Lawina - Avalanche

Lawina puchu w Himalajach w pobliżu Mount Everestu .
Ciężki sprzęt w akcji po przerwaniu przez lawinę eksploatacji na linii kolejowej Saint-Gervais–Vallorcine w Górnej Sabaudii we Francji (2006).
Końca lawiny w Alaska jest Kenai Fiordy .

Lawina (zwany również zjeżdżalnia śnieg ) jest szybki przepływ śniegu w dół stoku , takie jak wzgórza czy góry.

Lawiny mogą być wywoływane spontanicznie, przez takie czynniki, jak zwiększone opady lub osłabienie paku śnieżnego , lub za pomocą środków zewnętrznych, takich jak ludzie, zwierzęta i trzęsienia ziemi . Duże lawiny, składające się głównie z płynącego śniegu i powietrza, mają zdolność chwytania i przesuwania lodu, skał i drzew.

Lawiny występują w dwóch ogólnych formach lub ich kombinacjach: lawiny płytowe wykonane z gęsto ubitego śniegu, wywołane zapadnięciem się leżącej poniżej warstwy słabego śniegu, oraz lawiny sypkiego śniegu utworzonego z luźniejszego śniegu. Po wystartowaniu lawiny zwykle szybko przyspieszają i zwiększają swoją masę i objętość w miarę przechwytywania większej ilości śniegu. Jeśli lawina porusza się wystarczająco szybko, część śniegu może zmieszać się z powietrzem, tworząc lawinę puchu śnieżnego .

Choć wydaje się podobieństw akcji, lawiny są odmienne od przepływa breja , błota , slajdy skalne i Serac załamuje. Różnią się także od ruchów lodu na dużą skalę .

Lawiny mogą się zdarzyć w każdym paśmie górskim, w którym panuje trwały śnieg. Najczęściej występują zimą lub wiosną, ale mogą wystąpić o każdej porze roku. Na obszarach górskich lawiny stanowią jedno z najpoważniejszych zagrożeń naturalnych dla życia i mienia, dlatego podejmowane są ogromne wysiłki w zakresie kontroli lawin .

Istnieje wiele systemów klasyfikacji różnych form lawin, które różnią się w zależności od potrzeb użytkowników. Lawiny można opisać wielkością, potencjałem destrukcyjnym, mechanizmem inicjacji, składem i dynamiką .

Tworzenie

Lawiny sypkiego śniegu (z lewej) i lawiny płytowe (w pobliżu środka) w pobliżu góry Shuksan w górach North Cascades . Propagacja złamań jest stosunkowo ograniczona.
Lawina z miękkiej płyty o głębokości 15 cm wywołana przez snowboardzistę w pobliżu Heliotrope Ridge, Mount Baker w marcu 2010 roku. W górnej, środkowej części zdjęcia widoczne są liczne linie złamań korony. Zwróć uwagę na ziarnistą charakterystykę gruzu na pierwszym planie, która wynika z rozpadania się płyty podczas opadania.

Większość lawin pojawia się spontanicznie podczas sztormów pod zwiększonym obciążeniem spowodowanym opadami śniegu i/lub erozją . Drugą co do wielkości przyczyną naturalnych lawin są zmiany metamorficzne w śniegu, takie jak topnienie pod wpływem promieniowania słonecznego. Inne naturalne przyczyny to deszcz, trzęsienia ziemi, opady skalne i lodospady. Sztuczne wyzwalacze lawin obejmują narciarzy, skutery śnieżne i kontrolowane prace wybuchowe. Wbrew powszechnemu przekonaniu lawiny nie są wywoływane przez głośny dźwięk; ciśnienie dźwięku jest o rząd wielkości zbyt małe, aby wywołać lawinę.

Inicjacja lawiny może rozpocząć się w miejscu, w którym początkowo porusza się tylko niewielka ilość śniegu; jest to typowe dla lawin z mokrego śniegu lub lawin w suchym nieskonsolidowanym śniegu. Jednakże, jeśli śnieg spiekał się w sztywną płytę przykrywającą słabą warstwę, pęknięcia mogą się bardzo szybko rozprzestrzeniać, tak że duża ilość śniegu, która może mieć tysiące metrów sześciennych, może zacząć się poruszać prawie jednocześnie.

Snowpack zawiedzie, gdy obciążenie przekroczy wytrzymałość. Obciążenie jest proste; to waga śniegu. Jednak wytrzymałość pokrywy śnieżnej jest znacznie trudniejsza do określenia i jest niezwykle niejednorodna. Różni się szczegółowo w zależności od właściwości ziaren śniegu, wielkości, gęstości, morfologii, temperatury, zawartości wody; oraz właściwości wiązań między ziarnami. Wszystkie te właściwości mogą ulegać metamorfozie w czasie w zależności od lokalnej wilgotności, strumienia pary wodnej, temperatury i strumienia ciepła. Na górną część pokrywy śnieżnej duży wpływ ma również przychodzące promieniowanie i lokalny przepływ powietrza. Jednym z celów badań lawinowych jest opracowanie i walidacja modeli komputerowych, które mogą opisywać ewolucję sezonowego śniegu w czasie. Czynnikiem komplikującym jest złożona interakcja terenu i pogody, która powoduje znaczną przestrzenną i czasową zmienność głębokości, form krystalicznych i warstw sezonowego śniegu.

Lawiny płytowe

Lawiny płytowe często tworzą się w śniegu, który został naniesiony lub ponownie naniesiony przez wiatr. Mają charakterystyczny wygląd bryły (płyty) śniegu wyciętego z otoczenia szczelinami. Elementami lawin płytowych są: pęknięcie korony w górnej części strefy startowej, pęknięcia boczne po bokach stref startowych oraz pęknięcie na dole zwane ścianą stauchwall. Pęknięcia korony i boków to pionowe ściany w śniegu odgraniczające śnieg, który został porwany przez lawinę ze śniegu, który pozostał na stoku. Płyty mogą mieć różną grubość od kilku centymetrów do trzech metrów. Lawiny płytowe stanowią około 90% ofiar śmiertelnych związanych z lawinami wśród użytkowników backcountry.

