Механизмы возникновения лавин

В ходе общения в отечественном сообществе лавинщиков (ученых и практиков) выяснилось, что механизмы возникновения лавин многие понимают по-разному. Даже на концептуальном уровне. Последняя дискуссия на эту тему в России была лет 35-40 назад. До этого, некоторые простейшие модели и их возможная практическая реализация рассматривались в «Руководстве по снеголавинным работам (временном)» 1965 г. и «Практическом пособии по прогнозированию лавинной опасности»1979 г. После этого предлагались еще несколько моделей, но корректных независимых проверок всего этого не было. За рубежом исследования также велись и продолжаются, но и их результаты на практике не используются. Напротив, оттуда к нам пришли простые (по их выполнению) тесты, с похлопыванием и надавливанием. Если раньше использовались пенетрометры и динамометры с рамками, то теперь достаточно лопаты или лыжной палки для оценки устойчивости снега на склоне. Сами такие тесты не являются измерениями, а количественная связь их результатов с устойчивостью не установлена (как впрочем и для методик с измерениями характеристик снега). В итоге, механическая устойчивость снежного покрова на склоне оценивается субъективно. Проблемой также является отсутствие взаимодействия между теми, кто проводит полевые наблюдения и определяет их необходимость (сейчас это в основном люди с географическим образованием) и специалистами, способными полученные данные обоснованно интерпретировать и предлагать новые необходимые измерения и методики (это механики, математики, физики и др.).

Считаем, что было бы полезно обсудить все научные и практические аспекты, касающиеся использования моделей механической устойчивости снега на склоне и прогнозирования возникновения лавин в отдельном лавинном очаге.

В качестве платформы для такой дискуссии предлагается сайт Лавинной ассоциации России. Мнения и вопросы о применимости тех или иных подходов, моделей и методик для этих целей, а также об их качестве и доверии к ним, просим направлять по адресу avalanche-association@mail.ru или загрузить, воспользовавшись специальной формой ниже.

Итогом дискуссии будет специальное совещание или конференция, сроки и формат которых будут определены позднее.

Приглашаем всех желающих принять участие в обсуждении и высказать свое мнение по обозначенной теме.

Предлагаем Вам отправить комментарий или вопрос по теме. Если Ваше обращение до 10 строк, можно воспользоваться формой ниже. Если больше и содержит формулы, то просим Вас прислать его на адрес ассоциации avalanche-association@mail.ru. Все обращения будут рассмотрены и опубликованы на сайте в течение нескольких дней.

Отправить вопрос для обсуждения
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности (ваш e-mail не будет опубликован на сайте, он может быть использован только для связи с вами; под комментарием будут опубликованы ваши ФИО). 
Обсуждение механизмов возникновения лавин
  • Шаповалов Вячеслав Феликсович
    Ассоциация Горных Гидов России
    Про то, что результаты не используются - это неверно. Европейская служба предупреждения лавин -EAWS, вполне себе основывается на проведении "лыжных" тестов. https://www.avalanches.org/. Тест рутчблок определяет устойчивость склона с точностью 5% процентов. Тест на сжатие 100% определяет устойчивые склоны. Основным механизмом инициации на данный момент является теория антитрещин, для которой есть математическая модель и не одна. Ее основной тезис, что лавина инициируется от точечного воздействия.
    Есть модели для смешанного критерия, которые рассматривают два условия. Это появление начальной трещины, вызваной точечной нагрузкой, и ее распространение основанное на энергетическом балансе. Энергия появляется от нормального, и сдвигового смещения. Поэтому всякие "рамки" не имеют смысла, поскольку не учитывают появления трещины от сжатия.
    Для естественной лавины также необходима начальная трещина, вызванная деформацией снежного покрова.
    "Постукивание" вполне объективный инструмент, поскольку силы постукиваний различаются на порядок (в 10 раз). Наоборот, всякие "рамки" субъективны, поскольку зависят от того, в каком слое они были использованы - что зависит от исследователя. Исследования снежного покрова: размеры, тип кристаллов, твердость также имеют низкую точность.
  • Черноус Павел Александрович
    Президент Лавинной ассоциации России
    Уважаемый Вячеслав Феликсович!
    Спасибо, что высказались на обсуждаемую тему. Вы пишете, что есть теории трещины и антитрещины. Есть и другие. И не одна. Но нет результатов надежной проверки ни одной из них. Я не знаю, какого вида оценки дает EAWS и только ли на основе «лыжных тестов». Если есть ссылка на то, как они это делают, пожалуйста, дайте ее. Не думаю, что они это делают для конкретных лавинных очагов. Если есть формальная методика определения устойчивости снега на склоне с помощью рутчблок теста в лавинном очаге, как она связана с возникновением лавин в отдельном лавинном очаге, есть ли оценки качества ее применения, также дайте ссылку. Что понимается под 5%? Как и где получена эта величина? Как определить возможность возникновения лавин на склоне с помощью теста на сжатие? Какой тут количественный критерий? Что эти тесты говорят о механизме возникновения лавины? Может он касается только лыжников или снегоходчиков? Если можно, объясните про трещину от сжатия. Это трещина направлена вдоль склона или перпендикулярно ему? Вроде бы при сжатии (нормальной нагрузке) трещина вдоль склона должна закрываться. Возможно, при тесте сжатия не трещина распространяется, а происходит коллапс слабого слоя? Я не специалист в механике разрушения материалов, но некоторые механизмы описывают возникновение лавины без упоминания трещин. Например, модель А.Н. Божинского, [Божинский А.Н., Лосев К.С. Основы лавиноведения. 1987] в которой снежный покров рассматривается, как тонкая упругая оболочка переменной плотности. Возможно, проскальзывание снега по подложке в этом случае и есть трещина? Очевидно, что сдвиг (проскальзывание) в образовании лавины из снежной доски присутствует.  Вопрос, является ли он первоначальным событием или ему предшествуют другие нагрузки (не сдвиговые) и связанные с ними деформации. Я не могу сказать ничего плохого о «лыжных» тестах, т.к. не знаком с оценками их качества при определении возможности возникновения лавины в отдельном лавинном очаге. Мой опыт говорит о том, что рамочные тесты хотя и обеспечены метрологически, в том виде, в котором они используются, с возможностью возникновения лавин связаны слабо и нуждаются в модификации. Здесь я с Вами согласен. Хотя рамочные тесты делались много лет и до сих пор делаются. То, что «лыжные» тесты через некоторое время  также оценят, как ненадежные, я не исключаю. Допускаю и даже уверен, что механизмов возникновения лавин из снежной доски несколько. Лишь понимая их мы сможем определить необходимые измерения, для оценки возможности возникновения лавины, и построить модели ее возникновения. Надеюсь, что к нашей дискуссии подключатся специалисты по механике разрушения материалов.

