За рубежом наиболее популярным пособием по организации снеголавинных работ являются различные издания «Avalanche Handbook» [80], разработаны специализированные руководства [82].
Факторы лавинобразования
Многолетний опыт исследований лавин позволил выявить определенные закономерности в процессе лавинообразования, выявить ведущие факторы обрушения лавин, оценивать параметры явления [83]. Обрушение лавин происходит при нарушении устойчивости снежного пласта на склоне, вызванном воздействием внешних факторов и процессами внутри снежной толщи, протекающими под влиянием внешних факторов. Сход лавин может происходить на склонах с углом наклона 15о и при толщине снежного покрова 15 см. Однако, такие случаи крайне редки. В СССР для выявления районов, где возможно образование лавин, при составлении карт среднего и мелкого масштаба их границы проводились по изолиниям толщины снежного покрова 30 см, а изолинии 70 см ограничивали районы, где лавины образуются часто и представляют значительную опасность [31]. Наиболее благоприятными для лавинообразования признаны склоны, угол наклона которых составляет 25-40о [40, 52]. Детальные крупномасштабные исследования с использованием натурных наблюдений и расчетов, изучением геоморфологических, геоботанических, почвенных и гидрологических признаков в различных регионах позволяют выявить территории, где происходит образование, движение и остановка лавин.
В процессе исследования обрушения лавин были выявлены общие для различных горных регионов ведущие факторы и определен характер их воздействия на лавинообразование (табл.1).
Таблица 1
Классификация лавинообразующих факторов [60].
| Факторы | Воздействие на лавинообразование |
| А. Постоянные факторы | |
| 1. Условия подстилающей поверхности | |
| 1.1. Относительная высота, общая топографическая ситуация: | Определяют глубину расчленения (высоту падения лавин) и заснеженность в зависимости от широты места и абсолютной высоты и ориентации хребтов |
| зона гребней и высоких плато | Сильное влияние ветра на распределение снега, снежные карнизы, локальные лавины из снежных досок |
| зона между гребнями и верхней границей леса | Метелевое снегонакопление, обширная зона формирования лавин из снежных досок |
| зона ниже верхней границы леса | Уменьшение влияния ветра на перераспределение снега, уменьшение количества лавин из твердых досок, преобладание лавин из мягких досок |
| 1.2. Крутизна склона | Определяет критическую высоту снега |
| > 35o | Часто формируются лавины из рыхлого снега |
| > 25o | Часто формируются лавины из снежных досок |
| > 15o | Течение снега, нижний предел формирования лавин |
| < 20o | Течение снега, отложение лавинного снега. Возможно возникновение лавин из насыщенного водой снега, сходящих со склонов очень малой крутизны |
| 1.3. Ориентация склона: | Влияет на снежность, типы лавин |
| по отношению к Солнцу | На затененных склонах увеличение лавин из снежных досок, на солнечных - увеличение количества мокрых лавин (при равных снегозапасах) |
| по отношению к ветру | На подветренных склонах повышенное снегоотложение, увеличение количества лавин из снежных досок, на наветренных склонах противоположное воздействие |
| 1.4. Конфигурация поверхности | Влияет на снежность, типы лавин, критическую высоту снега |
| Ровный склон | Неканализованные лавины (осовы) из снежных досок и рыхлого снега |
| лотки, воронки, кары | Места концентрации снега, канализованные (лотковые) лавины преимущественно из снежных досок |
| Изменения крутизны склона по продольному профилю | На выпуклых склонах часто располагается линия отрыва лавин из снежных досок, на крутых склонах – точки возникновения рыхлых лавин, существенное влияние на критическую высоту снега, прыгающие лавины |
| Уступы в рельефе | Под ними часто возникают лавины из рыхлого снега |
| 1.5. Шероховатость поверхности | Влияет на критическую толщину снега |
| Гладкая поверхность | Малая критическая толщина, лавины поверхностного слоя |
| Выступающие препятствия (скалы, поперечные гряды) | Большая критическая толщина, лавины полной глубины |
| Растительность | Трава – способствует срыву снега, лавины полной глубины; кусты – пока не покрыты полностью снегом препятствуют, сходу лавин; лес – если достаточно плотный, то препятствует зарождению лавин |
| Б. Переменные факторы | |
| 2. Текущая погода (за период до 5 дней назад) | |
| 2.1. Снегопады: | Возрастание нагрузки. Увеличение массы неустойчивого материала. |
| Тип нового снега | Пушистый снег – рыхлые лавины Связный снег – лавины из снежных досок |
| Суточный прирост снега | Возрастание нестабильности снега с увеличением толщины снежного покрова. Отрыв возможен как в новом, так и в старом снеге. |
