23240 (Методы прогноза лавинной опасности)
Описание файла
Документ из архива "Методы прогноза лавинной опасности", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "география" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "география" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "23240"
Текст из документа "23240"
Методы прогноза лавинной опасности
Введение
Снежные лавины – одно из стихийных природных явлений, способных вызвать гибель людей и причинить значительные разрушения. Среди прочих опасностей лавины выделяются тем, что причиной их обрушения может стать деятельность человека. Непродуманное природопользование в горных регионах (вырубка лесов на склонах, размещение объектов на открытых, подверженных воздействию лавин территориях), выход на заснеженные склоны людей, сотрясения снежной толщи от техники приводят к активизации лавинной деятельности и сопровождаются жертвами и материальным ущербом.
Факты гибели людей в лавинах известны с глубокой древности – в трудах Страбона и его современника Ливия описываются несчастные случаи в Альпах и на Кавказе. Наиболее крупные лавинные катастрофы связаны с проведением военных действий в горах – переходы войск Ганнибала и Суворова через Альпы, война между Италией и Австрией в 1915-1918 годах. В мирное время сходы лавин, принимавшие характер стихийного бедствия, происходили в 1920 и 1945 гг. в Таджикистане, в 1951 г. в Швейцарии, в 1954 г. в Швейцарии и Австрии, в 1987 г. в СССР (Грузия), в 1999 г. в альпийских странах. Только в Швейцарии в 1999 году ущерб от лавин превысил 600 млн. швейцарских франков. На территории Российской Федерации случаи массовой гибели людей в лавинах и значительных разрушений отмечены неоднократно. Наиболее известны трагические события 5 декабря 1936 года в Хибинах, когда двумя сошедшими подряд лавинами был уничтожен поселок Кукисвумчорр [44]. Ограниченные сведения о катастрофических лавинах содержатся в Кадастре лавин СССР [23].
Случаи единовременной массовой гибели людей приурочены к сходам лавин на населенные пункты, отдельные сооружения и транспортные средства. Значительные разрушения происходят чаще всего в периоды массового лавинообразования, когда в течение короткого промежутка времени на значительной площади срабатывает большое количество лавинных очагов.
В 40-60 годы лавины чаще всего настигали свои жертвы в зданиях и на автомобильных дорогах. Современные исследования статистики гибели людей в лавинах [93] показывают, что основную массу погибших составляют люди, свободно перемещающиеся в пределах лавиноопасных территорий – любители «нехоженых троп». В США это сноумобилисты (35%), горнолыжники (25%) и альпинисты (23%); в Канаде горнолыжники (43%), сноумобилисты (20%), альпинисты (14%): в Швейцарии горнолыжники и альпинисты (88%). При этом большинство трагедий спровоцировано самими жертвами. И только зимой 1998-1999 гг. баланс изменился - 122 погибших в лавинных катастрофах в мире (63% от общего числа жертв) в момент обрушения лавин находились в помещениях и на автодороге. В России в последние годы несчастные случаи связаны с перемещением по лавиноопасным районам – гибель альпинистов (Северный Кавказ), туристов (Северный Кавказ, Хибины), горнолыжников (Северный Кавказ), пограничников (Северный Кавказ), пассажиров транспортных средств (Транскавказская транспортная магистраль). Трагически регулярно попадают в лавины школьники в окрестностях населенных пунктов. Размер лавин не имеет решающего значения для возможного ущерба. Статистика жертв утверждает, что почти половина их гибнет под небольшими лавинами, которые проходят путь не более 200 метров [6].
Таким образом, определяются основные задачи противолавинных мероприятий: защита от отдельных лавинных очагов, угрожающих конкретным хозяйственным объектам и предупреждение попадания в лавины людей, передвигающихся по хозяйственно неосвоенным территориям, где угрозу может представлять любой горный склон.
Необходимость организации противолавинной защиты определяется масштабами распространения явления: площадь лавиноопасных территорий в Российской Федерации составляет 3077,8 тыс.кв.км. (18 % от общей площади страны), а еще 829,4 тыс.кв.км. относятся к категории потенциально лавиноопасных. Всего же на Земле лавиноопасные районы занимают около 6% площади суши - 9253 тыс.кв.км. [11].
