Вы можете подумать, что белые медведи - и возможность нападения - представляют самую большую опасность для норвежского арктического архипелага Шпицберген. Но лавины убивают на Шпицбергене гораздо больше людей, чем белые медведи. Исследователи из Норвежского университета науки и технологии и Университетского центра на Шпицбергене работают над улучшением прогнозирования лавин и защиты от лавин в Арктике.
Одну минуту он грел молоко для кофе. Затем его мир перевернулся.
Мальте Йохманн был на своей кухне в Лонгйире, когда 19 декабря 2015 года на него обрушилась лавина. Его дом был одним из 11 домов, буквально оторвавшихся от основания стеной снега. Он кувыркался на кухне вместе со своим партнером, их двумя детьми и приехавшим другом. Снег от лавины заполнил дом, выбив окна и двери, но Йохманн каким-то образом сумел встать на ноги, чтобы откопаться и спасти остальную часть своей семьи и своего друга.
Двум другим людям в этих домах повезло меньше, и они погибли в лавине, погребенные под двумя и более метрами снега. Смерть и разрушения в результате оползня сделали его самым страшным стихийным бедствием в этом городе с населением 2000 человек за последнее время. Согласно сообщениям местной газеты Svalbardposten, по состоянию на начало февраля страховые расходы, связанные с аварией, включая снос руин домов и возможное новое строительство, приблизились к 50 миллионам норвежских крон, или около 5,6 миллиона евро.
Но если вы посмотрите на то, сколько осадков выпало на самом деле, вы можете не подумать, что такая разрушительная лавина возможна, - говорит Александр Прокоп, исследователь лавин в UNIS, Университетском центре на Шпицбергене.
«В аэропорту выпало 18 миллиметров осадков», - сказал Прокоп из своего офиса в Лонгйире. "Но разлом, высота макушки лавины, где она откололась от снега, была до 4 метров высотой."
От немедленных действий к исследованию общей картины
После трагедии более года назад норвежские власти приняли ряд мер для защиты жителей Лонгйира в их арктических домах. Они создали новую карту оценки рисков для города и внедрили систему предупреждения о сходе лавин, которой в настоящее время управляет Норвежское управление водных ресурсов и энергетики. Норвежское управление водных ресурсов и энергетики также опубликовало тематическое исследование Лонгйира, в котором представлены возможные методы защиты зданий и других сооружений от лавин и повреждений от вечной мерзлоты.
Но ситуация с климатом и рисками в Лонгйире, крупнейшем городе островного архипелага, претерпевает огромные изменения из-за глобального потепления. В то же время, по словам Прокопа, существует относительно мало долгосрочной информации о повторяемости погодных условий, повышающих риск схода лавин и оползней.
Проблема здесь, на Шпицбергене, заключается в том, что у них нет измерений, подходящих для исследования (такого рода) опасностей. У них есть только измерения осадков в аэропорту, которые вы не можете использовать для данных о снеге., - сказал он.
Прокоп и исследователь Арне Ольберг из Норвежского университета науки и технологий (NTNU) планируют изменить это. Прокоп работает над установкой сети приборов для измерения снегопада по всему городу. Эта информация жизненно важна для улучшения прогнозирования лавин. В то же время он и его ученики провели подробные измерения после смертоносной лавины 2015 года, которые используются для точной настройки компьютерной модели, которая также поможет улучшить прогнозирование.
Алберг, который в настоящее время является руководителем группы арктических технологий в UNIS в дополнение к своему членству в NTNU, сосредоточен на давлении снега и силах, воздействующих на здания или другие искусственные сооружения. Один из учеников его магистра исследует лучший способ измерения этих сил в холмах вокруг Лонгйира. Эта информация может помочь при проектировании противолавинных ограждений или других конструкций для защиты существующих домов или зданий, говорит Олберг.
Арктические и альпийские снежные покровы разные
Прокоп, австриец, который также является заядлым лыжником, не понаслышке знает, как жители Альп защищают свои деревни от разрушительного действия лавин. Его последняя научная публикация, вышедшая в сентябре прошлого года, полностью посвящена новой методологии планирования снежных заграждений в альпийской местности.
