Что вызывает лавины? Наука о снеге, тревожные признаки и влияние изменения климата

Лавины — одни из самых мощных и непредсказуемых сил природы. За считанные секунды устойчивый заснеженный склон может разрушиться, обрушиться и с ревом сойти вниз со скоростью автомобиля, сметая на своем пути снег, камни, деревья, транспортные средства и людей. Хотя лавины часто ассоциируются с впечатляющими горными пейзажами, они также могут возникать на небольших склонах и даже на крышах.

Понимание того, что вызывает лавины, когда они наиболее вероятны, и как меняющиеся погодные условия влияют на стабильность снежного покрова, крайне важно для безопасности зимой. От обильных снегопадов и ветрового наноса до потепления и дождей на снегу — множество факторов могут превратить тихий склон в опасную зону схода лавин.

Что вызывает лавину?

Лавины смертельно опасны и неконтролируемы, к тому же их чрезвычайно трудно прогнозировать. Однако десятилетия наблюдений и исследований показывают, что они чаще всего происходят во время метелей, в течение 24 часов после обильного снегопада или когда ветер наносит на склоны снег.

Они также могут произойти через несколько дней или даже месяцев после снегопада, если условия благоприятны.

Лавина произойдет, когда вес снега на склоне превысит его способность оставаться неподвижным. Большинство лавин сходят на склонах крутизной от 30 до 45 градусов, хотя весной мокрые лавины могут образовываться на склонах под углом 20 градусов. Часть или весь снежный покров обрушивается, раскалывается (или ломается) и движется вниз — при этом сухие лавины развивают скорость от 96 до 129 километров в час (км/ч) в течение 5 секунд.

Во время схода лавина собирает дополнительный снег, а также объекты на своем пути — камни, деревья и, возможно, людей (например, лыжников) и транспортные средства (например, снегоходы).

Масштаб лавины может варьироваться от небольшого, например, сползания снега с крыши, до огромного, например, схода снега по горному склону или хребту — но ущерб может быть катастрофическим независимо от размера. Лавина с крыши может легко засыпать рабочих, детей или животных, в то время как горная лавина может уничтожить дороги или целые поселки в нескольких километрах ниже по склону от места своего возникновения.

Основные причины лавин

• Обильный снегопад в течение 24 часов
• Сильный ветер, нагружающий склоны
• Склоны крутизной от 30 до 45 градусов
• Резкое потепление
• Дождь на снегу
• Слабые, ограненные (гранулярные) снежные слои

Как изменение климата влияет на риск схода лавин

Потепление климата затрудняет прогнозирование лавин и делает их потенциально более опасными. Прогнозируемые изменения климата (например, в среднем более высокие температуры) повлияют как на отдельные погодные явления, так и на долгосрочные ожидания лавинной активности.

Повышение температуры, как правило, замедляет струйное течение (джетстрим) — воздушные потоки, которые движутся примерно в 10 668 метрах над поверхностью Земли и в значительной степени определяют погодные условия. По мере замедления джетстрим становится более волнистым, опускаясь дальше на юг и поднимаясь дальше на север. Ожидается, что более медленный и волнистый джетстрим будет способствовать более частым продолжительным сухим периодам (дням без осадков), во время которых теплый воздух и солнечный свет вместе ускоряют таяние снега (при условии, конечно, что снег выпал).

Увеличение таяния снега в зимние месяцы влияет на размер и частоту лавин. Струйное течение также будет вызывать более частые периоды сильных осадков.

Как циклы оттаивания-замерзания увеличивают опасность

Увеличение числа дней с оттепелью делает существующие снежные покровы более мелкими, или менее глубокими, чем обычно в середине зимы. Мелкие снежные покровы слабее из-за резких температурных различий между теплой почвой под снегом и холодным воздухом в атмосфере. Эта разница температур способствует образованию гранулярного снега, называемого «ограненным» (фасетированным) снегом. (Такой снежный покров можно заметить, если приходилось проваливаться по бедро в рыхлый, «сахарный» снег, который является слабым и ограненным.)

Когда на ограненный снежный покров выпадает новый тяжелый и мокрый снег, он проваливается или обрушивается (подобно просыпающемуся гранулированному сахару). Это создает большую и потенциально смертельную лавину. Такие снежные покровы наиболее распространены в холодных, высокогорных районах, таких как внутренние Канадские Скалистые горы Британской Колумбии и Альберты, а также Монтана, Вайоминг, Колорадо и Юта. Хотя и редко, они также могут встречаться на северо-востоке США.

Кроме того, поверхностный снег, который тает в теплые дни и/или в периоды обильного солнечного света, часто замерзает ночью, образуя корку. Замерзшие корки создают скользкую, менее устойчивую поверхность, по которой будет соскальзывать вновь выпавший или перенесенный ветром снег. После захоронения корки действуют как источник влаги или барьер внутри снежного покрова.

Это может привести к образованию слабых слоев, которые сохраняются в течение всего снежного сезона, продлевая риск схода лавин. Эти скользкие слои могут образовываться снова и снова друг над другом, особенно в солнечных местах, таких как Калифорния, потенциально увеличивая лавинную опасность при каждом последующем снегопаде после образования корки.

Как дождь влияет на лавины

Потепление климата означает, что осадки будут все чаще выпадать в виде дождя, а не снега. Дождь, выпадающий на холодный снежный покров, может замерзать при контакте с ним, образуя слой, который — подобно корке оттаивания-замерзания — может создать последующую лавинную опасность при добавлении большего количества снега. Это также может привести к образованию слабых слоев, изменяя характер прохождения влаги и энергии через снежный покров.

