Пространственная оценка устойчивости снежного покрова для определения возможности схода лавин разных генетических типов

• Автор: Марченко, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 25.00.31
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ УСТОЙЧИВОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ОСЛАБЛЕННЫХ СЛОЕВ В СНЕЖНОЙ ТОЛЩЕ
1.1. Соотношение задач оценки устойчивости снежного покрова на склоне и прогнозирования лавин

1.2. Структура снежной толщи как фактор лавинообразования

1.3. Местоположения первичного нарушения в снежной толще при сходе лавин разных генетических типов
1.4. Условия формирования ослабленных слоев в снежной толще и связанных с ними лавин
1.4.1. Слой несвязного снега на поверхности снежной толщи, вызывающий сход лавин свежевыпавшего снега, сублимационной перекристаллизации и ингаляционных

1.4.2. Водонасыщенный слой, вызывающий сход_адвекционных и грунтовых лавин

1.4.3. Ослабленный контакт, приводящий к формированию лавиниз мягких снежных досок

1.4.4. Ослабленные слои, приводящие к сходу лавин из твердых снежных досок, и условия их разрушения
1.5. Классификация ослабленных слоев в снежной толще
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. КРИТЕРИИ ДЛЯ ПОИСКА И ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ОСЛАБЛЕННЫХ СЛОЕВ В СНЕЖНОЙ ТОЛЩЕ
2.1. Критерии для определения поверхностного слоя несвязного снега и оценки его устойчивости
2.2. Критерии для поиска ослабленного слоя или контакта, представляющего собой готовую поверхность для скольжения...,
2.3. Критерии для оценки возможности разрушения ослабленных слоев в толще снега и образования поверхности скольжения
2.3.1. Сдвиговый и просадочный механизмы разрушения ослабленных слоев при образовании лавин из твердых снежных досок
2.3.2. Сдвиговый механизм в практике расчетов устойчивости снежного покрова. Сопротивление снега сдвигу. Статический индекс. Индекс для лавин, инициированных лыжником. Структурный индекс
2.3.3. Сдвиговый механизм в практике расчетов устойчивости снежного покрова. Взвешенная сумма характеристик слоя, влияющих на его устойчивость
2.3.4. Механизм просадки снежного пласта в практике расчетов устойчивости снежного покрова. Соотношение плотности и размера зерен в слое
2.3.5. Механизм просадки снежного пласта в практике расчетов устойчивости снежного
покрова. Критический радиус трещины в плоскости сдвига
2.4. Критерии для оценки возможности схода водоснежных потоков с гравитационным
механизмом образования
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ СНЕЖНОЙ ТОЛЩИ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОГО КАВКАЗА
3.1. Физические модели эволюции снежной толщи и области их применения
3.2. Общая характеристика физической модели эволюции снежной толщи SNOWPACK
3.3. Апробация модели SNOWPACK в районе Красной Поляны, Западный Кавказ
3.3.1. Общая характеристика климата района и условий сезонов моделирования
3.3.2. Анализ и подготовка входных данных для моделирования эволюции снежной толщи..
3.3.3. Оценка качества результатов моделирования эволюции снежной толщи
3.3.4. Особенности строения смоделированной снежной толщи
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА НА СКЛОНАХ
4.1. Район исследования. Особенности рельефа. Выделение области моделирования
4.2. Роль рельефа при формировании снежного покрова. Построение нерегулярной сети точек на основе морфометрического анализа рельефа
4.3. Создание полей значений метеорологических элементов
4.3.1. Температура и влажность воздуха
4.3.2. Приходящая коротковолновая радиация
4.3.3. Температура на границе снега и грунта
4.3.4. Приходящая длинноволновая радиация
4.3.5. Скорость и направление ветра
4.3.6. Высота снежного покрова
4.4. Моделирование эволюции снежной толщи и оценка ее структурной неустойчивости в
точках анализа
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА НА ТЕРРИТОРИИ ГЛК «РОЗА ХУТОР»
5.1. Лавинная активность сезона моделирования. Выбор тестовых дат
5.2. Характеристика смоделированных полей показателей устойчивости. Сравнение результатов с данными натурных наблюдений за лавинами

5.2.1. Лавины свежевыпавшего снега
5.2.2. Лавины сублимационной перекристаллизации и сходящие по погребенному слою
поверхностной изморози (лавины из твердых снежных досок и смешанные)
5.2.3. Инсоляционные и адвекционные лавины
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программные коды, разработанные автором и использованные в ходе
работы (язык программирования МаЛАВ)
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Примеры форматов входных файлов для моделирования развития снежной
толщи с помощью модели 8Ж)¥РАСК
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Примеры структуры смоделированной снежной толщи в точках анализа

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Пример результатов расчета показателей устойчивости в точках анализа
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Пространственные поля показателей устойчивости для определения возможности схода лавин разных генетических типов

пороговые значения были установлены в ходе последующей работы на основе данных физического моделирования снежной толщи (в Таблице 1 выделены курсивом).
В «отсутствии» сцепления единственной силой, удерживающей снег на склоне, считается внутреннее трение. В связи с этим было сформулировано известное положение о том, устойчивость несвязного снега, как и всякой сыпучей среды, определяется величиной угла
естественного откоса,
равного углу внутреннего трения ф [9, 21, 34, 49, 54, 106], Угол естественного откоса - угол, образованный свободной поверхностью сыпучего материала (снега) с горизонтальной плоскостью [69]. В теории он зависит от шероховатости
зерен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от удельного веса материала (~ от плотности). Ввиду нашего вывода о том, что лавины из точки могут возникать лишь из слоев сухого снега, для лавинообразования определяющую роль будут иметь форма и размер зерен, а также плотность верхнего слоя. В [49, 58] упоминается о различной степени сцепления кристаллов даже в слоях свежевыпавшего снега, зависящей первоначально от типа выпадающих снежинок, однако такие тонкости на сегодняшнем уровне знаний не могут быть учтены. Угол внутреннего терния несвязного сухого снега согласно экспериментальным данным принимает значения П°<ф<30°, однако для кристаллов глубинной изморози может достигать 30°<^<40° [9,49].
В соответствии с вышесказанным, условие для осыпания несвязного сухого снега можно выразить в виде: И —> Ихр при ц/ > ф [20], где цг - уклон склона, Игр - критическая высота
Таблица 1. Набор критериев для поиска лавиноопасных счоев несвязного снега и определения их устойчивости
Тип слоя Условия для поиска слоя в структуре снежной толщи Условия для определения устойчивости слоя
Свежевыпавший снег Тип зерен + Угол внутреннего трения 17°<^<30°
Удельная поверхность контактов, 5 -
Температура воздуха, ТА Л 1 СЭ О
Влажность воздуха, КН -
Скорость ветра, <2 м/с
Перекристаллизованный снег воздействия инсоляции Тип зерен □ А Т°<ф<Ж
Удельная поверхность контактов, 5^ -
Т емпературный градиент в верхнем слое (примерно верхние 3 см), 75^ [25, 155] > 15'С
Диаметр зерен, с! > 1 мм
перекристаллизаци я всей толщи снега Тип зерен А 30°<^<40°
Удельная поверхность контактов, 5) -
Температурный градиент во всей снежной толще, 75^(25, 155] > 15" С
Диаметр зерен, с1 > мм
Высота снега, Я5 < 50ся