Школа альпинизма. Лавины

OCR: Стешенко Денис

Из книги "Школа альпинизма"
Фотоматериалы: www.avalanche.org

      Лавинами называют пришедшие в движение и низвергающиеся с гор снежные массы. Твердый сток влаги со склонов неизбежен, поэтому в большинстве горных районов с устойчивым снежным покровом неизбежны и лавины.

      Снежные лавины -- одна из могучих сил природы. Они переносят не только снег, но и куски скал, почву, обломки деревьев. Подавляющее число лавин сходит в незаселенных и редко посещаемых человеком местах. Но современное активное проникновение человека в горы в спортивных и иных целях, особенно зимой, делает встречи с лавинами довольно частыми, иногда с трагическим исходом.

      Лавина - результат действия силы тяжести. Если выделить определенной формы элемент (предположим, куб) снежной толщи, лежащий на склоне, то, рассматривая его равновесие по законам механики, можно установить следующее: составляющая силы тяжести, направленная параллельно склону, стремится сдвинуть куб вниз. Эта сила тем больше, чем больше масса снега и его плотность.

      Но существуют силы, противодействующие этой составляющей; механическое сцепление с нижележащим слоем снега или поверхностью грунта, естественная сила трения, зависящая от тяжести, подпирающая сила снега, лежащего ниже по склону, и удерживающая сила сцепления с вышележащим снегом. Последние силы называют контурными. Помня необычайное разнообразие механических свойств снега и их малую стабильность, можно представить себе и многообразие условий, порождающих лавины, и особенности таких "спусковых механизмов", которые позволяют силе тяжести преодолеть удерживающие силы. Пока остается неизвестным, какой из описанных механизмов реализуется чаще и какие условия необходимы, чтобы началось движение лавины.

      Однако часто достаточно совсем небольшой нагрузки, какой может оказаться тяжесть человеческого тела, чтобы изменить устойчивое состояние покрова снежного склона. Только опыт, знание особенностей гор и предусмотрительность альпиниста могут помочь заранее определить лавиноопасность того или иного участка рельефа, выбрать более безопасный путь. Для человека опасна даже совсем небольшая лавина. Известен случай, когда сошедший слой толщиной 20 см, размером 3х3 м убил человека. Совсем маленький обвал (всего 5 м^3 снега с плотностью 0,2 т/м^3), мчащийся со скоростью 10 м/сек, будет эквивалентным тому, как если бы на вас наехала машина со скоростью 30 км/час.

      К тому же следует принять во внимание, что, например,

• пылевидные лавины мчатся по склонам со скоростью, достигающей 450-500 км/час.
• cкорость грунтовых лавин из мокрого снега -- 60-120 км/час,
• лавин из сухого снега -- 160-200 км/час.

  

• сухого пушистого - 30-60 кг,
• мокрого свежевыпавшего - 60-150,
• осевшего свежевыпавшего - 200-300,
• снега метелевого переноса - 200- 300,
• осевшего сухого старого снега - 200-500,
• сухого фирна - 500-600,
• мокрого старого снега - 600-800,
• мокрого фирна - 400-800,
• глетчерного льда - 800-960 кг.

     Приведенные цифры дают представление о величине сил, действующих на человека, попавшего даже в маленькую лавину в несколько кубических метров. Достаточно вспомнить, что оползень размером 25-30 м при толщине 20 см равен в объеме 100 м^3 и весит 20-30 т!

     Сила тяжести вполне может характеризоваться толщиною снежного покрова; при равновесии сдвигающих и удерживающих пласт сил эта толщина называется критической.

     Она, безусловно. будет зависеть как от свойств выпавшего и метаморфизованного снега, так и от крутизны склона. Лавины могут сходить со склонов крутизной более 25°, а в особых случаях -- и 15-20°. Со склонов круче 60°снег осыпается не задерживаясь.

