ОБЖ: «Лавины + лавбез экстремала»

1.3.1.3. Старый снег

Старый снег (𝛽) – это ледяные зерна или новые более крупные кристаллические образования которые появились под влиянием процессов метаморфизма из обломков снежинок нового снега.

Старый снег с момента появления на свет постоянно занят процессами своего метаморфизма (преображения, перекристаллизации и т.д.).

Основные типы процессов участвующих в перекристаллизации снега:

– рекристаллизация

(процесс протекает при соприкосновении снежных кристаллов в условиях низких температур, во время которого происходит переход молекул из одной кристаллической решетки в другую, что приводит к поглощению мелких кристаллов более крупными без их перехода в жидкую фазу)

– сублимация

(процесс основан на переотложении вещества между несоприкасающимися поверхностями лежащих в навал ледяных зерен или кристаллов, происходящий при определенных условиях, когда одни зерна постепенно, без перехода в жидкое состояние, оплавляются и превращаются (восгонка) в пар, который другие более холодные зерна льда (сублимация) используют для своего роста)

– режеляция (фр. regelation – смерзание)

процесс смерзания ледяных кристаллов, оплавленных под влиянием силы сжатия и/или притока тепла, проходящий через жидкую фазу в местах их соприкосновения.

Рыхлый старый снег (он же снег плывун) – это накопления метаморфизированного снега, в котором зерна или ледяные кристаллы слабо связаны между собой и имеют низкое сцепление с подстилающей поверхностью склона.

Пластовый старый снег (он же снежные доски) – это плоские пластовые накопления старого снега, в которых его зерна хорошо связаны между собой и имеют низкое сцепление со слабым слоем или подстилающей поверхностью склона.

Примечание: Под снежными досками разных типов (усадочные, ветровые и смерзшиеся) в рыхлом снегу развиваются процессы метаморфизма, которые приводят к резкому повышению лавинной опасности из-за образования пустот и слабого слоя крупнокристаллического или зернистого старого снега плывуна. В конечном итоге на подветренных склонах снежные доски проседают, ломаются и сходят. Поэтому из-за долгого периода созревания пластовые лавины называют «лавинами замедленного действия».

Рис. 2. Процесс старения снега.

Снег, выпадая в горах, оказывается в одном из природных аккумуляторов воды, где перед старением кристаллы нового снега в результате снегопереноса и действия силы тяжести разламываются на небольшие обломки длиной менее 0,3—0,5 мм, которые под влиянием метаморфизма начинают терять свои кристаллические формы и округлятся, стремясь к зернистой шарообразной форме, так как она более устойчива и универсальна. Первой фазой старения является образование мелкозернистой фракции величиной менее 0,5 мм. Затем размер старого зернистого снега или новых кристаллов под действием метаморфизма может достигнуть 6—10 мм. Через 1 год крупный старый снег, который экстремалы называют «кукурузой» превращаются в фирн.

1. Поверхностный старый снег бывает 4-х видов:

– мелкозернистый (𝛽1)

(пластичный, беловатого цвета, состоит из мелких ледяных частиц крупностью менее 0,5 мм).

– среднезернистый (𝛽2)

(рыхлый, сероватого цвета, состоит из рыхлых бесформенных ледяных крупинок размером менее 1—2 мм).

– крупнозернистый (𝛽3)

(рыхлый, голубовато-серый или серый, состоит из зёрен размером от 2 до 6 мм и более).

– смерзшийся зернистый (𝛽4)

(снег проходящий начальную фирнизацию – переход в фирн).

2. Внутренний рассыпчатый зернистый старый снег, который нередко называют снегом плывуном, бывает двух видов (𝛽5, 𝛽6):

– глубинная изморозь (𝛽5)

(это скопление в навал различных кристаллов старого снега размером до 6—10 мм, образовавшихся в результате сублимационной перекристаллизации снега в глубине снежного покрова)

– внутренний старый зернистый снег (𝛽6)

(это скопление в навал различных зерен размером в диаметре до 6 мм и более, образовавшихся в глубине снежного покрова в результате сублимации и рекристаллизации снега).

2.1 Внутренний фирнизированный крупнозернистый снег (𝛽7)

Летом в горах при поднятии суточной температуры выше нуля градусов появляется много несвязанной воды и начинается переход внутреннего старого снега в крупные фирнизированные снежные зерна, который экстремалы называют «кукурузой».

Примечание: Тонкие ледяные корки и пластины, образовавшиеся из смерзшегося зернистого снега, толщиной до 50 мм называют фирнизированным настом.

