Лес традиционно считается фактором, препятствующим развитию лавинных процессов, и рассматривается как один из лучших способов защиты от лавин. Безусловно, наличие леса на крутых склонах существенно снижает интенсивность лавинообразования, но не может полностью предотвратить его вероятность. Влияние леса на лавинные процессы и условия схода лавин редкой повторяемости, сформировавшихся выше границы леса, достаточно хорошо изучены. В то же время практически не исследована проблема отрыва лавин среди леса. Ее изучение представляется особенно важным при разработке противолавинных мероприятий для лесистых низкогорий и среднегорий, в частности, на территории Сахалинской области.

Условия формирования и динамику лавин мы рассматриваем как единый процесс формирования снежной толщи в лавиносборе, прохождения ею цикла метаморфических преобразований, отрыва лавины под воздействием эндогенных и экзогенных факторов, ее движение, остановку и образование лавинного снежника. Интервал абсолютных высот, в котором развиваются лавинные процессы на Сахалине, начинается от уровня моря и достигает гребней водоразделов (0-1600 м). В зонах отрыва лавин лавиносборы часто покрыты густым каменно-березово-еловым лесом с примесью пихты и мелколистного клена (до отметок 800-850 м), площадь проективного покрытия которого достигает 80% (рис. 1а ), а расстояние между древесными стволами составляет 1-3 м. Высотную зону 800-1100 м занимают каменно-березовые леса, а выше (1000-1100 м) — кедровый стланик. Подлесок повсюду представлен кедровым стлаником и ягодными кустарниками. На Южном Сахалине ниже 800 м в подлеске почти повсеместно преобладает курильский бамбук.

В период формирования снежной толщи (декабрь-апрель) на Сахалине сходят лавины смешанного генезиса объемом более 50 000 м³ из лавиносборов, в которых зоны отрыва лавин покрыты смешанным или каменно-березовым лесом с подлеском из кедрового стланика, курильского бамбука, ягодных кустарников или высокотравья (см. рис. 1). В зонах транзита таких лавиносборов лес отсутствует, а подстилающая поверхность представлена кедровым стлаником, курильским бамбуком или высокотравьем.

Рис.1. Восточно-Сахалинские горы, Чамгинский перевал: а — линия отрыва лавины в каменно-березовом лесу, высота стволов 6-12 м, расстояние между стволами 1-3 м; фото В.И. Окопного; б — лес (берёза лже-Эрмана) в зонах отрыва лавин; фото Н.А. Казакова

В этот же период при сильных снегопадах (сумма осадков более 50 мм за двое суток) начинается массовое формирование лавин смешанного генезиса на крутых склонах (рис. 2), покрытых густым пихтово-еловым лесом. Отрыв таких лавин происходит на склонах крутизной 40-45^°среди этого леса (площадь проективного покрытия 100%, расстояние между древесными стволами 1-2 м). Относительная высота отрыва лавин от 20 до 100 м, дальность их выброса — от 50 до 200 м, объем — 100-500 м³. Скорости лавин невелики, что в сочетании с малыми объемами и незначительной длиной пути не приводит к уничтожению или к серьезным повреждениям леса в зоне их транзита. Лавинные отложения формируются в днищах речных долин и распадков. Отрыв лавин большого объема (более 100 тыс. м³ происходит, как правило, в гольцовой зоне на отметках выше 900-1000 м (верхняя граница леса), где подстилающая поверхность покрыта кедровым стлаником.

Таким образом, очевидно, что представление о лесе как об одном из лучших способов противолавинной защиты не бесспорно. На Сахалине лес на склонах способствует только уменьшению частоты схода и объемов лавин, но не препятствует в полной мере их формированию.

