Методы прогноза лавинной опасности

Снежные лавины – одно из стихийных природных явлений, способных вызвать гибель людей и причинить значительные разрушения. Среди прочих опасностей лавины выделяются тем, что причиной их обрушения может стать деятельность человека. Непродуманное природопользование в горных регионах (вырубка лесов на склонах, размещение объектов на открытых, подверженных воздействию лавин территориях), выход на заснеженные склоны людей, сотрясения снежной толщи от техники приводят к активизации лавинной деятельности и сопровождаются жертвами и материальным ущербом.

Факты гибели людей в лавинах известны с глубокой древности – в трудах Страбона и его современника Ливия описываются несчастные случаи в Альпах и на Кавказе. Наиболее крупные лавинные катастрофы связаны с проведением военных действий в горах – переходы войск Ганнибала и Суворова через Альпы, война между Италией и Австрией в 1915-1918 годах. В мирное время сходы лавин, принимавшие характер стихийного бедствия, происходили в 1920 и 1945 гг. в Таджикистане, в 1951 г. в Швейцарии, в 1954 г. в Швейцарии и Австрии, в 1987 г. в СССР (Грузия), в 1999 г. в альпийских странах. Только в Швейцарии в 1999 году ущерб от лавин превысил 600 млн. швейцарских франков. На территории Российской Федерации случаи массовой гибели людей в лавинах и значительных разрушений отмечены неоднократно. Наиболее известны трагические события 5 декабря 1936 года в Хибинах, когда двумя сошедшими подряд лавинами был уничтожен поселок Кукисвумчорр [44]. Ограниченные сведения о катастрофических лавинах содержатся в Кадастре лавин СССР [23].

Случаи единовременной массовой гибели людей приурочены к сходам лавин на населенные пункты, отдельные сооружения и транспортные средства. Значительные разрушения происходят чаще всего в периоды массового лавинообразования, когда в течение короткого промежутка времени на значительной площади срабатывает большое количество лавинных очагов.

В 40-60 годы лавины чаще всего настигали свои жертвы в зданиях и на автомобильных дорогах. Современные исследования статистики гибели людей в лавинах [93] показывают, что основную массу погибших составляют люди, свободно перемещающиеся в пределах лавиноопасных территорий – любители «нехоженых троп». В США это сноумобилисты (35%), горнолыжники (25%) и альпинисты (23%); в Канаде горнолыжники (43%), сноумобилисты (20%), альпинисты (14%): в Швейцарии горнолыжники и альпинисты (88%). При этом большинство трагедий спровоцировано самими жертвами. И только зимой 1998-1999 гг. баланс изменился - 122 погибших в лавинных катастрофах в мире (63% от общего числа жертв) в момент обрушения лавин находились в помещениях и на автодороге. В России в последние годы несчастные случаи связаны с перемещением по лавиноопасным районам – гибель альпинистов (Северный Кавказ), туристов (Северный Кавказ, Хибины), горнолыжников (Северный Кавказ), пограничников (Северный Кавказ), пассажиров транспортных средств (Транскавказская транспортная магистраль). Трагически регулярно попадают в лавины школьники в окрестностях населенных пунктов. Размер лавин не имеет решающего значения для возможного ущерба. Статистика жертв утверждает, что почти половина их гибнет под небольшими лавинами, которые проходят путь не более 200 метров [6].

Таким образом, определяются основные задачи противолавинных мероприятий: защита от отдельных лавинных очагов, угрожающих конкретным хозяйственным объектам и предупреждение попадания в лавины людей, передвигающихся по хозяйственно неосвоенным территориям, где угрозу может представлять любой горный склон.

Необходимость организации противолавинной защиты определяется масштабами распространения явления: площадь лавиноопасных территорий в Российской Федерации составляет 3077,8 тыс.кв.км. (18 % от общей площади страны), а еще 829,4 тыс.кв.км. относятся к категории потенциально лавиноопасных. Всего же на Земле лавиноопасные районы занимают около 6% площади суши - 9253 тыс.кв.км. [11].

Прогноз лавинной опасности является частью комплекса мероприятий, направленных на защиту от лавин населения и хозяйственных объектов в горных районах. Принятое в гляциологии определение «прогноз схода лавин» (прогноз лавинной опасности) подразумевает предсказание периода лавинной опасности, времени и масштабов схода лавин [13]. Применение прогноза для обеспечения безопасности жизнедеятельности обусловливается определенными условиями и требует создания информационно-методической базы.

