение, оползень. Епископ Исидор из Севильи (570-636 год н. э.) упоминал "лабины" и "лавины" - это первый литературный источник. В фольклоре лавины называют "белая смерть", "белые драконы", "белые невесты" и так далее.

"Лавины заинтересовали человека лишь тогда, когда стали ему мешать, то есть тогда, когда человек начал обживать горы. Одновременно и лавины заинтересовались человеком – так называемым нездоровым интересом. Возникнув в тот период, когда Земля выдавила из себя горные хребты, а с неба пошел первый снег, лавины миллионами лет привыкали к уединению и посему в штыки встретили его нарушителей: чего иного ждать от мирно спавшего в берлоге медведя, которого люди разбудили свистом и улюлюканьем? " (5)

Сведения о снежных лавинах дошли из глубины веков. В 218 г. до н.э. они причинили немало бед войскам карфагенского полководца Ганнибала, переходившего Альпы. Тогда под лавинами погибло множество людей и животных – каждый пятый пеший воин (60 тыс. человек), каждый второй всадник (6 тыс.), и36 слонов из37, участвовавших в этом переходе.

Кроме того известна история перехода через Альпы армии Суворова в 1799г. И здесь лавины затруднили действие армии на опасном Сент-Готардском перевале.

Во время первой мировой войны, когда Альпы были в сфере военных действий, под лавинами погибло около 60 тыс. человек – больше, чем в результате военных действий. Только за один "черный четверг" 16 декабря 1916г. лавинами засыпало более 6 тыс. солдат.

Потери мирного времени неизмеримо меньше, но и они ощутимы.

В наше время особенно страдают от лавин Альпы, "заселенные людьми, как ульи пчелами" (5) С начала текущего столетия по 1970г. в Швейцарских Альпах от лавин погибло 1244 человека. Всего в Альпах насчитывается 20 тыс. участков схода лавин, из них более 10 тыс. мест постоянного схода, и 3 тыс. из них угрожают населенным пунктам, дорогам, линиям электропередач и связи..

"Свирепствуют лавины в обеих Америках, срываются с вершин Тянь-Шаня, скандалят в Хибинах, в Сибири, на Камчатке и вообще во всех горных районах".(5)

"И на Кавказе лавины подстерегают путешественников и взимают много жертв" –пишет в своей "Географии" Страбона еще 2000 лет назад. Во время Великой Отечественной войны зимой 42/43 г. специальные подразделения военных альпинистов вызывали лавины искусственно, уничтожая таким образом врагов.

Зима 1986/87г. была на Кавказе исключительно многоснежной – снега выпало в 2-3 раза больше обычного. В Сванетии снег шел, не переставая, 46 дней и породил бессчетное количество лавин. Были разрушены почти все древние дома, в которых люди жили с X-XII в. Спасение от "белой смерти" можно было найти только старинных башнях высотой 8-15 м, где некогда люди спасались от врагов.

Лавина – это пришедшие в движение на склоне массы снега. "Лавины - неприхотливейшие существа: для того чтобы вызвать их к жизни, нужны лишь снег да горы с подходящими склонами. Снег для лавин - манна небесная, единственный источник пищи. Во время снегопада он собирается в лавиносборе , на самой верхотуре, чтобы затем выбрать подходящий момент, ринуться со страшной скоростью по лотку вниз и образовать на месте схода лавинный конус мощностью иной раз в несколько десятков метров. "(5).

Пушистое снежное покрывало в горах только издали выглядит безобидным. Австрийский исследователь Матиас Здагарский сказал про это: "Невинный на вид белый снег – это не волк в овечьей шкуре, а тигр в шкуре ягненка". "Подходящие" склоны для лавин имеют крутизну 15-45 градусов. На более пологих склонах снег стекает постепенно, а на более крутых не задерживается. Лавинный лоток – желоб на склоне, по которым сходят лавины (как правило, они сходят по одному и тому же пути).

Участок горного склона и дна долины, на котором образуется, движется и останавливается лавина, называется лавиносбором . Вверху находится лавинный очаг – место зарождения, а ниже – русло и конус выноса лавины .(рис.1)

В зоне зарождения лавина набирает силу, захватывает первые порции снега со склона и быстро превращается в бурный поток, все сметающий на своем пути. В зоне транзита она несется она несется вниз по склону, все более наращивая массу, ломая кусты и деревья. Постепенно движение замедляется, массы снега нагромождаются в виде лавинного конуса выноса. Здесь формируется зона отложения лавины. В зоне отложения образуются снежные конусы толщиной от 5 до 30 м, а иногда и больше. Зимой 1910/11г. лавина с хребта Бзыке на Кавказе оставила в ущелье р. Белой завал толщиной в 100 м. Снег в нем стаивал несколько лет.

Большинство катастрофических лавин возникало после многодневных обильных снегопадов, перегружавших склоны. Уже при интенсивности снегопада 2 см/ч, длящемся до 10 часов подряд возникает лавинная опасность. Свежеотложенный снег нередко бывает несвязанным и сыпучим, как песок. Такой снег легко порождает лавины. Лавинная опасность многократно возрастает, когда снегопады сопровождаются ветром. При сильном ветре на поверхности снега формируется ветровая, или снежная, доска – пласт мелкозернистого снега большой плотности, который может достигать в толщину несколько десятков сантиметров. Обручев назвал такие лавины "сухими": "они срываются зимой после сильного снегопада без оттепели, когда надувы снега на гребнях и крутых склонах достигают такого размера, что сотрясение воздуха от порыва ветра, выстрела, даже громкого крика вызывает их отрыв. Последний очень облегчается, если свежий снег ложится на гладкую, схваченную после оттепели морозом поверхность старого снега. Эти лавины летят вниз и одновременно наполняют воздух снеговой пылью, образующей целую тучу."(2)(рис.3)

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

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

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

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

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

Лавины начинают свое движение или "из точки" (при нарушении устойчивости очень малого объема снега), или "от линии"(при нарушении устойчивости сразу значительного пласта снега). (рис.2). Чем снег рыхлее, тем меньше его надо для начала лавины. Движение начинается буквально с нескольких частиц. Лавина из снежной доски начинается с растрескивания снежного покрова. Узкая трещина быстро разрастается, от нее рождаются боковые расщелины, и вскоре снежная масса отрывается и несется вниз.