1.3.1.4. Фирн

Фирн (𝛾) – это белый зернистый пористый лед, который является переходной ледяной породой между старым зернистым снегом и плотным беловатым фирновым льдом.

(нем. firn – прошлогодний, старый…)

Фирновые поля, располагающиеся на поверхности ледников, каждый год пополняется новыми порциями старого зернистого снега, поэтому их иногда называют «вечными снегами».

Поля «вечного снега» являются природными фабриками крупнозернистого фирнизированного снега, питающими горные ледники. Они появляются в местах сильного снегонакопления, которое в основном происходит за счет ветрового снегопереноса и схода снежных лавин.

Накопления старого снега летом насыщаются водой, проходят много циклов фирнизации день-ночь-день, проходя через таяние-замерзание-таяние, благодаря чему зернистый снег постепенно укрупняется и уплотняется, а с началом холодного зимнего периода окончательно замерзает и превращается в фирн.

Примечание: Плотность фирна находится в пределах от 0,5 и до 0,8 г/см3.

1.3.1.5. Лед

В процессе своего метаморфизма фирн сперва преобразуется в беловатый фирновый лед, а затем в голубой прозрачный глетчерный (он же ледниковый) лед.

На данный момент времени выделяют 2 основных процесса, участвующих в преобразовании фирна в лед во время жизнедеятельности ледников:

– инфильтрационный

(Инфильтрационное льдообразование распространено в горных районах, где летом происходит таяние «вечных снегов». Талая вода по трещинам просачивается в нижние слои 5—10 метровых фирновых накоплений и, замерзая, переходит в беловатый фирновый лед с малым содержанием пузырьков воздуха, который со временем под давлением превращается в чистый беловато-голубой ледниковый лед.

Гляциологами установлено, что большинство горных ледников состоят из инфильтрационного льда и располагаются они на высотах ниже 6000—6200 метров.)

– рекристаллизационный

(Рекристаллизационное льдообразование – это многолетний процесс, который происходит в условиях низких температур при отсутствии таяния в течение всего года, а также под действием высокого давления фирновых накоплений, которые могут достигать толщины в несколько десятков метров и более. В результате постоянного преобразования фирна в белый рекристаллизационный лед происходит ежегодный прирост массы ледников, расположенных на высоких горных пиках выше 6200 метров.)

Примечание: Плотность льда находится в пределах от 0,8 до 0,95 г/см³ (кг/м³).

1.3.2. Характеристики состояния (консистенции) лавиноопасных снежных накоплений

1.3.2.1. Структура снежного покрова

Структура снежного покрова – это естественный порядок расположения слоев и пластов снега, который определяется согласно стратиграфии снежного покрова.

Если вырыть в снегу шурф (яму) и очистить кисточкой хотя бы одну его стенку, то откроется сложная картина послойного строения снежных накоплений, которая может рассказать много полезного о снежном покрове, так как его устойчивость во многом зависит от расположения и прочности снежных слоев и пластов.

Стратигра́фия снежного покрова (лат. stratum – слой, настил + от греч. grapho – пишу, черчу, рисую) – это описание свойств слоев снега и их расположения в снежном покрове.

См. 3.1.3.2 /1 Выявление внутренних признаков лавинной опасности с помощью изучения стратиграфии снежного покрова.

Структура снежного покрова может быть:

– слойная (снежные накопления состоят из слоев)

– пластовая (снежные накопления состоят из пластов)

– слойно-пластовая (сверху снежных пластов лежит слой снега)

– пластово-слойная (на верху снежного слоя лежит пласт снега)

– смешанная (идет чередование слоев и пластов).

Слово «слой» иногда употребляют в обобщенном виде, имея одновременно ввиду слои и пласты:

Слой снега – это равномерное накопление рыхлого или пластичного снега, которое во время схода лавины превращается в поток мелких частиц снега.

Пласт («снежная доска») – это плотное равномерное накопление снега, ограниченное с двух сторон параллельными плоскостями, которое во время схода лавины разрушается на разные по величине обломки.

 

Выводы: Основой структуры снежного покрова являются слои разной плотности, их последовательность указывает на вероятность схода того или иного типа лавин.

Если рыхлый слой свежевыпавшего снега лежит на плотном слое – пласте, то существует большая вероятность схода лавины из рыхлого снега по плотной поверхности пласта. И наоборот. Если плотный снег лежит на зернистом или кристаллическом слое внутреннего снега-плывуна то вероятность схода лавины, состоящей из снежной доски, очень высока… Есть и третий вариант, когда свежевыпавший снег своим весом инициирует снежную доску, и они вместе сходят в виде порошково-пластовой лавины и т. д.