| Интенсивность снегопада | Прогрессирующая неустойчивость при более высокой интенсивности, увеличение количества лавин из свежевыпавшего снега, возрастание опасности схода лавин с пологих склонов |
| 2.2. Дожди | Способствует сходу мокрых рыхлых или мягких пластовых лавин; возможно возникновение водоснежных потоков и снежно-грунтовых оползней |
| 2.3. Ветры | Создают локальную перегрузку снега на склонах, формируют снежные доски и неустойчивую стратиграфию |
| Направление | Повышенная опасность образования пластовых лавин на подветренных склонах; образование карнизов |
| Скорость и продолжительность | С их увеличением растет вероятность локального обрушения пластовых лавин |
| 2.4. Тепловые условия | Неоднозначное влияние на прочность снега и напряжения внутри снежной толщи. Как понижение, так и повышение температуры могут приводить к неустойчивости |
| Температура снега и содержание в нем свободной воды | Повышение температуры до точки плавления приводит к появлению свободной воды в снеге, что может вызвать его неустойчивость |
| Температура воздуха | Одинаковый эффект для склонов всех экспозиций, сильное похолодание способствует развитию неустойчивости за счет градиентного метаморфизма |
| Солнечная радиация | На склонах солнечной экспозиции развитие неустойчивости за счет развития радиационных оттепелей |
| Тепловое излучение | Выхолаживание снежной поверхности ночью и в тени, существенное при безоблачном небе, способствует образованию поверхностной и глубинной изморози |
| 3. Условия в старом снежном покрове (интегральное влияние предшествующих условий погоды и погоды за весь зимний сезон) | |
| 3.1. Общая высота снега | Не основной фактор лавинной опасности. Сглаживание шероховатостей поверхности склона. Влияет на массу лавины, сходящей по грунту. Влияет на процесс градиентного метаморфизма. |
| 3.2. Стратиграфия | Устойчивость толщи на склоне контролируется наличием ослабленных слоев с учетом напряжений |
| Старые поверхностные слои | Состояние – рыхлость (поверхностный иней), хрупкость, шероховатость – важны при последующих снегопадах |
| Внутреннее строение снежного покрова | Сложное строение, ослабленные прослойки, ледяные корки ведут к развитию неустойчивости |
Следует отметить, что влияние на процесс лавинообразования оказывают не только сами вышеуказанные факторы, но и их сочетание. Уже во время отложения снега на земную поверхность осуществляется влияние многих процессов. Форма и размер кристаллов снега, характер залегания и плотность поверхностного слоя определяются температурой воздуха, направлением и скоростью ветра, формой и параметрами подстилающей поверхности. Преобладание того или иного типа метаморфизма снежной толщи, характер ее эволюции являются функцией действия самых разнообразных факторов.
На основе многолетних наблюдений выявлены количественные показатели метеорологических факторов схода лавин (интенсивность выпадения осадков, прирост снежного покрова, скорость ветра и др.) и характеристики лавинного режима для отдельных горных регионов, позволяющие с определенной степенью вероятности предположить возможность схода снежных лавин, дана оценка рельефа как фактора лавинообразования [10, 31, 50]. Простейшие методики прогноза построены на сравнении текущих и прогнозируемых значений снежно-метеорологических характеристик с критическими значениями [35].
Анализ факторов, приводящих к обрушению лавин позволил выявить генетические типы лавин и классифицировать их [13]. Необходимость в генетической классификации для прогноза лавин объясняется тем, что прогнозист должен ясно представлять - что именно он собирается прогнозировать и на какие факторы нужно обращать внимание в первую очередь. Это может быть учет внешних факторов, определяющих возникновение дополнительных нагрузок и наличие влаги в снежном покрове [3], разделение по действию внешних и внутренних процессов в снежном покрове [7], типизация структуры обрушивающегося снега и характера его отрыва [24], воздействие внешних факторов на соотношение сил в лежащем на склоне снежном покрове [17].
Разработка уникальной генетической классификации осложняется, в том числе тем, что сход лавин может быть обусловлен сочетанием ряда факторов. Например, во многих регионах России обрушение лавин, условно отнесенных к лавинам свежевыпавшего или метелевого снега, происходит вследствие разрушения глубинного слоя снежного покрова, в котором на протяжении длительного времени перед снегопадом или метелью шел процесс разрыхления, то есть по некоторым признакам их можно отнести и к лавинам длительного развития. Анализ имеющихся методик показывает, что число прогнозируемых типов лавин меньше предлагаемого большинством исследователей. Упрощенная схема дифференциации лавин предложена создателями «Методических рекомендаций по прогнозу снежных лавин в СССР» [36]: