Как изучают лавины за границей
Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: Гернгрос Ю. Лавины. На суше и на море, №9, 1937, ОГИЗ Физкультура и туризм
Последний десяток лет заграницей теория альпинизма уделяет большое внимание вопросу лавинной опасности. Развитие горнолыжного спорта, возросшее посещение высокогорных районов туристами и заметное учащение несчастных случаев поставили перед теоретиками альпинизма серьезную задачу — дать туристам и лыжникам практические советы, как избежать лавин и что делать во время или после прохождения лавины. Выработка этих практических советов потребовала большой теоретической и экспериментальной работы, которой занялись некоторые крупные теоретики альпинизма.
Среди наиболее интересных работ последних десяти лет следует упомянуть следующие: в 1921 и 1926 гг. Арнольд Лунн выпустил два издания «Горнолыжного спорта», в котором уделил много внимания лавинам; с 1927 г. лесничий Эйкстер занялся детальными исследованиями снега, помещая затем результаты своих работ в швейцарской прессе; то же делал и другой лесничий Хес. Кэмпл усиленно занялся вопросами спасательной работы и в этой области является общепризнанным знатоком. Доктор Паульке уже с 80-х годов прошлого столетия занимался совместно с Зигмонди вопросами снега и несколько раз переиздавал работу Зигмонди после его смерти; однако больший интерес представляют его самостоятельные исследования, изложенные в книжке «Лавинная опасность» (1926), и ряд работ, опубликованных совместно с покойным Вельценбахом. Этот последний кроме того опубликовал несколько серьезных самостоятельных работ в различных журналах. Здарский — один из известнейших лыжников мира — много времени уделил вопросу лавинной опасности и дал несколько очень содержательных статей. Наконец в 1936 г. член Международной комиссии по снегу, бывший председатель Английского лыжного клуба Зелигман издал большую работу «О структуре снега и лыжных полях», где, с одной стороны, подытожил работу прежних исследователей, а с другой — изложил результаты своих изысканий.
Из советских авторов лишь В. Л. Семеновский в своей книге по альпинизму дал краткий очерк лавинной опасности. На двух десятках страниц он сумел дать общую теорию лавин, меры предосторожности и меры по спасению попавших в лавины.
Между тем, советские альпинисты уже имели дело с лавинами, могли их наблюдать и, конечно, имеют свое мнение по вопросам поведения на лавиноопасных склонах; несомненно, многие взялись бы провести те или иные наблюдения над лавинами. Лыжи все чаще входят в снаряжение советского альпиниста, и число альпинистов растет, как лавина. Поэтому очень важно поставить во всю ширину вопрос об изучении лавинной опасности на Кавказе, в Средней Азии, Хибинах.
Настоящая статья имеет очень ограниченную задачу — сообщить читателям некоторые сведения о том, как изучают лавины за границей и что достигнуто в этой области. Она построена на работах Зелигана, Вельценбаха, Паульке, Кемпл и статьях из различных альпинистских журналов. Автор стремился избежать повторения того, что уже опубликовано на русском языке. Он надеется, что настоящая статья даст советским альпинистам некоторую основу для научного изучения лавин и лавинной опасности.
Снег
Общеизвестно, что характер лавины, время начала ее движения, ее поведение в пути, разрушительность действия и воздействие на человека зависят от типа лавинообразующего снега. Поэтому особое значение имеет правильная классификация снега, который предопределяет характер лавины. Зелигман различает следующие два вида снега: порошковидный и старый.
A. Порошковидный снег подразделяется на следующие группы;
а) Новый порошковидный снег — сразу после снегопада легкий, пушистый, еще не потерявший снежинок. К этому подразделению относится также так называемый wild snow — «дикий снег», выпавший при низкой температуре, имеющий удельный вес 0,01—0,03, совершенно лишенный внутреннего сцепления, не выдерживающий лыж; этот снег, лежа на склоне, приводится в движение от простого падения снега с ветвей деревьев и в этом случае течет, как жидкость.
б) Оседающий снег.
в) Осевший снег — превратившийся в слой вследствие разрушения кристаллических усиков (лучей) отдельных снежинок; «хороший порошковидный снег» для лыжников.
Б. Старый снег, прошедший стадию оседания. Здесь следует различать:
а) Новый фирновый снег (verfirnter Schnee), зерна которого лежат свободно, однако понемногу цементируются льдом, образующимся из талой воды, облегающей отдельные зерна. Под действием солнца лед тает, «цемент» исчезает, и зерна лежат свободно, образуя «снег Телемарка» — название, данное лыжниками из-за того, что в этом снегу лучше всего удается одноименный поворот. Сюда относятся также: 1) «Солнцевый наст», возникающий вследствие таяния снега на солнце и последующего смерзания; может лежать на порошковидном или старом снеге; часто встречается после сильного, но короткого таяния на солнце, лучи которого не успели проникнуть глубоко в снежный покров; 2) «дождевой наст», образующийся на фирновом снегу после дождя; зимой сходен с солнцевым настом, но весной гораздо более хрупок.