Прогноз лавинной опасности является частью комплекса мероприятий, направленных на защиту от лавин населения и хозяйственных объектов в горных районах. Принятое в гляциологии определение «прогноз схода лавин» (прогноз лавинной опасности) подразумевает предсказание периода лавинной опасности, времени и масштабов схода лавин [13]. Применение прогноза для обеспечения безопасности жизнедеятельности обусловливается определенными условиями и требует создания информационно-методической базы.
Организация противолавинных мероприятий
Кардинальным решением для предотвращения ущерба от лавин является запрещение строительства и размещения людей в лавиноопасных районах. По определенным причинам такой вариант не всегда приемлем. Разработан и с разной степенью успеха применяется целый комплекс противолавинных мероприятий [42]. Выявление лавиноопасных территорий и определение параметров явления, организация службы прогноза времени схода лавин, строительство защитных сооружений, предупредительный спуск лавин – эти действия направлены на предотвращение ущерба от лавин. Характер их влияния на процесс образования лавин различен. Инженерные сооружения различных типов препятствуют образованию лавин; профилактический спуск и некоторые типы защитных сооружений обеспечивают контролируемый сход лавин (время обрушения, размер, направление движения и дальность выброса); изыскательские работы и прогноз времени схода лавин способствуют организации хозяйственной деятельности в лавиноопасных районах и недопущению попадания людей на опасные в определенный момент времени территории. Наибольшая эффективность достигается, как правило, при сочетании различных противолавинных мероприятий.
Важное значение при выборе средств защиты играет их стоимость. Обеспечивающие высокую надежность инженерные сооружения требуют значительных материальных затрат. К примеру, в Швейцарии с 1952 г. по 1998 г. в строительство противолавинных сооружений было инвестировано около 1.2 млрд. швейцарских франков [89]. Затраты на изыскательские работы и прогноз времени схода значительно ниже. Так, бюджет лавинного центра в Галлатине (Gallatin National Forest Avalanche Center, США) в сезоне 1998/99 гг. составлял 89 600 долларов [90], а содержание аналогичного подразделения в Ла Сале (La Sal Avalanche Forecast Center, США) обошлось значительно меньше – около 17 000 долларов.
Сравнение стоимости противолавинных мероприятий, проведенное в СССР в 80-е годы [45], дало следующие результаты:
- прогноз и профилактический спуск лавин, 1 км2 лавиноактивных склонов в год - 10-20 тыс.руб;
- застройка склонов железобетонными щитами, 1 км2 лавиноактивных склонов – 15000-45000 тыс.руб.;
- составление карт лавинной опасности разных масштабов, затраты на 1 км2 лавиноактивных склонов – 0,00015 –0,03 тыс.руб.
Содержание одной снеголавинной станции в СССР обходилось примерно в 50 тыс.руб. в год [5]. Обычно она обслуживает 20 км2 территории или 20 пог.км дороги. Таким образом наблюдения за лавинами и их прогноз стоили около 2500 руб. в год на 1 км2 территории или 1 пог.км дороги.
В 80-е годы - период максимального расцвета лавинных исследований в СССР - сбор и обработку снеголавинной информации на территории России осуществляли около 40 подразделений Госкомгидромета. Старейшая в России организация, занимающаяся снеголавинными исследованиями, Цех противолавинной защиты п/о «Апатит» (ныне Центр лавинной безопасности) выполняла снеголавинное обеспечение на территории Хибинского горного массива. Изучение распределения снежного покрова в лавинных очагах, физико-механических свойств снега, наблюдения за сошедшими лавинами осуществлялось в районах интенсивного хозяйственного освоения – вдоль трасс автомобильных и железных дорог, на горных курортах, горнорудных предприятиях. Для сбора информации организовывались стационары, на которых осуществлялись постоянные наблюдения за снежно-метеорологической обстановкой. С определенной периодичностью на автотранспорте выполнялись маршруты лавинного дозора, облеты лавиноопасных участков, экспедиции в лавиноопасные районы.
В задачу снеголавинных подразделений входило обеспечение прогнозом лавинной опасности населения, руководящих органов, организаций и предприятий регионов, территория которых подвержена воздействию снежных лавин. Для производства прогнозов использовались данные наблюдений сети метеорологических и аэрологических станций территориальных управлений гидрометслужбы. Работа службы лавинных прогнозов, как и всей гидрометслужбы строилась по территориально-административному принципу.
