Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению

Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 71 , авторов - 315 ,
всего информационных продуктов - 2775 , из них
статей журнала - 584 , статей базы знаний - 85 , новостей - 1978 , конференций - 4 ,
блогов - 7 , постов и видео - 93 , технических решений - 4

Copyright © 2016-2019 ГеоИнфо
Все права защищены

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
Заказчику на заметку

Можно ли избежать «белой смерти»? Часть 3. Исследования в сфере лавинообразования

Аналитическая служба ГеоИнфо
21 января 2019 года

В первых двух частях статьи [12, 13] была приведена общая информация о лавинах и сведения о наиболее известных лавинных катастрофах в истории. В третьей части мы вкратце расскажем о том, как развивались лавинно-спасательные службы, системы наблюдений и прогноза лавин, а также о наиболее распространенных методах исследований лавин.

При подготовке данных материалов нами были изучены как российские, так и зарубежные источники информации.

Консультационную помощь редакции оказали специалисты австрийской компании TRUMER Shutzbauten GmbH, в прошлом году открывшие свое представительство в России. Компания является одним из лидеров на рынке услуг в сфере инженерной защиты территории, в том числе от лавинной опасности.

Развитие противолавинных служб и исследовательских организаций

Несмотря на большую опасность, которую представляют лавины для человека, по-настоящему изучать их природу стали относительно недавно. Лишь в последние 7080 лет активно исследуются условия их возникновения и возможности прогнозов, а также массово разрабатываются и строятся системы инженерной защиты.

Так, первая в России постоянно действующая станция по прогнозу лавин была создана при предприятии «Апатит» в Хибинах зимой 1936/1937 года (после того, как в 1935 году там под снежными завалами погибло 89 человек). Начиная с 1950-х годов в горных районах России был создан целый ряд снеголавинных станций.

Сейчас в России исследованиями и предупреждением сходов лавин, опасных для населенных пунктов, горнолыжных курортов, туристических баз, дорог и коммуникаций, занимается Противолавинная служба Росгидромета, подчиняющегося Министерству природных ресурсов и экологии РФ. В эту службу входят региональные противолавинные центры (Забайкальский, Камчатский, Красноярский, Магаданский, Мурманский, Сахалинский, Северо-Кавказский), Рокский и Эльбрусский противолавинные отряды Северо-Кавказской военизированной службы и множество снеголавинных станций и отрядов в различных горных районах страны.

Научно-методическое руководство противолавинными работами осуществляют Высокогорный геофизический институт Росгидромета (г. Нальчик) и Всероссийский центр мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций МЧС России (Центр «Антистихия»). Много важных и нужных исследований проводится сотрудниками лаборатории снежных лавин и селей географического факультета МГУ, созданной еще в 1964 году по инициативе известного гляциолога Г.К. Тушинского.

Имеется карта лавиноопасных зон страны, которая требует постоянного обновления в силу ежегодного увеличения количества данных, а также из-за изменений климата, горного рельефа, растительного покрова, вмешательств человека (подрезки склонов дорогами, создания карьеров, промышленных взрывов и т.д.). Отметим, что в оконтуривании лавиноопасных участков и даже в определении давности схода лавин могут очень хорошо помочь следы их воздействия на лесную растительность, причем такие исследования можно проводить и летом.

Что касается спасательных отрядов в горных районах РФ, то они работают в системах МЧС, Федерации альпинизма России, Всероссийской ассоциации горнолыжных инструкторов, общественных организаций и др. Персонал спасательных служб и отрядов обладает необходимыми знаниями, навыками, оборудованием и специально обученными собаками для поиска людей в лавинных завалах.

Самую длинную историю развития спасательных и противолавинных мер имеют народы, населяющие Альпы. Например, в Швейцарии уже около тысячи лет назад была создана спасательная служба  при монастыре, построенном в X веке у перевала Большой Сен-Бернар, через который шел путь в Италию. Монахи сначала сами разыскивали и спасали людей, попавших под лавины, а затем стали использовать собак знаменитой породы сенбернар, выведенной в XIIIXIV веках.