б) Старый фирновый снег (Pirnschnee) — гораздо более плотный и труднее поддающийся действию солнца; в результате смерзания образует из всего выпавшего одновременно снега сплошной слой твердого фирнового снега.
Этим не исчерпываются виды снега. В частности:
В. Неясным остается термин «фирновый лед», представляющий переходную стадию от фирна ко льду. Зелигман вообще сомневается в целесообразности этого швейцарского термина.
Г. Ледниковый лед.
Последние две группы уже не относятся к снегу, но, поскольку они могут давать лавины или обвалы, должны приниматься в расчет.
Д. Несколько особо надо выделить «запластованный ветром снег» (мы предлагаем это название для того вида снега, который Вельценбах называет «Wind-brett» — ветряная доска, а Зелигман — «Wind Slab» — ветряной пласт). Лишь в 1932 г. Вельценбах впервые дал описание этого давно известного вида снега, имеющего много своеобразного. Запластование возникает под действием ветра, который переносит снег с открытого склона на подветренный склон или на такие места, где сила ветра ослаблена. Этот снег запластовывается в плотное покрытие, лежащее несвязанным на нижнем слое, от которого может даже быть отделено пустотой, опираясь лишь в отдельных точках. Существуют три мнения о месте образования этих запластований: одни (Гесс, Лунн, Эйгстер) полагают, что запластования образуются на наветренных склонах или на гребнях, где снег спрессовывается ветром; другие (Смайт, Паульке, Здарский, Бильгери) утверждают, что они возникают на подветренных склонах, где несомый ветром снег выпадает из потока, ввиду уменьшения скорости; третьи (Зелигман, Грубер) находят их на обоих видах склонов.
Опасность запластований заключается в их кажущейся прочности. Лишь наступив на запластование, лыжник слышит глухой треск, пласт раскалывается на части и, не будучи связан с подкладочным слоем, начинает легко скользить вниз. Рисунок 1 изображает запластование ветром снега толщиной в 4" в опасном положении.
Каждый из указанных выше видов снега может, конечно, быть сухим, влажным или мокрым, в зависимости от условий погоды. На практике снег лежит слоями, и, как показывают разрезы снежного покрова, слои могут быть связаны между собой или лежать один на другом свободно.
Рисунок 2 изображает разрез снежного пласта на месте возникновения лавины в 1934 г. в Дерби-Шусс.
Рис.1
Условия возникновения лавин
Лавины могут возникать в результате различных факторов - внешних (как, например, угол склона, грунт, незакрепленность снежного слоя или пласта) и внутренних (увеличение тяжести снега, отсутствие внутреннего сцепления между частицами и т. д.). Наконец, есть еще случайные причины, могущие вызывать нарушение равновесия снежного склона.
Внешние факторы:
а) Крутизна склона. Не существует абсолютно единообразного мнения об угле наклона, который делает склон лавиноопасным. Паульке считает, что при 24° снег еще не соскальзывает, если грунт неровный, но при гладком грунте уже 22° придают опасность склону; англичане (Зелигман и Английский лыжный клуб) объявляют подозрительным всякий склон, крутизна которого превышает 22°; В. Л. Семеновский считает, что «всякий склон более 25°, на котором лежит снег, нужно считать лавиноопасным». Значит, «граница опасности» — где-то между 22°—25°. Все исследователи, однако, сходятся на том, что фирн может устойчиво лежать даже при 50°, а Зелигман приводит примеры мокрых лавин, шедших со склонов в 15° и даже 11°. С другой стороны, Фанкгаузер указывает, что на склоне 45°—50° вряд ли можно ждать лавины, так как если на таком склоне накопится даже небольшой слой снега, то он сразу же соскользнет. Надо относиться с осторожностью ко всякому склону в 22°—24°; но надо помнить, что речь идет о склоне, где начинается лавина, а путь ее в дальнейшем может лежать через более пологий склон, ровное место и даже возвышенное.
б) Грунт и направление пластов породы. Паульке показывает конфигурацию различных долин в отношении лавинной опасности. Влияние оказывают также различные неровности на склоне, задерживающие движение снега, однако надо помнить, что после нескольких снегопадов неровности покрываются сплошным снежным покровом, что меняет обстановку.