Lawiny z puchu śnieżnego

Największe lawiny tworzą turbulentne prądy suspensyjne, znane jako lawiny puchu lub lawiny mieszane, rodzaj prądu grawitacyjnego . Składają się one z chmury proszku, która pokrywa gęstą lawinę. Mogą powstawać z dowolnego rodzaju śniegu lub mechanizmu inicjacji, ale zwykle pojawiają się przy świeżym suchym proszku. Mogą przekraczać prędkości 300 km/h (190 mph) i masy 10 000 000 ton; ich przepływy mogą pokonywać duże odległości wzdłuż płaskich dna dolin, a nawet pod górę na krótkich dystansach.

Lawiny z mokrego śniegu

Lawina na Przełęczy Simplon (2019)

W przeciwieństwie do lawin z puchu, lawiny z mokrego śniegu są zawiesiną śniegu i wody o małej prędkości, z przepływem ograniczonym do powierzchni toru (McClung, pierwsze wydanie 1999, strona 108). Niska prędkość jazdy wynika z tarcia pomiędzy powierzchnią ślizgową toru a przepływem nasyconym wodą. Pomimo małej prędkości przemieszczania się (~10–40 km/h), lawiny z mokrego śniegu są w stanie generować potężne siły niszczące ze względu na dużą masę i gęstość. Ciało strumienia mokrej lawiny śnieżnej może przedzierać się przez miękki śnieg i przeczesywać głazy, ziemię, drzewa i inną roślinność; pozostawienie odsłoniętego i często porysowanego terenu na torze lawinowym. Lawiny z mokrego śniegu mogą być inicjowane albo z luźnych zrzutów śniegu, albo z uwolnień płyt i występują tylko w pakietach śnieżnych, które są nasycone wodą i izotermicznie zrównoważone do temperatury topnienia wody. Izotermiczna charakterystyka lawin z mokrego śniegu doprowadziła do określenia drugorzędnego terminu ślizgawki izotermiczne, które można znaleźć w literaturze (na przykład w Daffern, 1999, s. 93). W umiarkowanych szerokościach geograficznych lawiny z mokrym śniegiem są często kojarzone z klimatycznymi cyklami lawinowymi pod koniec sezonu zimowego, kiedy następuje znaczne ocieplenie w ciągu dnia.

Lawina lodowa

Lawina lodowa występuje, gdy duży kawałek lodu, na przykład z seraka lub lodowca, który się cielił, spada na lód (taki jak lodospad Khumbu), wywołując ruch połamanych kawałków lodu. Wynikający z tego ruch jest bardziej podobny do upadku skały lub osuwiska niż lawiny śnieżnej. Są one zazwyczaj bardzo trudne do przewidzenia i prawie niemożliwe do złagodzenia.

Ścieżka lawinowa

Gdy lawina porusza się w dół zbocza, podąża określoną ścieżką, która zależy od stopnia nachylenia zbocza i ilości śniegu/lodu zaangażowanej w ruch masy . Początek lawiny nazywa się punktem wyjścia i zwykle występuje na nachyleniu 30–45 stopni. Korpus szlaku nazywany jest ścieżką lawiny i zwykle występuje na zboczu o nachyleniu 20–30 stopni. Kiedy lawina traci rozpęd i ostatecznie zatrzymuje się, dociera do Strefy Wybicia. Zwykle dzieje się tak, gdy zbocze osiąga nachylenie mniejsze niż 20 stopni. Te stopnie nie są konsekwentnie prawdziwe ze względu na fakt, że każda lawina jest wyjątkowa, w zależności od stabilności pokrywy śnieżnej , z której pochodzi, a także od wpływów środowiskowych lub ludzkich, które wywołały ruch masowy.

Śmierć spowodowana przez lawinę

Osoby złapane przez lawiny mogą umrzeć z powodu uduszenia, urazu lub hipotermii. Średnio 28 osób ginie w lawinach każdej zimy w Stanach Zjednoczonych. Na całym świecie co roku z powodu lawin ginie średnio ponad 150 osób. Trzy z najgroźniejszych zarejestrowanych lawin zabiły ponad tysiąc osób każda.

Teren, śnieg, pogoda

W stromym, podatnym na lawiny terenie, podróżowanie po grani jest ogólnie bezpieczniejsze niż pokonywanie zboczy.
Gzyms śniegu około spadać. Pęknięcia na śniegu są widoczne w obszarze (1). Obszar (3) spadł wkrótce po zrobieniu tego zdjęcia, pozostawiając obszar (2) jako nową krawędź.

Doug Fesler i Jill Fredston opracowali model koncepcyjny trzech podstawowych elementów lawin: terenu, pogody i śniegu. Teren opisuje miejsca występowania lawin, pogoda opisuje warunki meteorologiczne, które tworzą zaspy śnieżne, a zaspy opisują cechy strukturalne śniegu, które umożliwiają powstawanie lawin.

Teren

Powstawanie lawin wymaga zbocza wystarczająco płytkiego, aby gromadził się śnieg, ale wystarczająco stromego, aby śnieg przyspieszył po wprawieniu w ruch przez połączenie awarii mechanicznej (pakietu śnieżnego) i grawitacji. Kąt nachylenia stoku, w którym może zalegać śnieg, zwany kątem spoczynku , zależy od wielu czynników, takich jak forma krystaliczna i wilgotność. Niektóre formy suchego i zimniejszego śniegu przykleją się tylko do płytszych stoków, podczas gdy mokry i ciepły śnieg może wiązać się z bardzo stromymi powierzchniami. W szczególności w górach przybrzeżnych, takich jak region Cordillera del Paine w Patagonii , na pionowych, a nawet zwisających ścianach skalnych zbiera się głęboki śnieg. Kąt nachylenia, który może umożliwić przyspieszenie ruchu śniegu, zależy od wielu czynników, takich jak wytrzymałość śniegu na ścinanie (która sama w sobie zależy od formy krystalicznej) oraz konfiguracja warstw i interfejsów międzywarstwowych.

Na śnieg na stokach o nasłonecznieniu duży wpływ ma nasłonecznienie . Dobowe cykle rozmrażania i ponownego zamrażania mogą ustabilizować zaspę śnieżną poprzez sprzyjanie osiadaniu. Silne cykle zamrażania i rozmrażania powodują tworzenie się skorupy powierzchniowej w nocy i niestabilnego śniegu powierzchniowego w ciągu dnia. Zbocza znajdujące się za grzbietem lub inną przeszkodą wiatrową gromadzą więcej śniegu i częściej zawierają kieszenie głębokiego śniegu, płyty wiatrowe i gzymsy , które, gdy zostaną naruszone, mogą spowodować powstanie lawin. I odwrotnie, pokrywa śnieżna na stoku nawietrznym jest często znacznie płytsza niż na stoku zawietrznym.