В XIX веке защита от лавин уже была приоритетом для первого генерального инспектора по лесам Швейцарской Конфедерации  Иоганна Коаза.

Первая служба предупреждения о лавинах в Альпах была создана в Швейцарии в 1917 году, но только на одном лавиноопасном участке железной дороги Кур  Давос. За склонами и погодой велись наблюдения, и после схода первой лавины или наступления «лавинной погоды» движение поездов останавливали.

В 1920-е годы увеличился спрос на научные методы исследований лавин со стороны представителей горнолыжного туризма, транспортных компаний и гидроэлектростанций, которые поддержали создание Швейцарской правительственной лавинной комиссии зимой 1931/1932 года. Это было первое швейцарское центральное агентство, которое систематически изучало лавины. Под его эгидой на склоне вершины Вайсфлуйох на высоте 2 540 м над уровнем моря (в районе города Давос) в 1936 году была создана первая в этой стране и в мире «снежная» лаборатория, сотрудники которой должны были анализировать накопление и структуру снега в целях лучшего понимания процессов, которые приводят к сходам лавин.

Зимой 1937/1938 года Швейцарский союз лыжников организовал службу лавинных прогнозов, которые выдавались раз в неделю на основе материалов метеостанций и наблюдений добровольцев в 15 пунктах на территории страны. В 1940 году эта служба перешла в ведение Швейцарского общества по изучению лавин.

В 1942 году на вышеупомянутой исследовательской площадке «Вайсфлуйох» было построено здание Швейцарского федерального института изучения снега и лавин (SLF) (рис. 1). В 1943 году это учреждение начало свою работу. Оно долгое время оставалось единственным в мире научно-исследовательским институтом, в котором изучали лавинообразование.

 

Рис. 1. Швейцарский федеральный институт исследований снега и лавин (SLF), располагающийся на склоне горы Вайсфлуйох выше города Давос (на высоте более 2,5 тыс. м над уровнем моря) [16] Рис. 1. Швейцарский федеральный институт исследований снега и лавин (SLF), располагающийся на склоне горы Вайсфлуйох выше города Давос (на высоте более 2,5 тыс. м над уровнем моря) [16]

 

В 1945 году ответственность за лавинные прогнозы в Швейцарии перешла от армии к Национальной службе предупреждений о лавинной опасности, которую курировал SLF.

После того, как ужасной зимой 1950/1951 года сотни лавин унесли в Альпах множество жизней, исследования и разработка прогнозов лавиноопасности вышли на новый уровень.

Институт SLF успешно работает до сих пор, в том числе дважды в день выпускает бюллетени с оценкой степени лавинной опасности по всей стране, используя информацию, получаемую от 170 альпийских наблюдательных станций, расположенных в Швейцарских Альпах, а также от метеостанций. На основе этого бюллетеня в конце каждой недели по радио и телевидению передаются сообщения о лавинной обстановке в горах. А при наступлении лавиноопасных условий сообщения передаются ежедневно в 11 часов утра. Получить лавинный прогноз можно и по специальному телефону.

В институте SLF постоянно работает 140 специалистов разного профиля, которые проводят теоретические исследования основных свойств снега и льда, выполняют моделирование лавин, рассчитывают противолавинные сооружения, проводят полевые исследования и испытания в области лавинообразования, испытывают новые материалы и защитные конструкции в условиях высокогорья и т.д. Кроме того, SLF, пользуясь мировой известностью, готовит квалифицированных лавиноведов для многих других стран.

В институте была составлена (и постоянно совершенствуется) карта лавинной опасности Швейцарских Альп, на которую нанесено около 10 тыс. мест, где за историю наблюдений были зарегистрированы сходы лавин.

В 1989 году SLF объединился со Швейцарским федеральным институтом исследований леса, снега и ландшафтов (WSL), расположенным в Бирменсдорфе, и с тех пор входит в домен Швейцарских федеральных технологических институтов (домен ETH).

