Чтение онлайн

Если в ясную морозную погоду солнечные лучи прогревают поверхность снежного покрова, вследствие парникового эффекта происходит таяние внутри верхнего слоя, который образует небольшие поверхностные лавины.

Лавины могут обрушаться либо как пласт (снежная доска), либо осыпаясь расширяющимся потоком рыхлого снега.

Пластовыми бывают лавины метелевые и сублимационной перекристаллизации. Обрушаться лавины могут как с плоских склонов, так и с эрозионных ложбин на склонах.

2. Условия, способствующие возникновению лавин.

Различными исследователями разработаны некоторые критерии, способствующие предвидеть возможное возникновение лавин. Приведем их ниже.

2.1. Относительная высота. В зоне над верхней границей леса в горах велико влияние ветра и метелевого переноса снега, ведущего к образованию условий к сходу пластовых лавин;

2.2. Угол наклона. При углах в 15–25o возможно образование пластовых лавин или лавин скольжения (рыхлые лавины при таких уклонах маловероятны);

2.3. Ориентация склона. На подветренных склонах возрастает накопление снега, что способствует образованию пластовых лавин;

2.4. Ветер. Оказывает двоякое влияние - усиливает местное накопление снега и увеличивает его хрупкость; увеличение скорости и продолжительности ветра создает местную опасность от пластовых лавин.

2.5. Температура воздуха. Повышение температуры воздуха вызывает кризис. Выхолаживание же снеговой поверхности способствует образованию поверхностной и глубинной изморози.

Итак, переслаивающийся слоями глубинной изморози, ветрового наста снежный покров создает значительную лавинную опасность - даже при отсутствии значительных снегопадов. Как следует из физико-географических особенностей места трагедии - все выше перечисленные условия ИМЕЛИ МЕСТО (не могли иметь, а именно имели - это будет показано ниже, при анализе метеорологических условий).

3. Метеорологические условия января-февраля 1959 г и исходные данные для оценок лавинной опасности.

Итак, нами оценивается ВОЗМОЖНОСТЬ ЛАВИННОЙ ОПАСНОСТИ. Исходя из условий формирования лавин разных типов приходим к выводу - В ДАННОЙ СИТУАЦИИ ЕДИНСТВЕННО ВОЗМОЖНЫЙ ТИП ЛАВИНЫ - ПЛАСТОВАЯ ЛАВИНА. Также отметим, что длина и ширина вероятного пласта значительно превышали 100 м (это следует даже из фотоснимков склона).

Начнем с рассмотрения материалов метеонаблюдений. Вероятно, привлекать множество метеостанций и их материалов к анализу нецелесообразно. Дело в том, что картина распределения осадков и температур воздуха в горах достаточно пестрая (особенно за сутки), а наблюдательная сеть в горном районе весьма редкая. Для анализа ограничимся материалами наблюдений по МС Бурмантово (МС Мойва тогда не существовало, и МС Бурмантово, пожалуй, ближайшая в то время действующая МС к месту трагедии, не считая метеостанций западного склона Урала). Температуры воздуха в горах более скоррелированы, потому будем рассматривать лишь их. Сведения по осадкам к анализу не привлекаются - с высотой режим выпадения осадков меняется достаточно резко, что, конечно, не фиксируется метеостанциями предгорий.

Анализируя график хода температуры воздуха видим четыре потепления (до 0oС), связанных с прохождением фронтов. Эти периоды, безусловно, сопровождались в горах значительной облачностью, понижением атмосферного давления, выпадением осадков в виде снега. В периоды резких похолоданий в слое снежного покрова устанавливался значительный температурный градиент, который мог вести к развитию глубинной изморози и возникновению неустойчивости снежной толщи.

График хода температуры воздуха представлен на рис. 1. Отметим, что по МС Бурмантово значительные снегопады не отмечались. Однако, сам факт, свидетельствующий о прохождении атмосферных фронтов, безусловно свидетельствует о выпадении осадков в горах. Даже если принять условие, что осадков не было, а метелевый перенос был незначителен, ход температуры воздуха указывает на наличие лавинной опасности.

Отметим также, что существующие методы лавинной опасности не позволяют сказать будет ли лавина или нет точно - возможно лишь оценить большую или меньшую вероятность лавинной опасности.

Однако сам факт наличия лавинной опасности в горах Северного Урала (тем более учитывая показания очевидцев о наблюдавшихся лавинах) - налицо.

4. Расчет лавинной опасности и характеристик снежного покрова для пластовых лавин.

Итак, лавины зачастую сходят по ослабленному горизонту, А НЕ ПО КОНТАКТУ СВЕЖЕВЫПАВШЕГО СНЕГА СО СТАРЫМ. Процесс перекристаллизации может протекать очень быстро, когда температура воздуха приближается к 0 oС. Механически слабый слой глубинной изморози не может выдерживать сколько-нибудь значительной нагрузки, что может вести к срыву снежной массы. Кристаллы льда, лежащие под снежной доской, превращаются в процессе перекристаллизации в своеобразную смазку для схода лавины.

Для расчета устойчивости (коэффициента устойчивости) снежного покрова воспользуемся формулой, разработанной в Новосибирском институте инженеров железнодорожного транспорта:

(1)

где f– коэффициент трения, для сдвига снега по снегу принимается равным 0,35; – средняя плотность снежного покрова (г/см3), к концу зимы составляет 0,35, изменяясь в пределах 20 % от средней величины; hн– толщина лавиноопасного слоя снежного покрова (см) по нормали к склону; величина будет рассчитана ниже; - угол наклона склона, в нашем случае принятый равным 20o; Км– масштабный коэффициент, при отсутствии фактического материала принимаемый равным 0,5; Кд– коэффициент времени существования нагрузки (для расчета этого коэффициента на сегодняшний день не существует точных методик), принимаемый равным 0,3–1,0 (в нашем случае примем среднее значение - 0,75); Кф– коэффициент морфологии склона, для плоских склонов принимаемый равным 1,0, с– коэффициент сцепления снега на контакте (кг/м2), будет определен ниже.

Между значениями коэффициента Кст и лавинной опасностью установлено следующее соотношение:

Расчет коэффициента сцепления выполнен по соотношению (2):

(2)

где d– толщина пласта, d=hкр*cos (м); остальные обозначения - те же, что и в (1). Плотность этого слоя примем равной средней плотности снежного покрова в толще, хотя действительно она может оказаться на 20 % выше. В результате получаем 0,035 г/см2 или 35 кг/м2.

Поскольку мы не имеем фактических данных о значении коэффициента сцепления и критической толщине лавиноопасного слоя, расчет произведем для нескольких вероятных случаев - для этого воспользуемся методикой А.Г. Балабуева и Г.К. Сулаквелидзе и номограммой, приводимой в [1] (здесь номограмма не приводится - фактически она построена по приведенным формулам). Расчетные значения для различных величин коэффициента сцепления с приводятся в таблице 1.

Таблица 1. Возможные характеристики лавиноопасного слоя снежного покрова при =20o; f=0,35; =0,35 г/см3.

Значения коэффициента сцепления 35–18 кг/м2– это достаточно низкие значения. В описываемых условиях (крутизна склона, период расчета и т. д.) коэффициент устойчивости может достигать значений 100–200 кг/м2. Опираясь на материалы метеорологических наблюдений, мы допускаем наличие такого неустойчивого слоя, принимая верхнее возможное значение устойчивости. Сход лавины возможен при высоте снежного покрова превышающей критическую высоту.