Сильные дожди могут насыщать снежный покров, увеличивая его массу и, следовательно, риск схода лавины. Это большая проблема не только весной, но и во время теплых зимних штормов. В крайних случаях дождевая вода, просачивающаяся через снежный покров, или талая вода после дней экстремально теплых и солнечных условий насыщает почву под ним.

Талая вода может смазывать поверхность, где снег встречается с почвой, что приводит к снижению прочности почвы и снежного покрова. Когда это происходит, могут быть спровоцированы оползни, которые смешивают почву со снегом, создавая опасные селевые потоки.

Подобное событие произошло на горе Слайд, Невада, во время аномальной жары весной 1983 года, последовавшей за очень снежной зимой. Начавшись на высоте около 2743 метров, этот селевой поток прошел 1219 вертикальных метров и более 4,8 километра вниз по каньону, сдвигая дома с фундаментов и повреждая шоссе, когда он обрушился на долину Уошо. К сожалению, также была потеряна одна жизнь, и сообщалось о ряде травм.

Экстремальные погодные условия приводят к лавинам

Прогностические инструменты, такие как модели Земной системы, помогают понять последствия изменений в атмосфере, включая струйные течения. Например, эти инструменты предсказывают более сильные зимние снегопады и дожди в условиях потепления климата, что связано, в частности, с атмосферными реками (длинными, узкими коридорами водяного пара, управляемыми быстро движущимися ветрами струйного течения).

Большее количество влаги означает больше «топлива» для осадков, в то время как более сильные ветры поднимают влагу над горами и более эффективно выжимают эту влагу в виде осадков. Конечный результат? Более интенсивные и продолжительные осадки в виде дождя на все более высоких отметках и снега в самых высоких горах.

В условиях более теплых и ветреных зимних штормов, которые могут длиться дольше, чем обычно — так же, как недавние волны жары или засухи становились продолжительнее — ожидаются более высокие интенсивности осадков и большие многодневные суммы осадков. И то, и другое увеличивает вероятность наводнений на низких высотах и значительного накопления снега на более высоких высотах.

Обильные снегопады на более мелкие и слабые снежные покровы — те, которые с большей вероятностью имеют корки оттаивания-замерзания или дождевые корки, либо рыхлый, ограненный снег — предполагают, что лавины в горах и на крышах могут стать более частыми, широко распространенными и крупными.

Более медленное, волнистое струйное течение также будет вызывать случайные экстремальные похолодания, принося обильный снег в места, где он редко бывает. В этих случаях потенциал схода лавин с крыш увеличивается.

Экстремальный холод ослабляет мелкие снежные покровы, способствуя образованию несвязных, рыхлых, ограненных снежных зерен, вместо того чтобы способствовать формированию связей между снежными зернами, которые укрепляют снежный покров. После периодов сильного холода — особенно тех, что происходят в начале зимы — последующие штормы нагружают ослабленный снежный покров и увеличивают вероятность схода лавины.

По мере того как продолжительные периоды экстремальных погодных условий становятся все более распространенными, более теплые, солнечные и дождливые условия снизят общие шансы образования лавин на более низких высотах. Однако на более высоких высотах риски, вероятно, будут возрастать с увеличением изменчивости и изменения погоды. «Белый дракон» продолжит таиться в снежных пейзажах — и может пробудиться, когда это наименее ожидаемо.

Часто задаваемые вопросы

Какой угол склона наиболее опасен для лавин?

Большинство лавин сходят на склонах крутизной от 30 до 45 градусов. Мокрые весенние лавины могут образовываться на склонах под углом всего 20 градусов.

Могут ли лавины сойти после ясной погоды?

Да. Лавины могут произойти через несколько дней или даже месяцев после снегопада, если под поверхностью существуют слабые слои, а новый снег или повышение температуры добавляют нагрузку.

Как быстро движутся лавины?

Сухие лавины могут развивать скорость от 96 до 129 километров в час (км/ч) за считанные секунды, что делает спасение крайне затруднительным.

Увеличивает ли дождь риск схода лавин?

Да. Дождь добавляет вес снежному покрову и может создавать скользкие корковые слои, что увеличивает вероятность схода лавин.

Влияет ли изменение климата на лавины?

Повышение температуры, увеличение числа случаев выпадения дождя на снег и более изменчивая зимняя погода могут ослабить снежные покровы и увеличить непредсказуемость лавин, особенно на более высоких высотах.

Становятся ли лавины чаще?

Схемы рисков меняются. Некоторые низкие высоты могут наблюдать общее уменьшение снежного покрова, но на более высоких высотах могут происходить более обильные снегопады и образовываться нестабильные снежные слои, что увеличивает потенциальную лавинную опасность.

Каковы предупреждающие знаки лавинной опасности?

Недавний обильный снегопад, сильные ветры, быстрое потепление, потрескивающие звуки в снегу, видимые трещины или «вумфинг» — все это тревожные признаки.

Лавины не происходят случайно. Обильный снегопад, ветер, повышение температуры, дождь и слабые снежные слои — все это увеличивает риск. Понимание этих факторов — и распознавание предупреждающих знаков, таких как недавние штормы или трескающийся снег — может помочь обеспечить безопасность в зимних условиях.

По мере того как погодные условия становятся все более экстремальными и изменчивыми, риск схода лавин может стать менее предсказуемым, особенно на более высоких высотах. Осведомленность, подготовка и уважение к снежному покрову остаются лучшей защитой.