Лавины как опасное явление природы

Санкт-Петербургский  государственный университет

Академическая Гимназия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лавины

как опасное  явление природы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа выполнена

ученицей 10 «Э» класса

Найден Софией Олеговной

 

 

 

Санкт-Петербург

2010

Содержание

Введение 3

 

Глава 1. Что такое лавины, и какие они бывают. 4

1.1. Что такое лавины. 4

1.2. Причины возникновения. 5

1.3. Как движется лавина. 6

1.4. Снежная доска. 8

1.5. Сухие и мокрые лавины. 9

1.6. Воздушная волна. Сила удара.  10

1.7. Характер движения лавин. Пылевые лавины.  13

1.8. Шкала лавинной опасности.  15

 

Глава 2. Немного  из истории лавин.  16

2.1. Лавины в Альпах.  16

2.2. Лавина на Кавказе.  16

2.3. Альпы в наше время.  17

 

Глава 3. Научные  исследования лавин.  17

 

Глава 4. Способы  борьбы с лавинами.  19

4.1. Способы защиты от лавин.  19

4.2. Способы спасения людей.  22

 

Заключение.  24

Список литературы  25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Тема «Лавины как  опасное явление природы» была и  является актуальной для людей  на протяжении долгих лет. Лавины заинтересовали человека лишь тогда, когда стали ему мешать, то есть тогда, когда человек начал обживать горы. Горы привлекают альпинистов, лыжников и туристов, которые карабкаются вверх и спускаются вниз по склонам, надеясь победить вершины, каждый своим способом. Чтобы сделать это им приходится вступить в места, где бесконечно долго обитают лавины.

Снежные лавины – одно из стихийных природных явлений, способных вызвать гибель людей и причинить значительные разрушения. Лавины сходят во многих горных системах земного шара, где выпадает снег – от приполярных хребтов Антарктиды и Гренландии до высочайших вершин Альп, Кавказа, Гималаев, Кордильер. Цель настоящего реферата – узнать, что такое лавина, понять силу ее снежных потоков, молниеносно спускающихся вниз по склонам гор.

Я выбрала эту тему, потому что хочу понять, что такое  лавина. Снег и лавины таят в себе много загадок. Самая интересная загадка заключается в том, почему в один день снег мирно лежит на склоне, а в другой обрушивается мощной лавиной.

Исследователи и эксперты продвинулись в обнаружении, предотвращении и обеспечении безопасности, но лавины продолжают получать свои жертвы по всему миру. Каждый год лавины забирают 150 жизней по всему миру, и это число в последние несколько десятилетий увеличилось. Тысячи людей попадают в лавины и захоронены под ними или травмированы. Все, от катающихся на снегоходах до лыжников и автомобилистов на шоссе, попадают в лапы «Белой смерти». Это происходит в основном от незнания инструкций по технике безопасности и элементарных правил поведения в лавиноопасных районах. Статистика лавинных катастроф отмечает, что 90% лавин, сопровождающихся гибелью людей, были вызваны самими жертвами. Чтобы избежать лавины, нужно уметь прогнозировать появление естественной лавины, для этого нужно знать следующие вещи: когда и где сходят лавины; факторы, способствующие образованию лавин; шкалу лавинной опасности.

Чем больше ты знаешь о  состоянии окружающей среды и  ситуации, тем более безопасным будет  твое путешествие.

Глава 1. Что  такое лавины, и какие они бывают.

 

1.1. Что такое лавины.

 

Лавина – (нем. Lawine, от лат. labina – «оползень») масса снега, падающая или соскальзывающая со склонов гор. Древнегерманское слово «лафина» произошло от латинского «лабина». Епископ Исидор из Севильи (570-636 год н. э.) упоминал «лабины» и «лавины» – это первый литературный источник. В фольклоре лавины называют «белая смерть», «белые драконы», «белые невесты».