  •  Юрий Германович Селиверстов
    НИЛСЛС, Географический факультет, МГУ имени М.В. Ломоносова
    Извиняюсь за проявление эмоций, но вижу очередную "кремлевскую таблетку". Напоминаю, что лавины имеют различный генезис (классификации Аккуратова, Лосева, Дзюбы) и механизм их образования также различен - никак не может быть единым.
    Большая просьба дополнять текст "есть модели" конкретными примерами с указанием основных публикаций.
    Простукивание ничем не отличается по качеству от измерений сдвига рамкой - абсолютно такой же субъективизм. Но динамометром определяются конкретные значения. Увы, мастеров по рамке уровня Н.Барашева раз-два и обчелся.
    Технология измерений сопротивления снега на сдвиг, срез, сжатие и пр. описаны детально в Руководстве 1965 г. Есть еще труды Б.Савельева. Получаются не субъективные качественные оценки, а опять же конкретные значения параметров.
    Утверждение "Исследования снежного покрова: размеры, тип кристаллов, твердость также имеют низкую точность" - с чего вдруг???
    Основная тема с этими измерениями - как интерпретировать полученные результаты для прогноза. Как-то чаще в публикациях уделялось больше места для описания метода, а не интерпретации полученных результатов. Это да. Но и в этом же Руководстве 65 есть интерпретации.
    Указания на интерпретацию результатов рютчблоктеста для прогноза лавин были изложены еще в 90-е Феном и Швайцером. Вот только 5% точности - как-то не верится от слова совсем - в таких случаях надо делать ссылки на исследование. Ну а уж 100% - это современный Росгидромет так только может. НЕ ВЕРЮ!
    Пока так. Непосредственно о механизмах как-нибудь потом. Всем рекомендую внимательно смотреть имеющиеся в большом количестве ролики с образованием лавин. Конкретно - сопровождающие обрушение снега эффекты. А то, что такие ролики что-то дают, так, к примеру, мы с С.Х.Созаевым с такими роликами, разложив их на кадры и положив на цифровую модель рельефа, скорость распространения трещин смогли определить.
  • Шаповалов Вячеслав Феликсович
    Ассоциация Горных Гидов России
    Павел Александрович, спасибо за ответ. Я предлагаю сузить немного дискуссию или хотя бы разделить. "Вроде бы при сжатии (нормальной нагрузке) трещина вдоль склона должна закрываться. Возможно, при тесте сжатия не трещина распространяется, а происходит коллапс слабого слоя?" - Да, это как раз основной момент в теории "антитрещин", что трещина должна закрываться, а она открывается. https://www.science.org/doi/10.1126/science.1153948. Heierly 2008. Это первая статья описывающая саму теорию. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0165232X10001965 это уже с математической моделью. Heierly 2011. На данный момент это основная теория инициации лавин в Европе. В Канаде за основу до сих пор используют другую теория McClung 1979. К сожалению, за ее давностью ее сложно найти в открытых для скачивания источниках. Но, я думаю, у вас есть доступ к таким вещам. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1981JGR....8610783M/abstract. Поэтому, несмотря на то, что тесты примерно одни и те же, их интерпретация у канадцев и европейцев существенно различается. Я бы даже даже сказал на уровне философии.
    EAWS работают на основе серии исследований связи тестов и устойчивости склонов. Это одна из свежих F.Techel et al 2020 https://nhess.copernicus.org/articles/20/1941/2020/ .
    Тут вы можете ознакомиться с рабочим процессом EAWS тут
    https://www.avalanches.org/wp- content/uploads/2022/12/EAWS_matrix_definitions_EN.pdf

    Это исследования по сравнению методов определения устойчивости Kurt Winkler, Juerg Schweizer 2008
    https://www.researchgate.net/publication/235977900_Comparison_of_different_snow_stability_tests_including_the_extended_column_test
    Отсюда взята цифра 5% для рутшблока.
Большое спасибо за проявленный интерес!