Lawina ścieżka 800 metrów (2600 stóp) pionowym spadkiem Glacier Peak Wilderness , stan Waszyngton . Ścieżki lawinowe w terenie alpejskim mogą być słabo określone z powodu ograniczonej roślinności. Poniżej linii drzew ścieżki lawin są często wyznaczane przez wegetatywne linie cięcia utworzone przez wcześniejsze lawiny. Strefa początkowa jest widoczna w górnej części obrazu, ścieżka znajduje się w środku obrazu i jest wyraźnie oznaczona liniami wegetatywnymi, a strefa bicia jest pokazana na dole obrazu. Jedna z możliwych linii czasowych jest następująca: lawina tworzy się w strefie startowej w pobliżu grani, a następnie schodzi po torze, aż do zatrzymania się w strefie wybiegu.

Lawiny i ścieżki lawinowe mają wspólne elementy: strefę startową, z której lawina powstaje, tor, wzdłuż którego lawina przepływa, oraz strefę wybiegu, w której lawina się zatrzymuje. Osad gruzowy to skumulowana masa lawinowanego śniegu, który zatrzymał się w strefie bicia. Na zdjęciu po lewej stronie co roku na tej lawinowej ścieżce tworzy się wiele małych lawin, ale większość z tych lawin nie przebiega przez całą pionową lub poziomą długość ścieżki. Częstotliwość, z jaką lawiny tworzą się na danym obszarze, nazywana jest okresem powrotu .

Strefa startowa lawiny musi być na tyle stroma, aby śnieg wprawiony w ruch mógł przyspieszyć, dodatkowo skarpy wypukłe są mniej stabilne niż skarpy wklęsłe ze względu na różnicę między wytrzymałością warstw śniegu na rozciąganie a ich wytrzymałością na ściskanie . Skład i struktura powierzchni gruntu pod śniegiem wpływa na jego stabilność, będąc źródłem siły lub słabości. Jest mało prawdopodobne, aby lawiny powstawały w bardzo gęstych lasach, ale głazy i rzadko rozmieszczona roślinność mogą tworzyć słabe obszary głęboko w śniegu poprzez powstawanie silnych gradientów temperatury. Lawiny o pełnej głębokości (lawiny, które omiatają zbocze praktycznie pozbawione pokrywy śnieżnej) są częstsze na zboczach o gładkim podłożu, takim jak trawa lub płyty skalne.

Ogólnie rzecz biorąc, lawiny podążają drenażami w dół zbocza, często dzieląc cechy odwadniające z działami wodnymi w okresie letnim. Na i poniżej linii drzew ścieżki lawinowe przez dreny są dobrze określone przez granice roślinności zwane liniami przycinania , które występują tam, gdzie lawiny usuwają drzewa i zapobiegają odrastaniu dużej roślinności. Zaprojektowane drenaże, takie jak tama lawinowa na Mount Stephen w przełęczy Kicking Horse , zostały zbudowane w celu ochrony ludzi i mienia poprzez przekierowanie przepływu lawin. Głębokie osady rumowiska lawin gromadzą się w zlewniach na końcu wycieku, takich jak wąwozy i koryta rzek.

Zbocza bardziej płaskie niż 25 stopni lub strome niż 60 stopni mają zazwyczaj mniejszą częstotliwość występowania lawin. Lawiny wywołane przez człowieka mają największą częstość występowania, gdy kąt spoczynku śniegu wynosi od 35 do 45 stopni; kąt krytyczny, czyli kąt, przy którym lawiny wywoływane przez człowieka są najczęstsze, wynosi 38 stopni. Jednak gdy częstość występowania lawin wywołanych przez człowieka jest znormalizowana przez wskaźniki użytkowania rekreacyjnego, zagrożenie wzrasta równomiernie wraz z kątem nachylenia i nie można znaleźć żadnej znaczącej różnicy w zagrożeniu dla danego kierunku ekspozycji. Ogólna zasada brzmi: stok, który jest wystarczająco płaski, aby utrzymać śnieg, ale wystarczająco strome, aby jeździć na nartach, może generować lawinę, niezależnie od kąta.

Struktura i charakterystyka snowpack

Po tym, jak powierzchniowy szron zostanie przysypany przez późniejsze opady śniegu, zakopana warstwa szronu może być słabą warstwą, po której mogą się ślizgać górne warstwy.

Pakiet śnieżny składa się z równoległych do podłoża warstw, które gromadzą się przez zimę. Każda warstwa zawiera ziarna lodu, które są reprezentatywne dla różnych warunków meteorologicznych, podczas których tworzył się i osadzał śnieg. Po osadzeniu warstwa śniegu nadal ewoluuje pod wpływem warunków meteorologicznych, które panują po osadzeniu.

Aby lawina wystąpiła, konieczne jest, aby warstwa śniegu miała słabą warstwę (lub niestabilność) poniżej płyty spoistego śniegu. W praktyce formalne czynniki mechaniczne i konstrukcyjne związane z niestabilnością zasypu śnieżnego nie są bezpośrednio obserwowalne poza laboratoriami, stąd łatwiej obserwowalne właściwości warstw śniegu (np. odporność na penetrację, wielkość ziarna, rodzaj ziarna, temperatura) są wykorzystywane jako pomiary wskaźnikowe właściwości mechaniczne śniegu (np. wytrzymałość na rozciąganie , współczynniki tarcia , wytrzymałość na ścinanie i ciągliwość ). Skutkuje to dwoma głównymi źródłami niepewności przy określaniu stabilności pokrywy śnieżnej w oparciu o strukturę śniegu: Po pierwsze, oba czynniki wpływające na stabilność śniegu i specyficzne cechy pokrywy śnieżnej różnią się znacznie w małych obszarach i skalach czasowych, co powoduje znaczne trudności w ekstrapolacji punktowych obserwacji śniegu warstwy w różnych skalach przestrzeni i czasu. Po drugie, związek między łatwo obserwowalnymi cechami paku śnieżnego a krytycznymi właściwościami mechanicznymi paku śnieżnego nie został całkowicie rozwinięty.

