Svět vědy | Sněhová pokrývka: stabilita a proměnlivost

Tentokrát: Sněhová pokrývka: Stabilita a variabilita (relace 10)

Stabilita a variabilita sněhové pokrývky jsou pro nás, milovníky zimních sportů, zásadními faktory. Obě veličiny tvoří nedílný základ lavinové předpovědi. Tam jsou však tyto faktory pojmenovány poněkud jinak a jsou zahrnuty do matice stupňů lavinového nebezpečíEAWS jako "pravděpodobnost spuštění laviny" a "rozsah nebezpečných míst". To je dostatečný důvod, aby se tím výzkumníci dále zabývali. A tak není divu, že zasedání 10 "Sněhová pokrývka: stabilita a variabilita" obsahuje nejvíce příspěvků. Všech 43 přednesených příspěvků zde nelze shrnout na 3 stranách, a proto se tento článek omezuje především na příspěvky o deskových lavinách, slabých vrstvách a jejich rozložení. A jako bonus tentokrát s pokusem na snowboardu, který si můžete udělat sami!

Anti-trhlina: Lom, který se uzavře

K tomu, aby se slabá vrstva zlomila, jsou zapotřebí tři složky: Slabá vrstva, vázaná sněhová deska a spouštěč. Pokud zlom ve slabé vrstvě, známý také jako kolaps, vede k lavině desky, je zapotřebí sklon svahu 28-30° nebo strmější. Pokud je taková sněhová pokrývka například sešlápnuta a jednotlivé (slabé) spoje ve slabé vrstvě se přetrhnou, pak nadložní sněhová deska vzniklou trhlinu "uzavře" - v současné době se tento tzv. protitrhlinový model používá jako základ pro spuštění sněhové desky. Pokud je energie uvolněná tímto kolapsem dostatečná k tomu, aby způsobila porušení sousedních spojů ve slabé vrstvě, dochází k nezávislému šíření trhlin neboli k propagaci trhlin, což vede k větším lavinám sněhové desky.

Několik příspěvků představuje počítačové modely, které popisují tyto lomové procesy ve slabé vrstvě. Tyto modely počítají se složitou souhrou mezi povahou sněhové desky, stabilitou slabé vrstvy a uvolněnou energií, která vede k šíření trhlin. Na jedné straně je zde model, který byl vyvinut pro film "Frozen" (ano, tato lapačka je již opotřebovaná), na straně druhé jsou zde prezentovány dva další typy modelů. Vynikající je jistě analytický model lomu z TU Darmstadt, který kombinuje poznatky z oblasti stavební mechaniky s výzkumem sněhu (O10.6). Na rozdíl od čistě numerických modelů není tento model "Phillip&Phillip" tak flexibilní, pokud jde o vlastnosti materiálu, ale vyžaduje velmi malou výpočetní kapacitu a mohl by být také počítán v reálném čase na chytrém telefonu. Více informací o tomto novém modelu se dozvíte ve speciálním vydání časopisu Berg&Steigen ISSW2018 a prezentace z konference je také online.

V dnešní době se často testuje lomová odolnost určité vrstvy pomocí PST. Obnaží se poměrně velký blok, který se ze svahové strany rozřízne na slabou zkoušenou vrstvu. Výše zmíněná kritická délka trhliny je pak vzdálenost, která byla upilována, dokud se lom sám nerozšíří přes celý blok. Příspěvek P10.12 využívá takový PST spolu s vysokorychlostní kamerou ke stanovení rychlosti šíření trhliny. O těchto pokusech (a dalších aktuálních výzkumech) byl nedávno publikován dobrý Arte dokument, záběry PST jsou k vidění od 17. minuty.

Bohužel bez písemného odkazu pro potomstvo byl článek o ověřování tzv. cross(-slope) PST. V případě CPST jde o kombinaci výhod ECT a PST, protože například ECT je nespolehlivé v hlubokých slabých vrstvách a klasický PST je poměrně složitý na vykopání (30x100 cm, ale proti svahu, nikoliv rovnoběžně se svahem jako u ECT). Při zkoušce CPST se jednoduše odkryje blok velikosti ECT a zkoušená slabá vrstva se prorazí hladkou stranou sněhové pily rovnoběžně se svahem (viz zde).