Рис. 2. Южный Сахалин. Пихтово-еловый лес на склоне крутизной 42^°. На таких склонах происходит отрыв лавин небольшого объема. Фото Н.А. Казакова

Причина активного развития лавинных процессов в сильно залесенных (площадь проективного покрытия 70-100%) среднегорьях и низкогорьях Сахалина и, напротив, снижения частоты формирования лавин в гольцовых зонах заключается в преобладающей роли в лавинных процессах метаморфизма снежной толщи. Решающее значение в образовании лавин имеют слои, состоящие из кристаллов гранной, полускелетной и скелетной форм.

При отсутствии оттепелей слой свежевыпавшего снега достигает полускелетной-скелетной стадии через 25-35 суток. Радиус ребра основания кристалла к этому времени увеличивается до 1,5-2,2 мм. В слое формируется волокнистая текстура. Через 40-50 суток коэффициент вторичного расслоения снежной толщи составляет 0,92-0,97, коэффициент перекристаллизации — 0,34-0,75. Такие характеристики снежная толща имеет в лавиносборах до высот 900-1050 м (верхняя граница каменно-березового леса с кедровым стлаником в подлеске). В высотной зоне 1000-1200 м (кедровый стланик) в результате ветрового воздействия формируется толща плотного (до 0,4-0,5 г/см³) метелевого снега. Скорость процессов метаморфизма в ней сильно замедлена. Как правило, скелетные формы здесь образуются редко (обычно к марту-апрелю). В гольцовой зоне (выше 1200 м) снежная толща в ноябре-марте представлена метелевым и гранным снегом (радиус ребра основания кристалла не более 1,5 см). Эта толща устойчива. В указанной высотной зоне формируются лавины сравнительно небольшого объема из первично-идиоморфного снега во время снегопадов и метелей и лавины редкой повторяемости большого объема (до 1 млн м³ и более).

Полевые исследования строения снежного покрова и лавин, проводившиеся на Сахалине в 1976-2005 гг. показывают, что 96% лавин объемом более 10000 м³ — это лавины генетического класса «трансформации снежной толщи». Объемы лавин из свежевыпавшего снега в 83 % случаев не превышают 5000 м³.

При наличии в снежной толще слоев, сложенных ледяными кристаллами стадии конструктивного метаморфизма, лавины сходят под влиянием незначительных внешних причин. В Восточно-Сахалинских горах, в Мицульском хребте и на юго-западном побережье Татарского пролива отмечались случаи массового схода лавин генетического класса «трансформации снежной толщи», внешней причиной которых служили слабые снегопады (5-10 мм осадков за сутки) во время низовой метели средней интенсивности (скорость ветра 10-15 м/с). Объем лавин достигал 6-10 тыс. м³. В то же время, при отсутствии в снежном покрове толщиной 70-180 см слоев снега, достигших стадии конструктивного метаморфизма, были ситуации, когда толща старого снега не вовлекалась в лавинный процесс при выпадении 25-30 мм осадков за сутки: даже если плотность старого снега составляла 0,25-0,27 г/ см³.

Отрыв лавин среди леса можно квалифицировать как частое (постоянное) явление на всей территории Сахалина. Мы выделяем три типа условий отрыва таких лавин.

1. Отрыв лавин происходит в лавиносборах и лоткового типа, и на нерасчлененных склонах, где формируются осовы, среди каменно-березового и елово-каменно-березового леса (степень проективного покрытия 30-90%, высота деревьев 4-20 м, расстояние между стволами 2-5 м). В интервале абсолютных высот до 800-850 м такие лавиносборы в зоне отрыва лавин покрыты лесом, и только в 100-300 м ниже нее (в зоне высоких скоростей лавин) лавинный лоток (или склон с осовами) лишен древесной растительности (см. рис. 1а и 2). В таких лавиносборах лавины объемом от 1000 до 300 тыс. м³ формируются ежегодно, до 5 раз в течение зимы. В Восточно-Сахалинских и Западно-Сахалинских горах (Средний Сахалин)

количество лавиносборов, в которых зоны отрыва лавин покрыты лесом, достигает 50% их общего числа. Характерная для района стратиграфическая колонка линии отрыва такой лавины приведена на рис. 3.