Длительное время лавину представляли в виде снежного кома, который летит вниз по склону и увеличивается за счет налипания новых порций снега (так изображали лавину почти все древние гравюры). Шаром лавину представляли вплоть до XIX в. Многообразие снежных лавин и многоликость форм ее движения затрудняли понимание физики лавин. Лавина относится к многокомпонентным потокам, т.к. состоит из снега, воздуха и твердых включений. Физика таких потоков очень сложна.

Формы движения лавины разнообразны. В ней могут катиться снежные катыши, скользить и вращаться снежные комья и обломки снежной доски, может течь, как вода, сплошная масса снега или подниматься в воздух снегопылевое облако. Разные виды движения дополняют друг друга, переходят один в другой на разных участках той же самой лавины. Фронт лавины движется быстрее ее основного тела из-за обрушения снежного покрова пред фронтом от удара лавины. Так в лавину включаются все новые порции снега, в то время как в хвостовой части скорости падают. На гребнях волн, возникающих на поверхности движущейся лавины, то и дело появляются каменные обломки, что говорит о сильном турбулентном перемешивании в теле лавины.

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

Скорость лавин меняется в пределах – от 115 до 180 км/ч, иногда достигая 400 км/ч.

Лавины обладают огромной ударной силой, легко разнося в щепы деревянные дома. Лобового удара не выдерживают и бетонные здания. Если лавина не может разрушить дом, она выдавливает двери и окна и заполняет снегом нижний этаж. Лавина не щадит ничего, что встречает на ее дороге. Она скручивает металлические мачты электропередачи, сбрасывает с дороги автомашины и трактора, превращает в груду металлолома паровозы и тепловозы (в 1910 году в Каскадных горах (США) в районе перевала Стивенс лавина обрушилась на пассажирский поезд и разнесла его в щепки. Погибло около 100 человек). Она засыпает дороги слоем многометрового плотного, как лед, снега. Она сносит сразу по много гектаров леса, не выдерживают и столетние деревья. (рис.4)

Особенно сильное ударное действие оказывают прыгающие лавины (если на пути снежного обвала оказывается обрыв или крутой перегиб склона, лавина "прыгает" с него и некоторое время проносится по воздуху). В месте приземления лавины возникают ямы выбивания. В Новозеландских Альпах в подобных котловинах обнаружено 16 озер площадью от 200 до 50 тыс. м 2 . Все они находятся у основания крутых лавинных лотков.

Чтобы правильно спроектировать противолавинные сооружения, надо измерить силу удара. Еще в 30-х годах в нашей стране для этого использовался буфер железнодорожного вагона с мощной пружиной, который закреплялся на пути лавины. Величина сжатия пружины при ударе фиксировалась металлическим стержнем. В Швейцарии на пути лавин устанавливали щит, с обратной стороны которого находился стальной заостренный стержень, а напротив него крепилась алюминиевая пластинка, в которую входил стержень под ударом лавины. Чем больше давление, тем сильнее вмятина. Сейчас применяют сложные приборы, позволяющие получить не только максимальное давление снега, но и его изменение в процессе удара. Данные показывают, что давление лавины бывает, как правило, от 5 до 50, хотя удар одной из лавин в Японии превысил 300. В таблице можно увидеть к каким разрушением приводит удар лавины разной силы:

Для характеристики лавинной опасности очень важно знать дальность выброса лавины, т.е. предельное расстояние которое может пройти лавина в данном лавиносборе. Дальность выброса колеблется от первых десятков метров до 10-20 км. Лавина Уаскаран в Перу прошла почти 17 км. Самая большая дальность в бывшем СССР зафиксирована в бассейне р. Кзылча на Тянь-Шане, лавина здесь прошла 6,5 км. В большинстве случаев в горах на территории нашей страны дальность выброса лавин составляет от 0,5 до 1,5 км.

Особые свойства имеют пылевые лавины – смесь сухого снега с воздухом очень маленькой плотности, сопровождающиеся облаком снежной пыли. Они обладают огромной скоростью и большой разрушительной силой. При неболшом изменении движения в пылевой лавине возникают ударные волны, создающие грохот и рев, сопровождающий лавину. Такие лавины способны двигать многотонные предметы. В Скалистых горах мощная пылевая лавина перенесла грузовик весом более 3 т и экскаваторный ковш весом более 1 т на 20 м в сторону и затем сбросила их в овраг.

Нередко лавины из сухого снега сопровождает не только снежно-пылевое облако, но и воздушная волна, которая производит разрушения вне зоны отложения основной массы лавинного снега. Так, в Швейцарских Альпах в 1,5 км от места остановки лавины воздушная волна выбила в домах оконные стекла. А в другом месте воздушная волна переместила на 80 м железнодорожный вагон, а 120-тонный электровоз бросила на здание вокзала. Особенно трагический случай произошел в Швейцарии в 1908 г. Небольшая лавина остановилась в нескольких метрах перед отелем, тем не менее здание было разрушено, крыша унесена на противоположный склон долины, а 12 человек, сидящих за столом лицом к лавине, были задушены резким перепадом давлений воздуха.