Pokračování na další straně -->

Experiment pro příští turné: "Do It Yourself" snowboard

Neznalí existence Cross-PST jsme nedávno provedli podobný experiment stability na umělém snowboardu. Našli jsme u potoka nádherně velkou povrchovou námrazu (tu si nyní můžete vytvořit i uměle, ale stroj z článku P10.34 přesahuje rámec typického kutilského vybavení na lyžařské túře...) a umístili na ni malý snowboard. Zde je návod krok za krokem:

1) Najděte místo s povrchovou námrazou.

2) Vezměte vrstvu sněhu podobnou posypu a opatrně na ni nasypte 10 cm silnou vrstvu (obrázek vpravo).

3) Pomocí lopaty opatrně odřízněte boky tohoto umělého sněhového prkna, aby vznikl kvádr o velikosti typického ECT (30x90 cm).

4) Pomocí sněhové pily (nebo alternativně ploché lopaty) zajíždějte bokem do vrstvy námrazy, dokud se "domeček z karet z námrazy" nezhroutí (viz video).

Všimněte si, že ačkoli je deska z umělého sněhu téměř nesvázaná (posyp) a má tloušťku pouze 10 cm, dochází k šíření trhlin v povrchové námraze. Když se v hlášení o lavinové situaci hovoří o povrchové sněhové krustě, musí se rozeznít všechny poplašné zvony!

Profesionální pokusy jsou také jen kutilské

Znovu nevědomky tento průzkum článku odhalil, že dva články ISSW také zkoumaly právě takové kutilské snowboardy pro povrchovou zralost. V článku O10.2 autoři připravili 30 takových 10cm snowboardů a testovali je v různých časech pomocí PST. Zjistili, že kritická délka trhliny se s časem zvětšuje, tj. musí být dále prořezána do slabé vrstvy, aby došlo k šíření trhliny, a zjistili tak odpovídající stabilizaci sněhové pokrývky v čase. Druhý článek O10.3 podrobněji zkoumá mechanickou stabilizaci 10cm sněhových prken v čase.

V návaznosti na toto plošné modelování variability sněhové pokrývky se jeden článek zabývá srovnatelností sněhových profilů (O10.5). Jedná se o ručně zaznamenané sněhové profily nebo simulované sněhové profily. Použitou technikou je tzv. metoda dynamického časového zkreslení, která se hojně využívá při rozpoznávání řeči. Vrstvy se neporovnávají v absolutních pozicích, ale porovnávají se posloupnosti vrstev - podobně jako Alexa rozumí slovům bez ohledu na to, zda jsou vyslovována pomalu nebo rychleji.

V článku P10.28 je dále zkoumáno, jak lze výsledky modelů sněhové pokrývky sdělit odborníkům z praxe a uživatelům. Modely sněhové pokrývky stále nehrají významnou roli v hlášení lavinové situace, ne proto, že by byly špatné, ale proto, že jejich použití je velmi složité. Autoři navrhují, aby byly prezentovány a sdělovány klíčové faktory pro vznik lavinových modelů a problémů.

Teorie buku a modřínu

Klimatické podmínky regionu se obecně odrážejí ve sněhové pokrývce a také ve vegetaci. Například existuje možná korelace mezi oblastmi s modřínovo-borovou vegetací a problémy se starým sněhem, zatímco v oblastech s jedlovými a bukovými porosty je starý sníh menším problémem. Náš sněhový tlampač Lukas o tom již psal (P10.17), ale jeho slova uvádějí poznatky o dřevinách na pravou míru: "Řízení rizik lze provádět s lepšími nástroji."

Na základě mnohaletých záznamů sněhových profi lů byly publikovány další články o typických regionálních vzorcích sněhové pokrývky v Pyrenejích (P10.13), oblasti Tromso (P10.24), Japonska (P10.29) a východní Kanady (P10.37).

Závěr

Sám rozsah zasedání, čítající 43 příspěvků, ukazuje, jak aktivně se výzkum v oblasti stability a variability sněhové pokrývky provádí. Něco se rozhodně děje, ale přenos výsledků do praxe je dalším velmi složitým krokem. Nakonec se sněhovou pokrývkou je to podobné jako se "Schrödingerovou kočkou" - jak byla stabilní a proměnlivá, se dozvíte, až když celou sněhovou pokrývku prokopete.