Горный туризм

Мокрые лавины

Кроме метаморфизма сухого снега в снежном покрове идет метаморфизм таяния — замерзания. Снег все время находится на грани превращения в воду. Зимние оттепели, прогревание снега на солнечном склоне, весеннее потепление — все это вызывает появление в снежном покрове свободной воды в результате перехода части льда из твердого в жидкое состояние. Появление воды в снеге не может не вызвать изменений его механических свойств. Лавины, которые рождаются в результате взаимодействия снега с водой, обычно называют мокрыми, или влажными. Они разнообразны и весьма опасны, так как снег в них всегда тяжел и плотен. Вот описание такой лавины, сошедшей в Давосе (Швейцария), сделанное В.Фляйгом: „Здесь пришлось иметь дело с совершенно мокрой снежной массой, которая так замуровала свои жертвы, что они не могли даже пошевелиться. У всех умерших было спокойное выражение лица: им не пришлось вести тяжелой предсмертной борьбы, для которой у них не было ни сил, ни возможности".

Если метаморфизм сухого снега сводит все разнообразие снежных кристаллов к округлым зернам разного размера и ограненным чашеобразным кристаллам глубинной изморози, то метаморфизм таяния — замерзания еще больше упрощает структуру снега — он превращает и снежинки, и зерна, и кристаллы глубинной изморози в однородную крупнозернистую массу.

Эксперименты с образцами снега показывают, что при повышении температуры его прочностные свойства ослабевают, и наоборот, при понижении температуры снег становится более прочным. Но в то же время в естественном снежном покрове понижение температуры у его поверхности ведет к возникновению слоев разрыхления, а повышение температуры ускоряет процесс изотермического метаморфизма, который способствует упрочнению снежных слоев. В снеге идут разнонаправленные процессы, и преобладание одного над другим в конце концов зависит от соотношения скоростей их протекания. При повышении температуры в результате изотермического метаморфизма снег упрочняется, но когда температура достигает нуля градусов, появляется вода, и прочность снега быстро уменьшается. Остается такое впечатление, что природа, решив помочь человеку в борьбе с лавинами, задумала сбалансировать разнонаправленные процессы, но не довела это дело до конца.

Свободная вода в снежном покрове появляется после того, как снег достигнет температуры плавления — нуля градусов по шкале Цельсия; вслед за этим всякий дополнительный приток тепла ведет не к повышению температуры снега, а только к таянию некоторого количества его, соответствующего количеству поступившего тепла. Тепло в снег поступает из разных источников. Это может быть теплый воздух над снежным покровом; тогда таяние, вызванное им, называют адвективным. Это может быть солнечное излучение, когда в ясный солнечный день, - даже при отрицательной температуре воздуха, снег на склонах, обращенных к солнцу, может подтаивать; такое таяние называют радиационным. Наконец, вода в снеге может появиться при выпадении дождя: обычно дождь выпадает на уже тающую поверхность, но бывают случаи выпадения и на сухой снежный покров. Дождь также приносит тепло в снег. Небольшое количество влаги, появившееся в первый момент после начала снеготаяния или дождя, только смачивает ледяные зерна, что способствует увеличению сцепления между ними за счет сил поверхностного натяжения. Дальнейшее увеличение количества свободной воды приводит к таянию мелких зерен и спаек между зернами, что уменьшает силы, удерживающие снег на склоне. Так, при радиационном таянии, когда слой подтаявшего снега лежит на сухом холодном слое, на границе между ними образуется водонасыщенная прослойка, в которой связи между зернами снега нарушены в результате таяния, а верхний влажный слой еще достаточно прочен и в нем возникают дополнительные связи за счет сил поверхностного натяжения. Этот слой очень пластичен, и когда он сходит в виде лавины, на его поверхности могут образоваться складки и волны, что позволило В.Фляйгу назвать такие лавины снежными платками, так как их движение похоже на соскальзывание шелковой скатерти с поверхности полированного стола.

