눈사태

눈사태(영어, 프랑스어: avalanche, ) 또는 설붕(雪崩)은 언덕이나 산과 같은 경사면 아래로 눈이 빠르게 흘러내리는 현상이다. 눈사태는 강수량 증가나 적설 약화와 같은 요인에 의해 자연적으로 발생하거나, 인간, 다른 동물, 지진과 같은 외부 요인에 의해 발생할 수 있다. 주로 흐르는 눈과 공기로 구성되지만, 규모가 큰 눈사태는 얼음, 바위, 나무를 휩쓸어 이동시킬 능력이 있다.

눈사태는 일반적으로 두 가지 형태 또는 이들의 조합으로 발생한다. 단단하게 뭉친 눈으로 구성되어 하부의 약한 눈 층이 붕괴되면서 발생하는 판상 눈사태(slab avalanche)와, 더 느슨한 눈으로 구성된 점성 눈사태(loose snow avalanche)가 그것이다. 한 번 시작된 눈사태는 보통 빠르게 가속되며 더 많은 눈을 집어삼키면서 질량과 부피가 커진다. 눈사태가 충분히 빠르면 일부 눈이 공기와 섞여 분말설 눈사태를 형성할 수 있다.

유사해 보일 수 있지만, 눈사태는 슬러시 흐름, 이진류, 암석 붕괴, 세락 붕괴와는 구별된다. 또한 대규모 빙하 이동과도 다르다. 눈사태는 지속적인 적설층이 있는 모든 산맥에서 발생할 수 있다. 겨울이나 봄에 가장 빈번하지만 연중 언제든지 발생할 수 있다. 산악 지역에서 눈사태는 생명과 재산에 가장 심각한 자연재해 중 하나이므로 눈사태 제어에 큰 노력이 기울여진다. 다양한 형태의 눈사태에 대한 많은 분류 체계가 존재한다. 눈사태는 크기, 파괴 잠재력, 시작 기제, 구성 및 동역학으로 설명될 수 있다.

 형성 
섬네일|노스캐스케이드 산맥의 슈크산산 인근 점성 눈사태(왼쪽 끝)와 판상 눈사태(중앙 근처). 균열 전파는 상대적으로 제한적이다.
섬네일|2010년 3월 베이커산 헬리오트로프 리지 인근에서 스노보더에 의해 발생한 15cm 깊이의 연질 판상 눈사태. 이미지 상단 중앙에 여러 개의 관부 균열선이 보인다. 하강 중 판이 부서지면서 발생한 전경의 알갱이 형태의 파편 특성에 주목하라.

대부분의 눈사태는 폭풍우 동안 눈이 쌓이거나 침식으로 인한 하중 증가로 인해 자연적으로 발생한다. 태양 복사로 인한 융해와 같은 적설층의 변성 변화는 자연적 눈사태의 두 번째로 큰 원인이다. 다른 자연적 원인으로는 비, 지진, 낙석 및 낙빙이 있다. 인위적인 눈사태 유발 원인으로는 스키어, 스노모빌, 통제된 폭파 작업 등이 있다. 대중적인 믿음과 달리 눈사태는 큰 소리에 의해 발생하지 않는다. 소리의 압력은 눈사태를 일으키기에는 수치상 너무 작다.

눈사태의 시작은 처음에 적은 양의 눈만 이동하는 지점에서 시작될 수 있는데, 이는 습설 눈사태나 건조하고 굳지 않은 눈에서 발생하는 눈사태의 전형적인 모습이다. 그러나 눈이 약한 층 위에 뻣뻣한 판 형태로 굳어 있는 경우, 균열이 매우 빠르게 전파되어 수천 입방미터에 달하는 거대한 부피의 눈이 거의 동시에 움직이기 시작할 수 있다.