В последующие годы области исследований SLF были расширены  и теперь в них входят селевые потоки, наводнения, оползни, обвалы, камнепады, вечная мерзлота, изменения климата и горные экологические системы.

Таким образом, к настоящему времени Швейцария не только имеет одну из лучших систем спасательных служб в мире (хотя даже в этом случае удается откопать только одного живого из пяти), но и проводит одни из самых передовых в мире исследований лавинообразования  прежде всего силами института SLF.

Благодаря усилиям швейцарцев по улучшению лавинной защиты при сходах лавин зимой 1998/1999 года в этой стране погибло в шесть раз меньше людей, чем экстремальной зимой 1950/1951 года с сопоставимыми метеорологическими условиями. Причем среди погибших были в основном люди, которые, несмотря на прогнозы, необдуманно выходили для катания, прогулок и восхождений на склоны вне защищенных и разрешенных трасс.

В других альпийских государствах службы лавинного прогноза возникли значительно позже  как почти всегда в таких случаях, после крупных лавинных катастроф. Например, в Австрии, такая служба была создана по образцу швейцарской после ужасной зимы 1950/1951 года, когда лавины собрали особенно много жертв.

В ФРГ подобная служба была создана только в 1967 году  после катастрофы в Баварских Альпах, где под лавиной погибло сразу 10 человек.

Сейчас все альпийские государства (Австрия, ФРГ, Франция, Италия, Словения, Лихтенштейн) имеют свои карты лавиноопасных территорий и службы лавинного прогноза, продолжают заниматься соответствующими исследованиями и совершенствовать меры борьбы с лавинами. Все эти службы связаны между собой, ведут обмен информацией и теперь уже фактически являются единой сетью сбора и обработки информации для исследований и прогноза лавин в Альпах, где в общей сложности насчитывается почти 20 тыс. мест их схода.

В других развитых странах, где распространены горные территории, например в Исландии, Чехии, Словакии, Польше, Румынии, Канаде, США и др., также работают службы, занимающиеся наблюдениями за лавинами и их исследованиями.

Например, в США лавинами занимаются Американская лавинная ассоциация, Лесная служба (часть Министерства сельского хозяйства США), Институт арктических и альпийских исследований Университета штата Колорадо и др. Однако в Соединенных Штатах прогнозы лавинной опасности регулярно готовятся и передаются только для тех горных районов, где имеются горнолыжные центры или горнодобывающие предприятия с прилегающими к ним жилыми поселками.

 

Исследования лавинообразования

Лавиноведы, используя практический опыт прошлого и современные научные исследования, научились оценивать риски схода лавин, не только отражая их на картах лавиноопасных территорий, но и пытаясь их заблаговременно прогнозировать (оценивать временные рамки, участки и масштабы лавинной угрозы). При этом ситуацию оценивают по комплексу факторов, но прежде всего:

  • по погодным условиям (по интенсивности, количеству и виду атмосферных осадков, скорости и направлению ветра, температуре, перепадам температуры и атмосферного давления);
  • по снежному покрову (по его состоянию, структуре, толщине, степени оседания, массе, плотности, температуре, послойным изменениям и градиентам этих параметров, а также по скорости медленных смещений снежного покрова и по изменениям в его структуре и в форме кристаллов льда, по устойчивости вырезанных снежных блоков определенной формы и т.д.);
  • по рельефу местности (его расчлененности, перепадам высот, крутизне, форме и экспозиции склонов);
  • по свойствам поверхности грунта на склонах.

Наблюдения за метеоусловиями многое могут сказать лавиноведам. Например, сильный снегопад и/или метель, сильный дождь или резкая оттепель среди зимы, бурное снеготаяние весной сильно повышают вероятность схода лавин. Выведены, например, формулы, по которым можно на основе измерений выпадающего или переносимого метелью снега и скорости ветра дать фоновый прогноз  оценку высокой вероятности начала сходов лавин в конкретном районе через определенный (вычисляемый) промежуток времени. Такой прогноз методом критических ситуаций (пороговых значений) во время снегопадов и метелей обычно возможен лишь за несколько часов до наступления опасности. Но увеличить его точность и заблаговременность пока не удается из-за отсутствия надежных методов предсказаний погоды в горах. Однако и предупреждение о высоком риске всего за несколько часов или даже за 12 часа может помочь вовремя эвакуировать людей в безопасное место.

