Дослідники зі Швейцарії та США отримали нове уявлення про те, як плитні лавини починаються на засніжених схилах гір, узгодивши прогнози двох конкуруючих теорій. На чолі з Йохан Гауме у École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) команда використала розрахунки, комп’ютерне моделювання та спостереження за реальними лавинами, щоб показати, що тріщини, відповідальні за падіння снігу, утворюються за механізмами, подібними до тих, які виявляються під час скидних землетрусів. Результат може полегшити прогноз, коли і де утворяться лавини.
Лавини можуть бути спровоковані різноманітними можливими механізмами, багато з яких залежать від конкретних умов, таких як пухкий, мокрий або порошкоподібний сніг. У плитних лавинах механічне руйнування починається в слабких, дуже пористих шарах снігу, які поховані під свіжими, більш зв’язаними шарами.
На крутих гірських схилах вага нового снігу може подолати тертя між двома шарами. Коли це трапляється, у верхньому шарі утворюються широкі тріщини, які поширюються вздовж схилу гори зі швидкістю понад 150 м/с, спричиняючи сповзання та відколювання плит щільного снігу.
Конкуруючі теорії та механізми
Вчені розробили дві конкуруючі теорії про природу цього механізму вивільнення. Перше припускає, що слабкий шар снігу руйнується під дією напруги зсуву, яку створює верхній шар. Другий стверджує, що основним винуватцем є колапс пористої структури нижнього шару.
Хоча дрібномасштабні експерименти, здається, підтверджують перший механізм, тріщини, які з’явилися в цих попередніх дослідженнях, поширювалися набагато повільніше, ніж у реальних плитових лавинах. Грунтуючись на цих доказах, команда Гауме припускає, що жоден механізм не несе одноосібної відповідальності: скоріше шари снігу, що зміщуються, переходять від одного механізму до іншого.
Щоб перевірити свою теорію, дослідники створили масштабну симуляцію двох шарів і змоделювали поширення тріщин у верхньому шарі під час переходу між двома механізмами. Потім вони порівняли свої виміряні швидкості поширення з тими, що спостерігалися у відеозаписах справжніх плитних лавин.
У своєму найточнішому моделюванні команда виявила, що тріщини почали утворюватися, коли пористий нижній шар руйнувався під вагою нового снігу, як припускає друга теорія. Однак, як це сталося, вплив сили зсуву між шарами взяв верх, ініціювавши утворення тріщин за допомогою механізму, якому віддає перевагу перша теорія.
Крижана лавина потрапляє в лабораторію
Ці спричинені зсувом тріщини згодом поширювалися вздовж тріщин, уже утворених другим механізмом, дозволяючи їм рухатися набагато швидше, ніж якби вони поширювалися через структурно непошкоджений сніг. У моделюванні команди ці розповсюдження точно імітували ті, що спостерігалися під час реальних лавин.
Гауме та його колеги кажуть, що висновки їх дослідження, опублікованого в природа, може допомогти підвищити точність систем прогнозування лавин, дозволяючи гірським громадам і гірськолижним курортам краще оцінювати ризики, які вони становлять. Механізми, які вони виявили, також мають разючу схожість із землетрусами зі скиданням – це означає, що подальші дослідження можуть дати сейсмологам таку ж важливу інформацію.