적설층은 하중이 강도를 초과할 때 붕괴된다. 하중은 눈의 무게이므로 단순하다. 그러나 적설층의 강도는 결정하기 훨씬 어렵고 매우 불균일하다. 이는 눈 알갱이의 특성, 크기, 밀도, 형태, 온도, 함수율, 알갱이 사이의 결합 특성에 따라 세부적으로 달라진다.McClung, David and Shaerer, Peter: The Avalanche Handbook, The Mountaineers: 2006.  이러한 특성들은 국지적 습도, 수증기 흐름, 온도 및 열 흐름에 따라 시간에 따라 변할 수 있다. 적설층의 상부는 유입되는 복사열과 국지적 기류의 영향도 크게 받는다. 눈사태 연구의 목표 중 하나는 계절적 적설층의 시간적 진화를 설명할 수 있는 컴퓨터 모델을 개발하고 검증하는 것이다. 복잡한 지형과 날씨의 상호작용은 계절 적설층의 깊이, 결정 형태 및 층 구조에 상당한 공간적, 시간적 가변성을 유발하며 이는 분석을 복잡하게 만드는 요인이다.

 판상 눈사태 
판상 눈사태는 쌓였거나 바람에 의해 날려온 눈에서 빈번하게 형성된다. 균열에 의해 주변과 분리된 눈 블록(판)의 특징적인 외관을 가진다. 판상 눈사태의 구성 요소로는 시작 지점 상단의 관부(crown) 균열, 측면의 측면(flank) 균열, 그리고 하단의 슈타흐발(stauchwall)이라 불리는 균열이 있다. 관부와 측면 균열은 눈사태에 휩쓸린 눈과 사면에 남아 있는 눈을 구분하는 수직벽이다. 판의 두께는 몇 센티미터에서 3미터까지 다양할 수 있다. 판상 눈사태는 눈사태 관련 사망 사고의 약 90%를 차지한다.

 분말설 눈사태 

가장 큰 규모의 눈사태는 분말설 눈사태 또는 혼합 눈사태로 알려진 난류 부유 흐름을 형성하며,Simpson JE. 1997. Gravity currents in the environment and the laboratory. Cambridge University Press 이는 일종의 중력류이다. 이들은 고밀도의 눈사태 위에 떠 있는 분말 구름으로 구성된다. 모든 유형의 눈이나 시작 기제에서 형성될 수 있지만, 보통 신선하고 건조한 가루눈에서 발생한다. 속도는 를 초과할 수 있고 질량은 1,000,000톤에 달할 수 있으며, 그 흐름은 평평한 골짜기 바닥을 따라 먼 거리를 이동하고 짧은 거리는 오르막으로도 이동할 수 있다.

 습설 눈사태 
섬네일|심플론 고개의 눈사태 (2019)
분말설 눈사태와 대조적으로 습설 눈사태는 눈과 물의 저속 부유물이며, 흐름이 트랙 표면에 국한된다(McClung, 1999, p. 108). 이동 속도가 낮은 것은 트랙의 활주면과 수분이 포화된 흐름 사이의 마찰 때문이다. 낮은 이동 속도(≈10–40 km/h)에도 불구하고 습설 눈사태는 큰 질량과 밀도 때문에 강력한 파괴력을 생성할 수 있다. 습설 눈사태의 유체는 부드러운 눈을 뚫고 나갈 수 있으며 바위, 흙, 나무 및 기타 식생을 긁어내어 눈사태 경로에 종종 긁힌 지면을 노출시킨다. 습설 눈사태는 점성 눈의 방출이나 판상 방출 모두에서 시작될 수 있으며, 수분이 포화되고 물의 어는점으로 등온 평형을 이룬 적설층에서만 발생한다. 습설 눈사태의 이러한 등온적 특성 때문에 문헌에서는 등온 활주(isothermal slides)라는 부차적인 용어로도 불린다(예: Daffern, 1999, p. 93).Daffern, Tony: Avalanche Safety for Skiers, Climbers and Snowboarders, Rocky Mountain Books: 1999.  온대 위도에서 습설 눈사태는 낮 동안 기온이 크게 상승하는 겨울 시즌 말기의 기후적 눈사태 주기와 자주 연관된다.