Научные исследования лавин начались в Альпах. В1881г. вышла первая книга про лавины И.Коаца "Лавины Швейцарских Альп". В 1932г. в Швейцарии была создана Лавинная комиссия для разработки исследовательской программы по изучению снега и лавин. Это было необходимо для защиты от лавин растущей сети железных дорог, охватившей практически все Альпы. Небольшая исследовательская группа под руководством профессора Р.Хефели приступила к всесторонней разработке лавинных проблем в районе Вайсфлуйох, расположенным над Давосом. В 1938 г. вышла книга профессора "Снег и его метаморфизмы", подводящая итоги первого этапа работы. В 1942г. на месте деревянной хижины на Вайсфлуйох на высоте 2700 м над уровнем моря было построено здание Швейцарского института снега и лавин – сейчас это ведущий в мире центр лавиноведения.

Тогда же, в 30-е годы большой интерес к лавинам был проявлен на Кавказе, где началось проектирование транскавказских дорог, и в Хибинах, где стали осваивать богатые залежи апатитов В 1936г. на комбинате "Апатит" была создана специальная противолавинная служба. Уже тогда исследовались такие трудные проблемы, как расчет устойчивости снега на склоне, теория движения лавин, проектирование противолавинных сооружений. В послевоенные годы широкие исследования лавин начались в горах Средней Азии и Кавказа, Карпат и Сибири. Большой вклад внесли работы Института геофизики АН Грузии и Высокогорного геофизического института в Нальчике, Проблемной лаборатории снежных лавин и селей МГУ. Экспедиции МГУ изучали лавины на трассе будущей БАМ с 1946 по 1975 г.

В настоящее время исследования лавин ведется в основном гидрометеослужбой. Особенно важны снеголавинные станции, в задачи которых входят метеорологические наблюдения, регулярные измерения толщины, плотности и физико-мехинических свойств снега, фиксация схода лавин. На таких станциях проводятся лабораторные исследования снега, описания лавин на избранных маршрутах, дается прогноз лавин на основе местных признаков и локальных связей с метеорологическими показателями. Снеголавинные станции раз в несколько дней передают бюллетени о лавинной опасности всем заинтересованным учреждениям. Такие станции существуют сейчас практически во всех горных массивах.

В последние годы все большую популярность приобретают лавинные школы. Задача их – познакомить с буйным нравом снежных лавин, обучить правилам поведения в лавиноопасных районах, передать опыт предсказания и предупреждения снежных лавин.

В США выходит газета "Лавины". В ней публикуется информация о лавинной обстановке, об исследованиях лавин, опыте предупреждения и борьбы с ними, дается реклама новых приборов и оборудования, рассказывается о лавинщиках и их работе. Также в ней сообщается о занятиях лавинных школ, которых в США и Канаде – около 20, о семинарах и симпозиумах по лавинной тематике.

В России также проводятся научные и практические семинары по лавинам. Однако регулярно действующие лавинные школы еще не созданы.

Неутешительная статистика катастрофических последствий лавин ставит на первое место задачу предупреждения и защиты от лавин. Еще в XV в. в Альпах стреляли из огнестрельного оружия, чтобы звуком выстрела вызвать падение снега. Сейчас обстрел лавиноопасных склонов – самый обычный способ борьбы с лавинами. Во многих местах оборудованы постоянные "огневые" позиции. Применяют полевые и зенитные пушки, минометы и гаубицы. Путем искуственного обстрела удается вызывать более мелкие лавины: " внизу громоздится конус выноса, теперь уже никому не угрожающая стотысячетонная масса лавинного снега. На километровой длины склоне опустели лотки и кулуары, чернеет грунт, голые камни – весь снег сорван вниз: уродливая, но милая сердцу лавинщика картина. У нас свои понятия о красоте: голый склон и груда лавинного конуса - вот воистину застывшая музыка!"(5)

Артиллерийские системы для стрельбы по лавинам должны быть легкими и мобильными, давать высокую точность и иметь дальность 2-3 км, мощный снаряд с небольшим количеством осколков, особую надежность. К сожалению, бывают случаи, когда снаряды перелетают на противоположный склон и до 1% выпущенных снарядов не разрывается. Все это ограничивает применение противолавинной артиллерии.

Иногда обстрел может сыграть роковую роль в сходе катастрофических лавин. Так случилось в швейцарском городке Цуоц в 1951 г. Склоны были перегружены снегом и было принято роковое решение – обстрелять окрестные горы. Первые же выстрелы вызвали движение снега, и вскоре сошла страшная лавина. Она смела артиллерийскую позицию и 32 дома в городке.

Все еще практикуется опасный способ подрезания снежного пласта лыжами, но известно немало случаев, когда лавина увлекала за собой лыжника, далеко не всегда оставляя его в живых. Иногда в зонах зарождения заранее закладывают мины, взрывая их в нужный момент по радио. В Киргизии помещали мощный заряд у подножия, так что взрывная волна распространяется вверх по склону и спускает неустойчивый снег. В последнее время начинают применять массовый сброс лавин ударными волнами, которые производят низколетящие сверхзвуковые самолеты.

Снежный покров на склоне можно закреплять с помощью снегозадерживающих щитов, заборов, сеток. В Швейцарии за последние сто лет поставлены сотни километров таких сооружений. В метелевых районах ставят высокие многорядные заборы, которые препятствуют формированию опасных скоплений снега вблизи снежных карнизов. В лавинных очагах расставляют особые снеговыдувающие щиты – кольктофели (два щита, совмещенные перпендикулярно друг другу). Дующий ветер обдувает их, образуя вокруг них воронки выдувания. Такой неровный снежный покров оказывается гораздо более прочным. Чтобы предотвратить подвижки снежного пласта, на склоне натягивают гибкие металлические сетки.