Поскольку лавины сходят не только непосредственно во время или сразу после снегопадов и метелей, очень полезную информацию могут дать и тщательные исследования строения снежных толщ в шурфах или с помощью трубчатых пенетрометров-твердомеров (рис. 2, 3) на основе глубокого понимания роли механических свойств снежного покрова и происходящих в нем сложных процессов. Хотя следует отметить, что пока нет надежных методов для определения прочностных характеристик снега  его сопротивления сдвигу, разрыву и сжатию.

 

Рис. 2. Исследование снежного покрова в шурфе [7] Рис. 2. Исследование снежного покрова в шурфе [7]

 

Рис. 3. Исследование плотности слоев снежного покрова с помощью пенетрометра-твердомера [3] Рис. 3. Исследование плотности слоев снежного покрова с помощью пенетрометра-твердомера [3]

 

Использование имеющихся методов лавинных прогнозов осложняется не только плохой предсказуемостью погодных условий, но и уникальностью и неоднородностью рельефа в горах, а самое главное  тем, что механизмы взаимодействия внешних и внутренних факторов, приводящих к сходам лавин, слишком сложны, разнообразны и пока недостаточно поняты. Можно лишь предупредить о возможности схода лавин в том или ином районе. И следует помнить, что каждый участок горной местности требует своих конкретных оценок на очень короткие сроки.

Тут может очень хорошо помочь вычислительная техника, которая позволяет обрабатывать и анализировать большие массивы информации о метеоусловиях, состоянии снежного покрова, рельефе за длительные периоды наблюдений и разрабатывать статистико-эмпирические методы прогнозирования сходов разных видов лавин. Сначала используют максимальное количество данных, затем определяют роль каждого показателя и их сочетаний в повышении достоверности прогноза и оставляют только наиболее информативные.

Однако статистико-эмпирический прогноз (методом «опознавания») позволяет предвидеть лавинную опасность только в целом для исследуемого района, а не для каждой отдельной лавины, то есть это тоже фоновый прогноз. Кроме того, по данным статистико-эмпирических методов, лавиноопасная ситуация развивается за очень короткий промежуток времени  за несколько дней или даже часов. На более длительный срок более или менее точная оценка лавинных рисков с использованием этих методов невозможна. Поэтому прогноз за часы до схода лавин считают краткосрочным, за 12 суток  среднесрочным, за время более 2 суток  долгосрочным. Однако для каждого конкретного района вероятность оправдания таких прогнозов может достигать 80% и более. А это уже немало для того, чтобы спасти многие жизни и уменьшить затраты на ликвидацию последствий сходов лавин.

Есть еще такая возможность дальнейшего развития прогнозирования лавин. Как показали эксперименты, снег, находящийся в напряженном состоянии, в результате деформаций и разрушений связей между кристаллами генерирует звуки высокой частоты. Усиление ультразвуковых колебаний за 514 часов до схода лавины может свидетельствовать о приближении момента нарушения устойчивости снежного покрова на склоне. Подвижка значительных снежных масс вызывает колебания другой частоты близкие к сейсмическим. Начало движения лавины от линии в виде снежной доски регистрируется датчиком сейсмических колебаний в виде резкого сигнала, затем примерно на полсекунды наступает затишье, а потом идет постепенное нарастание сигнала. Начало схода и движение лавины из рыхлого снега характеризуется только постепенным нарастанием сигнала. Обнаружить движущуюся лавину и определить среднюю скорость ее движения можно и на частотах радиосигналов  с помощью радиопеленгации. Однако следует отметить, что «услышать» лавину, то есть выделить именно ее «голос», обычно мешает большое количество посторонних «шумов».