Podczas gdy deterministyczny związek między charakterystyką pokrywy śnieżnej a stabilnością pokrywy śnieżnej jest nadal przedmiotem trwających badań naukowych, rośnie empiryczne zrozumienie składu śniegu i charakterystyki osadzania, które wpływają na prawdopodobieństwo lawiny. Obserwacje i doświadczenie wykazały, że świeżo spadły śnieg wymaga czasu, aby związać się z warstwami śniegu pod nim, zwłaszcza jeśli nowy śnieg pada w bardzo zimnych i suchych warunkach. Jeśli temperatura otoczenia jest wystarczająco niska, płytki śnieg nad lub wokół głazów, roślin i innych nieciągłości na zboczu słabnie z powodu szybkiego wzrostu kryształów, który występuje w obecności krytycznego gradientu temperatury. Duże, kanciaste kryształki śniegu są wskaźnikami słabego śniegu, ponieważ takie kryształy mają mniej wiązań na jednostkę objętości niż małe, zaokrąglone kryształy, które są ciasno upakowane. Zbity śnieg jest mniej podatny na złuszczanie się niż luźne warstwy puchu lub mokry śnieg izotermiczny; jednak skonsolidowany śnieg jest niezbędnym warunkiem wystąpienia lawin płytowych , a utrzymujące się niestabilności w obrębie zaspy śnieżnej mogą ukrywać się pod dobrze utrwalonymi warstwami powierzchniowymi. Niepewność związana z empirycznym zrozumieniem czynników wpływających na stabilność śniegu skłania większość profesjonalnych pracowników lawinowych do zalecania konserwatywnego wykorzystania terenu lawinowego w stosunku do obecnej niestabilności pokrywy śnieżnej.

Pogoda

Po wykopaniu dołu śnieżnego można ocenić pakiet śnieżny pod kątem niestabilnych warstw. Na tym zdjęciu śnieg ze słabej warstwy został łatwo zeskrobany ręcznie, pozostawiając poziomą linię w ścianie dołu.

Lawiny występują tylko w stojącym śniegu. Zazwyczaj w sezonie zimowym na dużych szerokościach geograficznych lub na dużych wysokościach pogoda jest wystarczająco niespokojna i wystarczająco zimna, aby wytrącony śnieg gromadził się w sezonowym śniegu. Kontynentalizm , poprzez swój potęgujący wpływ na ekstremalne warunki meteorologiczne doświadczane przez zaspy śnieżne, jest ważnym czynnikiem w ewolucji niestabilności, aw konsekwencji wystąpienia lawin, szybszej stabilizacji zaspy śnieżnej po cyklach sztormowych. Ewolucja zaspy śnieżnej jest krytycznie wrażliwa na niewielkie zmiany w wąskim zakresie warunków meteorologicznych, które pozwalają na gromadzenie się śniegu w zaspie. Wśród krytycznych czynników kontrolujących ewolucję pokrywy śnieżnej są: ogrzewanie przez słońce, chłodzenie radiacyjne , pionowe gradienty temperatury w stojącym śniegu, ilość opadów śniegu i rodzaje śniegu. Ogólnie rzecz biorąc, łagodna zimowa pogoda sprzyja osiadaniu i stabilizacji pokrywy śnieżnej; odwrotnie, bardzo zimna, wietrzna lub upalna pogoda osłabia śnieg.

W temperaturach zbliżonych do punktu zamarzania wody lub w okresach umiarkowanego promieniowania słonecznego będzie miał miejsce delikatny cykl zamrażania-rozmrażania. Topnienie i ponowne zamarzanie wody w śniegu wzmacnia warstwę śniegu w fazie zamarzania i osłabia ją w fazie rozmrażania. Gwałtowny wzrost temperatury, do punktu znacznie powyżej punktu zamarzania wody, może spowodować powstanie lawin o każdej porze roku.

Utrzymujące się niskie temperatury mogą albo uniemożliwić stabilizację nowego śniegu, albo zdestabilizować istniejący śnieg. Temperatury zimnego powietrza na powierzchni śniegu powodują gradient temperatury w śniegu, ponieważ temperatura gruntu u podstawy śniegu wynosi zwykle około 0 °C, a temperatura otoczenia może być znacznie niższa. Kiedy gradient temperatury większy niż 10 °C na metr wysokości śniegu utrzymuje się dłużej niż jeden dzień, w śniegu zaczynają formować się kanciaste kryształy zwane szronem głębinowym lub fasetami z powodu szybkiego transportu wilgoci wzdłuż gradientu temperatury. Te kanciaste kryształy, które słabo wiążą się ze sobą i otaczającym śniegiem, często stają się uporczywą słabością śniegu. Kiedy płyta leżąca na wierzchu trwałego osłabienia jest obciążona siłą większą niż wytrzymałość płyty i trwałej słabej warstwy, trwała słaba warstwa może zawieść i wywołać lawinę.

Każdy wiatr silniejszy niż lekka bryza może przyczynić się do szybkiego gromadzenia się śniegu na osłoniętych zboczach z wiatrem. Płyty wiatrowe tworzą się szybko i, jeśli występuje, słabszy śnieg pod płytą może nie mieć czasu na dostosowanie się do nowego obciążenia. Nawet w pogodny dzień wiatr może szybko obciążyć stok śniegiem, przenosząc go z jednego miejsca na drugie. Załadunek od góry występuje, gdy wiatr osadza śnieg ze szczytu zbocza; obciążenie krzyżowe występuje, gdy wiatr osadza śnieg równolegle do zbocza. Kiedy wiatr wieje nad szczytem góry, zawietrzna lub z wiatrem strona góry doświadcza obciążenia od góry, od szczytu do dołu zbocza zawietrznego. Kiedy wiatr wieje przez grzbiet, który prowadzi w górę, zawietrzna strona grzbietu podlega obciążeniu krzyżowemu. Płyty wiatrowe obciążone krzyżowo są zwykle trudne do wizualnej identyfikacji.

Burze śnieżne i ulewy są ważnymi czynnikami przyczyniającymi się do zagrożenia lawinowego. Intensywne opady śniegu spowodują niestabilność istniejącego śniegu, zarówno z powodu dodatkowego ciężaru, jak i dlatego, że nowy śnieg nie ma wystarczająco dużo czasu na związanie się z leżącymi poniżej warstwami śniegu. Podobny efekt ma deszcz. Na krótką metę deszcz powoduje niestabilność, ponieważ, podobnie jak obfite opady śniegu, dodatkowo obciąża zaspy śnieżne; a gdy woda deszczowa przesiąknie przez śnieg, działa jak smar, zmniejszając naturalne tarcie między warstwami śniegu, które utrzymują śnieg razem. Większość lawin ma miejsce podczas burzy lub wkrótce po niej.