В средней части склона на пути лавины приходится строить мощные сооружения: клинья, бугры, надолбы. Их задача – уменьшить скорость лавины, разбить ее на части и затормозить. А для остановки лавины строят дамбы. Их располагают на излете лавины, когда ее энергии уже не хватает для преодоления препятствия. Иногда дамбу ставят так, чтобы она не останавливала лавину, а отклоняла ее, изменяя путь лавины. Для защиты мачт и опор линии электропередач применяют лавинорезы – клинообразные конструкции, которые рассекают несущийся снег, заставляя его обтекать сооружения. В Давосе есть церковь, построенная еще в XVI в. В 1602 г. она была снесена лавиной, но, восстановленная, уже больше не разрушалась, хотя ее не раз заносило лавинным снегом почти по крышу. Выручала форма задней стены, выстроенная клином в сторону лавинного лога.

Дороги в горах прокладываются так, чтобы они по возможности обходили лавиноопасные склоны. Иногда приходится прокладывать дорогу по склону, защищая ее с помощью лавинопропуска – бетонного лотка, направляющего лавину над дорогой или с помощью галереи, укрывающей дорогу от лавины. (рис.5,6)

В противоборствовании лавинам огромная роль принадлежит лесу. Там, где растет сплошной лес, состоящий из разных пород деревьев неодинакового возраста, он не дает образоваться лавинам. Снежный покров в лесу не создает сплошного пласта, а если снег и начинает скользить по склону, его давление принимают на себя стволы деревьев. Они гнутся, но держат снег, не дают ему начать опасное движение. Абсолютно надежен лес, когда его верхняя граница поднимается до зоны отрыва лавины. Если он разрушается лавиной, сгорает от лесного пожара, вырубается людьми, на его восстановление уходят десятилетия. А в этот промежуток случаются многоснежные зимы, и тогда лавины сходят туда, куда раньше не пускал их лес. Лесоразведение в горах чрезвычайно трудно. В безлесных районах часто идут лавины, и саженцы надо охранять, чтобы вырастить, защищая посадки земляными валами и дамбами, деревянными и металлическими заборами, столбами и надолбами. Это сложно и дорого, но все же во много раз дешевле строительства стационарных противолавинных сооружений. Защита лесом естественна, рациональна и надежна.

"Безопасной лавина бывает только тогда, когда она мертва, то есть спущена вниз".(5) Лавинная опасность подстерегает человека на самых разных склонах. В горах нужно тщательно выбирать маршрут, обходить известные опасные склоны. В лавиноопасной зоне нужно быть внимательным ко всем посторонним звукам и движениям: "лавина единственный раз в своей жизни ведет себя по-честному: прежде чем сорваться, она издает утробный звук: "бух! вум! ух!", оставляя на размышления несколько потрясающе быстротечных секунд. Если ты оказался на склоне один - драпай в сторону со всей доступной тебе скоростью…"(5) Печальные события, связанные с лавинами, обычно возникают от того, что люди забывают или игнорируют самые простые правила поведения в горах, наивно полагая, что с ними ничего плохого случится не может. "Кого лавины по-настоящему терпеть не могут, так это лихачей, забывающих обо всем на свете при виде покрытого снегом склона; впрочем, кроме доброго снегопада, они вообще никого и ничего не любят" (5).

Оказавшись в лавине, человек почти не имеет шансов выбраться из нее в процессе движения, и очень скоро оказывается захороненным в лавинном снегу. Лавина убивает свою жертву с помощью холода, шока и удушья. Чаще всего случается именно удушье: во время движения в лавине снежная пыль забивает ноздри и горло, а иногда даже проникает в легкие; после остановки лавины твердеющий снег сдавливает грудную клетку и нарушает дыхание; плотный лавинный завал почти не вентилируется, и воздуха для дыхания очень скоро начинает недоставать; наконец, даже если человек в завале имеет некоторое пространство, вскоре на внутренней стороне снежной полости от дыхания появляется льдистая корочка, окончательно закупоривающая жертву. Оказавшись в снегу, человек лишен возможности сообщить о себе криком. Идущие из снега звуки наверх не выходят. Замурованная жертва слышит звуки шагов спасателей и все, что делается на поверхности снега, но ничем не может сообщить о себе.

Начиная с XIII в., в поисках стали использовать собак, даже вывели специальную породу сенбернаров, натренированных для работы в завалах лавинного снега. Хорошо обученная собака может обследовать участок завала в 1 га всего за пол часа. Она легко находит жертву на глубине 2-3 м, а при благоприятных условиях даже на глубине 5-6 м. Использование собак сильно затрудняется при влажном и загрязненном снеге, на большом морозе и при сильном ветре. В Альпах лавинные собаки проходят обучение в специальных школах. Они участвовали в 305 спасательных операциях и обнаружили 269 человек, но только 45 из них удалось вернуть к жизни, в остальных случаях было уже поздно.

Главное в поисках и спасении – оперативность. В течении первого часа пребывания в лавине у человека сохраняется 50% вероятности остаться в живых, а уже через три часа она не превышает 10%. Когда нет собак поиски ведут с помощью лавинного зонда. Участок завала в 1 га 20 спасателей обследуют за 4 часа. Если зондирование не приносит успеха, а известно, что на этом участке лавина похоронила людей, начинают рыть в завале продольные траншеи – одну от другой на расстоянии длины лавинного зонда. Это трудоемкая и малоэффективная работа. Используются приемно-передающие устройства: если у попавшего в лавину есть миниатюрный передатчик, его легко запеленговать с поверхности. Давнишний традиционный способ маркирования попавших в беду – лавинные шнуры длиной в 30-40 м, окрашенные в яркий цвет. Их укрепляют в рукоятке лыжной палки, и при попадании человека в лавину они распускаются и могут оказаться на поверхности завала. Такой счастливый исход бывает далеко не всегда.

Сегодня поиск лавинных жертв остается серьезной проблемой, а потому по-прежнему важно заблаговременное оповещение о лавинной опасности с помощью всех современных средств массовой информации.

В заключении хочется привести два рассказа знаменитых лавинщиков М. Отуотера и М.Здарского, которые сами побывали в лавине, оставшись после этого в живых.

