Přeskočit na obsah

Cookies 🍪

Tato stránka používá cookies, které vyžadují souhlas.

Dozvědět se více

Tato stránka je také k dispozici v English.

Zur Powderguide-Startseite Zur Powderguide-Startseite

Vyhledat v PowderGuide

Novinky

Svět vědy | Recenze ISSW2018: Detekce lavin - průmysl a věda

Co se děje ve sněhové vědě?

06. 02. 2020
Anselm Köhler
Průběh povrchových rychlostí měřených radarovým interferometrem na nestabilní části ledovce během dvou dnů před lavinováním.

Progrese povrchových rychlostí měřených radarovým interferometrem na nestabilní části ledovce během dvou dnů před lavinováním.

Aus Beitrag P7.6

Progrese povrchových rychlostí měřených radarovým interferometrem na nestabilní části ledovce během dvou dnů před lavinováním.

Aus Beitrag P7.6
Každé dva roky se na Mezinárodním vědeckém semináři o sněhu (International Snow Science Workshop, ISSW) setkávají vědci a odborníci z široké škály různých oborů, které však vždy souvisejí se sněhem. Nové poznatky a výsledky výzkumu jsou prezentovány v různých tematických blocích - tzv. zasedáních. My to celé rozdělíme na více či méně stravitelná sousta a každých čtrnáct dní pro vás shrneme zasedání ISSW2018.

Tentokrát: Detekce lavin - průmysl a výzkum

Kdy, kde a jaký druh laviny se vyskytl, je důležitou informací pro mnoho institucí v horských oblastech. Je zřejmé, že lavinové výstražné služby tyto informace využívají k vytváření, ověřování a zlepšování svých předpovědí - každá nahlášená lavina pomáhá všem ostatním. Trochu jiné využití systémů detekce lavin úzce souvisí s umělými spouštěcími zařízeními. Pro sjezdové a silniční bezpečnostní služby je často obtížné přímo vyhodnotit úspěšnost umělého spouštěče: V noci nebo v mlze sice výbuch slyšíte, ale lavinu nevidíte.

Detekce hraje důležitou roli také u přírodních ničivých lavin. Ne na každé lavinové dráze lze vybudovat štolu, tunel nebo opěrné konstrukce v lavinovém výběžku, ale je možné instalovat poplašné a varovné systémy. Rozdíl mezi těmito dvěma systémy v případě výstražného systému spočívá v přímé aktivaci opatření, jako je uzavření trati a světelná signalizace, když je lavina úspěšně detekována. A výstražný systém se vyznačuje tím, že vydává zprávu ještě předtím, než lavina nastane.

Výstražný systém tohoto typu je uveden v článku P7.6. Weissmies a jeho strmé ledové stěny jsou nejprve pozorovány radarem, který velmi citlivě reaguje na změny povrchu v centimetrovém rozsahu (interferometrický radar), později pouze kamerou s vysokým rozlišením a "obrazovou korelační analýzou". Při zvýšené deformaci nebo pohybu ledových mas obdrží úřady varování před ledovou lavinou. K tomu došlo například v září 2017, kdy se zrychlilo asi 300 000 m³ ledu. Úřady evakuovaly postižené obyvatele obce Saas Grund a o necelých 24 hodin později se ledová lavina uvolnila v několika nárazech, což zabránilo tomu, aby se dostala do obce a způsobila škody.

Průběh povrchových rychlostí měřených radarovým interferometrem na nestabilní části ledovce během dvou dnů před lavinováním.

Progrese povrchových rychlostí měřených radarovým interferometrem na nestabilní části ledovce během dvou dnů před lavinováním.

Aus Beitrag P7.6

Progrese povrchových rychlostí měřených radarovým interferometrem na nestabilní části ledovce během dvou dnů před lavinováním.

Aus Beitrag P7.6

Síla vln

Všechny představené detekční systémy jsou založeny na metodách využívajících různé vlny a vibrace: Radar, seismické vlny a infrazvuk. U radaru se vysílá elektromagnetické vlnění (podobně jako viditelné světlo, ale s delší vlnovou délkou), které se odráží od sněhové pokrývky nebo laviny a opět se přijímá. K rozlišení nehybné sněhové pokrývky od pohybující se laviny se často používá frekvenční posun způsobený Dopplerovým jevem (typická změna výšky tónu projíždějícího nákladního auta s jeřábem). Seismické metody detekce využívají charakteristické pohyby půdy, které nejsou způsobeny zemětřesením, ale lavinami. Infrazvuk měří "zvuky" lavin, které se přenášejí prostřednictvím vibrací ve vzduchu. Infrazvuk označuje nízkou výšku tónu, která se nachází pod spektrem lidského sluchu.

