W pierwszej części cyklu artykułów o lawinach przedstawimy warunki ich powstawania. Dla państwa informacji oraz bezpieczeństwa omówimy sytuacje jakie muszą zaistnieć, by powstały tak zwane warunki lawinotwórcze.

By wystąpiło zjawisko lawin muszą powstać tak zwane warunki lawinotwórcze. Zaliczamy do nich:

A. Warunki terenowe
B. warunki śniegowe
C. warunki atmosferyczne


Ad. A
Do czynników lawinotwórczych związanych z terenem należy zaliczyć:
Ø położenie geograficzne danego obszaru górskiego
Ø układ orograficzny ( rozczłonkowanie i ukierunkowanie grani i dolin w stosunku do kierunku najczęściej wiejących wiatrów,
Ø ukształtowanie terenu,
Ø nachylenie i ekspozycję stoków
Ø rodzaj i charakter podłoża i jego pokrycie przez szatę roślinną


Rzeźba terenu
Ze względu na warunki orograficzne, klimatyczne i śniegowe szczególnie predysponowane do powstawania lawin są obszary położone powyżej górnej granicy lasu. Znajdują się tam tereny, na których gromadzą się znaczne ilości śniegu. W znacznej części należą do nich elementu rzeźby glacjalnej (polodowcowej) ,jak kotły, żleby, wiszące dolinki. Terenami gdzie gromadzą się spore ilości śniegu są stoki zawietrzne. W Polsce przy przeważających wiatrach z kierunków południowych i południowo zachodnich są to stoki północne i północno-wschodnie.

Ukształtowanie terenu
Wpływa ono na sposób gromadzenia się śniegu na podłożu, podczas opadu. W zamkniętych dolinkach, osłoniętych od wiatru miejscach osiadanie śniegu odbywa się bez zakłóceń, śnieg osiada równomiernie. Na terenach otwartych, narażonych na działanie wiatru, osiadanie śniegu ulega zakłóceniu. W jednych miejscach śnieg jest wywiewany i transportowany w inne miejsca. Powstaje wtedy niejednorodnej grubości pokrywa śnieżna, co w konsekwencji prowadzi do zakłócenia dość chwiejnej równowagi pomiędzy podłożem a pokrywą śnieżną .

Nachylenie i ekspozycja stoków
Jedną z istotniejszych cech terenu powodujących zejście lawin jest nachylenie terenu. Na podstawie wieloletnich obserwacji lawin, przyjęto, że istnieje tzw. krytyczny kąt nachylenia terenu , powyżej którego istnieje możliwość zejścia lawin. Zawiera się on pomiędzy 20-50 stopni. Na stokach o nachyleniu powyżej 50 stopni nie ma warunków do gromadzenia się większej pokrywy śniegu. Przy szczególnie sprzyjających warunkach lawinowych dolna granica nachylenia stoku ,po którym mogą schodzić lawiny może wynieść około 15 stopni. Za najbardziej niebezpieczne lawinowo uważa się stoki o nachyleniu pomiędzy 35 a 50 stopni. Zależy to od rodzaju i charakteru podłoża, pokrycia przez roślinność, grubość i rodzaju pokrywy śniegu, działających sił przyczepności pokrywy śnieżnej do podłoża ( adhezja ) i sił przyczepności poszczególnych warstw śniegu do siebie ( kohezja ), oraz od warunków atmosferycznych.

Charakter podłoża
Ma on spory wpływ na powstawanie lawin. Gładka lub słabo urzeźbiona powierzchnia podłoża ( np. trawiasta- Pośredni Goryczkowy ), znacznie ułatwia zsuwanie się śniegu. Natomiast podłoże urzeźbione, porośnięte drzewami czy kosówką stanowi swego rodzaju kotwicę dla pokrywy śnieżnej.