 빙설 눈사태 
빙설 눈사태는 세락이나 분리되는 빙하와 같은 거대한 얼음 덩어리가 얼음 위(예: 쿰부 빙폭)로 떨어질 때 발생하며, 부서진 얼음 덩어리들의 이동을 유발한다. 결과적인 이동은 눈사태보다는 낙석이나 산사태와 더 유사하다. 이들은 일반적으로 예측하기 매우 어렵고 완화하는 것도 거의 불가능하다.

 눈사태 경로 
눈사태가 사면을 따라 내려갈 때, 사면의 경사도와 중력 사면 이동에 관여하는 눈/얼음의 부피에 따라 특정 경로를 따른다. 눈사태의 기점을 시작 지점(Starting Point)이라고 하며 보통 30-45도 경사면에서 발생한다. 경로의 본체는 눈사태의 트랙(Track)이라고 불리며 보통 20-30도 경사면에서 발생한다. 눈사태가 운동량을 잃고 결국 멈추는 곳을 퇴적 구역(Runout Zone)이라고 한다. 이는 대개 경사가 20도 미만에 도달했을 때 발생한다. 이러한 각도는 모든 눈사태가 기원한 적설의 안정성과 이동을 유발한 환경적 또는 인위적 영향에 따라 고유하기 때문에 항상 일정한 것은 아니다.

 부상 및 사망 
눈사태에 휩쓸린 사람들은 저체온증, 외상 또는 저체온증으로 사망할 수 있다. "1950-1951년에서 2020-2021년" 사이에 미국에서는 1,169명이 눈사태로 사망했다. 2006년 4월까지의 11년 동안 북미 전역에서 445명이 눈사태로 사망했다. 평균적으로 미국에서는 매년 겨울 28명이 눈사태로 사망한다.
2001년 보고에 따르면 전 세계적으로 매년 평균 150명이 눈사태로 사망한다.

 지형, 적설, 날씨 
섬네일|눈사태 위험이 높은 가파른 지형에서는 사면을 가로지르는 것보다 능선을 따라 이동하는 것이 일반적으로 더 안전하다.
섬네일|낙하 직전의 눈 커니스. 눈의 균열이 구역 (1)에서 보인다. 이 사진이 찍힌 직후 구역 (3)이 낙하하여 구역 (2)가 새로운 가장자리가 되었다.
더그 페슬러와 질 프레드스턴은 눈사태의 세 가지 주요 요소인 지형, 날씨, 적설에 대한 개념 모델을 개발했다. 지형은 눈사태가 발생하는 장소를 설명하고, 날씨는 적설층을 만드는 기상 조건을 설명하며, 적설은 눈사태 형성을 가능하게 하는 눈의 구조적 특성을 설명한다.Fesler, Doug and Fredston, Jill: Snow Sense, Alaska Mountain Safety Center, Inc. 2011. 

 지형 
눈사태가 형성되려면 눈이 쌓일 수 있을 만큼 완만하면서도 기계적 붕괴(적설층의)와 중력의 조합으로 인해 일단 움직이기 시작하면 가속될 수 있을 만큼 가파른 사면이 필요하다. 눈을 지탱할 수 있는 사면의 각도인 안식각은 결정 형태와 함수율 등 다양한 요인에 따라 달라진다. 더 건조하고 차가운 눈의 일부 형태는 더 완만한 사면에만 달라붙는 반면, 젖고 따뜻한 눈은 매우 가파른 표면에도 결합할 수 있다. 파타고니아의 코르디예라 델 파이네 지역과 같은 해안 산맥에서는 수직이거나 심지어 오버행인 암벽에도 깊은 적설이 쌓인다. 움직이는 눈을 가속시킬 수 있는 사면 각도는 눈의 전단 강도(그 자체로 결정 형태에 따라 다름)와 층의 구성 및 층간 계면의 구성과 같은 다양한 요인에 따라 달라진다.