     Необходимо также помнить, что толщина снежного покрова зависит не только от интенсивности и продолжительности снегопада, но и от метелевого переноса. Общая лавинная опасность возникает в результате сильных снегопадов, сменяющихся теплой погодой. После выпадения снега 30-40 см и более при последующей хорошей погоде до уплотнения снега выходить в высокогорную зону не следует.

     Ориентация склонов также имеет значение. Почти 90% сходов лавин приурочены к теневым склонам в секторе северо-запад восток-юго-восток. Определенное сочетание этих процессов и напряжений в конце концов может привести снег в неустойчивое состояние и к возникновению лавин. Снег срывает со склона только одна сила - сила тяжести, когда ее составляющая, параллельная склону, превышает сумму сил, удерживающих снег на склоне. Достигнув какого-то критического предела, медленное протекание процессов, медленное течение снега скачкообразно переходит в бурный лавинный поток.
     На некотором расстоянии от гребня склона в снежном покрове образуется линия отрыва.
     За нею начинался зона беспорядочного схода нижележащего снега, увлекающего за собой все новые снежные массы по пути следования, называемая зоной транзита.
     Масса низвергающихся комьев снега с воздушными промежутками между ними называется лавинным телом.
     У выхода в долину склон становится положе, и скорость лавины уменьшается. Горы снега нагромождаются в виде лавинного конуса или выноса.

     Начало и конец движения типичны почти для всех лавин, но сами лавинные потоки существенно отличаются друг от друга в зависимости от крутизны, протяженности и формы склона, состояния снега, других обстоятельств.
     Конечно, на условия равновесия существенно влияют и форма продольного профиля склона, и расположенные на нем естественные препятствия. Прогнозирование схода лавин после свежего снегопада по критической толщине затрудняется еще и тем, что силы сцепления, внутреннее трение и контурные силы, меняющие свою величину на протяжении снегопада, могут быть оценены весьма приблизительно. Однако в современном лавиноведении разработан ряд методик, позволяющих с привлечением статистических данных и учетом метеорологических факторов довольно точно прогнозировать лавинную опасность при обильных снегопадах для конкретных участков местности в горных районах. В частности, известен метод критических ситуаций, устанавливающий пороговые показатели. Нижний порог -- это крайнее значение, ниже которого лавины никогда не возникают, а верхний порог -- за которым лавины возникают всегда.

      Но бывает, что срывается лавина и без нарастания снежного покрова, как бы неожиданно. Причиной оказываются те преобразования в толще снега, которые уменьшают силы, удерживающие его на склоне.
Снежная толща непрерывно подвергается интенсивной метаморфизации вследствие многообразных тепло- и влагообменных процессов. Испарение и сублимация в сочетании с механическим уплотнением (оседанием) радикально преобразуют структуру толщи снега, меняя его прочность и другие физико-механические показатели. В результате свежевыпавший снег начинает изменяться сразу же после отложения на поверхности склона.
При некоторых условиях, например, возникают слои глубинной изморози, характеризующиеся полыми, угловатыми кристаллами размером до 8-10 мм в поперечнике. В таком слое силы, удерживающие снег на склоне, уменьшаются и при критической величине могут стать причиной "неожиданного" схода лавины.
Могут возникнуть и другого характера прослойки, приводящие к тем же результатам, особенно при чередовании снегопадов с "безосадочными" периодами. Пока прогнозирование лавин, связанных с метаморфизацией сухого снежного покрова, весьма проблематично.
Кроме описанных выше метаморфических процессов в снежном покрове вследствие зимних оттепелей, прогревания снега на солнечных склонах, весеннего потепления возможно чередующееся таяние и замерзание. В результате проникающая в толщу вода меняет механические свойства снега.