Таяние снежного покрова — сложный процесс: оно начинается с верхней поверхности, где вода первоначально удерживается в порах капиллярными силами (силами поверхностного натяжения). Но когда количество воды увеличится и ее вес превысит капиллярные силы, она начинает движение вниз под действием силы тяжести. Таяние неоднократно прерывается возвратами холодов. Весной в дневное время, при ярком солнце н положительной температуре воздуха, в горах идет довольно интенсивное таяние, которое в ночное время сменяется замерзанием, так как температура воздуха падает ниже нуля, а снежный покров быстро выхолаживается за счет потери тепла путем излучения. В результате к утру на поверхности снежного покрова образуется ночной наст из смерзшегося талого снега, который с восходом солнца снова начинает таять. Для возникновения лавин, связанных со свободной водой в снежном покрове, большое значение имеет скорость насыщения снега водой при таянии или выпадении дождя на его поверхность. Если насыщение идет медленно, то тающий или смачиваемый дождевой водой снег будет постепенно оседать, уплотняться, излишки воды будут стекать или поглощаться подстилающим грунтом, и снег растает на месте. Быстрое таяние или интенсивный дождь в своей разрушительной работе опережают процесс оседания и уплотнения, приводя к образованию грандиозных лавин, которые часто срывают со склона всю толщу снега, накопившуюся за зиму, и несут ее вниз вместе с камнями, кусками дерна и вырванными деревьями. Но это не более чем общая схема. В реальных условиях она существенно усложняется. Даже при медленном таянии может возникнуть лавина, если в снежном покрове сохраняется ослабленный горизонт: он быстрее, чем любой другой слой, теряет устойчивость при проникновении в него воды.

Если в снежной толще есть водонепроницаемая ледяная корка или прослойка сильно уплотненного снега, то она может оказаться той поверхностью, над которой будет накапливаться талая вода. Затем вода потечет по уклону вдоль этого водонепроницаемого слоя. В водонасыщенном слое снега возникнут сила всплывания и сила, связанная с фильтрацией, направленная вдоль склона. Две эти силы действуют так же, как и составляющая силы тяжести, стремящаяся сорвать снег со склона. Поток воды будет вымывать частицы снега, что приведет к ослаблению сил, удерживающих снег на склоне. Такой механизм образования лавин также возможен при снеготаянии.

При метаморфизме таяния — замерзания снежный покров может переходить в устойчивое и неустойчивое состояние в зависимости от интенсивности притока воды и скорости разрушения связей между кристаллами; при этом часто возникают новые дополнительные силы, которые помогают силе тяжести сдвинуть снежный пласт. Происходит сложное взаимодействие свободной воды со слоями снежной толщи. Все это создает трудности в выявлении точного механизма срыва каждой мокрой лавины.

В большинстве горных районов преобладают лавины, возникающие во время снегопадов и метелей, а также в результате метаморфизма сухого снега. Мокрые лавины бывают реже обычно их число не превышает 20—30 % всех лавин, но суммарный объем этих лавин может быть больше суммарного объема всех остальных, лавин. Это связано с тем, что мокрые лавины обычно сбрасывают весь снег до грунта. К началу снеготаяния снежный покров на склонах достигает наибольшей плотности — обычно порядка 300—350 килограммов на кубический метр. Когда такой снег насыщается водой и движется в виде лавины, то его плотность возрастает еще больше: мокрые лавины — это тяжелые лавины; они несут также много камней и другого материала, который захватывают по дороге. Все это вместе взятое делает мокрые лавины очень опасными, и прогноз их остается важной практической задачей.

Проблема прогноза мокрых лавин исключительно сложна. Если при сильном снегопаде или метели процессы, происходящие в снежном покрове, отступают на второй план, так как подавляются и не поспевают в своем развитии за ростом толщины снега, а при метаморфизме роль внешних факторов (низкая температура воздуха, создающая большой температурный градиент в снеге), напротив, как бы уходит на задний план, то тяжелые лавины мокрого снега есть очевидный результат совместного и одновременного действия как внешних, так и внутриснежных изменений. Именно поэтому они часто задают исследователям трудноразрешимые загадки, так как сложный механизм взаимодействия внешних и внутренних факторов понят еще недостаточно, а механические свойства влажного и мокрого снега вообще остаются белым пятном. Исследование шурфов в мокром снежном покрове не дает достаточной информации для суждения о возможном образовании лавины, поскольку преобразованный водой снег однороден — вода как бы стирает „текст" слоев со „страниц" снежного шурфа. Поэтому при прогнозах мокрых лавин исходят из метеорологических данных на чисто качественной основе: пошел сильный дождь — жди лавины, началась резкая и глубокая оттепель среди зимы — жди лавины, весной при бурном снеготаяний — жди лавины. Вряд ли тут можно говорить о какой-то надежности или заблаговременности. Казалось бы, прогноз лавин, связанных со свободной водой в снеге, равно как и, прогноз лавин, связанных с метаморфизмом сухого снега, невозможен. Но в последние годы появились новые пути для решения этой проблемы.