햇빛에 노출된 사면의 적설층은 햇빛의 영향을 강하게 받는다. 해가 뜨고 지는 동안의 융해와 재결빙 주기는 눈의 침강을 촉진하여 적설층을 안정화할 수 있다. 강한 동결-융해 주기는 밤 동안 표면 파우더 층을 형성하고 낮 동안 불안정한 표면 눈을 만든다. 능선 뒤편이나 다른 바람 장애물의 바람 하사면(lee)에는 더 많은 눈이 쌓여 깊은 눈 웅덩이, 풍성판(wind slabs), 커니스가 생기기 쉬우며, 이들은 자극을 받았을 때 눈사태를 유발할 수 있다. 반대로 바람을 받는 쪽(windward) 사면의 적설층은 바람 하사면보다 훨씬 얇은 경우가 많다.

섬네일|left|워싱턴주 글레이셔 피크 야생 구역에 있는 수직 낙차 의 눈사태 경로. 고산 지형의 눈사태 경로는 식생이 제한적이기 때문에 불분명할 수 있다. 수목 한계선 아래의 눈사태 경로는 종종 과거의 눈사태로 인해 만들어진 식생 다듬기 선(trim lines)으로 구분된다. 이미지 상단 근처에 시작 구역이 보이고, 트랙은 이미지 중앙에 있으며 식생 다듬기 선에 의해 명확하게 표시되어 있으며, 퇴적 구역은 이미지 하단에 나타나 있다. 가능한 시나리오는 다음과 같다. 능선 근처 시작 구역에서 눈사태가 형성되어 트랙을 따라 내려오다가 퇴적 구역에 멈춰 선다.
눈사태와 눈사태 경로는 공통 요소를 공유한다. 눈사태가 시작되는 시작 구역, 눈사태가 흐르는 트랙, 그리고 눈사태가 멈추는 퇴적 구역이다. 파편 퇴적물은 눈사태로 밀려 내려온 눈이 퇴적 구역에 멈춘 후 쌓인 질량이다. 왼쪽 이미지의 경우 매년 이 눈사태 경로에서 많은 작은 눈사태가 형성되지만, 대부분은 경로의 전체 수직 또는 수평 길이를 다 달리지 못한다. 특정 지역에서 눈사태가 형성되는 빈도는 재현 기간(return period)으로 알려져 있다.

눈사태의 시작 구역은 일단 움직이기 시작하면 눈이 가속될 수 있을 만큼 가파라야 하며, 또한 볼록한 사면은 눈 층의 인장 강도와 압축 강도 사이의 불균형 때문에 오목한 사면보다 덜 안정적이다. 적설층 아래 지표면의 구성과 구조는 적설층의 안정성에 영향을 주어 강점이나 약점의 원인이 된다. 매우 울창한 숲에서는 눈사태가 형성될 가능성이 낮지만, 바위와 드문드문 분포된 식생은 강한 온도 구배 형성을 통해 적설층 깊은 곳에 취약 지역을 만들 수 있다. 전심 눈사태(사면의 눈 덮개를 거의 완전히 쓸어버리는 눈사태)는 풀이나 암판과 같이 매끄러운 지면을 가진 사면에서 더 흔하다.

일반적으로 눈사태는 사면 아래의 배수로를 따라가며, 여름철의 분수령과 배수 특징을 공유하는 경우가 많다. 삼림한계선 및 그 아래에서 배수로를 통과하는 눈사태 경로는 다듬기 선(trim lines)이라 불리는 식생 경계에 의해 잘 정의되는데, 이는 눈사태가 나무를 제거하고 큰 식생의 재성장을 막은 곳에서 발생한다. 키킹 호스 고개의 스티븐산 눈사태 댐과 같이 설계된 배수 시설은 눈사태의 흐름을 우회시켜 사람과 재산을 보호하기 위해 건설되었다. 눈사태로 인한 깊은 파편 퇴적물은 협곡이나 강바닥과 같은 퇴적지 끝의 집수 구역에 모이게 된다.