Длительное время лавину представляли в виде снежного кома, который летит  вниз по склону и увеличивается за счет налипания новых порций снега (так изображали лавину почти все древние гравюры). Шаром лавину представляли вплоть до XIX в. Многообразие снежных лавин и многоликость форм ее движения затрудняли понимание физики лавин. Лавина относится к многокомпонентным потокам, т. к. состоит из снега, воздуха и твердых включений. Физика таких потоков очень сложна.

 

Сход лавины, как все стихийные силы Земли, зрелище красивое и страшное. Сначала где-то в вышине раздается глухой звук, а затем безмолвные горы словно оживают. Со склона вниз, искрясь миллионами снежинок, устремляется огромное облако снега. Оно достигает дна долины, высоко поднимается снежная пыль, и все исчезает, как в тумане. Через некоторое время снежная пыль ложится, но днище долины покрывают бесформенные груды снега, настолько плотные, что похожи на куски льда. В них торчат ветки, обломки стволов деревьев, камни.

Снег для лавин –  манна небесная, единственный источник пищи. Все знают, что такое снегопад, но далеко не каждый представляет себе, как он неистов в горах, где небеса извергают намного больше снега, чем на равнинах. Как писал в 1940 г. российский географ Давид Арманд, в Хибинах (горы на Кольском полуострове) зимой выпадает столько снега, что его хватило бы для того, чтобы построить три Москвы.

Снег в горах накапливается неравномерно из-за ветра, который переносит снежинки при метелях. Поэтому в некоторых местах, защищенных от ветра, например, в седловинах (понижениях между вершинами) или горных цирках (чашеобразных углублениях), иногда образуются снежные толщи глубиной 15–20 м. В то же время наветренные склоны остаются практически без снежного покрова. Из-за метелевого переноса снега, например, в Восточных Карпатах на подветренных склонах находится почти 70% всех очагов лавинообразования – мест, где зарождаются лавины.

Часто лавины сходят по уже  имеющимся понижениям на склонах, например по руслам ручьев, ложбинам, оврагам, и  формируют при этом лавинные лотки (желоба на склоне, по которым сходят лавины). Каждый год, много раз сходя по одному и тому же пути ежегодно, лавины выпрямляют, расширяют и углубляют лотки. Иногда лавина устремляется вниз по лотку, созданному людьми. На Кавказе известны случаи схода лавин вдоль просек горнолыжных подъемников. Но лавина может сойти и по ровной поверхности пологого склона, двигаясь подобно оползню. Когда снег полностью покрывает склоны и его накапливается достаточно много (не менее 10–15 см), он может начать соскальзывать вниз по склону, также лавина может образовать на месте схода лавинный конус мощностью иной раз в несколько десятков метров.

 

1.2. Причины  возникновения.

 

Во время обильного  снегопада нередко выпадает такое  количество снега, которое просто не удерживается на склоне, и тогда  сходит лавина из свежевыпавшего снега. Чтобы рыхлый снег обрушился вниз, иногда достаточно небольшого сотрясения поверхности, например падения камня, крика. Сейсмические толчки и землетрясения обычно вызывают сход лавин на обширной территории. Причинами снежных обвалов также являются резкая смена температур воздуха; дожди, которые насыщают снег водой и тем самым нарушают его устойчивость на склонах; пересечение заснеженного склона лыжниками; полет сверхзвукового самолета.

Пушистое снежное покрывало  в горах только издали выглядит безобидным. Австрийский исследователь Матиас Здарский сказал про это: «Невинный на вид белый снег – это не волк в овечьей шкуре, а тигр в шкуре ягненка». «Подходящие» склоны для лавин имеют крутизну 15-45 градусов. На более пологих склонах снег стекает постепенно, а на более крутых не задерживается.

 

1.3. Как движется лавина.

 

Участок горного склона и дна  долины, на котором образуется, движется и останавливается лавина, называется лавиносбором. Вверху находится лавинный очаг – место зарождения, а ниже – русло и конус выноса лавины.