Методическим центром по проведению снеголавинных наблюдений и организации службы временного прогноза лавинной опасности на территории СССР являлся Среднеазиатский научно-исследовательский институт им. В.А.Бугаева (САНИГМИ) в Ташкенте. Сюда стекалась разнообразная снеголавинная информация со всей страны, поступали ежегодные отчеты снеголавинных станций. В САНИГМИ разрабатывались теоретические основы прогнозирования лавинной опасности и прикладные методики прогноза для различных лавиноопасных районов СССР (часто совместно с сотрудниками местных снеголавинных подразделенимй). Проблемная лаборатория снежных лавин и селей Московского Государственного Университета выполняла роль методического центра по разработке способов оценки лавинной опасности и ее картирования. Специалисты МГУ разработали специализированную методику оценки лавинной опасности и рекомендации для несения службы в пограничных лавиноопасных горных районах [49], организовали наблюдения за лавинами. Снеголавинные исследования осуществляли также научно-производственные организации МПС, Госстроя и других ведомств.
Деятельность организаций, осуществлявших снеголавинные работы, регламентировалась разнообразными руководящими документами [37, 43, 44, 53].
Снеголавинные исследования проводятся во многих странах мира. В некоторых из них сбор данных осуществляется по сетевому принципу - организация выпуска Национального снеголавинного бюллетеня Швейцарии предусматривает ежедневный сбор данных от 80 наблюдателей и 61 автоматической станции [59]. В США только в системе лесной службы действуют 12 снеголавинных центров.
За рубежом наиболее популярным пособием по организации снеголавинных работ являются различные издания «Avalanche Handbook» [80], разработаны специализированные руководства [82].
Факторы лавинобразования
Многолетний опыт исследований лавин позволил выявить определенные закономерности в процессе лавинообразования, выявить ведущие факторы обрушения лавин, оценивать параметры явления [83]. Обрушение лавин происходит при нарушении устойчивости снежного пласта на склоне, вызванном воздействием внешних факторов и процессами внутри снежной толщи, протекающими под влиянием внешних факторов. Сход лавин может происходить на склонах с углом наклона 15о и при толщине снежного покрова 15 см. Однако, такие случаи крайне редки. В СССР для выявления районов, где возможно образование лавин, при составлении карт среднего и мелкого масштаба их границы проводились по изолиниям толщины снежного покрова 30 см, а изолинии 70 см ограничивали районы, где лавины образуются часто и представляют значительную опасность [31]. Наиболее благоприятными для лавинообразования признаны склоны, угол наклона которых составляет 25-40о [40, 52]. Детальные крупномасштабные исследования с использованием натурных наблюдений и расчетов, изучением геоморфологических, геоботанических, почвенных и гидрологических признаков в различных регионах позволяют выявить территории, где происходит образование, движение и остановка лавин.
В процессе исследования обрушения лавин были выявлены общие для различных горных регионов ведущие факторы и определен характер их воздействия на лавинообразование (табл.1).
Таблица 1
Классификация лавинообразующих факторов [60].
| Факторы | Воздействие на лавинообразование |
| А. Постоянные факторы | |
| 1. Условия подстилающей поверхности |
|
| 1.1. Относительная высота, общая топографическая ситуация: | Определяют глубину расчленения (высоту падения лавин) и заснеженность в зависимости от широты места и абсолютной высоты и ориентации хребтов |
| зона гребней и высоких плато | Сильное влияние ветра на распределение снега, снежные карнизы, локальные лавины из снежных досок |
| зона между гребнями и верхней границей леса | Метелевое снегонакопление, обширная зона формирования лавин из снежных досок |
| зона ниже верхней границы леса | Уменьшение влияния ветра на перераспределение снега, уменьшение количества лавин из твердых досок, преобладание лавин из мягких досок |
| 1.2. Крутизна склона | Определяет критическую высоту снега |
| > 35o | Часто формируются лавины из рыхлого снега |
| > 25o | Часто формируются лавины из снежных досок |
| > 15o | Течение снега, нижний предел формирования лавин |
| < 20o | Течение снега, отложение лавинного снега. Возможно возникновение лавин из насыщенного водой снега, сходящих со склонов очень малой крутизны |
| 1.3. Ориентация склона: | Влияет на снежность, типы лавин |
| по отношению к Солнцу | На затененных склонах увеличение лавин из снежных досок, на солнечных - увеличение количества мокрых лавин (при равных снегозапасах) |