Tyto tři hlavní metody se tedy liší způsobem detekce lavin, ale především tím, kde je lze efektivně využít. Radar vyžaduje přímou viditelnost na dráhu laviny. Seismická metoda potřebuje prostředí co nejméně rušené antropogenními vlivy a laviny musí dosahovat určité velikosti. Infrazvuk má také určité topografické požadavky (ozvěna, akustický stín) a pevná, hluboká vrstva sněhu nad senzory doslova pohltí jakýkoli zvuk. O7.9 poskytuje dobrý přehled o různých metodách detekce a jejich omezeních na příkladu lavinové dráhy v Dolním Engadinu, která je vybavena všemi třemi metodami.

V případě radaru jde především o švýcarskou společnost, která prezentuje své různé systémy: V článku O7.1 je uvedeno použití výstražného systému založeného na kamerách v kombinaci s radarovým výstražným systémem na Bisgletscheru, který automaticky uzavírá postižené dopravní cesty. Článek O7.3 informuje o velmi podobném radarovém výstražném systému, který chrání vesnickou silnici na fjordu během dlouhé polární noci v severním Norsku bez ohledu na viditelnost a světelné podmínky. A v článku P7.11 se radar používá k detekci osob v lyžařském areálu v Zermattu, aby se v případě bezpečnostního výbuchu v postižených oblastech nenacházely osoby, jako jsou například sjezdovkáři. V článku O7.12 představuje rakouská společnost svůj radarový systém pro detekci lavin na různých příkladech míst instalace.

Nastavení zkoušky zakopání předmětu s kovovou deskou a zakopanou osobou v hloubce 50 cm a 1,5 m pod povrchem sněhu. Dron se vznáší nad pohřbenou osobou.

Nastavení testu pohřbení předmětu s kovovou deskou a pohřbenou osobou 50 cm a 1,5 m pod povrchem sněhu. Dron se vznáší nad pohřbenou osobou.

Aus Beitrag P7.9

Nastavení testu pohřbení předmětu s kovovou deskou a pohřbenou osobou 50 cm a 1,5 m pod povrchem sněhu. Dron se vznáší nad pohřbenou osobou.

Aus Beitrag P7.9

Výzkumníci chtějí více než jen binární měření

Výzkum využívá radarové systémy nejen k detekci (ano/ne je binární výsledek), ale především k charakterizaci dopadových vlastností různých tvarů lavin, což je typická vědecká aplikace. Významné postavení má radarový výzkum ve švýcarském lavinovém testovacím středisku "Vallée de la Sionne" ve Valais. Přehled měření provedených v posledních letech přinášejí tři články: P7.1 o měření Dopplerovým radarem, P7.7 o radaru, který zaznamenává polohu laviny ve vysokém rozlišení, a O7.4 porovnává radar s vysokým rozlišením se seismickými měřeními, která jsou zaznamenána přímo v terénu lavinové dráhy.

Plný informační obsah v seismických datech je obtížné extrahovat, protože jednotlivé dopady laviny, které ovlivňují terén a tím i geofony v lavinové dráze, jsou příliš "chaotické". Přesto se v příspěvku O7.5 podařilo z amplitudy, frekvencí dopadů a především ze signálu přicházející laviny získat důležité parametry o typu a velikosti laviny.

Jak již bylo uvedeno výše, jedním z problémů se seismickými daty je mnoho zdrojů rušení, což ztěžuje automatizaci spolehlivé detekce lavin v kontinuálních datech. V příspěvku O7.10 jsou použity počítačové algoritmy podobné metodám rozpoznávání řeči, což v budoucnu umožní operativní detekci lavin pomocí seismických senzorů v okruhu až 4 km. Operativní seismická aplikace je uvedena v článku O7.11: Senzory jsou instalovány v místech výskytu potenciálních lavinových drah.

