научная статья по теме ПРОГНОЗ ЛАВИН ПО 27-ДНЕВНЫМ ЦИКЛАМ ИЗМЕНЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ПРОГНОЗ ЛАВИН ПО 27-ДНЕВНЫМ ЦИКЛАМ ИЗМЕНЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ»

Лёд и Снег • 2015 • № 1 (129)

Снежный покров и снежные лавины

УДК 551.578.41: 551.578.46: 551.578.483 doi: 10.15356/IS.2015.01.06

Прогноз лавин по 27-дневным циклам изменения солнечной активности

© 2015 г. Н.А. Казаков

Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, Сахалинский филиал, Южно-Сахалинск

kazakovna@fegi.ru

Prediction of avalanches on the basis of the 27-day Solar activity variations

N.A. Kazakov

Far East Geological Institute, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Sakhalin Department, Yuzhno-Sakhalinsk

Статья принята к печати 26 мая 2014 г.

27-дневный цикл солнечной активности, лавина, лавинный процесс.

27-day Sun activity (Solar) cycle, avalanche, avalanche process.

Многие природные процессы относятся к циклическим и самоподдерживающимся в системе солнечно-земных связей. Для проверки гипотезы о цикличности лавинных процессов и оценки возможности прогноза лавин как циклического процесса были проанализированы данные о лавинных и метеорологических процессах (число лавин за сутки, их суммарный и максимальный объём и суточная сумма осадков) по методу 27-дневных солнечных календарей А.Л. Чижевского. Анализ результатов исследования в Хибинах за 1935-1986 гг. (Кольский полуостров) и на Чамгинском перевале за 1982-1992 гг. (о. Сахалин, Восточно-Сахалинские горы) показал, что активность лавинных процессов и атмосферных осадков имеет выраженный 27-дневный цикл. Установлена цикличность повторяемости и объёма лавин син- и эпигенетического типов, а также повторяемость суммы осадков по количественным градациям. На основе связи числа и объёма лавин и суточных сумм осадков с солнечным циклом построены методики прогноза лавин и осадков. Оправдываемость прогноза при заблаговременности 60 суток составляет: для осадков - 85-90%; лавин нового снега -90-95%; лавин перекристаллизованного снега - 75-80%, а при заблаговременности до 10 суток - соответственно 90-95, 95 и 75-80%.

Method of long-term prediction of avalanches and precipitation is proposed as a cyclic process based on the method of 27-day Sun calendars by Russian scientist A.L. Chizhevsky. Analysis of the research results obtained in the Khibini Mountains (Kola peninsula) and on Chamginsky Mountain pass (the Sakhalin Island) had shown that activity of the avalanche processes and precipitation had evident 27-day cycle. On the basis of relationship between occurrences of avalanches, their volumes, and daily precipitation the Sun cycle method of forecast of these phenomena had been developed. Correctness of such forecast with earliness of 60 days is the following: for precipitation - 85-90%, for avalanches of different genetic classes - from 75 (syngenetic ones) to 95% (epigenetic ones).

Введение

Одна из важнейших задач, решение которой необходимо при защите от снежных лавин и обеспечении экономически целесообразного функционирования хозяйственных объектов, — долгосрочный фоновый прогноз лавин на ограниченной территории (речной бассейн; участок морского побережья; макросклон горного хребта и т.д.) и для группы лавиносборов. Необходимость долгосрочного фонового прогноза изменения интенсивности проявления лавинных процессов для таких территорий очевидна. Так, в бассейне р. Мзымта, где размещены объекты Олимпийского комплекса (Красная Поляна), такой прогноз позволил бы с за-благовременностью 1—3 месяца планировать проведение массовых спортивных мероприятий с ми-

нимальным риском их срыва из-за массового схода лавин или выхода глубоких циклонов.

В настоящее время фоновый прогноз лавин может составляться как вероятностный с заблаго-временностью не более 5—15 суток на основе синоптического прогноза или на основе прогноза формирования в снежной толще лавиноопасных слоёв в результате сублимационной перекристаллизации снежной толщи. Однако прогнозирование лавин возможно и на базе закономерностей изменения физических характеристик снежного покрова в результате геофизических процессов в системе «атмосфера—литосфера». Многие геофизические процессы в этой системе тесно связаны с аналогичными процессами на Солнце, которые оказывают определяющее влияние на геофизические процессы, происходящие на Земле [2, 3, 11—16]. Именно

поэтому лавинные процессы не составляют исключение и должны носить циклический характер.

Методы долгосрочного прогноза экзогенных геологических процессов на основе многолетних циклов солнечной активности разрабатывались ещё А.И. Шеко [16, 17]. На связь изменения солнечной активности с лавинообразованием обратил внимание Г.К. Тушинский [11]. Однако в своих работах он, как и А.И. Шеко, рассматривал только многолетние циклы солнечной активности и соответственно многолетние циклы изменения активности лавинных процессов. Вместе с тем для решения прикладных задач по защите от лавин необходимы методы их прогноза на период 15—90 суток. Такой прогноз можно попытаться разработать на основе эмпирических данных о лавинах и осадках как прогноз циклического изменения интенсивности лавинных процессов в соответствии с 27-дневным циклом изменения солнечной активности [8].

