Автор: К.Ф.Войтковский, профессор кафедры гляциологии
географического факультета МГУ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛАВИННОЙ ОПАСНОСТИ

ПРОГНОЗ ЛАВИН, ВЫЗЫВАЕМЫХ СНЕГОПАДАМИ И МЕТЕЛЯМИ
Публикуется с любезного разрешения автора.

Снегопады и метели непосредственно влияют на устойчивость снежного покрова, поэтому лавины, вызванные ими, называют лавинами "прямого действия. Тем не менее на процессы лавинообразования оказывают существенное влияние и другие факторы. Для качественной оценки вероятности схода лавин оценивают 10 основных лавинообразующих факторов (Снежные лавины, 1965):

1. Высота старого снега. Первые снегопады обычно не сопровождаются лавинообразованием. Снег сначала заполняет неровности на склоне, и лишь после этого может возникнуть ровная гладкая поверхность, способствующая соскальзыванию новых слоев снежного покрова. Поэтому вероятность образования лавины тем больше, чем больше высота старого снега до начала снегопада. При этом весьма важно отношение высоты старого снега к характерным размерам неровностей на склоне. Так, на гладких травянистых склонах лавинная опасность может возникать при высоте снежного покрова в 15-20 см, а на склонах с крупными скальными выступами или кустами - лишь при высоте старого снега 1-2 м.
2. Состояние старого снега и его поверхности. Характер поверхности снега влияет на сцепление свежевыпавшего снега со старым. Гладкая поверхность ветровых снежных плит или ледяная корка благоприятствуют сходу лавин. Вероятность потери устойчивости свежего снега увеличивается, если такая поверхность была покрыта тонким слоем порошковидного снега. Шероховатая поверхность, ветровые заструги, ноздреватые корки от дождя, наоборот, уменьшают возможность лавинообразования. Особенности старого снега определяют то количество свежевыпавшего или метелевого, которое он может выдержать не разрушаясь, и его способность удерживаться на склонах, не вовлекаясь в лавину при скольжении по нему нового снега. Особенно предрасполагают к лавинообразованию наличие слоев и прослойков глубинной изморози, образование которых в свою очередь определяется типом поверхности склона и термодинамическими условиями процессов перекристаллизации снежного покрова.
3. Высота свежевыпавшего или отложенного метелью снега. Увеличение высоты снежного покрова - один из важнейших факторов лавинообразования. Количество выпавшего снега часто используется в качестве показателя потенциальной лавинной опасности. Для каждого района есть определенные критические высоты свежего снега, при превышении которых возникает лавинная опасность. Однако надо всегда помнить, что высота снега как показатель лавинной опасности должна использоваться в сочетании с другими факторами лавинообразования.
4. Вид свежевыпавшего снега. Тип выпадающих твердых осадков влияет на механические свойства снежного покрова и его сцепление со старым снегом. Так, при выпадении голодных призматических и иглообразных кристаллов образуется рыхлый снежный покров, характеризующийся малым сцеплением. Он образуется также при выпадении звездчатых кристаллов в морозную безветренную погоду. Если же температура воздуха около 0°, то снежинки во время падения могут соединяться и выпадать в виде крупных хлопьев. Снежный покров яз таких частиц быстро уплотняется. Наибольшая вероятность образования лавин возникает при формировании покрова из свежевыпавшего пушистого и сухого мелкозернистого снега; часто образуются лавины из сухого уплотненного снега, а при отложении влажного и мокрого снега лавины возникают редко.
5. Плотность свежевыпавшего снега. Наибольшая вероятность образования лавин наблюдается при образовании снежного покрова малой плотности - менее 100 кг/м3. Чем больше плотность нового снега во время снегопада, тем меньше вероятность лавин. Повышение плотности снега уменьшает вероятность возникновения лавин, но это правило не относится к снежным плитам, образующимся во время метелей.
6. Интенсивность снегопада (скорость отложения снега). При малой интенсивности снегопада уменьшение показателя устойчивости снежного покрова на склоне в результате увеличения сдвигающих усилий компенсируется увеличением устойчивости за счет повышения сцепления и коэффициента трения при уплотнении снега. По мере увеличения скорости отложения снега влияние увеличения его массы преобладает над влиянием его уплотнения и создаются условия для уменьшения устойчивости снежного покрова и образования лавин. Например, в районах Тянь-Шаня при интенсивности снегопада до 0,15 см/ч лавины не наблюдаются, а при возрастании ее до 0,8 см/ч наблюдаются в 45-75% случаев.
7. Количество и интенсивность выпадения осадков - фактор, по существу, соответствующий предыдущему. Он более точно характеризует приращение массы снега на единицу площади горизонтальной проекции склона, в том числе с учетом жидких осадков и метелей.
8. Оседание снега. Процессы уплотнения и оседания выпадающего снега увеличивают его сцепление и коэффициент внутреннего трения и этим способствуют повышению устойчивости снежного покрова. Снег малой плотности имеет малую начальную прочность, но быстро уплотняется; плотный снег при большой начальной прочности оседает медленно. Важное значение имеет оседание снега как во время снегопада или метели, так и сразу после их окончания. На лавинообразование иногда оказывает влияние оседание старого снега (например неравномерные осадки снега под прочной снежной плитой могут привести к излому плиты и нарушению ее устойчивости).
9. Ветер. Ветровой перенос приводит к перераспределен и к снежного покрова и к образованию твердых корок и снежных плит и надувов. Ветер образует снежные карнизы и ниже их скопления рыхлого снега. Сильный ветер создает подсос воздуха из снежной толщи, чем способствует миграции водяны паров и разрыхлению нижних слоев снега. В процессах лавинообразования ветер играет важную роль, особенно как фактор метелевого снегопереноса.
10. Температура. Влияние температуры на лавинообразование многостороннее. Температура воздуха влияет на вид выпадающих частиц твердых осадков, на формирование и уплотнение и температурный режим снежного покрова. Различи в температуре снежного покрова по глубине определяют и процессы температуроградиентного метаморфизма. Температура снега существенно влияет на характеристики его вязких прочностных свойств. Быстрое понижение температуры воздуха может приводить к образованию температурных трещин разрыва снежного пласта и возникновению лавин.