2. Отрыв лавин объемом от 100 до 500 м³ с дальностью выброса до 200 м происходит на склонах крутизной 35-45^° среди пихтово-елового леса (площадь проективного покрытия 100%, расстояние между древесными стволами 1-2 м). Средняя частота формирования лавин в густом хвойном лесу на склонах, крутизна которых превышает 35^° (см. рис. 1б ), составляет в Восточно-Сахалинских горах 1 раз в 3-5лет, в Южной Части Сахалина 1 раз в 5-7 лет. На рис. 4 приведена характерная для района стратиграфическая колонка линии отрыва лавины, сошедшего со склона, покрытого пихтово-еловым лесом (площадь проективного покрытия 80-100%, расстояние между древесными стволами 0,5-2 м, высота стволов 12-18 м). Эти лавины представляют опасность для человека, находящегося вне помещения или транспортного средства.

3. Отрыв лавин объемом от 100 до 1000 м3 с дальностью выброса до 300 м происходит на склонах крутизной до 45^° среди смешанного елово-березового леса (площадь проективного покрытия 100%, расстояние между древесными стволами 0,5-1,5 м). Такие лавины формируются в случае значительной перекристаллизации снежной толщи (если 30-50% ее сложены полускелетным и скелетным снегом) в сочетании с сильным снегопадом (более 50 мм осадков за сутки), обладают большими скоростями и способны причинить серьезный ущерб.

Рис. 3. Стратиграфическая колонка линии отрыва лавины, характерная для Восточно?Сахалинских и Западно-Сахалинских гор

Рис. 4. Стратиграфическая колонка линии отрыва лавины, сошедшей со склона, покрытого пихтово-еловым лесом

Так, в январе 1985 г. лавина из метаморфизированного и свежевыпавшего снега объемом 400 м³, сошедшая со склона горы Джамбул, поросшего густым смешанным лесом, разрушила шлакоблочное здание с бетонными перекрытиями, расположенное у подножия склона.

В январе 1996 г. на автомобильной дороге селение Первомайское — Пиленгский перевал — поселок Пограничное (Восточно-Сахалинские горы) в такой лавине погиб человек, вышедший из автомобиля на дорожное полотно.

Вопреки существующему мнению о защитной роли древесной растительности лес (даже густой хвойный) играет в лавинном процессе регулирующую роль: с одной стороны, удерживает снежные массы на склоне, с другой стороны, способствует увеличению скорости метаморфизма снежного покрова, что в свою очередь приводит к формированию неустойчивой снежной толщи и увеличению дальности выброса и энергии лавин.

Густой лес на склоне не всегда служит препятствием для отрыва лавин. Лес в зонах отрыва лавин способствует снижению частоты формирования и уменьшению объемов, но не способен полностью исключить возможность отрыва на склонах крутизной более 35^°. Такие лавины имеют небольшие объемы, но представляют серьезную опасность для людей и сооружений легкого типа.

Отрыв лавин на склонах крутизной более 35^° (как правило, более 40^°), покрытых густым лесом, возможен при достижении снежной толщей (или слоем) стадии конструктивного метаморфизма в сочетании со снегопадом, при повышении температуры до положительных значений и при формировании в верхней части разреза слоя влажного (мокрого) снега, при антропогенном воздействии на снежный пласт на склоне, при работе тяжелой техники у подножия склона, вызывающей его вибрацию.

При разработке мероприятий противолавинной защиты необходимо учитывать тот факт, что даже густой хвойный лес, высаженный в лавиносборе, где уклоны превышают 35^°, не всегда может служить абсолютной защитой от лавин.

Автор выражает благодарность Н.А. Володичевой за ценные замечания к работе.

Материалы гляциологических исследований, вып.10

Сахалинский филиал Дальневосточного геологического института ДВО РАН

Статья поступила в редакцию 27 октября 2005 г. Представлена членом редколлегии Н.А. Володичевой

Источник: http://www.fegi.ru/