Pokračování na další straně -->

Čtyři články se zabývají detekcí pomocí infrazvukových senzorů. Články O7.6, O7.7 a O7.8 porovnávají míru detekce na základě ručního pozorování lavin a vizuálních záznamů například panoramatickými kamerami. Docházejí k podobnému závěru, že laviny o délce větší než 500 m (velikost 3 a větší) lze poměrně dobře detekovat v okruhu 3 km kolem stanice. Příspěvek O7.2 informuje o levných infrazvukových senzorech založených na mikrokontrolérech Arduino, které lze snadno a mobilně používat.

Překvapivě je v zasedání pouze jeden příspěvek, P7.2, který extrahuje signatury lavin ze satelitních dat. Využívá k tomu algoritmy norských výzkumníků, kteří patří ke špičce v oboru a v sezení o provozním dálkovém průzkumu přednesli řadu příspěvků.

Grafické shrnutí zasedání

Grafické shrnutí zasedání

ISSW2018

Grafické shrnutí zasedání

ISSW2018

Není to detekce lavin, ale neinvazivní vyšetřování sněhové pokrývky Další blok témat v rámci zasedání se poněkud mimo mísu zabývá zařízeními a senzory pro vyšetřování sněhové pokrývky, podobně jako AvyScanner nedávno představený na ISPO. Výsledky příspěvků jsou však ještě na hony vzdáleny reklamním slibům inzerovaného bezpečnostního nástroje. Například příspěvek P7.3 využívá radar s frekvencí 24 Ghz, který se běžně používá v oblasti autonomních automobilů. S ním je však již zřejmě obtížné detekovat pouze přechod sníh-země a dočasně si vystačí s železnými pláty na dně sněhové pokrývky.

Příspěvek P7.4 používá o polovinu vyšší frekvence k měření obsahu kapalné vody ve sněhové pokrývce a také ke sledování tání front, ale vidí pouze do první mokré vrstvy ve sněhové pokrývce. K měření kompletního obsahu tekuté vody jsou zřejmě nutné mnohem nižší frekvence, jak ukazuje článek P7.8. Aby bylo možné rychle změřit hloubku sněhu na velké ploše, byla hmotnost radarového senzoru snížena a připevněna pod dron v článku P7.9. Protože radar pokrývá velmi široký frekvenční rozsah, lze hloubku sněhu určit s 80% přesností i při obsahu vody do 3 %. Další vývoj radaru pro měření hloubky a hustoty sněhu je uveden v článku P7.14.

Přehled automatických detekcí poskytovaných 7 systémy IDA, které byly v provozu v zimní sezóně 2017-18: zobrazeny jsou přirozené (zeleně) a uměle vyvolané laviny (červeně) a detonace z RACS nebo dělostřelectva (žlutě). Bylo zjištěno více než 700 lavin.

Přehled automatických detekcí poskytovaných 7 systémy IDA, které byly v provozu během zimní sezóny 2017-18: zobrazeny jsou přirozené (zeleně) a uměle vyvolané laviny (červeně) a detonace z RACS nebo dělostřelectva (žlutě). Bylo zjištěno více než 700 lavin.

Aus Beitrag O7.8

Přehled automatických detekcí poskytovaných 7 systémy IDA, které byly v provozu během zimní sezóny 2017-18: zobrazeny jsou přirozené (zeleně) a uměle vyvolané laviny (červeně) a detonace z RACS nebo dělostřelectva (žlutě). Bylo zjištěno více než 700 lavin.

Aus Beitrag O7.8

Závěr

Toto zasedání na konferenci ISSW2018 je ukázkovým příkladem hesla "spojení teorie a praxe", protože je zde zhruba stejný počet příspěvků z odvětví detekce a z výzkumu metod detekce. Radar, seismické měření a infrazvuk mají pro účely detekce své výhody i nevýhody, a dokud nebudou tyto výhody vymýceny nebo obejity kombinací metod, bude pro lavinová varování a lavinové komise i nadále důležité ruční pozorování a zpětná vazba. Pro nás, milovníky zimních sportů, to znamená: hlásit lavinovou aktivitu místním lavinovým výstražným službám, zejména po bouřkách nebo ze vzdálených oblastí.

Poznámka

Tento článek byl automaticky přeložen pomocí DeepL a poté upraven. Pokud si přesto všimnete pravopisných či gramatických chyb nebo pokud překlad ztratil smysl, napište prosím mail redakci..

K originálu (Německy)

Související články

Komentáře