Рис. 2. Слои снега у лавины Дерби-Шусс
а—4" нового снега, б — 8" запластования, с — 3" старого снега, d — 6" запластования грязноватого цвета, е — 2" глубинного инея, f — 1" твердого наста. Дальше: 5" глубинного инея, 2" наста, 18" глубинного инея, грунт.
Лавина захватила слои а—е.
Споры вызывает вопрос, какие склоны более опасны - вогнутые или выпуклые (рис. 3).
Лунн и Зелигман считают, что вогнутый склон менее опасен, так как нижний снег поддерживает тот, который лежит в верхней части склона, а Унна утверждает, что выпуклый склон менее опасен, так как верхний снег давит с меньшей силой на нижний.
в) Характер подкладки, на которой лежит снег. (Под словом «подкладка» мы разумеем тот слой, на котором непосредственно лежит лавинообразующий снег, в отличие от «основания» — термина, который мы сохраняем для грунта, на котором лежит весь снежный покров).
Снег может лежать на подкладочном слое либо хорошо закрепленным, либо совершенно свободным. Зелигман устанавливал важность закрепления следующим опытом: он брал два листа бумаги — один лист гладкой бумаги, а другой лист стеклянной — и нашпиливал их на дощечку; на оба листа он насыпал совершенно одинаковые кучки мелкого песка; потом приподнимал дощечку и измерял угол, при котором начиналось соскальзывание песка. Оказалось, что на гладкой бумаге песок давал «лавины» при 38°, соскальзывая сразу всей массой, а на стеклянной подвижка начиналась лишь при 63°, да и то песок не сходил целиком, а постепенно, с ее верхней поверхности скатывались песчинки, перекатываясь одна через другую, в то время как нижний слой оставался неподвижным.
Если снег лежит непосредственно на основании, то, очевидно, более безопасным является неровный грунт — осыпь, морена, скалы из песчаника или гнейса; более опасными оказываются гладкие скалы, стертые ледниками, известняковые скалы, травянистые склоны некошеной травы (скошенная трава, благодаря торчащим, негнущимся стеблям, удерживает снег). Деревья, если они стоят скученно, дают достаточную безопасность; более того, они задерживают движение идущей сверху лавины, если она не является исключительно мощной; но деревья, стоящие в одиночку, могут придать склону опасность, так как часто около них образуются наносы — запластования снега ветром, легко превращающиеся в лавины.
Если снег выпал на снежную подкладку (то есть в случае не первого, а второго и последующих снегопадов), то возможны различные взаимоотношения между обоими слоями.
Допустим, что снег, лежащий на грунте, слежался, затвердел и затем на него выпал свежий снег; если снегопад произошел при температуре ниже 0, когда нижний слой (подкладка) имел наст, то свежевыпавший снег не пристанет к подкладке, не закрепится на ней и легко образует лавину. Чаще всего зимой лавины возникают именно таким образом. Однако если снегопаду предшествовала оттепель, то подкладка будет влажной, и свежевыпавший снег плотно примерзнет к ней; опасности соскальзывания верхнего слоя не создастся. Рисунок 4 показывает закрепление свежевыпавшего снега на подкладке.
Внутренние факторы:
а) Толщина и вес снежного слоя. Опыт показал, что, как правило, чем толще снежный слой, тем больше тенденции к соскальзыванию. Здарский дает фотографию (рис.5), где на крыше наметен снег, причем с правой стороны наметен более толстый слой, который уже начинает двигаться, а слева тонкий слой еще удерживается на месте; у точки X возникает вращательное движение. В данном случае увеличение тяжести снега преодолело возросшее трение о подкладку и началось движение целого пласта. Однако можно себе представить слой рыхлого свежевыпавшего снега на влажной поверхности подкладки; в этом случае закрепление будет достаточным, и увеличивающийся вес не преодолеет трения, а вызовет соскальзывание верхних частиц снега.
Рис. 3. Распределение давления на вогнутом и выпуклом склонах
Снежный слой может сильно увеличиться в весе из-за намокания (таяние, дождь), и в конце концов вес преодолеет трение о подкладку; при этом еще возможно, что просочившаяся до поверхности подкладки талая вода смочит (смажет) эту поверхность, уменьшив трение; возникнет лавина.
Рис. 4.
Закрепление снега на подкладке (а — свежевыпавший снег, б - наст, с -старый снег)
А — снег выпал мокрый и примерз к насту. В — снег выпал на порошковидный слой, и оба слоя осели вместе. С — снег выпал на наст и не закрепился.
б) Недостаточность внутреннего сцепления в лавинообразующем слое. Два фактора вызывают недостаточность внутреннего сцепления между частицами снега в одном и том же слое: 1) изменения, которым подвергаются снежинки после снегопада (оседание) и 2) наличие избыточной влаги. Процесс оседания изображен на рисунке 6.