Ekspozycja na światło słoneczne w ciągu dnia szybko zdestabilizuje górne warstwy pokrywy śnieżnej, jeśli światło słoneczne jest wystarczająco silne, aby stopić śnieg, zmniejszając w ten sposób jego twardość. W pogodne noce śnieg może ponownie zamarznąć, gdy temperatura otoczenia spadnie poniżej zera, w wyniku procesu chłodzenia radiacyjnego długofalowego lub obu. Utrata ciepła przez promieniowanie występuje, gdy powietrze w nocy jest znacznie chłodniejsze niż śnieg, a ciepło zmagazynowane w śniegu jest ponownie wypromieniowywane do atmosfery.

Dynamika

Kiedy tworzy się lawina z płyty, płyta rozpada się na coraz mniejsze fragmenty, gdy śnieg schodzi w dół. Jeśli odłamki staną się wystarczająco małe, zewnętrzna warstwa lawiny, zwana warstwą saltation, nabiera cech płynu . Gdy obecne są wystarczająco drobne cząstki, mogą unosić się w powietrzu, a przy wystarczającej ilości śniegu unoszącego się w powietrzu ta część lawiny może zostać oddzielona od masy lawiny i przebyć większą odległość jako lawina puchowego śniegu. Badania naukowe z wykorzystaniem radaru , przeprowadzone po katastrofie lawinowej w Galtür w 1999 roku , potwierdziły hipotezę, że pomiędzy powierzchnią a elementami unoszącymi się w powietrzu lawiny tworzy się warstwa soli , która może również oddzielić się od masy lawiny.

Prowadzenie lawiny to składowa masy lawiny równoległa do zbocza; w miarę postępu lawiny, każdy niestabilny śnieg na jej drodze będzie miał tendencję do wbudowywania się, co zwiększa ogólną wagę. Siła ta będzie rosła wraz ze wzrostem stromości zbocza i zmniejszy się, gdy zbocze się spłaszcza. Przeciwstawia się temu szereg elementów, które, jak się uważa, wchodzą ze sobą w interakcje: tarcie między lawiną a powierzchnią pod nią; tarcie między powietrzem a śniegiem w płynie; opór płynnodynamiczny na krawędzi natarcia lawiny; odporność na ścinanie między lawiną a powietrzem, przez które przechodzi, oraz odporność na ścinanie między fragmentami w obrębie samej lawiny. Lawina będzie dalej przyspieszać, aż opór przekroczy siłę do przodu.

Modelowanie

Próby modelowania zachowań lawinowych sięgają początku XX wieku, zwłaszcza prace profesora Lagotali przygotowujące do Zimowych Igrzysk Olimpijskich w Chamonix w 1924 roku . Jego metoda została opracowana przez A. Voellmy'ego i spopularyzowana po opublikowaniu w 1955 r. jego książki Ueber die Zerstoerungskraft von Lawinen (O niszczycielskiej sile lawin).

Voellmy posłużył się prostym wzorem empirycznym, traktując lawinę jako ślizgający się blok śniegu poruszający się z siłą oporu proporcjonalną do kwadratu prędkości jego przepływu:

On i inni następnie wyprowadzili inne wzory, które biorą pod uwagę inne czynniki, przy czym modele Voellmy-Salm-Gubler i Perla-Cheng-McClung stały się najszerzej stosowane jako proste narzędzia do modelowania lawin płynących (w przeciwieństwie do śniegu w puchu).

Od lat 90. opracowano wiele bardziej wyrafinowanych modeli. W Europie większość ostatnich prac została przeprowadzona w ramach projektu badawczego SATSIE (Avalanche Studies and Model Validation in Europe) wspieranego przez Komisję Europejską, w ramach którego powstał najnowocześniejszy model MN2L, obecnie używany z Service Restauration des Terrains pl Montagne (Mountain Rescue Service) we Francji oraz D2FRAM (Dynamical Two-Flow-Regime Avalanche Model), który nadal przechodził walidację od 2007 roku. Inne znane modele to oprogramowanie do symulacji lawin SAMOS-AT i oprogramowanie RAMMS.

Zaangażowanie człowieka

Zalecenia służby leśnej Stanów Zjednoczonych dotyczące zagrożenia lawinowego.
Wybuch lawinowy we francuskim ośrodku narciarskim Tignes (3600 m)

Zapobieganie

Środki zapobiegawcze stosuje się na terenach, na których lawiny stanowią poważne zagrożenie dla ludzi, takich jak ośrodki narciarskie , górskie miasteczka, drogi, linie kolejowe. Istnieje kilka sposobów zapobiegania lawinom i zmniejszania ich mocy oraz opracowania środków zapobiegawczych w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa i rozmiaru lawin poprzez zakłócenie struktury zaspy śnieżnej, podczas gdy środki pasywne wzmacniają i stabilizują zaspy śnieżne in situ . Najprostszym aktywnym środkiem jest wielokrotne podróżowanie po śniegu w miarę gromadzenia się śniegu; może to być poprzez pakowanie butów, cięcie nart lub pielęgnację maszynową . Materiały wybuchowe są szeroko stosowane w celu zapobiegania lawinom, wywołując mniejsze lawiny, które niszczą niestabilność w śniegu i usuwając przeciążenie, które może skutkować większymi lawinami. Ładunki wybuchowe są dostarczane na wiele sposobów, w tym ładunki rzucane ręcznie, bomby zrzucane z helikoptera, linie wstrząsowe Gazexu i pociski balistyczne wystrzeliwane z działek powietrznych i artylerii. Pasywne systemy prewencyjne, takie jak płoty przeciwśnieżne i lekkie ściany, mogą być stosowane do kierowania położeniem śniegu. Śnieg gromadzi się wokół ogrodzenia, zwłaszcza po stronie, która jest zwrócona w stronę dominujących wiatrów . Z wiatrem od ogrodzenia zmniejsza się nagromadzenie śniegu. Jest to spowodowane ubytkiem śniegu przy ogrodzeniu, który zostałby odłożony, oraz zbieraniem przez wiatr śniegu, który już tam jest, a który został uszczuplony przy ogrodzeniu. Przy wystarczającym zagęszczeniu drzew mogą one znacznie zmniejszyć siłę lawin. Utrzymują śnieg na miejscu, a gdy jest lawina, uderzenie śniegu o drzewa spowalnia ją. Drzewa można sadzić lub konserwować, na przykład przy budowie ośrodka narciarskiego, aby zmniejszyć siłę lawin.