М. Отуотер, американский лавинщик: "… Это была лавина из мягкой снежной доски, и, следовательно, весь склон стал неустойчивым. Я оказался щепкой, плывущей в потоке снега… Я погрузился по колено в кипящий снег, затем по пояс, затем по шею…

Очень быстро и внезапно меня дважды перекувыркнуло вперед, как пару брюк в барабане для чистки одежды… Лавина сняла с меня лыжи и тем самым сохранила мне жизнь, отказавшись от рычага, с помощью которого она могла бы скрутить меня…

Весь этот путь я проделал под снегом…Вместо сияния солнца и снега, которые никогда не бывают такими яркими, как сразу после снегопада, в лавине была полнейшая тьма – пенящаяся, скручивающая, и в ней со мной как бы боролись миллионы рук. Я начал терять сознание, темнота приходила изнутри.

Внезапно я снова оказался на поверхности, в лучах солнца. Выплюнув снежный кляп изо рта и сделав глубокий вдох, я подумал: "!Так вот почему у погибших в лавине рот всегда бывает забит снегом"! Вы боретесь как дьявол, ваш рот широко открыт, чтобы захватить побольше воздуха, а лавина набивает его снегом.

Когда меня в следующий раз выбросило на поверхность, я успел сделать два вдоха. И так было несколько раз: наверх, сделать вдох и плыть к берегу – и вниз, под снег, закручиваясь в шар. Казалось, это тянулось долго, и я опять начал терять сознание. Затем я почувствовал, что снежный водопад замедляется и становится более плотным. Инстинктивно или в последнем проблеске сознания я сделал отчаянное усилие и лавина выплюнула меня на поверхность, как вишневую косточку".

Матиас Здарский, однажды попал в лавину. Вот описание, которое он оставил: "В этот момент... послышался грохот лавины; громко крикнув своим спутникам, укрывшимся под скалистой стеной: "Лавина! Оставайтесь там!" - я побежал к краю лавинного лога, но не успел сделать и трех прыжков, как что-то закрыло солнце: словно гигантская праща, около 60-100 метров в поперечнике, на меня опускалось с западной стены черно-белое пятнистое чудовище. Меня потащило в бездну... Мне казалось, что я лишен рук и ног, словно мифическая русалка; наконец, я почувствовал сильный удар в поясницу. Снег давил на меня все сильнее и сильнее, рот был забит льдом, глаза, казалось, выходили из орбит, кровь грозила брызнуть из пор. Было такое ощущение, что из меня вытягивают внутренности, словно лавинный шнур. Только одно желание испытывал я - скорее отправиться в лучший мир. Но лавина замедлила свой бег, давление продолжало увеличиваться, мои ребра трещали, шею свернуло набок, и я уже подумал: "Все кончено!" Но на мою лавину вдруг упала другая и разбила ее на части. С отчетливым "Черт с тобой!" лавина выплюнула меня".

У Здарского было восемьдесят переломов - и он не только выжил, но и

через одиннадцать лет снова стал на лыжи!

Немного из истории лавин.

Что такое лавины, и какие они бывают.

Причины возникновения.

Как она движется.

Что может натворить.

Исследования лавин.

Способы борьбы с лавинами.

Чем опасна для человека.

Способы спасения людей.

Два рассказа очевидцев.

Список использованной литературы:

Котляков В.М. Мир снега и льда. М.: Наука,1994

Обручев В.А. Занимательная геология М.: изд-во Академии наук СССР, 1961

Энциклопедия для детей: ГЕОГРАФИЯ. М.: Аванта+, 1997

Энциклопедия для детей: ГЕОЛОГИЯ. М.: Аванта+, 1995

Санин В. Белое проклятие.

Введение

Лавиной называется быстрое движение крупной массы снега вниз по склону. Существенными факторами для зарождения лавин являются глубокий снег и крутые склоны, однако благодаря огромному многообразию условий их формирования (состояния снега и снежной поверхности) формы и размеры лавин существенно различаются. В числе книг, всесторонне рассматривающих условия формирования и схода лавин, работы Перла и Мартинелли, а также Фрейзера.

Зарождение лавин

Лавина возникает тогда, когда нагрузка снега на склоне превышает его прочность. В снежном покрове, лежащем на склоне, cоставляющая силы тяжести, действующая параллельно склону, вызывает напряжение сдвига, в то время как составляющая, действующая перпендикулярно склону, вызывает компрессионное сжатие (рис. 11.1).

Рис. 11.1.Напряжения в снежном покрове, обусловленные его весом. т - касательное напряжение, параллельное склону на любой глубине Н внутри снежного покрова (т=pgH sin ß); в - нормальное напряжение, перпендикулярное склону на любой глубине Н (в=pgH cos ß); p - средняя плотность снега на глубине Н; g - ускорение свободного падения; ß - угол наклона склона.

Рис. 11.2. Диаграмма деформаций пои сползании и скольжении снега.

Рис. 11.3. Распределение напряжений при деформациях сползания и скольжения снега. 1 - сжатие, 2 - напряжения отсутствуют, 3 - растяжение.

Под влиянием собственной нагрузки снег постоянно деформируется, что приводит к оседанию, сползанию и соскальзыванию (рис. 11.2). В результате в местах, где имеются препятствия в виде скал, деревьев, а также плоские участки возникают дополнительные растягивающие и компрессионные нагрузки в снежном покрове возрастают за счет выпадения спежных осадков или аккумуляции мстелевого снега, а прочность уменьшается чаще всего в результате повышения температуры, После того как снег оторвался в одной точке, напряжения возникают в непосредственно примыкающих к ней зонах, которые в свою очередь становятся перегруженными и отрываются, причем разрыв распространяется широко по склону. Взаимосвязь между нагрузкой и прочностью весьма сложна, так как снег слоист и вязок, его механические свойства зависят от температуры, склоны разнообразны, а глубина снега неодинакова. Многочисленность этих факторов не позволяет провести строгий теоретический анализ стабильности данного снежного покрова. Поэтому прогнозы зарождения лавин составляются на эмпирической и интуитивной основе.