Постановка задачи

Многие природные процессы относятся к циклическим и самоподдерживающимся в системе солнечно-земных связей. Примером могут служить волны погоды — колебания атмосферного давления с периодом 18—25 суток. Стационарные потоки солнечного ветра, вращаясь вместе с Солнцем, вызывают геомагнитные возмущения, которые повторяются каждые 27 суток в соответствии с периодом вращения Солнца [12]. Многие исследователи отмечали соответствие цикличности процессов, происходящих в магнито- и атмосфере Земли, циклам солнечной активности. Так, Л.Г. Данилов [3] обратил внимание на самопроизвольные колебания атмосферного давления с периодом 18—25 суток. Автоколебания в атмосфере возникали после прохождения группы пятен через центральный солнечный меридиан. С таким же периодом возникают и максимумы солнечных пятен, т.е. происходит циклическое изменение активности солнечного магнитного поля и соответственно изменение интенсивности геомагнитного поля. О существовании таких волн, как собственных затухающих колебаний атмосферного давления, писал В. Швердфегер [15]. Л.А. Ви-тельс [2] указывал, что наблюдается соответствие минимумов и максимумов интенсивности циклонов определённым дням месяца. А.В. Дьяков [5] на основе данных многолетних наблюдений об-

наружил, что экстремумы энергии атмосферной циркуляции (энергетический цикл атмосферы), связанные с солнечными циклами, повторяются в среднем через 8,6 суток, увеличиваясь в периоды высокой солнечной активности до 12 суток. Существует статистически доказанная связь повторяемости изменений температуры внутри 27-дневного цикла оборота Солнца. Наиболее полно циклические связи между солнечными и земными процессами освещаются в работах А.Л. Чижевского [13, 14], который обращает внимание на повторяемость пертурбаций солнечного магнитного поля средней силы через 27 дней (период вращения Солнца), а сильных — примерно через 30 дней.

Изменение интенсивности солнечного магнитного поля приводит к колебаниям градиента атмосферного электрического поля Земли и связанных с ним теллурических, геомагнитных и других видов полей. В свою очередь, изменения этих полей периодически действуют на все геофизические процессы, протекающие в атмосфере и литосфере Земли. Снежный покров и лавины в этом отношении — не исключения из общей закономерности. Для обоснования взаимосвязи между лавинообразованием и циклическими процессами в системе солнечно-земных связей необходимо определить феноменологию лавинных процессов. Отметим, что лавины разных генетических типов не только имеют разные динамические характеристиками, но и формируются под влиянием разных факторов, в том числе и геофизических (табл. 1).

Лавины следует описывать не как гидрологические или гравитационные явления, а как более сложный процесс, именно геофизический, начинающийся с момента образования снежного покрова в лавиносборе и заканчивающийся формированием лавинных отложений. На этапе развития снежной толщи в лавиносборе, как в самоорганизующейся системе (на стадии сублимационной перекристаллизации снежной толщи), именно геофизические процессы начинают играть ведущую роль в изменении несущей прочности и связанности снежного пласта, что, в конечном итоге, определяет характер лавинообразования как процесса, происходящего в триггерной геосистеме — лавинном комплексе [6]. Таким образом, при прогнозе лавин важнейшим вопросом становится их классификация. В настоящее время для решения многих задач лавиноведения наиболее продуктивен подход к классификации лавин, предложенный

Таблица 1. Генетические типы лавин и их средние характеристики (о. Сахалин, 1978-2013 гг.)

Генетический тип лавины Плотность лавино-об-разующего снега, г/см3 Характер движения лавины Максимальные характеристики лавины Преобладающие процессы, определяющие генезис лавин Критерий фонового прогноза лавин как циклического процесса в системе солнечно-земных связей

объём, тыс. м3 дальность выброса, м скорость, м/с

Метелевого снега (снежная доска) 0,20-0,50 Синг Ламинарный, скольжение енетиче 5,0 ские лавины 400 30 Синоптические и гидрометеорологические Циклическое изменение синоптических процессов

Снеготаяния 0,15-0,50 Ламинарный, вязкое течение 5,0 300 15

Свежевыпавшего снега 0,05-0,15 Турбулентный 10,0 500 40

Перекристаллизованного снега 0,22-0,38 Эпш Турбулентный, волновой процесс енетиче > 50 ские лавины > 1000 > 80 Геофизические в снежной толще Циклическое изменение геофизических процессов

Смешанного перекристаллизованного и сухого свежевыпавшего снега 0,25-0,35 > 1400 3800 > 80 Геофизические в снежной толще в сочетании с гидрометеорологическими Циклическое изменение геофизических и синоптических процессов

Смешанного перекристаллизованного и сухого метелевого снега 0,25-0,45 > 1000 > 2000 > 80

Смешанного перекристаллизованного и мокрого снега 0,35-0,50 100 1200 50

В.В. Дзюбой [4]. Этот прогноз наиболее полно отражает феноменологию лавинного процесса и основан на разделении лавин на три генетических класса: син-, эпи- и

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»