К сегодняшнему дню уже накоплен достаточно обширный практический и научный опыт оценки опасности сходов лавин и защиты от них. Но до сих пор так и не созданы полностью эффективные механизмы точного предсказания и предотвращения лавинных катастроф. Научное изучение лавинообразования (например, определение температурного градиента в толще снега или проведение испытаний твердомером-пенетрометром для получения сведений о плотности снега и его прочности на сдвиг) очень осложняет то, что большинство исследуемых лавиноведами параметров очень быстро меняется во времени. Если даже и удается аккуратно взять образцы снега специальной трубкой, их практически невозможно доставить в лабораторию с исходными свойствами  ведь градиент температуры и тепловое равновесие в снеге зависят от температур воздуха и грунта, скорости ветра, солнечной радиации и т.д. Поэтому необходимые свойства снега приходится измерять на месте, что опасно для жизни самих исследователей.

Так что пока точно прогнозировать сходы лавин еще не научились. Возможны лишь оценка риска и выработка соответствующих рекомендаций. Основное внимание здесь уделяется причинам сходов лавин и вышеупомянутым статистико-эмпирическим методам их прогноза. Кроме того, даже уже известные лавиноопасные зоны не имеют окончательных границ и со временем требуют пересмотра. Связано это с тем, что объем сведений все время возрастает в результате наблюдений, а также с тем, что в горах быстро меняется окружающая обстановка. Климатические изменения, процессы выветривания, оползни, обвалы, паводки, сели, лесные пожары, землетрясения и их последствия существенно влияют на характер лавин, меняют границы лавиноопасных зон и, более того, создают новые опасные зоны.

Несмотря на принимаемые противолавинные меры, всегда сохраняется возможность неконтролируемого развития ситуаций. Даже при высокой вероятности оправдания метеопрогнозов в горах всегда возможны внезапные изменения погоды  очень опасные резкие изменения температуры и давления, сильный ветер, неожиданное выпадение осадков. Да и противолавинные заграждения просто физически невозможно установить повсюду.

Так что впереди еще непочатый край работы в отношении исследований лавинообразования и обеспечения лавинной безопасности в горах. Для этого надо научиться точно прогнозировать сходы лавин, а также их скорость, плотность, давление на препятствия и другие параметры [111, 1420].

В следующей части статьи мы расскажем о мерах по минимизации лавинных рисков.

 

Консультационную помощь редакции при подготовке статьи оказали специалисты австрийской компании TRUMER Shutzbauten GmbH, в прошлом году открывшие свое представительство в России. Компания является одним из лидеров на рынке услуг в сфере инженерной защиты территории, в том числе от лавинной опасности.

 