1.3.2.2. Консистенция плотности снежных накоплений

Консистенция (лат. consistentia – состояние) плотности снежных накоплений определяется тестом на плотность путем вдавливания кулака, пальцев или ботинка в снег, в результате которого появляются отпечатки видимые невооруженным глазом – показатели состояния плотности снега на разных стадиях его эволюции.

На момент начала движения лавины консистенция плотности снежных лавиноопасных накоплений может быть следующих типов:

– сверхнизкоплотные рыхлые (они же свежевыпавшие или свежеперенесенные – старт «из точки») очень легко деформируемые накопления в которые под давлением кулака, пальцев или ботинка проникает на большую глубину рыхлого слоя, а затем при их вытаскивании снег осыпается, закрывая отпечаток следа

– низкоплотные пластичные (они же оседающие – старт «из точки» или «от линии»)

легко деформируемые пластичные накопления, в которые кулак, палец или ботинок под давлением проникают на незначительную их глубину, оставляя четкий отпечаток следа

– среднеплотные пластовые мягкие (они же умеренно осевшие, старт «от линии»)

умеренно деформируемые мягкие пластовые накопления, в которые кулак, палец или ботинок проникает на глубину 1—2 см оставляя четкий отпечаток своего следа

– плотные пластовые твердые (они же значительно осевшие, ветровые, надувные или смерзшиеся – старт «от линии»)

очень трудно деформируемые твердые пластовые накопления в которые кулак. пальцы или ботинок практически не проникают и не оставляют полного рельефного отпечатка поверхности подошвы.

Примечание: Увеличение плотности снежного покрова происходит в основном под действием силы тяжести снега (усадочные снежные доски) и силы ветра (ветровые снежные доски). Из-за переменчивости погоды появляться смерзшиеся, а также комбинированные снежные доски (усадочные + ветровые + смерзшиеся)

Выводы: На крутых лавиноопасных склонах во всем диапазоне возможной консистенции плотности ледосодержащих накоплений может возникать их естественная неустойчивость, во время которой может произойти сход лавины.

1.3.2.3. Плотность лавиноопасных снежных накоплений

Плотность снега – это физическая величина, указывающая на то, какая масса изучаемого снега умещается в единице объёма (кг/м³, г/см³).

Примечание: Для измерения плотности и высоты снежного покрова. применяют метеорологический инструмент «снегоме́р» и т. д.

Единица объёма в СИ – кубический метр (м³) и ее производные:

– кубический сантиметр (см³),

– кубический дециметр он же литр (дм³) и т. д.

– кубический метр (м³).

Единицей массы в системе СИ является килограмм (кг), и ее производные: грамм (г) и миллиграмм (мг).

Плотность основных видов ледосодержащих накоплений:

1. Сверхнизкоплотные:

– сухой «дикий» он же игольчатый свежевыпавший около 0,01 г/см³

– сухой «пушистый» свежевыпавший до 0,03 г/см³

– сухой «порошкообразный» свежевыпавший до 0,06 г/см³

2. Низкоплотные:

– сухой оседающий до 0,1 г/см³

– сухой умеренно осевший до 0,2 г/см³

– слабого метелевого переноса до 0,1 г/см³

– умеренного метелевого переноса до 0,2 г/см³

3. Среднеплотные:

– сухой осевший до 0,2—0,3 г/см³

– сильного метелевого переноса 0,2—0,3 г/см³

– мокрый свежевыпавший снег 0,15—0,3 г/см³

– снег плывун 0,2—0,3 г/см³

4. Плотные:

– сухой старый снег 0,2—0,4 г/см³

– мокрый старый снег 0,4—0,6 г/см³

– сухой фирн 0,4—0,6 г/см³

– мокрый фирн 0,6—0,8 г/см³

– ледниковый (глетчерный) лед 0,8—0,96 г/см³

Примечание! Во всем диапазоне возможной плотности ледосодержащих накоплений при определенных условиях может возникать их неустойчивость, во время которой возможен сход лавины.

1.3.2.4. Консистенция связанности снежного покрова

Консистенция связанности снежных накоплений – это видимые не вооруженным глазом признаки лавиноопасности снежных накоплений обусловленные действием сил сцепления между частицами снега на разных стадиях его эволюции.