Но хотя исследователи уделяют много внимания лавинной опасности и смягчению последствий в Альпах, гораздо меньше известно об арктических условиях. И эти условия совсем другие.
Во-первых, такие арктические районы, как Шпицберген, покрыты вечной мерзлотой или постоянно мерзлым грунтом. Это важно, потому что разница температур между верхней частью снежного покрова и нижней частью у земли важна для создания условий, которые могут спровоцировать сход лавины.
Снежные ученые, такие как Прокоп, называют эту разницу температур градиентом. Если градиент большой, с большой разницей температур между верхней и нижней частью снежного покрова, снежный покров, скорее всего, будет неустойчивым.
Это связано с тем, что большие перепады температур способствуют росту снежных кристаллов. Крупные кристаллы, плохо связанные с остальным снегом, создают слабый слой в снежном покрове. Слабый слой - это именно то, на что это похоже: слой в снежном покрове, где есть слабая или скользкая поверхность, или слой, который позволяет снегу сверху соскальзывать.
Слабые слои очень распространены в арктических снежных покровах, отчасти потому, что снежный покров часто очень неглубокий. Неглубокий снежный покров может привести к большему температурному градиенту. Изменение климата также сделало слабые слои гораздо более распространенными, потому что изменение климата сделало более вероятными резкие перепады температуры. По словам Прокопа, в один день на Шпицбергене может быть сильный холод, а на следующий - дождь. Если на поверхности снега образуется корка от дождя, это создает скользкую поверхность для нового снега, который может скапливаться сверху во время последующих метелей.
Знание того, где и сколько скапливается снега
Однако тонны снега с грохотом обрушились на Лонгйир 19 декабря 2015 года не из-за неглубокого снежного покрова. Вместо этого сильные ветры очистили вершины гор и отложили весь собранный снег в охраняемые районы, такие как склон холма под названием Лиа, где сошла лавина.
Это потому, что снесенный ветром снег является еще одним ключевым фактором, определяющим причину схода лавины, говорит Прокоп.
«Фактическое количество снегопадов на Шпицбергене не так уж важно, но из-за сильных ветров и большого количества снега в зону схода лавин может попасть много снега», - сказал он. «В этом была проблема с этой лавиной».
Установка приборов для измерения глубины снежного покрова вокруг Лонгйира позволит Прокопу и другим знать не только количество выпавшего снега, но и количество снега, повторно нанесенного ветром. Эксперты по лавинам во всем мире считают, что ежедневная высота снега в 30 см (независимо от того, ветровая или свежевыпавшая) является критической величиной, которая может увеличить риск схода лавин.
"Это ключевая сумма, когда вы должны принять меры", сказал он.
Построение прогностической модели
Еще один способ улучшить способность прогнозировать сход лавин - это создать компьютерную модель, в которой вы вводите разные условия снега для разных мест и смотрите, что предсказывает модель.
Прокоп и его студенты предприняли действия сразу после смертельной лавины 2015 года, чтобы собрать жизненно важную информацию для построения именно такой прогностической модели.
«Мы попытались задокументировать событие, то, что произошло на самом деле», - сказал он.
"Как выглядел снежный покров? Сколько снега нанесло? А как насчет ветра? У нас были фотографии и лазерное сканирование, и мы создали модель снежной поверхности с высоким разрешением, чтобы мы могли фактически знать, сколько снега был освобожден" во время схода лавины.
Близость лавиноопасного склона к городу и тот факт, что люди фотографировали склон, когда ветер собирал снег на склоне и вокруг зданий, также помогли получить очень полезную информацию, сказал Прокоп.
"Это очень важно и часто отсутствует, потому что вы не видите, где была выпущена лавина или никто не может туда подняться", - сказал он. «Здесь, в Лонгйире, туда легко добраться, и у нас есть фотографии до схода лавины».
У Прокопа есть аспирант, который работает с информацией о других лавинах, которые произошли вокруг Лонгйира, чтобы отрегулировать модель. Затем, по его словам, вы можете просто изменить высоту снега и посмотреть, как далеко уйдет лавина или сколько снега она может отложить.