Плотный тяжелый снег, рождающийся от взаимодействия с водой, служит источником мокрых или влажных лавин. Они разнообразны и весьма опасны. Причиной появления воды в толще снега может быть и теплый воздух над снежным покровом, вызывающий так называемое адвективное таяние, и солнечное излучение, заставляюше снег подтаивать на освещаемых склонах даже при отрицательной температуре воздуха (последнее называют радиационным таянием), наконец, и обычный дождь, приносящий в снег не только влагу, но и тепло.
       Метаморфизм таяния-замерзания превращает все известных структурные элементы снежной толщи-

• снежинки,
• зерна,
• кристаллы глубинной изморози

-- в однородную крупнозернистую массу. Динамика этих процессов очень причудлива и зависит от множества как внешних, так и внутренних факторов.
      Возникают водонепроницаемые прослойки -- корки и горизонты уплотненного снега, усложняющие пути движения влаги в снежной толще, которые влияют как на силы, удерживающие снег на склоне, и на силы, стремящиеся его сдвинуть. Мокрые тяжелые лавины бывают реже, чем возникающие во время снегопадов и метелей, но суммарный объем этих лавин может быть больше объема всех остальных, так как мокрые лавины обычно срывают весь снег до грунта, неся с собой много камней и другого материала, захваченного по дороге, что делает их особенно опасными. И хотя прогноз мокрых лавин очень затруднен, тем не мене сильный дождь, глубокая оттепель среди зимы, бурное таяние весной -- неоспоримые предвестники мокрых лавин.

Изложенные выше соображения позволили известному советскому лавиноведу Г. К. Тушинскому предложить классификацию лавин по состоянию образующего их снега.

• Сухие (пылевидные) лавины возникают из свежевыпавшего или перевеянного метелью снега, а также от уплотненных ветром снежных досок и скоплений сухого фирна. Образуются они как во время снегопада, так и после него в результате накопления масс снега, слабо сцепленного со склоном. Непосредственной причиной схода лавины могут служить также внешние воздействия: падение карниза, камня, подрезание склона альпинистом или лыжником, внезапная перемена ветра, грозовой разряд.
• Лавина из сухого снега сопровождается облаком тончайшей снежной пыли, иногда достигающим огромных размеров. Увлекая за собой воздух, особенно при падении с отвесных участков, она вызывает мощную ударную волну, разрушительная сила которой не менее страшна, чем сама лавина. Человек, попавший в сухую лавину, даже если ему удастся избежать срыва, может задохнуться в снежной пыли.
• Влажные лавины из свежего снега, падающего при положительных температурах, комкообразны и почти не пылят. Такие лавины в большинстве случаев сходят из-за перегрузки склона массой снега или механического воздействия камней, движущихся людей и т. п. Если фирново-снежный склон пропитывается водой, то возникает плотная влажная фирновая лавина. Такие лавины особенно часты весной, когда проникающая в толщу фирна влага служит как бы смазкой между плотными слоями фирна.
• Наиболее мощные весенние лавины, очищающие склоны до самого грунта, носят название грунтовых. Лавина из влажного и мокрого снега особенно опасна своей тяжестью (плотность до 800 кг/м^3) и способностью быстро смерзаться. Попавший в нее человек практически лишен возможности самостоятельно выбраться.

      Редко кто видел момент возникновения лавины. Его представляют большей частью по следам, оставленным на снежном склоне. Таким образом установлено, что лавины возникают либо "из точки", когда нарушается устойчивость очень малого объема снега, либо "от линии", т. е. в результате отрыва значительного по площади и объему пласта снега.

      Первый случай характерен для лавин из рыхлого снега, второй -- из снежных досок.

      Лавина из снежной доски или лавина от линии начинается в результате нарушения устойчивости значительного по площади и объему пласта снега. Она начинается с образования трещины и дальнейшего растрескивания снежного покрова. Трещины распространяются с большой скоростью, часто с треском. Чтобы снежная доска сошла в виде лавины, вся она должна быть опоясана трещиной. Верхняя часть такой трещины называется линией или ступенью отрыва. Слева и справа образуются боковые или фланговые трещины (ступени). В нижней части трещина образует подгорную ступень. Растрескивание снежной доски -- только видимый результат других механизмов, действующих в момент потери снежной доской устойчивости. Снежная доска, лежащая на склоне, всегда напряжена. В зависимости от формы подстилающей снег поверхности, ее микрорельефа, толщины снежного покрова, контура и толщины подстилающего ослабленного горизонта в доске возникают зоны сжатия и растяжения.