Консистенция связанности снежных лавиноопасных накоплений на момент начала движения лавины может быть следующих видов:

– несвязанные

(соответствуют рыхлым сверхнизкоплотным накоплениям из свежевыпавшего снега, предвестниками их схода являются снежные ручейки)

– слабо связанные

(соответствуют пластичным низкоплотным оседающим накоплениям, предвестниками схода которых является появление катышек и наплывов)

– умеренно связанные

(на мягких пластовых снежных накоплениях могут почти беззвучно появляться трещины, наплывы, прогибания и другие следы пластической деформации, после появления которых происходит малошумное разрушение пласта на мелкие куски и сход лавины)

– сильно связанные

(твердые пластовые накопления склонны к упругой деформации, которая сопровождается сильными тресками и ух-бух шумами или громоподобными звуками, появлением трещин, проседанием и разрушением пластов на большие куски, что приводит к сходу твердых снежных досок).

1.3.2.5. Консистенция влажности снежных накоплений

Консистенция влажности снежных накоплений – это состояние влажности снежных накоплений, которое можно определить с помощью видимых невооруженным глазом показателей влажности при изготовлении снежков (тест на влажность)

Лавиноопасные снежные накопления, исходя из консистенции влажности, делят на:

– сухие

(из сухого снега плохо лепятся снежки – опасно возможен сход лавины)

– влажные

(из влажного снега очень хорошо лепятся снежки – сход лавины маловероятен)

– мокрые

(из мокрого снега хорошо лепятся снежки и выделяется несвязанная вода – очень опасно, возможен сход лавины)

– гидронапорные

(из сверхмокрого снега тяжело лепить снежки, так как для этого надо выжать из большого объема снежной жижи много воды – очень опасно, возможен прорыв естественных запруд и плотин, а также сход лавины).

1.3.2.6. Консистенция прочности снежных накоплений

Консистенция (состояние) прочности снежных накоплений – это видимые не вооруженным глазом признаки лавиноопасности снежных накоплений возникшие при проведении тестов на твердость и сдвиг с помощью различных зондов, лопаты, силы рук или веса экстремала.

Начиная с 70-х годов ХХ века для определения твердости снежных накоплений экстремалы начали использовать простые аналоговые методы тестирования с помощью поочередного вдавливания в снег кулака и пальцев руки, а затем карандаша и лезвия ножа. Сейчас, таким образом, по глубине их проникновения в стенку шурфа при составлении стратиграфии снежного покрова определяют твердость снежных слоев и пластов. А для определения прочности снежного покрова начали проводить исследования на сдвиг вырезанного пилой снежного блока, определяя по силе нажатия лопатой на блок или по количеству ударов по лопате, лежащей на блоке, нагрузку, необходимую для его сдвига.

Изучение прочностных свойств снега простыми доступными способами и средствами нуждается в особом отношении к проведению исследований и требует аккуратности и точности. Конечно, возможность провести необходимые измерения с помощью лопаты и рук играет большую роль для упрощения и ускорения процесса определения прочности снежного покрова. Но все-таки самое главное заключается в правильности сделанных выводов при анализе проведенных тестов. Поэтому обучение тестированию снежных накоплений на лавиноопасность необходимо обязательно пройти в лавинных школах или у опытных спасателей и экстремалов.

(См. 3.1.3 Оценка степени лавинной опасности)

1.3.2.7. Влияние температуры на консистенцию снежных накоплений

Консистенция температуры снежных накоплений – это видимые невооруженным глазом признаки лавиноопасности снежных накоплений обусловленные действием температуры на силы сцепления между частицами снега на разных стадиях его эволюции.

Лавиноопасные снежные накопления, исходя из консистенции температуры, делят на:

– значительно-холодные

(Состоящие из примитивных снежные кристалликов, не имеющих зацепок, находящихся в накоплениях «дикого» снега, пребывают в очень неустойчивом состоянии и при первой возможности начинают перемещаться снежными ручейками, которые затем объединяются в лавинный поток и могут инициировать сход стремительной снежно-пылевой лавины.

Также в значительные холода может самопроизвольно сходить порошкообразный молодой снег, а также твердые снежные доски, которые из-за сильного понижения температуры уменьшаются в объеме, разрываются на части и устремляются вниз.

Кроме этого, в сильные морозы экстремалы могут без особых усилий нарушить устойчивость различных снежных накоплений и создать лавиноопасную ситуацию.)

– умеренно-холодные

(В умеренно холодный период сходят твердые снежные доски, треснувшие из-за холода, а также просевшие из-за перегруза, возникшего во время снегопада или прохода по ним экстремалов.)

– слабо-холодные

(Свежевыпавший снег во время интенсивных снегопадов может создавать лавиноопасные ситуации, при которых лавины из рыхлого снега могут сходить самостоятельно или совместно с нижележащими пластами.