Движение

Оторвавшаяся масса снега обычно быстро ускоряется на крутом склоне и во время своего движения вниз увлекает дополнительные массы снега, лежащие на ее пути. Характер движения зависит от типа снега и подстилающей поверхности. В начальной стадии снег скользит и катится, а с увеличением скорости движение становится турбулентным. Крупные блоки разбиваются, превращаясь в массу окатанного и распыленного материала. Если снег сухой, мельчайшие частички, смешиваясь с воздухом, образуют снежную пыль. Снежную массу, низвергающуюся по поверхности грунта, называют текучей лавиной, а массу, переносимую турбулентным воздушным потоком,- пылевой лавиной. Часто оба вида лавин наблюдаются одновременно. Наличие резкого уступа склона может быть причиной того, что весь снег смешается с воздухом, образуя пылевую лавину. На крутом склоне лавина может иметь высокую скорость и оказывать огромное давление на препятствия, возникающие на ее пути, обладая, таким образом, большой разрушительной силой. Когда склон становится более пологим, движение лавины замедляется и в конце концов она останавливается.

Лавиносбор

Лавиносбор представляет собой специфическую зону, по которой движется масса снега. В общем ее можно разделить на зону зарождения, расположенную в верхней части склона, где происходит первоначальный отрыв, зону отложения в подножьях склона, где лавина замедляется и останавливается, а также зону транзита, которая соединяет зону зарождения и зону отложения. В зоне транзита скорость лавины может возрастать, сохраняться постоянной или уменьшаться, однако ее масса остается более или менее одинаковой. Провести четкую границу между этими зонами часто невозможно. Минимальный уклон, необходимый для того, чтобы вызвать лавину и обеспечить ее движение, составляет около 25° (Известны случаи схода лавин при меньшем наклоне склона - до 16°- 17°) . Зона отложения начинается там, где угол наклона склона оказывается меньше этого минимального значения, и обычно ограничена перегибом склона.

Лавинная опасность

Глубокий снег и крутые склоны, необходимые для зарождения и распространения лавин, существуют в горных районах всего мира. Несмотря на то что тысячи лавин сходят каждую зиму, большинство их остается незамеченными. Лавинная опасность возникает всякий раз, когда лавина оказывается в поле деятельности человека. Риск лавинной опасности существует с тех пор, как горы стали обитаемыми, а в последние годы в связи с расширением рекреационного использования гор и интенсификацией транспорта, он увеличился.

Защита от лавин

Наиболее эффективным методом уменьшения ущерба, приносимого лавинами, является выбор безопасных мест для строительства сооружений, а также хозяйственной и рекреационной деятельности. Если не удается избежать лавиносборов, то следует предпринять временные меры безопасности или контролировать саму лавину. Мероприятия по контролю лавин, которые состоят в воздействии на снежный покров на склоне или на движение лавин, можно разделить на две категории: мероприятия по изменению подстилающей поверхности и мероприятия по изменению и стабилизации снега. Информация, касающаяся лавин и методов уменьшения их разрушительного воздействия, обрабатывается в нескольких странах. Наиболее выдающийся и самый старый центр исследования лавин --- Федеральный институт по изучению снега и лавин в Давосе, Швейцария. В Канаде Отдел строительных исследований Национального исследовательского совета, а также Отдел гляциологии и Директорат внутренних вод Департаментов окружающей среды и рыболовства Канады собирают информацию о формировании и динамике лавин и исследуют возможность принятия мер в местных условиях. В Британской Колумбии контроль лавин и меры по обеспечению безопасности на автомагистралях и в зонах лыжного спорта национальных парков осуществляются Департаментом автомобильных дорог, а в многочисленных центрах лыжной подготовки - некоторыми горно-рудными компаниями.

ФОРМИРОВАНИЕ ЛАВИН

Для формирования лавин имеют большое значение слоистость снежного покрова и зависимость прочности снега от его температуры. Поэтому измерения характеристик снежного покрова, включающие измерение температуры, очень важны для оценки его стабильности и возможности образования лавин.

Влияние метаморфизма на свойства снежного покрова

При термических условиях, характерных для горных районов, структура снежного покрова претерпевает ряд изменений, т. е. снег подвержен метаморфизму. Вновь отложенные снежные кристаллы - обычно тонковетвистые, звездообразные дендриты - вначале подвергаются деструктивному метаморфизму, в ходе которого возникает тенденция к формированию более округлых кристаллов. Со временем уменьшается средний размер зерен, тогда как плотность снежного покрова растет, что приводит к видимому проседанию снега. Процесс происходит при температуре значительно ниже точки плавления, однако наиболее интенсивен при температуре, близкой к 0°С. В ходе метаморфизма вода в виде пара проникает в промежутки между отдельными кристаллами снега, образуя ледяные перемычки. В результате этого процесса спекания образуются прочные связи между зернами, и конечным продуктом деструктивного метаморфизма является плотный, прочный при отрицательной температуре снег.
При резком перепаде температур в сравнительно тонком слое снежного покрова снег подвергается конструктивному метаморфизму, который характеризуется ростом отдельных кристаллов, приобретающих угловатую, фасетчатую форму. Конечным продуктом этого процесса является глубинная изморозь. Большие градиенты температуры обусловливают возникновение свободно расположенных кристаллов и очень слабое спекание; в результате происходит уменьшение прочности, т. е. ослабление снежного покрова. Резкие градиенты температуры наблюдаются обычно в маломощном снежном покрове при низкой температуре, а также у поверхности глубокого снега вследствие ее охлаждения за счет радиационных потерь тепла. В этом случае поверхность покрывается фасетчатыми зернами, для которых характерно слабое сцепление.
Другой важный вид снега, не являющийся продуктом метаморфизма,- поверхностный иней, который образуется при осаждении водяных паров из атмосферы на холодный снег преимущественно в холодные ясные ночи. Он состоит из игольчатых кристаллов в слоях толщиной в несколько миллиметров; иногда толщина слоев достигает 50 мм. Характеристики поверхностного инея сходны с характеристиками глубинной изморози; так же как и последняя, он отличается малой прочностью.
Если температурный градиент, необходимый для развития метаморфизма, изменяется вследствие повышения температуры или увеличения толщины слоя снега, глубинная изморозь, фасеточные зерна на поверхности и поверхностный иней подвергаются деструктивному метаморфизму.
Когда флуктуации температуры воздуха вызывают повторное таяние и замерзание, формируются крупные зерна неправильной формы, образующие зернистый снег. Замерзая, такой снег образует твердую корку.
Обычно слои внутри мощного снежного покрова хорошо различимы, так как они соответствуют разным фазам развития метаморфизма. Каждому слою присущи свои механические и физические свойства.