Организация противолавинных мероприятий

Кардинальным решением для предотвращения ущерба от лавин является запрещение строительства и размещения людей в лавиноопасных районах. По определенным причинам такой вариант не всегда приемлем. Разработан и с разной степенью успеха применяется целый комплекс противолавинных мероприятий [42]. Выявление лавиноопасных территорий и определение параметров явления, организация службы прогноза времени схода лавин, строительство защитных сооружений, предупредительный спуск лавин – эти действия направлены на предотвращение ущерба от лавин. Характер их влияния на процесс образования лавин различен. Инженерные сооружения различных типов препятствуют образованию лавин; профилактический спуск и некоторые типы защитных сооружений обеспечивают контролируемый сход лавин (время обрушения, размер, направление движения и дальность выброса); изыскательские работы и прогноз времени схода лавин способствуют организации хозяйственной деятельности в лавиноопасных районах и недопущению попадания людей на опасные в определенный момент времени территории. Наибольшая эффективность достигается, как правило, при сочетании различных противолавинных мероприятий.

Важное значение при выборе средств защиты играет их стоимость. Обеспечивающие высокую надежность инженерные сооружения требуют значительных материальных затрат. К примеру, в Швейцарии с 1952 г. по 1998 г. в строительство противолавинных сооружений было инвестировано около 1.2 млрд. швейцарских франков [89]. Затраты на изыскательские работы и прогноз времени схода значительно ниже. Так, бюджет лавинного центра в Галлатине (Gallatin National Forest Avalanche Center, США) в сезоне 1998/99 гг. составлял 89 600 долларов [90], а содержание аналогичного подразделения в Ла Сале (La Sal Avalanche Forecast Center, США) обошлось значительно меньше – около 17 000 долларов.

Сравнение стоимости противолавинных мероприятий, проведенное в СССР в 80-е годы [45], дало следующие результаты:

- прогноз и профилактический спуск лавин, 1 км2 лавиноактивных склонов в год - 10-20 тыс.руб;

- застройка склонов железобетонными щитами, 1 км2 лавиноактивных склонов – 15000-45000 тыс.руб.;

- составление карт лавинной опасности разных масштабов, затраты на 1 км2 лавиноактивных склонов – 0,00015 –0,03 тыс.руб.

Содержание одной снеголавинной станции в СССР обходилось примерно в 50 тыс.руб. в год [5]. Обычно она обслуживает 20 км2 территории или 20 пог.км дороги. Таким образом наблюдения за лавинами и их прогноз стоили около 2500 руб. в год на 1 км2 территории или 1 пог.км дороги.

В 80-е годы - период максимального расцвета лавинных исследований в СССР - сбор и обработку снеголавинной информации на территории России осуществляли около 40 подразделений Госкомгидромета. Старейшая в России организация, занимающаяся снеголавинными исследованиями, Цех противолавинной защиты п/о «Апатит» (ныне Центр лавинной безопасности) выполняла снеголавинное обеспечение на территории Хибинского горного массива. Изучение распределения снежного покрова в лавинных очагах, физико-механических свойств снега, наблюдения за сошедшими лавинами осуществлялось в районах интенсивного хозяйственного освоения – вдоль трасс автомобильных и железных дорог, на горных курортах, горнорудных предприятиях. Для сбора информации организовывались стационары, на которых осуществлялись постоянные наблюдения за снежно-метеорологической обстановкой. С определенной периодичностью на автотранспорте выполнялись маршруты лавинного дозора, облеты лавиноопасных участков, экспедиции в лавиноопасные районы.

В задачу снеголавинных подразделений входило обеспечение прогнозом лавинной опасности населения, руководящих органов, организаций и предприятий регионов, территория которых подвержена воздействию снежных лавин. Для производства прогнозов использовались данные наблюдений сети метеорологических и аэрологических станций территориальных управлений гидрометслужбы. Работа службы лавинных прогнозов, как и всей гидрометслужбы строилась по территориально-административному принципу.

Методическим центром по проведению снеголавинных наблюдений и организации службы временного прогноза лавинной опасности на территории СССР являлся Среднеазиатский научно-исследовательский институт им. В.А.Бугаева (САНИГМИ) в Ташкенте. Сюда стекалась разнообразная снеголавинная информация со всей страны, поступали ежегодные отчеты снеголавинных станций. В САНИГМИ разрабатывались теоретические основы прогнозирования лавинной опасности и прикладные методики прогноза для различных лавиноопасных районов СССР (часто совместно с сотрудниками местных снеголавинных подразделенимй). Проблемная лаборатория снежных лавин и селей Московского Государственного Университета выполняла роль методического центра по разработке способов оценки лавинной опасности и ее картирования. Специалисты МГУ разработали специализированную методику оценки лавинной опасности и рекомендации для несения службы в пограничных лавиноопасных горных районах [49], организовали наблюдения за лавинами. Снеголавинные исследования осуществляли также научно-производственные организации МПС, Госстроя и других ведомств.

Деятельность организаций, осуществлявших снеголавинные работы, регламентировалась разнообразными руководящими документами [37, 43, 44, 53].

Снеголавинные исследования проводятся во многих странах мира. В некоторых из них сбор данных осуществляется по сетевому принципу - организация выпуска Национального снеголавинного бюллетеня Швейцарии предусматривает ежедневный сбор данных от 80 наблюдателей и 61 автоматической станции [59]. В США только в системе лесной службы действуют 12 снеголавинных центров.

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