Ekspozycja terenu
Wpływa na gromadzenie się śniegu i tempo w jakim następuje metamorfoza ( przeobrażenie) pokrywy śnieżnej. Ważną rolę w powstawaniu lawin odgrywają stoki zawietrzne , ze względu na gromadzenie się w ich górnej części dodatkowych mas śniegu, przenoszonych przez wiatr ze stoków dowietrznych. Wpływ ekspozycji na powstawanie lawin spowodowany jest również nierównomiernym dopływem energii słonecznej. Najwięcej ciepła z promieniowania słonecznego otrzymują stoki południowe. Na nich to ze względu na duże dobowe wahania temperatury dochodzi do szybszej metamorfozy śniegu. Zacienione północne i północno wschodnie zbocza dostają mniej energii, przez co transformacja śniegu przebiega wolniej a pokrywa śnieżna zalegająca na nich jest mniej stabilna.


Ad. B
Właściwości fizyczne i mechaniczne śniegu.
W zależności od wilgotności i temperatury jakie panują w wyższych warstwach atmosfery, tworzące się płatki śniegu mają różnorodny kształt ( gwiazdek, igiełek, słupków lub lodowych kulek ). W zależności od warunków powstają różne kombinacje tych kształtów. W temperaturze około 0 stopni C kryształy spajają się w różnej wielkości płatki.

W śniegu możemy wyróżnić 3 fazy:
stałą- lód w formie kryształów lub ziaren
ciekłą- woda jako powłoka wokół ziaren śniegu gdy w pewnych jego warstwach temperatura oscyluje wokół punktu topnienia
gazową- powietrze zawarte w porach pomiędzy poszczególnymi kryształami śniegu lub para wodna.

Ta wielofazowa budowa określa w znacznej mierze cechy i zachowanie się śniegu. Procentowy udział powietrza, lodu czy wody w śniegu jest zmienny a przez to zmieniają się właściwości śniegu. Jako przykład służyć może zmiana gęstości śniegu w zależności od zawartości powietrza.

Od morfologii kryształów śnieżnych zależy ich spójność. Formy bardziej rozwinięte np. gwiazdki, łatwiej łączą się ze sobą ,niż formy proste lub zaokrąglone. Jednak zasadniczą rolę w spójności kryształów odgrywa temperatura. Osiadające w temp poniżej -10 0C nie łączą się ze sobą, tworząc puszystą lekką warstwę ( puch ), nie związaną z podłożem.

W temp od - 10 do – 30 C śnieg wykazuje nieznaczną tendencję do łączenia się, pokrywa śniegu zaczyna osiadać , powstaje puch zsiadły.

Istotną cechą tego rodzaju śniegów jest ich duża lotność. Śniegi te bardzo łatwo unoszone są przez wiatr. Powstaje wtedy puch przewiany.

W temp od – 3 0 C padające kryształy śniegu są wilgotne, co ułatwia ich łączenie się. Warstwa takiego śniegu łatwo wiąże się z podłożem. Śnieg ten odznacza się dość dużym ciężarem- do 200kg/m 3 i dużą plastycznością. Jest to śnieg wilgotny. Im większa jest plastyczność śniegu, tym bardziej wytrzymała jest pokrywa śnieżna na działanie sił odrywających. Przy dużej spójności i ciężarze wilgotne czy mokre śniegi odporne są na działanie wiatru.

W dalszym etapie zalegająca pokrywa śnieżna pod wpływem czynników zewnętrznych takich jak: temperatura, wiatr, słońce, kolejne opady śniegu i wzrost grubości pokrywy śnieżnej oraz czynników wewnętrznych jak: ciśnienie nowych warstw śniegu, temperatura wewnątrz pokrywy, parowanie i sublimacja, ulega ciągłym zmianom, powodując powstanie wielu różnych warstw. Różnią się one między sobą wilgotnością, gęstością, budową i wielkością kryształów, temperaturą, plastycznością i spoistością. Cechy te wyróżniają poszczególne gatunki śniegu zmetamofizowanego ( przeobrażonego ).

Adhezja czyli przyczepność poszczególnych warstw zależy od stopnia ich zmetamorfizowania. Im bardziej zróżnicowane są przyległe warstwy, tym bardziej chwiejna jest równowaga pokrywy śnieżnej. Jeśli choć jedna warstwa zalegającego śniegu jest słabo związana z pozostałymi, może to spowodować zejście lawiny.