Z kolei zmiany społeczno-środowiskowe mogą wpływać na występowanie szkodliwych lawin: niektóre badania łączące zmiany w modelach użytkowania gruntów/pokrycia terenu z ewolucją szkód wywołanych przez lawiny śnieżne w górach na średnich szerokościach geograficznych pokazują znaczenie roli, jaką odgrywa pokrywa roślinna, to jest przyczyną wzrostu szkód w przypadku wylesienia lasu ochronnego (z powodu wzrostu demograficznego, intensywnego wypasu oraz przyczyn przemysłowych lub prawnych), a także zmniejszenia szkód w wyniku przekształceń tradycyjnego gospodarowania gruntami system oparty na nadmiernej eksploatacji w system oparty na marginalizacji gruntów i ponownym zalesianiu, co zdarzało się głównie od połowy XX wieku w środowiskach górskich krajów rozwiniętych

Łagodzenie

Na wielu obszarach można zidentyfikować regularne ścieżki lawinowe i podjąć środki ostrożności, aby zminimalizować szkody, takie jak zapobieganie rozwojowi na tych obszarach. Aby złagodzić skutki lawin, budowa sztucznych barier może być bardzo skuteczna w ograniczaniu szkód lawinowych. Istnieje kilka typów: Jeden rodzaj bariery ( siatka śnieżna ) wykorzystuje siatkę rozpiętą między słupami, które są zakotwiczone za pomocą odciągów oprócz ich fundamentów. Bariery te są podobne do tych stosowanych przy osuwiskach . Innym rodzajem bariery jest sztywna konstrukcja przypominająca płot ( płot przeciwśnieżny ) i może być wykonana ze stali , drewna lub betonu sprężonego . Zwykle mają szczeliny między belkami i są zbudowane prostopadle do zbocza, z belkami wzmacniającymi po stronie zjazdowej. Sztywne barierki są często uważane za brzydkie, zwłaszcza gdy trzeba zbudować wiele rzędów. Są również drogie i podatne na uszkodzenia spowodowane spadającymi skałami w cieplejszych miesiącach. Oprócz barier produkowanych przemysłowo, bariery krajobrazowe, zwane tamami lawinowymi, zatrzymują lub odchylają lawiny swoim ciężarem i siłą. Te bariery są wykonane z betonu, skał lub ziemi. Zazwyczaj umieszcza się je tuż nad konstrukcją, drogą lub linią kolejową, którą starają się chronić, chociaż mogą być również używane do kierowania lawin na inne bariery. Czasami na drodze lawiny umieszczane są kopce ziemi , aby ją spowolnić. Wreszcie wzdłuż korytarzy transportowych można budować duże schrony, zwane wiatami śnieżnymi , bezpośrednio na torowisku lawiny, aby chronić ruch przed lawinami.

Systemy wczesnego ostrzegania

Systemy ostrzegawcze mogą wykrywać lawiny, które rozwijają się powoli, takie jak lawiny lodowe spowodowane lodospadami z lodowców. Radary interferometryczne, kamery o wysokiej rozdzielczości lub czujniki ruchu mogą monitorować niestabilne obszary przez długi czas, trwający od dni do lat. Eksperci interpretują zarejestrowane dane i potrafią rozpoznać nadchodzące pęknięcia w celu podjęcia odpowiednich działań. Takie systemy (np. monitoring lodowca Weissmies w Szwajcarii) potrafią rozpoznać zdarzenia z kilkudniowym wyprzedzeniem.

Systemy alarmowe

Stacja radarowa do monitorowania lawin w Zermatt .

Nowoczesna technologia radarowa umożliwia monitorowanie dużych obszarów i lokalizację lawin w każdych warunkach pogodowych, w dzień iw nocy. Złożone systemy alarmowe są w stanie w krótkim czasie wykryć lawiny w celu zamknięcia (np. drogi i tory) lub ewakuacji (np. place budowy) zagrożonych obszarów. Przykład takiego systemu jest zainstalowany na jedynej drodze dojazdowej do Zermatt w Szwajcarii. Dwa radary monitorują nachylenie góry nad drogą. System automatycznie zamyka drogę, aktywując kilka szlabanów i sygnalizacji świetlnej w ciągu kilku sekund, tak aby nikt nie został zraniony.

Przeżycie, ratunek i powrót do zdrowia

Wypadki lawinowe są zasadniczo podzielone na 2 kategorie: wypadki w środowisku rekreacyjnym oraz wypadki w środowisku mieszkalnym, przemysłowym i transportowym. To rozróżnienie jest motywowane obserwowaną różnicą w przyczynach wypadków lawinowych w obu środowiskach. W środowisku rekreacyjnym większość wypadków jest spowodowana przez osoby uczestniczące w lawinie. W badaniu z 1996 roku Jamieson i in. (strony 7–20) stwierdzili, że 83% wszystkich lawin w środowisku rekreacyjnym zostało spowodowanych przez osoby, które uczestniczyły w wypadku. W przeciwieństwie do tego, wszystkie wypadki w środowisku mieszkalnym, przemysłowym i transportowym były spowodowane spontanicznymi naturalnymi lawinami. Ze względu na różnice w przyczynach wypadków lawinowych i działaniach podejmowanych w tych dwóch środowiskach, specjaliści ds. zarządzania lawinami i katastrofami opracowali dwie powiązane strategie gotowości, ratownictwa i odzyskiwania dla każdego z nich.

Wybitne lawiny

Dwie lawiny wystąpiły w marcu 1910 r. w pasmach górskich Cascade i Selkirk; 1 marca lawina Wellington zabiła 96 osób w stanie Waszyngton w Stanach Zjednoczonych. Trzy dni później 62 pracowników kolei zginęło w lawinie na przełęcz Rogers w Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie.