| по отношению к ветру | На подветренных склонах повышенное снегоотложение, увеличение количества лавин из снежных досок, на наветренных склонах противоположное воздействие |
| 1.4. Конфигурация поверхности | Влияет на снежность, типы лавин, критическую высоту снега |
| Ровный склон | Неканализованные лавины (осовы) из снежных досок и рыхлого снега |
| лотки, воронки, кары | Места концентрации снега, канализованные (лотковые) лавины преимущественно из снежных досок |
| Изменения крутизны склона по продольному профилю | На выпуклых склонах часто располагается линия отрыва лавин из снежных досок, на крутых склонах – точки возникновения рыхлых лавин, существенное влияние на критическую высоту снега, прыгающие лавины |
| Уступы в рельефе | Под ними часто возникают лавины из рыхлого снега |
| 1.5. Шероховатость поверхности | Влияет на критическую толщину снега |
| Гладкая поверхность | Малая критическая толщина, лавины поверхностного слоя |
| Выступающие препятствия (скалы, поперечные гряды) | Большая критическая толщина, лавины полной глубины |
| Растительность | Трава – способствует срыву снега, лавины полной глубины; кусты – пока не покрыты полностью снегом препятствуют, сходу лавин; лес – если достаточно плотный, то препятствует зарождению лавин |
| Б. Переменные факторы | |
| 2. Текущая погода (за период до 5 дней назад) |
|
| 2.1. Снегопады: | Возрастание нагрузки. Увеличение массы неустойчивого материала. |
| Тип нового снега | Пушистый снег – рыхлые лавины Связный снег – лавины из снежных досок |
| Суточный прирост снега | Возрастание нестабильности снега с увеличением толщины снежного покрова. Отрыв возможен как в новом, так и в старом снеге. |
| Интенсивность снегопада | Прогрессирующая неустойчивость при более высокой интенсивности, увеличение количества лавин из свежевыпавшего снега, возрастание опасности схода лавин с пологих склонов |
| 2.2. Дожди | Способствует сходу мокрых рыхлых или мягких пластовых лавин; возможно возникновение водоснежных потоков и снежно-грунтовых оползней |
| 2.3. Ветры | Создают локальную перегрузку снега на склонах, формируют снежные доски и неустойчивую стратиграфию |
| Направление | Повышенная опасность образования пластовых лавин на подветренных склонах; образование карнизов |
| Скорость и продолжительность | С их увеличением растет вероятность локального обрушения пластовых лавин |
| 2.4. Тепловые условия | Неоднозначное влияние на прочность снега и напряжения внутри снежной толщи. Как понижение, так и повышение температуры могут приводить к неустойчивости |
| Температура снега и содержание в нем свободной воды | Повышение температуры до точки плавления приводит к появлению свободной воды в снеге, что может вызвать его неустойчивость |
| Температура воздуха | Одинаковый эффект для склонов всех экспозиций, сильное похолодание способствует развитию неустойчивости за счет градиентного метаморфизма |
| Солнечная радиация | На склонах солнечной экспозиции развитие неустойчивости за счет развития радиационных оттепелей |
| Тепловое излучение | Выхолаживание снежной поверхности ночью и в тени, существенное при безоблачном небе, способствует образованию поверхностной и глубинной изморози |
| 3. Условия в старом снежном покрове (интегральное влияние предшествующих условий погоды и погоды за весь зимний сезон) |
|
| 3.1. Общая высота снега | Не основной фактор лавинной опасности. Сглаживание шероховатостей поверхности склона. Влияет на массу лавины, сходящей по грунту. Влияет на процесс градиентного метаморфизма. |
| 3.2. Стратиграфия | Устойчивость толщи на склоне контролируется наличием ослабленных слоев с учетом напряжений |
| Старые поверхностные слои | Состояние – рыхлость (поверхностный иней), хрупкость, шероховатость – важны при последующих снегопадах |
| Внутреннее строение снежного покрова | Сложное строение, ослабленные прослойки, ледяные корки ведут к развитию неустойчивости |
Следует отметить, что влияние на процесс лавинообразования оказывают не только сами вышеуказанные факторы, но и их сочетание. Уже во время отложения снега на земную поверхность осуществляется влияние многих процессов. Форма и размер кристаллов снега, характер залегания и плотность поверхностного слоя определяются температурой воздуха, направлением и скоростью ветра, формой и параметрами подстилающей поверхности. Преобладание того или иного типа метаморфизма снежной толщи, характер ее эволюции являются функцией действия самых разнообразных факторов.