Прочность снега

Подобно другим материалам, снег обладает прочностными свойствами, которые могут быть исследованы путем измерения сил, необходимых для того, чтобы вызвать разрыв. Для зарождения лавин имеют значение прочность на сдвиг и прочность на разрыв. Трудность подобных исследований заключается в том, что хрупкость и малая плотность снега требуют, чтобы измерения проводились с особой тщательностью и мастерством. Кроме того, прочность снега зависит от скорости действия нагрузки.
В связи с указанными причинами часто в качестве показателя прочности используют твердость, которая определяется как сопротивляемость снега проникновению в него инородного тела и связана с прочностью на сдвиг и разрыв, а также с компрессионными свойствами.
Для измерения прочности на сдвиг и твердости снега разработаны полевые методы. Чтобы определить прочность на сдвиг, рамка площадью не менее 0,01 м2 погружается в снег и быстро загружается до тех пор, пока не происходит отрыв, нагрузка измеряется пружинными весами. Твердость определяется при помощи пенетрометров.
В зоне зарождения лавины измерения прочности не производятся, так как эта область труднодоступна. Более того, поскольку прочность в пределах зоны зарождения весьма изменчива, трудно получить ее минимальное значение. Поэтому единственным показателем прочности служат данные, получаемые на выбранной в безопасном месте площадке.
Прочность снега зависит от его температуры и плотности, а также от типа зерен и их сцепления. Первостепенное значение имеет сильная зависимость прочности от температуры; например, сопротивление сдвигу уменьшается, когда температура приближается к 0"С. Когда снег начинает таять и появляется жидкая вода, прочность его уменьшается еще больше.
В то же время повышение температуры ускоряет процесс деструктивного метаморфизма, за счет которого сопротивление сдвигу может возрасти. Однако если температура растет быстро, то роль этого эффекта уменьшается, так что снег в итоге становится менее прочным. Если же температура растет медленно, то в результате метаморфизма снег приобретает высокую прочность, которая, вероятно, не уменьшается даже при 0"С. Эти противодействующие тенденции затрудняют прогнозирование времени отрыва лавины.

Сползание снега

Нормальное напряжение и напряжение сдвига в снежном покрове, лежащем на склоне, вызывают постоянные деформации, обусловленные вязкостью снега. Однако скольжение и сползание происходят одновременно и часто нельзя разграничить эти два типа движения.
Микрорельеф поверхности г грунта, растительность и уклон оказывают наибольшее влияние на процессы сползания и скольжения. Высокая скорость скольжения наблюдается на гладкой крутой поверхности, например на крутых травянистых склонах. Скорости сползания и скольжения также возрастают с повышением темния лавин. пературы снега, его толщины и с появлением в нем жидкой воды.

рис. 11.4.Типичные места зарождения лавин.
Таким образом, скорость меняется там, где происходит изменение особенностей поверхности грунта - например в зоне перехода от гладких скал к валунам, в местах перегиба склона, там, где меняется толшина снега (в частности, при переходе от тонкого снежного покрова к метелевым надувам). Изменения скорости сползания на склоне вызывают изменение напряжений растяжения и сжатия в снегу (см. рис. 11.3). Важно определить те зоны, где напряжения велики, так как линии отрыва и места зарождения лавин находятся именно в таких зонах (рис. 11.4).

Снежные обвалы на склонах

Двум типам обвалов снега соответствуют два основных вида лавин: лавины из снежной доски, характеризующиеся внутренним сцеплением снега, и лавины из рыхлого снега, в которых внутреннее сцепление настолько незначительно, что снег ведет себя как сухой песок.
Не всегда можно точно определить вид лавины. Лавина сначала может представлять собой рыхлый снег, движущийся по поверхности; затем этот снег приводит в движение другие горизонты снежного покрова, в результате чего ниже по склону формируется лавина из снежной доски.
Лавина из снежной доски. Развивается в том случае, когда относительно прочный слой снега перекрывает менее прочный слой толщиной иногда всего в несколько миллиметров. Ослабленный слой может образоваться на поверхности снежного покрова в результате метаморфизма (рыхлые ограненные зерна), образования поверхностного инея или отложения свежего снега, имеющего кристаллическую структуру, отличную от дендритовой, и последующего погребения снегопадами. Такой слой может также развиваться внутри снежного покрова, например, когда глубинная изморозь или водонасыщенный снег перекрываются коркой плотного снега. Четкая неровная ломаная линия отрыва представляет собой наиболее характерную особенность лавины из снежной доски (рис. 11.5).

