Мокрые лавины. Зарождение. Прогноз

С наступлением весеннего периода снеготаяния в горных районах резко повышается лавинная опасность, связанная с вероятностью схода мокрых лавин. В этой статье я хотел рассказать (или кому-то напомнить) про сам процесс, предшествующий образованию мокрых лавин, и метод прогноза таких явлений.

Зарождение

Если в течение основного зимнего сезона в снежной толще доминируют процессы метаморфизма «сухого снега» (изотермический, температура-градиентный, динамометеморфизм) , то в весеннее время или в моменты оттепелей в силу вступает метаморфизм таяния – замерзания*.

* метаморфизм таяния – замерзания связан с таянием кристаллов и замерзанием воды в снеге. При проникновении воды в горизонты снежного покрова с отрицательной температурой происходит частичное замерзание водных пленок на поверхности зерен и вокруг контактов между ними. Заметные изменения в форме и величине зерен и связях между ними происходят при замерзании воды в снеге. Повторение процессов частичного таяния и последующего замерзания мокрого снега вызывает фирнизацию снега и образование различных новых структур, начиная от рыхлой структуры из округлых зерен, бусинок или полусфер, мало связанных друг с другом, и кончая снежистым пористым льдом.

Обычно снег в это время находится на грани превращения в воду. Зимние оттепели, прогревание снега на солнечном склоне (инсоляция), весеннее потепление (адвекция) - все это вызывает появление в снежном покрове свободной воды в результате перехода части снежных кристаллов из твердого состояния в жидкое. Появление воды в снежной толще вызывает также изменения его механических свойств.

Если метаморфизм «сухого снега» приводит к образованию снежных кристаллов в виде округлых зернен разного размера или ограненных чашеобразных кристаллов глубинной изморози, то метаморфизм таяния - замерзания еще больше упрощает структуру снега - превращая зерна и кристаллы глубинной изморози в однородную крупнозернистую массу.

Таяние снежного покрова - сложный процесс. Он начинается с поверхности снега, где вода первоначально удерживается в порах капиллярными силами (силами поверхностного натяжения). Свободная вода появляется после того, как снег достигнет температуры плавления (нуля градусов по шкале Цельсия) вслед за этим всякий дополнительный приток тепла ведет не к повышению температуры снега, а только к таянию некоторого количества его, соответствующего количеству поступившего тепла.

Тепло в снег поступает из разных источников. Это может быть теплый воздух над снежным покровом (адвекция) или солнечное излучение (инсоляция), когда в ясный солнечный день, - даже при отрицательной температуре воздуха, снег на склонах, обращенных к солнцу, может подтаивать, такое таяние еще называют радиационным. Наконец, вода в снеге может появиться при выпадении дождя. Он также приносит тепло в снег.

При повышении температуры прочностные свойства снега ослабевают. Небольшое количество влаги, появившееся в первый момент после начала снеготаяния или дождя, только смачивает ледяные зерна, что способствует увеличению сцепления между ними за счет сил поверхностного натяжения. Дальнейшее увеличение количества свободной воды приводит к таянию мелких зерен и спаек между зернами, но когда ее вес превысит капиллярные силы, она начинает движение вниз под действием силы тяжести.

Таяние неоднократно прерывается возвратами холодов. Весной, в дневное время, при ярком солнце и положительной температуре воздуха, в горах идет довольно интенсивное таяние, которое в ночное время сменяется замерзанием, так как температура воздуха падает ниже нуля, а снежный покров быстро выхолаживается за счет потери тепла путем излучения. В результате к утру на поверхности снежного покрова образуется ночной наст из смерзшегося талого снега, который с восходом солнца снова начинает таять.

Для возникновения мокрых лавин, связанных со свободной водой в снежном покрове, большое значение имеет скорость насыщения снега водой при таянии или выпадении дождя на его поверхность.

