Лавины во время снегопадов и метелей

«Снег срывает со склонов только одна сила — сила тяжести. Чтобы понять ее роль, вырежем мысленно из слоя снега, лежащего на плоском склоне, куб. Силу тяжести, направленную вертикально вниз, в соответствии с законами механики, можно разложить на две составляющие — одна будет направлен перпендикулярно к поверхности склона, на котором лежи куб, а другая — параллельно этой поверхности Рис. 3.» К.С.Лосева — По следам лавин, Гидрометеоиздат, — 1983.

Чем больше толщина снежного покрова на склоне, тем больше составляющая силы тяжести, направленной вдоль склона, — она растет прямо пропорционально толщине снега.

Наверное, каждый человек неоднократно прочувствовал на себе эту самую «составляющую»: именно благодаря ей можно быстро съехать на лыжах или санях с горы. Но есть другие силы, которые противодействуют составляющей силы тяжести, направленной параллельно склону, и удерживают снег на склоне. Это, во-первых, сцепление нашего куба с нижележащим снегом или поверхностью грунта. Во-вторых, даже при отсутствии сцепления это сила трения, зависящая, по законам физики, от веса куба. Сумму сцепления и трения называют сопротивлением сдвигу. Наконец, в-третьих, смещению куба противодействует снег, лежащий ниже по склону, а вышележащий — удерживает его за счет связей между частицами снега. Эти силы обычно называют контурными.

Хотя сила тяжести действует всегда, далеко не всегда возникает лавина. Дело в том, что сила тяжести — это только пороховой заряд, который надо чем-то воспламенить. Иначе говоря, нужен спусковой механизм, который даст силе тяжести возможность преодолеть силы, удерживающие снег на склоне. Природа заготовила много «спусковых механизмов», но не все они известны. Попробуем найти спусковой механизм лавин, возникающих во время снегопадов и метелей, так как это наиболее благоприятные периоды образования лавин в горах.

Вскоре после снегопада образуется тонкий слой снега, в котором возникают силы, удерживающие его на склоне,-сцепление снежных кристаллов друг с другом и с той поверхностью, на которую он лег. Так как слой свежеотложенного снега очень тонок, то сила тяжести невелика — она много меньше сил, удерживающих пласт. Если сила тяжести будет возрастать быстрее сил, удерживающих снег на склоне, то в какой-то момент она сравняется с ними — наступят условия равновесия снежного пласта на склоне. Дальнейшее продолжение снегопада приведет к превышению силы тяжести, направленной вдоль склона, над удерживающими силами, и тогда пласт снега неизбежно обрушится в виде лавины.

Теперь, когда ясен спусковой механизм образования лавин во время снегопадов и метелей, казалось бы, очень просто предсказать такие лавины: как только образовался пласт свежеотложенного снега, определяются все необходимые величины для расчета удерживающих его сил. По сумме этих сил определяется критическая толщина, то есть граница между устойчивым и неустойчивым состоянием. А дальше совсем просто: если известна скорость прироста высоты свежевыпавшего снега, то на эту величину делят критическую высоту и получают время, когда все силы уравновесятся.

Прогноз лавин во время снегопадов и метелей выдается обычно за несколько часов до наступления опасного периода. Увеличить его точность и заблаговременность не удается в связи с отсутствием надежных методов прогноза погоды в горах. Все прогнозы лавин основываются на использовании так называемого метода тенденции, смысл которого заключается в следующем утверждении — то, что наблюдается сейчас, будет продолжаться и дальше. Следовательно, если в данный момент наблюдается снегопад с интенсивностью осадков выше критического порога, то предполагается, что он будет таким в течение еще нескольких часов. Опираясь на эту тенденцию, рассчитывают время схода первых лавин. Если через какое-то время интенсивность осадков возрастет, то в прогноз можно ввести коррективы, так как опасный период наступит раньше. Если же до истечения времени прогноза снегопад прекратится или его интенсивность станет ниже пороговой, то предупреждение о лавинной опасности снимается.