Относительно твердая снежная доска, которая при отрыве образует лавину, состоит из отложений одного или несколь,ких снегопадов и имеет толщину от 10 см до 3 м. Конкретный механизм отрыва зависит от прочностных свойств снега и распределения в нем напряжений. В простейшем случае отрыв начинается, когда касательное напряжение t в одной точке превышает прочность на сдвиг ослабленного слоя. Величина t рассчитывается по формуле

где р - плотность снежного покрова, g - ускорение свободного падения, Н - толщина снега над ослабленным слоем, а а - угол наклона ослабленного слоя (см. рис. 11.1). Таким образом, отрыв может произойти в результате увеличения касательных напряжений, уменьшения прочности или комбинации этих двух факторов.
Наиболее характерной причиной увеличения напряжений, ведущей к отрыву, служит добавочная нагрузка на систему вследствие аккумуляции снежных осадков или метелевого переноса. Таким образом, большинство лавин возникает в период снегопадов и (или) при сильных ветрах. Другими факторами, вызывающими возрастание напряжений и отрыв, могут оказаться вес лыжников, удары взрывной волны, вибрация, вызываемая транспортом. Лыжники, вызывающие обвал, нередко сами становятся его жертвами. Повышение температуры снега вследствие потепления воздуха или увеличения интенсивности солнечной радиации обычно приводит к уменьшению прочности ослабленного слоя. Конструктивный метаморфизм также может привести к разуплотнению снега и его последующему обвалу.
После того как снег оторвался в одном месте, нагрузки быстро распространяются на примыкающие области, что приводит к отрыву снега на обширной площади. Невозможно предсказать, где на данном склоне произойдет отрыв - в верхней или в нижней его части. Известно множество случаев, когда лыжники, пересекавшие нижнюю часть склона, были причиной образования лавины из снежной доски выше по склону.
Возможен и другой процесс, который начинается с отрыва, вызванного растяжением в местах возрастания напряжений - у скал, перегибов склонов (см. рис. 11.4) или на следах, оставленных лыжниками, и продолжается в ослабленном слое у грунта.
Кроме того, отрыв снежной доски может произойти в результате просадки рыхлого слоя, подстилающего доску. После того как доска теряет опору, перпендикулярную склону, ее отрыв может быть обусловлен увеличением напряжений изгиба.
Вероятно, лавины из снежной доски возникают вследствие взаимодействия разных механизмов отрыва, однако независимо от механизма действующие на снег силы превышают прочность на сдвиг подстилающего доску ослабленного слоя.
Лавины из рыхлого снега. Состоят из снега, лишенного внутреннего сцепления, и похожи на оползни в сухих песчаных грунтах. "Движение начинается в точке на поверхности, например, от небольшого комка снега, упавшего с дерева или вылетевшего изпод лыжника. Деформации распространяются вниз и в сторону, вовлекая в движение все новые массы снега. Лавины из рыхлого снега могут наблюдаться как в случае мокрого, так и в случае сухого снега. Свежевыпавший сухой снег остается устойчивым на крутых склонах, так как составляющие его тонкие дендритовые кристаллы хорошо сцеплены между собой. Однако в результате метаморфизма это внутреннее сцепление нарушается. В начальную фазу деструктивного метаморфизма кристаллы теряют острые окончания; спекание зерен происходит не так быстро, как процесс округления кристаллов. Таким образом, внутреннее сцепление в сухом снеге может постепенно уменьшаться. Угол естественного откоса снега колеблется между 30 и 40", поэтому на более крутых склонах снег неустойчив. В целом сухие рыхлые лавины невелики, так как содержат лишь снег с поверхности. Чаще всего они сходят через несколько дней после снегопада.
Во время таяния, когда сцепление между крупными кристаллами нарушается, снежный покров становится мокрым и рыхлым. Чаще это происходит с зернистым снегом и глубинной изморозью весной. В противоположность сухим снежным лавинам мокрые могут быть очень крупными и включать глубинные слои снега.

Зона зарождения лавин

Для формирования лавин наиболее важны две характеристики местности - крутизна склона и его ориентация по отношению к направлению ветра. Чаще всего лавины отмечаются на склонах крутизной 30-45°; на склонах крутизной более б0° лавин в общем нет, так как небольшое количество снега, попадающее на эти склоны во время снегопадов, на них не задерживается. Нечасты лавины и на склонах крутизной менее 25°, здесь они наблюдаются только при сильной неустойчивости снежного покрова или когда обвалы распространяются с более крутых склонов, расположенных выше.
Лавины чаще наблюдаются на подветренных склонах, так как эти склоны благоприятны для отложения метелевого снега, в результате которого увеличивается нагрузка.
Экспозиция склона мало влияет на частоту схода лавин, но ее необходимо учитывать при ежедневной оценке лавинной опасности. В северном полушарии склоны, окрашенные на север и на восток, опаснее всего в период с декабря по март, когда, вероятно, в связи с уменьшением количества приходящей солнечной радиации здесь развиты неустойчивые слои поверхностного инея и глубинной изморози. Однако весной, когда количество солнечной радиации увеличивается, наблюдается ослабление и таяние снежного покрова, особенно на склонах, обращенных к югу и востоку. Совокупность природных условий, необходимых для формирования лавин Сложная система природных условий, необходимых для формирования лавин, была обобщена Рабочей группой по разработке классификации лавин Международной ассоциации гидрологических наук (табл. 11.1). Из таблицы видно, насколько сложен прогноз движения лавин в данной местности при данных условиях погоды и состояния снежного покрова: некоторые факторы обусловливают неустойчивость снежного покрова, в то время как другие - его стабильность.
Предпринимались попытки анализа стабильности снежного покрова на склоне и прогноза его отрыва. Создание теоретических моделей способствует пониманию механизма обрушения и качественной оценки причин схода лавин. При разработке этих моделей принимаются определенные значения ряда параметров, таких как плотность снега, его пластичность и прочность. На практике, однако, очень трудно получить непрерывный ряд измерений параметров снега в динамике и предсказать стабильность снежного покрова в нужное время.