- Если насыщение идет медленно, то тающий или смачиваемый дождевой водой снег будет постепенно оседать, уплотняться, излишки воды будут стекать или поглощаться подстилающим грунтом, и снег растает на месте.
- Быстрое таяние или интенсивный дождь в своей разрушительной работе опережают процесс оседания и уплотнения, приводя к образованию грандиозных лавин, которые часто срывают со склона всю толщу снега, накопившуюся за зиму, и несут ее вниз вместе с камнями, кусками дерна и вырванными деревьями.

Но это не более чем общая схема. В реальных условиях она существенно усложняется. Даже при медленном таянии может возникнуть лавина, если в снежном покрове сохраняется ослабленный горизонт: он быстрее, чем любой другой слой, теряет устойчивость при проникновении в него воды.

Если в снежной толще есть водонепроницаемая ледяная корка или прослойка сильно уплотненного снега, то она может оказаться той поверхностью (водоупором), над которой будет накапливаться талая вода. Затем вода потечет по уклону вдоль этого водонепроницаемого слоя.

Поток воды будет вымывать частицы снега, что приведет к ослаблению сил, удерживающих снег на склоне и возникновению мокрой лавины.

При метаморфизме таяния - замерзания снежный покров может переходить в устойчивое и неустойчивое состояние в зависимости от интенсивности притока воды и скорости разрушения связей между кристаллами, при этом часто возникают новые дополнительные силы, которые помогают силе тяжести сдвинуть снежный пласт. Происходит сложное взаимодействие свободной воды со слоями снежной толщи.

К началу снеготаяния снежный покров на склонах достигает наибольшей плотности - обычно порядка 300-350 килограммов на кубический метр. Когда такой снег насыщается водой и движется в виде лавины, то его плотность возрастает еще больше.

Существует три типа мокрых лавин (по классификации В.Н.Аккуратова) – инсоляционные, адвекционные и смешанные.

Прогноз

Проблема прогноза мокрых лавин исключительно сложна. Опасность схода небольших мокрых лавин возникает на склонах сразу после начала прогревания снежного покрова при устойчивом переходе температуры воздуха через 0 град.С. Чаще всего местом отрыва небольших мокрых лавин являются выступающие из снега скалы, большие камни, вблизи которых прогревание снежного покрова происходит быстрее и образование избытка влаги наиболее вероятно. Такие лавины еще называют – лавины из точки (по типу обрушения).

Когда весь снежный покров прогревается до нуля, возникает опасность схода мокрых лавин полной глубины развития и водоснежных потоков (гидронапорные лавины). Прогрев происходит далеко неодновременно на разных участках, обусловленный различиями в толщине и стратиграфии снежного покрова, крутизне и экспозиции склонов по отношению к солнцу и ветру, открытости горизонта, абсолютной высоте, характере подстилающей поверхности и другими факторами.

Избыточное увлажнение наиболее часто происходит в пределах отрицательных форм рельефа. Чем глубже понижение, больше крутизна его днища, больше его водосборный бассейн, тем вероятнее образование явления. Снегозапасы, количество жидкой фазы, морфология участка определяет его объем, скорость и разрушительную силу. Подмыв, потеря устойчивости и соскальзывание снежного пласта наиболее там, где имеются выходы скальных пород. На данных участках талые воды в грунт не фильтруются, нарушая сцепление снежного покрова с подстилающей поверхностью.

Прогнозирование небольших мокрых лавин может опираться на оперативные методы — ежедневное исследование температурного режима снежной толщи и анализ метеоданных. По этим показаниям вполне возможно предсказать появления нулевой изотермы в снежном покрове на различных высотных уровнях и склонах различной экспозиции. Что можно считать началом лавиноопасного периода. А также использовать визуальные наблюдения и опыт!

Использованная литература:
К.С. Лосев «По следам лавин»
К.Ф.Войтковский «Лавиноведение»

Автор: Макс Панков, Snowavalanche