Снеговые нагрузки и защитные ограждения
Пока Прокоп изучает лавины, Ольберг, как инженер-строитель, интересуется, какие силы оказывает снег, прежде чем он соскользнет в лавине. Такая информация важна, если город решит построить какое-то защитное сооружение для предотвращения схода лавин.
В других местах Норвегии и в других районах, подверженных сходу лавин, например, города возводят ряд снежных заграждений на склонах, где достаточное количество снега может накопиться и рухнуть в виде лавины.
Есть по крайней мере два типа заборов, говорит Алберг. Первый вид состоит из открытых ограждений (которые по сути представляют собой ветрозащитные экраны, половина площади которых открыта). Эти сооружения замедляют ветер, из-за которого снег оседает на подветренной стороне забора.
«Это своего рода спроектированное перемещение скопления снега», - сказал Ольберг. «Он скапливается в подходящих, «безопасных» местах, а не на дороге, на железной дороге или где-то еще, что вы пытаетесь защитить». По его словам, проблема с таким забором для снега заключается в том, что для скопления снега требуется довольно большая площадь.
Второй вид защиты, который можно построить, включает в себя заборы, стены или земляные дамбы, расположенные последовательно вдоль склона. Эти конструкции не обязательно предотвращают накопление снега, но помогают закрепить снег, чтобы он не начал скользить и не вызвал схода лавины. Снег все равно будет скапливаться, но он надежно «закрепится», если заборы надежно закреплены в земле.
Однако, «если вы собираетесь предпринять какие-либо действия по обеспечению безопасности, вам нужно знать, какую силу будет испытывать конструкция», - сказал Ольберг. По его словам, несмотря на то, что на материковой части Норвегии было проведено немало исследований такого рода сил, на Шпицбергене условия совершенно иные, чем на материке.
«Никто не может гарантировать, что руководства по проектированию с материка будут работать», - сказал Ольберг. «Но если вы думаете о том, чтобы построить что-то, что будет сдерживать снег, вы должны знать, как ведет себя снег».
Альберг надеется собрать данные за несколько лет, используя систему измерения нажимной пластины, которая была разработана в рамках исследования одного из его студентов-магистров. Тогда, говорит он, если город решит построить какие-то защитные сооружения, у инженеров будет нужная информация.
Однако остается открытым вопрос, решит ли город строить снегозаборы или другие защитные сооружения.
«Шпицберген - это место, где так много исторических построек, - сказал он, - которые охраняются норвежским законодательством». Кроме того, есть фактический физический эффект от строительства больших заборов на склонах гор вокруг города.
"Это было бы некрасиво", сказал он. «Это было бы чем-то вроде атаки на окружающую среду. Потребуется 50 лет, чтобы растительность (которую нужно было потревожить, чтобы построить сооружения) вернулась».
Опаснее белых медведей
В то время как Норвежское управление водных ресурсов и энергетики начало предоставлять прогнозы лавин для Шпицбергена, Прокоп говорит, что хочет создать устойчивую систему защиты от лавин, основанную на самом островном архипелаге.
«Мы хотим помочь городу узнать, когда опасно, а когда нет, и как себя вести», - сказал Прокоп. По его словам, такая автоматизированная система также должна быть независимой от местных знающих людей, хотя знание местных условий очень важно.
В горах за пределами Лонгйира измерение пространственной глубины снежного покрова. Фото: личное «Люди остаются на Шпицбергене в среднем 4 года, а затем уезжают», - сказал он. «Проблема в том, что тогда уходит и знание».
В качестве одного из примеров этого Прокоп указал, что в 1992 году была создана карта опасностей для района Лонгйира, которая показала, что Лиа, район, где сошла лавина, находится в опасности. В общем, трагедия была важным, хотя и неприятным напоминанием о силе окружающей среды.
«Людям может быть интересно узнать, что за последние 15 лет в лавинах погибло 7 человек», - сказал он."Но за последние 35 лет от нападения белого медведя погибло всего 3 человека. Скорее ты погибнешь от лавины на Шпицбергене, чем от белого медведя."