Podczas I wojny światowej około 40 000 do 80 000 żołnierzy zginęło w wyniku lawin podczas kampanii górskiej w Alpach na froncie austriacko-włoskim , z których wiele zostało spowodowanych przez ostrzał artyleryjski . Około 10 000 mężczyzn z obu stron zginęło w lawinach w grudniu 1916 roku.

Na półkuli północnej zimą w latach 1950–1951 w ciągu trzech miesięcy w całych Alpach w Austrii, Francji, Szwajcarii, Włoszech i Niemczech odnotowano około 649 lawin . Ta seria lawin zabiła około 265 osób i została nazwana Zimą Terroru .

Obóz wspinaczki górskiej na Szczycie Lenina, na terenie dzisiejszego Kirgistanu, został zniszczony w 1990 roku, gdy trzęsienie ziemi wywołało dużą lawinę, która przeszła przez obóz. Czterdziestu trzech wspinaczy zginęło.

W 1993 roku lawina Bayburt Üzengili zabiła 60 osób w Üzengili w prowincji Bayburt w Turcji .

Duża lawina w Montroc we Francji , w 1999 roku, 300 000 metrów sześciennych śniegu przesunęło się po 30° zboczu, osiągając prędkość około 100 km/h (62 mph). Zabił 12 osób w swoich domkach pod 100 000 ton śniegu na głębokości 5 metrów (16 stóp). Burmistrz Chamonix został skazany za morderstwo drugiego stopnia za nie ewakuację obszaru, ale otrzymał wyrok w zawieszeniu.

Mała austriacka wioska Galtür została uderzona przez lawinę Galtür w 1999 roku. Uważano, że wioska znajduje się w bezpiecznej strefie, ale lawina była wyjątkowo duża i wpłynęła do wioski. Zginęło 31 osób.

1 grudnia 2000 roku Glory Bowl Avalanche uformowała się na górze Glory, która znajduje się w paśmie górskim Teton w stanie Wyoming w Stanach Zjednoczonych. Joel Roof jeździł na snowboardzie rekreacyjnie na tym backcountry, torze w kształcie misy i wywołał lawinę. Został przeniesiony prawie 2000 stóp do podstawy góry i nie udało się go uratować.

Klasyfikacja

Europejskie ryzyko lawinowe

W Europie ryzyko lawinowe jest szeroko oceniane w następującej skali, która została przyjęta w kwietniu 1993 roku w celu zastąpienia wcześniejszych niestandardowych programów krajowych. Opisy zostały ostatnio zaktualizowane w maju 2003 r. w celu zwiększenia jednolitości.

We Francji większość zgonów lawinowych ma miejsce na poziomach ryzyka 3 i 4. W Szwajcarii najwięcej zgonów ma miejsce na poziomie 2 i 3. Uważa się, że może to być spowodowane różnicami w interpretacji oceny ryzyka w poszczególnych krajach.

Poziom ryzyka Stabilność śniegu Ikona Ryzyko lawinowe
1 – Niski Śnieg jest na ogół bardzo stabilny. Lawina niski poziom zagrożenia.png Lawiny są mało prawdopodobne, z wyjątkiem sytuacji, gdy na kilku ekstremalnie stromych zboczach stosowane są duże obciążenia. Wszelkie spontaniczne lawiny będą drobnymi wylewami. Ogólnie bezpieczne warunki.
2 – Umiarkowane Na niektórych stromych zboczach śnieg jest umiarkowanie stabilny. Gdzie indziej jest bardzo stabilny. Umiarkowany poziom zagrożenia lawinowego.png Lawiny mogą zostać wywołane przy dużych obciążeniach, zwłaszcza na kilku ogólnie zidentyfikowanych stromych zboczach. Nie oczekuje się dużych spontanicznych lawin.
3 – Znaczne Na wielu stromych zboczach śnieg jest umiarkowanie lub słabo stabilny. Lawina znaczne zagrożenie level.png Lawiny mogą być wywoływane na wielu zboczach, nawet przy niewielkich obciążeniach. Na niektórych zboczach mogą wystąpić średnie lub nawet dość duże spontaniczne lawiny.
4 – Wysoka Na większości stromych stoków śnieg nie jest zbyt stabilny. Lawina wysoki poziom zagrożenia.png Lawiny mogą być wywoływane na wielu zboczach, nawet przy niewielkich obciążeniach. W niektórych miejscach prawdopodobne jest występowanie wielu średnich lub czasami dużych spontanicznych lawin.
5 – Bardzo wysoki Śnieg jest ogólnie niestabilny. Lawina bardzo wysoki poziom zagrożenia.png Nawet na łagodnych zboczach może wystąpić wiele dużych spontanicznych lawin.

[1] Stabilność:

  • Ogólnie bardziej szczegółowo opisane w biuletynie lawinowym (dotyczące wysokości, aspektu, rodzaju terenu itp.)

[2] dodatkowe obciążenie:

  • ciężki: dwóch lub więcej narciarzy lub snowboardzistów bez odstępów między nimi, jeden turysta lub wspinacz , ratrak, lawina
  • lekkie: pojedynczy narciarz lub snowboardzista płynnie wykonujący zakręty i bez upadku, grupa narciarzy lub snowboardzistów z odstępem min. 10 m między każdą osobą, pojedyncza osoba na rakietach śnieżnych

Gradient:

  • łagodne zbocza: o nachyleniu poniżej około 30°
  • strome zbocza: o nachyleniu powyżej 30°
  • bardzo strome zbocza: o nachyleniu powyżej 35°
  • ekstremalnie strome zbocza: ekstremalne pod względem nachylenia (powyżej 40°), ukształtowania terenu, bliskości grani, gładkości podłoża

Europejska tabela rozmiarów lawin

Rozmiar lawiny:

Rozmiar Skończyć się Potencjalne uszkodzenie Fizyczny rozmiar
1 – Slufa Mała zjeżdżalnia śnieżna, która nie może pogrzebać człowieka, chociaż istnieje niebezpieczeństwo upadku. Mało prawdopodobne, ale możliwe ryzyko obrażeń lub śmierci ludzi. długość <50 m
objętość <100 m 3
2 – Mały Zatrzymuje się na zboczu. Może pogrzebać, zranić lub zabić osobę. długość <100 m
objętość <1000 m 3
3 – Średni Biegnie na dół stoku. Może zakopać i zniszczyć samochód, uszkodzić ciężarówkę, zniszczyć małe budynki lub połamać drzewa. długość <1000 m
objętość <10 000 m 3
4 – Duży Biegi po terenach płaskich (znacznie mniej niż 30°) o długości co najmniej 50 m mogą sięgać dna doliny. Może zakopywać i niszczyć duże ciężarówki i pociągi, duże budynki i obszary leśne. długość >1000 m
objętość >10 000 m 3

Skala zagrożenia lawinowego w Ameryce Północnej

W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie stosowana jest następująca skala zagrożenia lawinowego. Deskryptory różnią się w zależności od kraju.