Снег, лежащий на склоне, приходит в движение под действием силы тяжести. До поры до времени силы сопротивления сдвигу (сцепление снега с нижними его слоями или грунтом и сила трения) удерживают снег на склоне. Кроме того, смещению пласта мешает снежный покров, расположенный ниже, и удерживает тот, который лежит выше. Снегопад или метель, перекристаллизация снежной толщи, появление в толще жидкой воды ведет к перераспределению сил, действующих на снег.

Снегопад перегружает склоны снегом, и силы, удерживающие снег, не поспевают за нарастанием силы тяжести, стремящейся его сдвинуть. Перекристаллизация ослабляет отдельные горизонты, уменьшая удерживающие силы. Быстрое таяние снега из-за повышения температуры или промачивание снега дождем резко ослабляет связи между снежными зернами, тоже снижая действие удерживающих сил.

Чтобы лавина стронулась с места, ей нужен первый импульс. Таким спусковым  механизмом выступают обильные снегопады  или сильные метели, потепление, теплый дождь, срезание снега лыжами, вибрация от звуковой или ударной  волны, землетрясения.

Лавины начинают свое движение или «из точки» (при нарушении устойчивости очень малого объема снега), или «от линии» (при нарушении устойчивости сразу значительного пласта снега). Чем снег рыхлее, тем меньше его надо для начала лавины. Движение начинается буквально с нескольких частиц. Лавина из снежной доски начинается с растрескивания снежного покрова. Узкая трещина быстро разрастается, от нее рождаются боковые расщелины, и вскоре снежная масса отрывается и несется вниз.

В зоне зарождения лавина набирает силу, захватывает первые порции снега со склона и быстро превращается в бурный поток, все сметающий на своем пути. В зоне транзита она несется вниз по склону, все более наращивая массу, ломая кусты и деревья. Постепенно движение замедляется, массы снега нагромождаются в виде лавинного конуса выноса. Здесь формируется зона отложения лавины. В зоне отложения образуются снежные конусы толщиной от 5 до 30 м, а иногда и больше. Зимой 1910–1911 гг. лавина с хребта Бзыке на Кавказе оставила в ущелье р. Белой завал толщиной в 100 м. Снег в нем стаивал несколько лет.

В отсутствии снегопадов снег постепенно «созревает» для порождения лавин. С течением времени снежная толща постепенно оседает, что приводит к ее уплотнению. Источниками лавинной опасности служат ослабленные слои, в которых формируются слабо связанные кристаллы глубинной изморози. Она-то и разъедает нижний слой снежного покрова, подвешивая верхнюю толщу.

Снег обычно начинает соскальзывать с очень небольшого участка, но лавина движется по склону, подобно огромному кому, увлекая за собой все новые и новые снежные массы. Гремящее облако, которое состоит из кристалликов снега и воздуха, с огромной скоростью устремляется вниз. В падающем и скользящем потоке обнаруживаются снежные комья, шары, пласты. Форма их зависит от состояния снега, его насыщенности влагой, а также от особенностей рельефа.

На гребне несущегося снежного вала появляются обломки скал, щебень, камни, сломанные стволы и ветви деревьев, которые лавина прихватывает с собой. Это говорит о том, что снежная масса интенсивно перемешивается при движении. Внизу, у подножия, где склон более пологий, скорость лавины резко уменьшается и она постепенно останавливается. Там, где она остановилась, образуется огромный снежный завал. Снег в нем быстро смерзается и становится исключительно плотным.

 

1.4. Снежная доска.

