Ознакомительная версия.
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.
Рис. 1. Ход температуры воздуха (максимальной и среднесуточной) в ºС по МС Бурмантово за январь-февраль 1959 г.
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; ρ ― 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; α ― 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*cosα (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.
Ознакомительная версия.
