Программные продукты и системы

Снежные лавины – широко распространенное явление, которое существенно осложняет хозяйственное освоение горных районов и представляет угрозу для жизни людей [1], поэтому определение наиболее вероятных причин их схода вызывает значительный научно-практический интерес.

Далеко не всегда можно легко установить эти причины. Например, если сейсмическое событие было не очень интенсивным, то вполне вероятно, что лавины обусловлены метеорологическими факторами. Однако может оказаться, что только совместно с землетрясением они могли вызвать подобные склоновые процессы.

В работе [2] описана методика прогноза схода снежных лавин, созданная на основе математического моделирования физико-механических процессов в снеге. Она позволяет выделить следующие уровни лавинной опасности:

1)   нелавиноопасно;

2)   снег находится в неустойчивом состоянии; возможен сход лавин небольшого объема с очисткой до 10 % лавиносбора;

3)   снег находится в неустойчивом состоянии; возможен сход лавин значительного объема с очисткой очага от 10 до 50 % лавиносбора;

4)   лавиноопасно; ожидается массовый сход лавин значительного объема с очисткой очага от 10 до 50 % лавиносбора;

5)   исключительная лавинная опасность; ожидается массовый сход лавин с очисткой более 50 % лавиносбора.

В качестве возможных лавинообразующих факторов рассматриваются метеорологическая обстановка, землетрясение (включая локальное усиление сейсмической нагрузки), взрыв шаровой молнии.

Расчетная интенсивность землетрясения определяется по формуле

,

где I – расчетная интенсивность землетрясения в лавинном очаге, М – магнитуда землетрясения, s – расстояние от лавинного очага до эпицентра, h – глубина очага [3].

Прежде всего изучается метеорологическая обстановка.

Если прогноз по ней соответствует данным о сходе лавин, считается, что они вызваны только погодными условиями.

Если они не соответствуют наблюдаемому уровню лавинной опасности, но были зарегистрированы подземные толчки, рассматриваются два варианта: сход лавин вызван только сейсмической нагрузкой и сход лавин вызван совместным действием метеорологических и сейсмических факторов.

Если расчет без учета сейсмической нагрузки показывает отсутствие какой-либо лавинной опасности, но расчетная интенсивность землетрясения была достаточной, чтобы вызвать сход лавин, отдается предпочтение первому из них. Если расчет по метеоданным показывает какую-либо лавинную опасность и вычисления по ним и сейсмической нагрузке предсказывают сошедшую лавину, делается вывод о том, что этот склоновый процесс вызван совместным действием погодных условий и сейсмического события.

Если оба предыдущих варианта лавинообразования не соответствуют отмеченным лавинам, изучается предположение о локальном усилении интенсивности подземных толчков.

Это явление действительно неоднократно наблюдалось. Согласно [3], увеличение интенсивности землетрясения в зависимости от местных условий может достигать трех баллов.

Если в пределах этого усиления прогнозирование показывает, что возможен или ожидается сход зарегистрированных лавин, а погодные условия не могут привести к каким-либо склоновым процессам, считается, что они вызваны локальным усилением сейсмической нагрузки.

Если метеорологические факторы тоже могли привести к каким-либо лавинам, делается вывод, что отмеченные склоновые процессы произошли в результате погодных условий и местной интенсификации подземных толчков.

Если рассмотренные сочетания метеорологических и сейсмических факторов не могли вызвать те лавины, которые имели место, рядом с лавинным очагом не наблюдались свечения и отсутствовали землетрясения с расчетной интенсивностью 2 и более баллов по шкале MSK-81, делается вывод о необходимости дополнительных исследований.

Если рассмотренные сочетания метеорологических и сейсмических факторов не могли вызвать зарегистрированые лавины, но наблюдались свечения рядом с лавинным очагом или в непосредственной близости от него произошло землетрясение с расчетной интенсивностью 2 и более баллов по шкале MSK-81, рассматриваются следующие варианты лавинообразования:

1)   взрыв шаровой молнии;

2)   взрыв шаровой молнии + погодные условия;

3)   взрыв шаровой молнии + сейсмическая нагрузка;

4)   взрыв шаровой молнии + погодные условия + сейсмическая нагрузка.

Эти предположения на самом деле не являются нереальными. Шаровые молнии неоднократно наблюдались во время сейсмических событий [4]. В то же время отмечена возможность их разрушительных взрывов и образования в отсутствие грозы [5].

Исходные данные для анализа представим в таблице.

Если расчеты и по метеоданным, и по интенсивности подземных толчков не показывают какой-либо уровень лавинной опасности, предпочтение отдается первому варианту. В том случае, когда землетрясение не могло вызвать сход лавин, а погодные условия показывают некоторый уровень лавинной опасности, который, тем не менее, ниже отмеченного, выбирается второй вариант. Если землетрясение могло вызвать сход лавин ниже зарегистрированного уровня, а погодные условия не показывают какой-либо уровень лавинной опасности, который все же есть, то наиболее вероятным считается третий вариант. Если и подземные толчки, и метеорологические условия могли вызвать лавины, которые даже при их совместном действии слабее отмеченных, выбирается четвертый вариант.

Анализ данных примера 1 (см. табл.) показал, что лавина вызвана погодными условиями. Действительно, расчет только по ним в соответствии с [2] приводит именно к третьему уровню лавинной опасности.

В результате анализа данных из примера 2 таблицы программой был сделан вывод о сейсмогенном характере лавины, причем произошло локальное усиление интенсивности подземных толчков на один балл, поскольку ни погодные условия, ни даже их совместное с семибалльным землетрясением действие, судя по решению прямой задачи, не могли вызвать каких-либо склоновых процессов.

Таким образом, описанный программный продукт может быть полезен при установлении причин возникновения снежных лавин. Кроме того, он применим для сейсмического микрорайонирования горных территорий, так как позволяет определять локальное усиление интенсивности землетрясений.

Литература

1. Войтковский К.Ф. Лавиноведение. М.: Изд-во МГУ, 1989. 158 с.

2. Зимин М.И. Прогнозирование лавинной опасности (Руководящий документ. Инструкция. РД 52.37.612 – 2000). СПб: Гидрометеоиздат, 2000. 16 с.

3. Поляков С.В. Сейсмостойкие конструкции зданий. М.: Высш. школа, 1983. 304 с.

4. Барри Дж. Шаровая молния и чёточная молния. М.: Мир, 1983. 288 с.

5. Сингер С. Природа шаровой молнии. М.: Мир, 1973. 240 с.