В США делались попытки использовать сведения о лавинообразующих факторах для оперативной оценки и прогнозирования лавинной опасности. Для этой цели каждый из перечисленных факторов оценивался по десятибалльной системе в зависимости от его предрасположения к лавинообразованию, затем эти баллы суммировались. Возможная сумма баллов 0 до 100. Чем больше сумма баллов, тем вероятнее сход лавин, 0 означает отсутствие лавинной опасности, а 100 - наибольшую вероятность схода лавин.

Подобные способы оценки лавинообразующих факторов для фоновых прогнозов лавинной опасности применяются и в некоторых лавиноопасных районах в СССР. Для прогноза лавин время снегопадов для района Северного Тянь-Шаня в дополнение к перечисленным 10 факторам используются еще характеристики синоптических процессов и устойчивости снежной толщи. При анализе синоптических процессов, приводящих к снегопадам и сходу лавин, выявлены наиболее типичные ситуации и дана их количественная оценка в баллах. Устойчивость снежной толщи оценивается на основании измерений сопротивления снега сдвигу на экспериментальной площадке и определения показателя устойчивости снежного покрова в зоне зарождения лавин. На основании анализа и статистической обработки материалов наблюдений за лавинами и сопутствующих им метеорологических условий оценена вероятность схода лавин в баллах в зависимости от лавинообразующих факторов.

Общая сумма баллов показывает степень лавинной опасности, c увеличением суммы растет вероятность схода лавин. Подсчет баллов лавинообразующих факторов начинают производить при накоплении 7-8 см нового снега на площадке наблюдений снеголавинной станции. Затем периодически, через определенные промежутки времени, расчет повторяется. При известной скорости прироста толщины снега определяется время до наступления лавинной опасности как время достижения критической высоты снега.

Продолжительность периода лавинной опасности при метелях в Хибинах

Часто для прогноза лавин используются эмпирические графики связи схода лавин с интенсивностью снегопада, температурой воздуха при снегопаде, скоростью ветра и другими факторами.

Подобные эмпирические графики строятся для выявления связи лавинообразования с сочетанием скорости ветра и температуры воздуха, скорости ветра заданного направления с приростом температуры воздуха, суммарного метелевого переноса и времени и т. п. На Кольском полуострове для прогнозирования лавин из метелевого снега используется график наступления и окончания лавинной опасности в зависимости от интенсивности метелевого переноса (Практическое пособие..., 1979). Прогнозирование основывается на данных метелемерных наблюдений, одновременно с которыми ведутся наблюдения за распределением температуры в снежной толще и за температурой воздуха.

Оправдываемость прогнозов, основанных на эмпирических зависимостях, определяется прежде всего количеством и надежностью используемой метеорологической информации и тем, насколько четко эти зависимости характеризуют лавинную деятельность. Для повышения надежности прогнозов необходимо, чтобы метеорологические площадки располагались в высотной зоне наибольшей повторяемости лавин; Особое внимание следует уделять выделению факторов, наиболее сильно влияющих на лавинообразование в заданном районе, и комплексно использовать их для вероятностно-статистической оценки лавинной ситуации. Важно также своевременно анализировать процессы атмосферной циркуляции, предшествующие сходу лавин из свежевыпавшего и метелевого снега. Это позволяет увеличить заблаговременность прогнозов.