Do tego dochodzą kolejne procesy metamorfozy. Gdy na powierzchni śniegu panują niskie temp. i przy temp. około 0 0 C na powierzchni gruntu powstaje gradient ( spadek ) temp. Wtedy to cząsteczki wody ulatniają się z cieplejszych ziaren śniegu przy gruncie i są transportowane do wyższych warstw. Następuje tam budująca transformacja kryształów śniegu. Powstaje po długim okresie czasu śnieg pławny złożony z niezwiązanych ze sobą kryształów o wielkości ponad dwa mm. Tworzy to warstwę poślizgową, co przy niewielkim zewnętrznym impulsie ( np. przejeździe narciarza ), spowodować może zejście lawiny powierzchniowej.

Odwrotna sytuacja zachodzi, gdy przez przenikanie ciepła zachodzi od góry do wewnątrz pokrywy śnieżnej. Nadtopione ziarna śniegu zaokrąglają się, powiększają ( przez dobowe zmiany temp. i procesy topienia i zamarzania ) i z drobnoziarnistego zleżałego śniegu powstają firny.

Może dojść również do innego procesu. W okresie dużego nasłonecznienia mięknie i topi się wierzchnia warstwa pokrywy śnieżnej. Z chwilą gwałtownego obniżenia temp. na powierzchni pokrywy śnieżnej powstaje lodowa warstwa szreni lub lodoszreni.

Po nowym opadzie warstwa ta stanowić będzie doskonałą powierzchnię poślizgową dla świeżo spadłego śniegu.


Ad. C

Warunki atmosferyczne
Jest to trzeci bardzo ważny i bardzo zmienny czynnik lawinotwórczy.

Opady i pokrywa śnieżna
Opady powodują powstanie i przyrost pokrywy śnieżnej. Za krytyczną wartość grubości pokrywy śnieżnej , przy której mogą zejść lawiny przyjmuje się 50 cm. Ważnym czynnikiem wzrostu zagrożenia lawinowego jest intensywność przyrostu pokrywy śnieżnej. Im więcej świeżego śniegu spadnie w krótszym czasie, tym bardziej wzrasta zagrożenie lawinowe, gdyż nie może dojść do samostabilizacji pokrywy śnieżnej. Nagły wzrost nowej warstwy śniegu do wysokości około 30 cm jest sygnałem zagrożenia lawinowego. Przy długotrwałych opadach śniegu, krytyczna wartość przyrostu świeżego śniegu wynosi do 5 cm/ godz.

Duże znaczenie dla zagrożeń lawinowych spowodowanych opadami śniegu ma stosunek przyrostu pokrywy śniegu do tempa jej osiadania. Jeśli przyrost jest wolniejszy wówczas wiązanie się kryształów śniegu i powstałej nowej warstwy ze starym podkładem przebiega prawidłowo. Zapewnia to stan równowagi pokrywy śnieżnej. Jeśli natomiast przyrost świeżej warstwy jest szybszy niż proces osiadania śniegu wówczas ma miejsce zachwianie równowagi.

Temperatura
Jest jednym z zasadniczych czynników mających wpływ na przebieg metamorfozy śniegu i tworzenia się różnych warstw. Ponieważ śnieg jest bardzo złym przewodnikiem ciepła, przenikanie temp. w głąb pokrywy śnieżnej odbywa się ze znacznym opóźnieniem. Rozkład temp. w profilu pokrywy śnieżnej jest bardzo zróżnicowany i zależy od grubości pokrywy, jej struktury i czasu oddziaływania temp. powietrza na pokrywę śniegu. Największe wahania i zwykle najniższa temp. występuje w 20 cm warstwie wierzchniej zwanej warstwą czynną. Ponieważ migracja cząsteczek pary wodnej odbywa się od dolnych, najcieplejszych warstw ku górze, powoduje to ubytek kryształów w części dolnej a ich przyrost w warstwie górnej. Powoduje to porowatość i rozluźnienie dolnych warstw i w konsekwencji prowadzi do chwiejnej równowagi pokrywy śnieżnej. Niskie temperatury panujące w górnych warstwach pokrywy śnieżnej powodują powstanie tzw. szronu wgłębnego tworzącego warstwę poślizgową dla leżących powyżej warstw śniegu.