 

Если снег накапливается в течение  нескольких недель или даже месяцев, то верхний слой снежной толщи  из плотно уложенных ветром кристаллов становится жестким. Кристаллы в  нижней ее части из-за вертикального перемещения водяных паров начинают расти, приобретают форму ледяных столбиков и образуют слой глубинной изморози. Одновременно происходит сублимация снега, т. е. переход воды из твердого состояния в газообразное (кристаллы льда начинают испаряться). В конце концов, под верхними слоями образуются пласты снега, обладающие меньшей плотностью. Создается подобие доски, под которой – пустота. Под действием собственного веса верхний плотный слой как бы сминает нижний слой снега с меньшей плотностью, проседает, и «снежная доска» начинает свое движение. Она разламывается на части с громким характерным звуком, и обломки снежной доски, сталкиваясь друг с другом, несутся вниз. Обычно подобная лавина начинается с отрыва снега на значительной площади. Скорость снежных досок может достигать 200 км/ч.

 

1.5. Сухие и мокрые лавины.

 

Большинство катастрофических лавин  возникало после многодневных обильных снегопадов, перегружавших склоны. Уже при интенсивности снегопада 2 см/ч, длящемся до 10 часов подряд, возникает лавинная опасность. Свежеотложенный снег нередко бывает несвязанным и сыпучим, как песок. Такой снег легко порождает лавины. Лавинная опасность многократно возрастает, когда снегопады сопровождаются ветром. Обручев назвал такие лавины «сухими»: «Они срываются зимой после сильного снегопада без оттепели, когда надувы снега на гребнях и крутых склонах достигают такого размера, что сотрясение воздуха от порыва ветра, выстрела, даже громкого крика вызывает их отрыв. Последний очень облегчается, если свежий снег ложится на гладкую, схваченную после оттепели морозом поверхность старого снега. Эти лавины летят вниз и одновременно наполняют воздух снеговой пылью, образующей целую тучу». От состояния снега зависит не только форма, но и скорость движения лавин. Лавины, состоящие из сухого, рыхлого, мягкого снега, стремительно движущегося, подобно снеговоздушному облаку, являются самыми быстрыми. Чем больше воздуха в лавине, тем быстрее она движется. Скорость сухих лавин может достигать 100 – 120 м/с, но у большинства из них она составляет 20 – 50 м/с.

Состояние снежного покрова резко  изменяется, когда в нем появляется вода, которая значительно ослабляет  прочность снега. При резком таянии или интенсивном дожде структура  толщи быстро разрушается, и тогда формируются грандиозные «мокрые» лавины. Они сходят весной на обширных территориях, иногда захватывая весь снег, накопившийся за зиму. Их еще называют грунтовыми, потому что они движутся прямо по грунту и сдирают почвенный слой, камни, куски дерна, кусты и деревья. Это очень тяжелые лавины. Исследователи установили, что в начале зимы на склонах, обращенных к югу, лавины, как правило, сходят реже, чем на северных. Это объясняется тем, что на южных склонах снег сильнее прогревается солнцем, быстрее оседает, тает, и критическая масса снега (необходимая для схода лавины) просто не успевает накапливаться. Однако в то же время на таких склонах снег быстрее насыщается влагой и теряет свою устойчивость. Движутся мокрые лавины со скоростью 10 – 20 м/с, принимая форму стремительного потока с четко обозначенными берегами.

В процессе своего движения лавины могут  переходить из одного типа в другой или составлять комбинацию разных типов  лавин, из-за разной плотности, влажности  и температуры встречных снежных  масс.

 

1.6. Воздушная  волна. Сила удара.

 

Главная опасность лавин, состоящих из сухого снега, движется перед их фронтом. Это – воздушная  волна, образующаяся вследствие того, что стремительно несущаяся снежная  масса сжимает воздух перед собой. Под напором такого ветра деревья нередко ломаются, еще до того, как на них обрушится основная часть снега. Отмечены случаи катастроф даже на расстоянии 600 м от края лавины. Австрийский исследователь лавин Вальтер Фляйг писал: «Жутко становится человеку, когда далеко впереди облака пыли ели начинают вдруг клониться к земле, высоко в воздух взлетают ветки, целые деревья и даже обломки скал».