Поэтому наибольшая осторожность должна быть проявлена сразу после снегопада, до того как снег осел. Разные авторитеты по-разному определяют сроки опасности. В. Л. Семеновский определяет его в 2—3 дня, а при тумане — до 7 дней. Вельценбах писал: «Опасность лавин всегда больше не во время снегопада и не сразу после него, а через небольшой промежуток времени (скажем, полдня или день)». Паульке считает самым опасным первый ясный день после снегопада. Шпрехер считает наиболее опасными ближайшие часы после появления солнца, вслед за прекращением снегопада.
Здарский приводит интересный пример сцепления снега (рис. 7).
Замечательно, какая масса снега может сохраниться сцепленной сразу после снегопада. В таком виде, соответствующем состоянию «А» (рис. 6), снег пробыл несколько часов, затем перешел в состояние «В», и, когда исчезло внутреннее сцепление, весь навешивающийся карниз упал.
Внутреннее сцепление может нарушаться также вследствие сжатия и расширения внутри снегового слоя. В этом отношении сильно влияет температура. Зелигман полагает, что понижение температуры на 10° может вызвать сжатие снежного слоя в 300 м шириной на 2—4 см, в зависимости от плотности снега (удельный вес 0,1—0,3). Альпинисты знают, что снежные мосты через трещины слабеют при низких температурах - это явление объясняется сжатием, которое может оттянуть мост от краев трещины или ослабить середину моста. На склоне сжатие может вызвать нарушение равновесия и, следовательно, лавину. Иная картина получается при расширении. Луни обратил внимание на следующий факт: склон находился под действием солнца и был спокоен, но лишь только солнце перестало его освещать, он оказался отдающим лавины. (Лунн назвал эти лавины «теневыми»). Хьюз предложил следующие пояснения этому явлению: под действием солнца часть снега превратилась в воду, которая находилась между гранулами снега и имела температуру несколько выше 0°; когда склон оказался в тени, вода начала остывать и расширяться (она расширяется при температуре ниже 4° С), а при смерзании сразу расширилась на 11% своего объема; возникло резкое давление на снег, и он, находясь в состоянии неустойчивого равновесия, образовал лавину. Конечно, если равновесие достаточно устойчиво, то снег смерзается и образует плотный слой.
Рис. 6
Разрушение снежинки при оседании
А - снежинки сразу поле снегопада хорошо сцеплены.
1-концы лучей стаяли. 2 -снежинка распалась. 3 - началась грануляция. 4—грануляция закончена, снег осел. А и D — безопасные стадии, В и С - стадии опасности.
Рис. 5. Хижина со сползающим с крыши снегом
Рис. 7. Сцепление после снегопада удерживает снег в нависшем положении
Отметим еще некоторые случайные причины лавин. К таким факторам в первую очередь относятся прохождения человека или животного. Это общеизвестный фактор, и здесь стоит остановиться лишь на одном моменте. Рисунок 8 показывает сравнительное воздействие на слой снега человека на лыжах и пешком. Видно, что, двигаясь на лыжах, человек сталкивает лежащий ниже него снег, подрезав весь покров, а идя пешком, oн пробивает ногой слой, опираясь на плотную подкладку.
Если снег в состоянии В или С (рис. 6), то создается очень опасное положение.
Этим обосновывается известное правило, что лавиноопасные склоны нужно пересекать пешком, a нe на лыжах.
Другими случайными факторами возникновения лавин являются падения карнизов, сераксов, камней, резкая перемена ветра, которую Лунн считает особо опасным фактором. Наконец, имеются неясно определенные факторы — влияние звука и освобождение лавины на расстоянии. Несомненно, что сотрясение воздуха вызывает лавины, и в Швейцарии оружейной или орудийной стрельбой искусственно вызывают лавины, чтобы не дать скопиться большим массам снега. Но некоторые исследователи (Ауэгер, 3елигман) высказывают сомнение, чтобы человеческий голос мог вызвать достаточно сильное сотрясение воздуха. Впрочем, последний допускает и эту возможность, если равновесие снега очень неустойчивое.
Рикмерс, известный швейцарский проводник Фриц Штейри-старший и другие отмечали факт, что иногда при прохождении группы альпинистов под склоном или даже в некотором отдалении от него склон отдает лавину, вызванную, видимо, движением группы. Пока объяснения этому явлению нет - оно редко встречается и мало наблюдалось. Но Штейри и другие утверждают, что здесь не простое совпадение.
Рис 8. Различное давление на нетолстый слой лыжника и пешехода