Działanie niskich temp. powoduje również tzw. zjawisko kontrakcji czyli kurczenia się masy śnieżnej co prowadzi do powstania pęknięć i szczelin.

Przy dłuższym okresie działania temp dodatnich na pokrywę śnieżną, następuje przenikanie wody w głąb śniegu. Gdy krople wody nie napotkają horyzontu punktu zamarzania powstaje śnieg mokry. Gdy zawartość wody w śniegu osiągnie 10% może dojść do samoistnego schodzenia lawin (na wiosnę).

Wiatr
Rola wiatru w powiązaniu z warunkami terenowymi jest jednym z bardziej istotnych czynników lawinotwórczych. Polega ona na:
Ø wywiewaniu i ubijaniu śniegu na stokach dowietrznych
Ø przenoszeniu i osadzaniu śniegu na graniach (nawisy) i stokach zawietrznych (kliny, poduszki)
Ø rozdrabnianiu i rozbijaniu kryształów śniegu podczas ich transportu

Nawisy śnieżne tworzą się przy wietrze o szybkości powyżej 10m/ s.

W zależności od siły wiatru, ilości transportowanego śniegu oraz jego właściwości w Tatrach nawisy mogą osiągać kilka a wyjątkowo kilkanaście m. Powstające na stokach zawietrznych kliny , stanowią zagrożenie ze względu na duże ilości dodatkowo zgromadzonego śniegu, co wpływa destabilizująco na dotychczasową pokrywę śnieżną.

Wizualnie działanie wiatru zauważalne jest jako:
Ø zawieja czyli ekspediowanie i równocześnie opad śniegu
Ø zamieć czyli ekspediowanie śniegu nad powierzchnią

Oddziaływanie wiatru można rozpoznać na podstawie następujących cech:
Ø smugi śnieżne na grani
Ø szybkie przesuwanie się chmur po niebie
Ø powstałe nawisy śnieżne
Ø nawiane muldy
Ø deski śnieżn

Szczególną uwagę należy poświęcić wiatrowi halnemu, który oprócz przenoszenia śniegu powoduje wzrost temp, co w konsekwencji prowadzi do szybkich zmian w strukturze śniegu.

Promieniowanie
Na występowanie lawin ma wpływ zarówno promieniowanie słoneczne jak i promieniowanie powierzchni ziemi ( odbicie ciepła ). Ilość energii słonecznej dostarczonej powierzchni śnieżnej zmienia się w zależności od pogody, pory dnia i okresu, w którym mamy do czynienia z promieniowaniem. Najwięcej promieniowania pochłaniają stoki południowe o nachyleniu 40-45 stopni. Wraz ze zmianą ekspozycji i kąta nachylenia terenu maleje dopływ energii słonecznej. Najmniej ciepła otrzymują stoki płn, głębokie zacienione doliny i tereny tuż pod ścianami skalnymi. Na stokach dosłonecznych występują wyższe temp. i większe ich wahania w ciągu doby co znacznie zwiększa zagrożenie lawinowe. Obserwuje się zjawisko dość punktualnego ruszania lawin o określonej porze najczęściej w godzinach wczesno -popołudniowych. Ma to związek z nagrzewaniem się pokrywy śnieżnej. Rano gdy śnieg jest zmrożony pokrywa zachowuje swoją stabilność. Po nagrzaniu następuje wzrost napięć w pokrywie śnieżnej i często dochodzi do samoistnego zejścia lawin. Ma to szczególne znaczenie wiosną.


Materiały opracował Adam Marasek (tekst umieszczono za wiedzą i zgodą autora).

źródło: http://wegorz23.avx.pl/