      Может быть, по крайней мере три варианта механизма нарушения устойчивости.

• При первом -- снежная доска сначала сдвигается по плоскости ослабленного слоя, а уже потом образуется линия отрыва, подгорная и боковые трещины.
• При втором -- сначала образуется трещина на линии отрыва и лишь затем -- сдвиг доски по ослабленному слою.
• При третьем -- снежная доска проседает на ослабленном гори зонте, сминая и разрушая этот слой. В это же время образуются опоясывающие ее трещины, а потом начинается движение.

      Лавинное тело может скользить, лететь, катиться и даже прыгать, меняя характер своего движения от места отрыва до момента остановки, в зависимости от типа первоначально вовлеченного и присоединившегося по пути снега, скорости лавинного тела и геометрии подстилающей поверхности.

Скорости лавин колеблются в чрезвычайно широком диапазоне -- от 1 до 100 м/сек (движение снега со скоростью менее 1 м/сек рассматривается как сползание).
      По мере разгона снег деформируется, крошится, обращается в пыль.
Лавина, состоящая из мокрого снега, на некоторых участках движения формируется как однородное по виду тело, движущееся как единая масса, а при изменении скорости может сбиваться в округлые глыбы, и комья.
При движении по ровному склону лавинное тело обретает форму выпуклого серповидного вала;
двигаясь же по хорошо вырезанному в рельефе руслу, приобретает грушевидную форму с явно выраженной головной частью. Пылевидная лавина воспринимается наблюдателем как облако, быстро летящее вдоль поверхности склона.
В узких каньонообразных участках русла глубина (толщина) головной части лавины может достигать десятков метров. На крутых поворотах русла часть движущейся массы "заплескивается" на берег, а со встречающихся по пути обрывов лавина низвергается, как водопад. В процессе движения изменяется структура лавинного тела - от сыпучего рыхлого снега и обломков снежных досок до связной текучей консистенции или, наоборот, до пылевого облака. В зоне отложения, на пологой части склона, сошедший снег остается в виде лавинных конусов различных размеров и конфигураций.

Что касается движущейся впереди фронта лавины воздушной волны, то по современным воззрениям это явление связывается с наличием массы сухого свежевыпавшего снега, движущейся по воздуху впереди скользящего снега. Эта масса обладает высокой скоростью, сравнимой со скоростью турбулизованного атмосферного потока, и может вызвать разрушения в радиусе более 100м от конуса выноса сошедшего снега за счет ударной воздушной волны.

Ориентируясь на характер снега, склонов и условия погоды, можно составить представление о конкретных признаках лавинной опасности.

Г. К. Тушинский рекомендует учитывать следующие климато-метеорологические факторы:

• - высоту снежного покрова в сопоставлении с крутизной склона (15-градусный склон уже может быть лавиноопасен);
• - состояние подстилающей поверхности при вновь выпавшем снеге (возможность возникновения слоев и плоскостей скольжения);
• - новый высокий снег, способный вызвать незамедлительный сход лавины (толщина слоя более 30 см может рассматриваться как критическая, особенно если снегопад сопровождается ветром);
• - тип нового снега (кристаллы в виде тонких ледяных игл формируют легкоподвижный "дикий" снег, лучистые снежинки -- материал для лавин из рыхлого снега);
• - плотность нового снега в сравнении со средней плотностью, характерной для данного района (большая разница в ту или другую сторону-сигнал лавинной неустойчивости);
• - интенсивность снегопада, исключающую возможность оседания и стабилизации (при интенсивности снегопада более 2 см в час следует ожидать падения лавин);
• - характер оседания снега как фактор устойчивости снежного покрова (если верхний горизонт выпавшего снега затвердел, а нижний осел, можно ожидать лавин);
• - ветер и интенсивность метелевого переноса (сам факт метели следует рассматривать как признак нарастания лавинной опасности);
• - температуру и ее разностороннее влияние: при температуре, близкой к нулю, и свежем высоком снежном покрове лавины либо сходят сразу, либо за 2-3 суток снег оседает и лавины не сходят;
• - во время сильных оттепелей или после дождя обычно сходят мокрые лавины;
• - низкие температуры воздуха выхолаживают поверхность, и метаморфическиепроцессы внутри снежной толщи приводят к появлению горизонтов разрыхления,вызывающих сход лавин замедленного действия.

      О лавиноопасности конкретного района могут свидетельствовать многие геоморфологические и геоботанические признаки. Морфология лавиносборов,лавиносбросов и лотков влияет на размеры лавин и частоту их падения.
      Лавины, зародившиеся в небольших, но крутых бороздах и воронках,незначительны по объему, но падают почти после каждого снегопада и воспринимаются как традиционные.
      В то же время лавиносборы в форме карнизов накапливают в течение зимы большое количество снега, а лавины сходят весной. Следы движения лавин в виде параллельных гряд обломочного материала, конусывыноса лавин в виде снежников и лавинной обломочной горной породы (лавинного мусора), лавинные ямы и бугры, сформированные ударами лавины из аллювиального материала, также дают некоторое представление о возможныхместах схода лавин и даже об их размерах.

      Густой хвойный лес на склонах -- довольно верный признак отсутствия лавин.
Лавинный склон характеризуется чередованием ярко-зеленых полос лиственноголеса среди темной зелени хвойных древостоев. Зимой вместо зеленых полос видны белые полосы лавинных лотков. Лавины уничтожают прежде всего хвойныедеревья, имеющие поверхностную корневую систему, а лиственные породы сохраняются в угнетенном состоянии.
      Характер травостоя в местах лавинных снежников тоже отличается от основных склонов.       Безусловную опасность представляют снежные доски на подветренных склонах и подкарнизные склоны. Отрыв и обрушение карниза возможны как следствиесильного ветра, оттепели, фена, так и неосторожных действий альпинистов.
      Продолжая перечень морфологических признаков лавиноопасности, следуетпомнить, что наиболее безопасны широкие долины с террасами на склонах и средняя часть широких ледниковых долин. Ущелья с террасами, наклоненными вдолину, способствуют образованию весьма опасных снежных сбросов. В таком ущелье-долине падение лавины с одного склона может спровоцировать такое же явление на противоположном.
     Особое внимание следует обращать на каналы стока горных ручьев, которые служат естественными лотками для снежных масс,скапливающихся в водосборных воронках.
     Пересекая лесистые склоны, следует остерегаться просек. Летом лавины чаще сходят к полудню, когда снег максимально намокает. В это же время наиболее часты камнепады и обвалы карнизов, влекущие за собой лавины. Нужно помнить,что снег, подтаявший днем на прогреваемых солнцем склонах, ночью смерзается, уменьшая лавиноопасность, а на затененных склонах сухой снег и ночью остается рыхлым и лавиноопасность сохраняется.