В таких условиях во время снегопадов и после них экстремалы нередко попадают в лавинные аварии. Поэтому, как бы не радовал экстремалов пухляк, лучше отказываться от опасного катания. Так как категорически запрещено выходить в горы в непогоду или сразу после нее. Обычно после затяжного снегопада в горы выходят через 3 дня, но в значительно сильное понижение температуры выход на маршрут может задержаться еще на несколько дней.)

– неустойчиво-холодные

(С приходом весны солнце, дождь и туманы, а также выпавший мокрый снег сильно ускоряют процесс таяния. Снежные накопления становятся температурно- неустойчивыми, в них начинает появляться много несвязанной воды, которая, как известно, имеет положительную температуру, что нарушает взаимосвязи между частицами по всей толще снега и в конце концов, приводит к множественному сходу мокрых осовов и лавин полной глубины, а также к обвалам снежных карнизов и т. д.)

Выводы: Лавиноопасным считается слой сухого свежего снега толщиной 30 см и более, выпавшего за 1 сутки. Чем ниже температура воздуха, тем она ниже и у свежевыпавшего снега, поэтому тем дольше продлится его неустойчивое состояние, так как при низких температурах снег оседает медленнее.

Верхние пласты снега толщиной около 30 см в течение одного или несколько часов после резкого прихода умеренных или значительно низких температур становятся более хрупкими, и некоторые из них легко разрываться при небольших нагрузках и даже самопроизвольно.

 

При приближении температуры воздуха вплотную к 0° прочность снежного покрова колеблется в допустимых пределах: то понижается в связи с дневным подтаиванием, то возрастает из-за ночного подмерзания. А затем, после полного перехода в зону влияния положительных температур, она резко снижается, что создает предпосылки для массового схода мокрых лавин.

1.3.2.8. Температура лавиноопасных снежных накоплений

Температура снега – физическая величина, характеризующая тепловое состояние снежных накоплений.

Температура (от лат. temperatura – надлежащее смешение, нормальное состояние).

Для измерения температуры снега в полевых условиях используют цифровые мини-габаритные термометры весом 40—50 г, которые обеспечивают быстрое измерение температуры за 3—5 сек. Их ЖК-дисплей показывает температуру с высокой точностью – от -50 до +300℃.

Основной единицей измерения температуры в Международной системе единиц (СИ) является Кельвин. Он имеет символ К.

Но для повседневного применения чаще всего используют шкалу Цельсия, в которой 0° C практически равен точке замерзания воды, а 100° C равны ее точке кипения при атмосферных условиях, соответствующих уровню моря.

Температура различных снежных накоплений:

1. Значительно-холодные

При значительных морозах от -20 до -30° и ниже, может выпадать «дикий» очень текучий снег плотностью 0,01—0,03 г/см³, состоящий из необыкновенно легких кристаллов размерами около 1—2 мм, в форме игл и шестигранных пластинок имеющих мало зацепок.

В такие холода не менее лавиноопасен и свежевыпавший очень мелкий порошковидный снег плотностью 0,03—0,06 г/см³

2. Умеренно-холодные

В промежутке умеренных морозов от -20 до -10°С сходят накопления свежевыпавшего сухого снега плотностью 0,03—0,06 г/см³ и менее, состоящего из простых снежинок, пушистого порошкообразного (он же пороховидный) снега размерами 1—2 мм и сложных дендритовых звезд, а также звезд, опушенных изморозью, размерами около 1—5 мм.

3. Незначительно холодные

При незначительных морозах от -10 до 0° С сходят лавины из сухого порошкового снега размерами 1—2 мм и из дендритовых и опушенных сложных звезд размерами 2—8 мм, а также мелких и крупных хлопьев размерами от 5 до 50 мм, образуя снежные накопления плотностью около 0,03—0,06 г/см³ и более. Замечено, что в горах при температуре около -9° С в некоторых местах выпадает довольно много (до 1—4 м) твердых осадков в виде пушистого порошкового снега (0,03—0,06 г/см³), что сильно усложняет лавиноопасные ситуации.

4. Неустойчиво холодные

В заморозки при температуре воздуха около -3° и немного выше 0° незначительно холодные снежные накопления могут переходить в пограничное состояние между теплом и холодом, между снегом и водой. Днем они подтаивают, а ночью подмерзают.

Примечание! Во всем диапазоне возможной температуры ледосодержащих накоплений при определенных условиях может возникать их неустойчивость, во время которой возможен сход лавины.