Список литературы и других источников

  1. Анализ и исследование лавин // Катаклизмы. Дата последнего обращения: 21.12.2018. http://kataklyzm.ru/articles/snejnye-laviny/analiz-i-issledovanie-lavin/.
  2. Бредли С. Горы и снег. Как швейцарцы научились предсказывать лавины? // SWI (swissinfo.ch). 17.01.2018. URL: https://www.swissinfo.ch/rus/горы-и-снег_как-швейцарцы-научились-предсказывать-лавины-/43819068.
  3. Бредли С. ЮНЕСКО оценило лавинных экспертов Швейцарии и Австрии // Coral Travel. 11.12.2018. URL: https://www.ski.ru/az/blogs/post/yunesko-ocenilo-lavinnykh-ekspertov-shveicarii-i-avstrii.
  4. Исследования лавин // Studwood.ru. Дата последнего обращения: 21.12. 2018. URL: https://studwood.ru/1276668/geografiya/issledovaniya_lavin.
  5. Лавина // Ru.wikipedia. Дата последнего обращения: 21.12.2018. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Лавина#Причины_возникновения.
  6. Лавина // ЭнциклопедиЯ. Дата последнего обращения: 21.12.2018. URL: http://o-ili-v.ru/wiki/Лавина.
  7. Лавинная безопасность. Часть 2: Тестирование снежного покрова // K-svarka.com. 01.11.2018.  http://k-svarka.com/blogs/lavinnaya/2012026480-lavinnaya-bezopasnost-chast-2-testirovanie-snezhnogo-pokrova/.
  8. Лавины // RASC.RU. Дата последнего обращения: 21.12. 2018. URL: https://www.rasc.ru/school/avalanches01.shtml.
  9. Лавины. Борьба с лавинами // Детская энциклопедия (легендарное первое издание). Дата последнего обращения: 21.12.2018. URL: http://de-ussr.ru/priroda-ludi/vod-obolochka/laviny.html.
  10. Лебедев А.В. Спасательные службы России: история создания и развития // Стратегия гражданской защиты. Проблемы и исследования. 2013. Т. 3. № 2 (5). С. 7190.
  11. Лоcев К.С. По следам лавин. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 136 с.URL: http://snowavalanche.ru/book/Po%20sledam%20lavin%20.K.S.Losev.pdf.
  12. Можно ли избежать «белой смерти»? Часть 1. Общая информация о лавинах // Geoinfo.ru. 09.01.2019. URL: http://www.geoinfo.ru/product/analiticheskaya-sluzhba-geoinfo/mozhno-li-izbezhat-beloj-smerti-chast-1-obshchaya-informaciya-o-lavinah-39555.shtml.
  13. Можно ли избежать «белой смерти»? Часть 2. Самые известные лавинные катастрофы // Geoinfo.ru. 14.01.2019. URL: http://www.geoinfo.ru/product/analiticheskaya-sluzhba-geoinfo/mozhno-li-izbezhat-beloj-smerti-chast-2-samye-izvestnye-lavinnye-katastrofy-39573.shtml.
  14. Садаков А. Мировой опыт противолавинной защиты // Горнолыжная индустрия России. 2009. № 5. С. 1620. http://s-a-r.ru/upload/iblock/450/4500643696ee67a129a014f2cce7e7ac.pdf.
  15. Снежные лавины // GEOLIKE.RU. Дата последнего обращения: 21.12.2018. URL: http://geolike.ru/page/gl_5044.htm.
  16. Accola-Gansner C., Huovinen Ch. Research for people and the environment. Biormensdorf  Davos: WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF, 2014. 13 p.
  17. Campbell C., Bakermans L., Jamieson B., Stethem Ch. Current and future snow avalanche threats and mitigation measures in Сanada // CanadianAvalancheCenter 02.09.2007. URL: https://schulich.ucalgary.ca/asarc/files/asarc/AvalancheThreatsMitigationCanada.pdf.
  18. Final hazard profile avalanche // Washington State Hazard Mitigation Plan. 2013. June. URL: https://mil.wa.gov/uploads/pdf/emergency-management/avalanche_hazard_profile.pdf.
  19. Gurer I. International cooperation for solving the avalanche problem in Turkey // Nat. Hazards. 1998. Vol. 18. P. 7785.
  20. Huggel Ch., Haeberli W., Kaab A., Bieri D., Richardso Sh. An assessment procedure for glacial hazards in the Swiss Alps // Can. Geotech. J. 2004. Vol. 41. P. 10681083. URL: http://folk.uio.no/kaeaeb/publications/huggel_cgt04.pdf.
  21. Phillips M. Avalanche defence strategies and monitoring of two sites in mountain permafrost terrain, Pontresina, Eastern Swiss Alps // Natural Hazards. 2006. December. URL: http://paperity.org/p/6598442/avalanche-defence-strategies-and-monitoring-of-two-sites-in-mountain-permafrost-terrain.
  22. Tayfun K. Assessment of the Perchertal avalanche in Tyrol, Austria // Turkish  Journal of Earth Sciences. 2014. № 23. P. 339349. URL: http://dergipark.gov.tr/download/article-file/124875.
  23. Years of snow avalanche research. Oslo: Norges Geotekniske Institut, 1998. Pub. NR203. 300 p.

 

Заглавное фото: https://www.kubantv.ru/details/skhody-lavin-vozmozhny-v-blizhayshie-dni-v-sochi/.

Поделиться