     Для человека опасна даже небольшая лавина. Известны случаи, когда обвалы снега объемом всего в несколько десятков кубометров являлись причиной гибели людей.
    Непосредственными причинами смерти могут быть травмы отударов посторонних предметов в лавинной массе, удары летящего с лавинойчеловека о грунт и выступы скал, глубокое охлаждение, истощение, шок и,главным образом, удушье. Человек, не задохнувшийся в снежной пыли, оказавшись замурованным в уплотненном снежном завале, в условиях недостатка кислорода, под давлением снежной массы, затрудняющей движение грудной клетки, обречен на гибель.
    Шансы на спасение имеются практически лишь в случаях, когда помощь приходит быстро, а человек захоронен в снегу неглубоко и не имеет серьезных повреждений.
    Есть только один самый надежный способ спастись от лавины -это не попадать в нее. Для этого надо достаточно хорошо ориентироваться в обстановке на основе определенного объема знаний о лавинах.
При необходимости прохождения лавиноопасного склона следует выбирать наиболее безопасные участки: гребни, скальные острова, группы деревьев,служащие в какой-то мере опорой снежному насту.
След прокладывать от одного опорного пункта к другому, если даже это связано с удлинением пути илиизлишним набором высоты.
Надо избегать V-образных долин, кулуаров и мест их выходов, мульд, желобови открытых крутых склонов.
Следует использовать менее заснеженные выпуклые формы рельефа (купола, широкие контрфорсы, гребни), организовать страховкуна скальных островах, деревьях, копать шурфы до льда.
На лавиноопасном склоне нужно по возможности идти прямо вверх.
Если нельзя избежать пересечения лавиноопасного склона, делать это надо не по нижней или средней части возможной зоны отрыва лавины, а только по ее верхнему краю.
След прокладывать несколько наклонный, ибо горизонтальное пересечение склона способствует большему нарушению глубины снежного покрова.
Идти строго след в след, плавно, тихо, с надежной страховкой на скалах при пересечении кулуаров.

Основные правила поведения при лавинной опасности и при попадании в лавину

1. Участники в группе должны знать методы поисков в лавине и оказания медицинской помощи, технику транспортировки на горном рельефе.
2. При угрозе лавины во время прохождения лавиноопасного участка руководитель распределяет обязанности среди участников группы на случай срочных поисковых работ.
3. Каждый должен иметь лавинный шнур.
4. Перед прохождением лавинного участка рельефа установить на безопасном месте наблюдательный пункт, с которого наблюдатель мог бы проследить за движением каждого участника на всем опасном отрезке.
5. На опасном участке должно быть не более одного человека (идущего с лавинным шнуром).
6. Спасательные средства и медикаменты транспортирует замыкающий в группе.
7. Установить сигнал предупреждения.
8. Участники идут строго след в след, соблюдая абсолютную тишину и наблюдая за склоном.
9. Не скапливаться на одном месте. При необходимости идти с интервалом 20-100 м.
10. В случае схода лавины немедленно освободиться от палок, ледоруба, рюкзака и пытаться удержаться на поверхности.
10. Когда лавина отрывается невдалеке и уйти от нее уже невозможно, закрепиться на месте с помощью ледоруба, палки или любым другим способом. Расположиться по отношению к лавинному телу так, чтобы создать наименьшее сопротивление и попытаться пропустить снег вокруг себя и над собой.
11. Если лавина оторвалась высоко и есть некоторый запас времени, пытаться с максимальной скоростью уйти с пути лавины к ближайшему безопасному месту и там закрепиться.
12. Если лавина настигла, главная задача - уберечь дыхательные органы от снежной пыли. Использовать шарф, воротник, капюшон, шапку, рукавицы, наконец, просто ладони и прикрыть нос и рот.
13. Стараться не потерять ориентацию в пространстве. Если возможно, с помощью рук и ног пытаться вынырнуть на поверхность лавины.
14. В момент торможения стараться приблизиться к поверхности лавины, пока снег не отвердел. Если возможно - руки держать у лица.
15. После окончательной остановки лавины всеми способами разрушать ледяную корку, образующуюся на стенках снежной камеры в результате дыхания и тепла тела.
16. Сохранять спокойствие и силы. Не считать свое положение абсолютно безнадежным и не терять уверенности в своем спасении.
17. Ни в коем случае не спать. Кричать бесполезно. Следует это сделать только тогда, когда слышны спасатели.