Problemy lawinowe

Istnieje dziewięć różnych rodzajów problemów lawinowych:

  • Płyta burzowa
  • Płyta wiatrowa
  • Lawiny z mokrej płyty
  • Trwała płyta
  • Głęboka trwała płyta
  • Luźne suche lawiny
  • Luźne mokre lawiny
  • Szybujące lawiny
  • Spadek gzymsu

Kanadyjska klasyfikacja wielkości lawiny

Kanadyjska klasyfikacja rozmiaru lawiny opiera się na skutkach lawiny. Powszechnie stosowane są rozmiary połówkowe.

Rozmiar Potencjał niszczący
1 Stosunkowo nieszkodliwy dla ludzi.
2 Może pogrzebać, zranić lub zabić osobę.
3 Może zakopać i zniszczyć samochód, uszkodzić ciężarówkę, zniszczyć mały budynek lub złamać kilka drzew.
4 Może zniszczyć wagon kolejowy, dużą ciężarówkę, kilka budynków lub obszar leśny o powierzchni do 4 hektarów.
5 Największa znana lawina śnieżna. Może zniszczyć wioskę lub 40-hektarowy las.

Klasyfikacja USA dla rozmiaru lawiny

Wielkość lawin klasyfikuje się za pomocą dwóch skal; rozmiar w stosunku do siły niszczącej lub w skali D i rozmiar w stosunku do ścieżki lawiny lub w skali R. Obie skale rozmiarów wahają się od 1 do 5, przy czym można używać połówkowych rozmiarów skali D.

Rozmiar w stosunku do ścieżki
R1~Bardzo mały w stosunku do ścieżki.
R2~Małe, w stosunku do ścieżki
R3~Średni, w stosunku do ścieżki
R4~Large, w stosunku do ścieżki
R5~Major lub maksimum, w stosunku do ścieżki
Rozmiar – niszcząca siła
kod masa długość
D1 Stosunkowo nieszkodliwy dla ludzi <10 t 10 m²
D2 Może pogrzebać, zranić lub zabić osobę 10 2 t 100 m²
D3 Może zakopać i zniszczyć samochód, uszkodzić ciężarówkę, zniszczyć dom o drewnianej konstrukcji lub złamać kilka drzew 10 3 t 1000 m²
D4 Może zniszczyć wagon kolejowy, dużą ciężarówkę, kilka budynków lub znaczną ilość lasu 10 4 t 2000 m²
D5 Może wyżłobić krajobraz. Największa znana lawina śnieżna 10 5 t 3000 m²

Test Rutschblocka

Analizę zagrożenia lawinowego płyt można przeprowadzić za pomocą testu Rutschblock. Blok śniegu o szerokości 2 m jest odizolowany od reszty stoku i stopniowo obciążany. Wynikiem jest ocena stabilności zbocza w siedmiostopniowej skali. (Rutsch oznacza po niemiecku slajd).

Lawiny i zmiany klimatyczne

Wzrost temperatury spowodowany zmianą klimatu i zmiany w strukturze opadów będą prawdopodobnie różnić się w różnych regionach górskich. Jednak ogólnie przewiduje się wzrost sezonowej linii śniegu i spadek liczby dni z pokrywą śnieżną. Wpływ tych zmian na lawiny jest różny na różnych wysokościach. Na niższych wysokościach przewiduje się długoterminowy spadek liczby lawin odpowiadający spadkowi śniegu, a krótkoterminowy wzrost liczby lawin mokrych. Przewiduje się, że wyższe wzniesienia pozostaną w pobliżu sezonowej linii śniegu, prawdopodobnie spowodują wzrost aktywności lawinowej w regionach, w których obserwuje się wzrost opadów w sezonie zimowym. Prognozy wskazują również na wzrost liczby opadów deszczu na śniegu oraz mokre cykle lawinowe występujące wcześniej na wiosnę w pozostałej części tego stulecia.

Lawiny na planecie Mars

27 listopada 2011
29 maja 2019 r.

Zobacz też

Powiązane przepływy

Katastrofy lawinowe

Bibliografia

Bibliografia

  • McClung, David. Lawiny śnieżne jako niekrytyczny, przerywany układ równowagi : Rozdział 24 w Nonlinear Dynamics in Geosciences, AA Tsonsis i JB Elsner (red.), Springer, 2007
  • Oznacz przewodnik górski: Lawina! : książka dla dzieci o lawinie, która zawiera definicje i objaśnienia tego zjawiska
  • Daffern, Tony: Bezpieczeństwo lawinowe dla narciarzy, wspinaczy i snowboardzistów , Rocky Mountain Books, 1999, ISBN  0-921102-72-0
  • Billman, John: Mike Elggren o przetrwaniu lawiny . Magazyn narciarski luty 2007: 26.
  • McClung, David and Shaerer, Peter: The Avalanche Handbook , The Mountaineers: 2006. 978-0-89886-809-8
  • Tremper, Bruce: Pozostając przy życiu w terenie lawinowym , The Mountaineers: 2001. ISBN  0-89886-834-3
  • Munter, Werner: Drei mal drei (3x3) Lawinen. Risikomanagement im Wintersport , Bergverlag Rother , 2002. ISBN  3-7633-2060-1 (w języku niemieckim) (częściowe tłumaczenie na język angielski zawarte w PowderGuide: Zarządzanie ryzykiem lawinowym ISBN  0-9724827-3-3 )
  • Michael Falser: Historische Lawinenschutzlandschaften: eine Aufgabe für die Kulturlandschafts- und Denkmalpflege W: kunsttexte 3/2010, unter: http://edoc.hu-berlin.de/kunsttexte/2010-3/falser-michael-1/PDF/falser .pdf

Uwagi

Zewnętrzne linki

Multimedia związane ze zsypem lawinowym w Wikimedia Commons