25도보다 완만하거나 60도보다 가파른 사면은 일반적으로 눈사태 발생 빈도가 낮다. 인위적으로 유발된 눈사태는 눈의 안식각이 35도에서 45도 사이일 때 가장 빈번하게 발생하며, 인위적 눈사태가 가장 잦은 임계각은 38도이다. 그러나 인위적 눈사태 발생 빈도를 여가 이용률로 정규화하면 위험은 사면 각도에 따라 균일하게 증가하며, 특정 노출 방향에 따른 위험의 유의미한 차이는 발견되지 않는다. 경험 법칙은 다음과 같다. 눈을 지탱할 수 있을 만큼 완만하지만 스키를 탈 수 있을 만큼 가파른 사면은 각도에 관계없이 눈사태를 일으킬 잠재력이 있다.

 적설 구조 및 특성 
섬네일|지표면의 성에가 나중에 내린 눈에 덮인 후, 묻힌 성에 층은 상부 층이 미끄러질 수 있는 약한 층이 될 수 있다.
적설층은 겨울 동안 쌓인 지면과 평행한 층들로 구성된다. 각 층은 눈이 형성되고 쌓였을 때의 뚜렷한 기상 조건을 대표하는 얼음 알갱이들을 포함한다. 일단 퇴적되면 눈 층은 퇴적 후 지배적인 기상 조건의 영향 하에 계속해서 변화한다.

눈사태가 발생하려면 응집력이 있는 눈 판 아래에 약한 층(또는 불안정성)이 있는 적설층이 있어야 한다. 실제로 적설층 불안정성과 관련된 공식적인 기계적 및 구조적 요인은 실험실 밖에서 직접 관찰할 수 없으므로, 더 쉽게 관찰되는 눈 층의 특성(예: 관입 저항, 알갱이 크기, 알갱이 유형, 온도)이 눈의 기계적 특성(예: 인장 강도, 마찰력, 전단 강도 및 연성 강도)의 지표 측정값으로 사용된다. 이로 인해 눈 구조를 기반으로 적설층 안정성을 결정하는 데 두 가지 주요 불확실성 원인이 발생한다. 첫째, 눈 안정성에 영향을 미치는 요인과 적설층의 특정 특성은 좁은 지역과 시간 규모 내에서도 크게 달라지므로, 지점 관찰을 다른 공간과 시간 규모로 추정하는 데 상당한 어려움이 따른다. 둘째, 쉽게 관찰 가능한 적설 특성과 적설층의 임계 기계적 특성 사이의 관계가 완전히 규명되지 않았다.

적설 특성과 적설층 안정성 사이의 결정론적 관계는 여전히 진행 중인 과학적 연구 과제이지만, 눈사태 가능성에 영향을 미치는 눈 구성 및 퇴적 특성에 대한 경험적 이해가 증가하고 있다. 관찰과 경험에 따르면 새로 내린 눈은 그 아래의 눈 층과 결합할 시간이 필요하며, 특히 새 눈이 매우 춥고 건조한 상태에서 내릴 때 더욱 그렇다. 주변 기온이 충분히 낮으면 바위, 식물 및 사면의 다른 불연속 지점 위나 주변의 얕은 눈은 임계 온도 구배가 있는 곳에서 발생하는 빠른 결정 성장으로 인해 약해진다. 크고 각진 눈 결정은 약한 눈의 지표인데, 이러한 결정은 조밀하게 뭉치는 작고 둥근 결정보다 단위 부피당 결합 수가 적기 때문이다. 굳어진 눈은 느슨한 가루눈 층이나 습한 등온 설층보다 흘러내릴 가능성이 적지만, 굳어진 눈은 판상 눈사태 발생의 필요조건이며 적설층 내의 지속적인 불안정성은 잘 굳어진 표면 층 아래에 숨어 있을 수 있다. 눈 안정성에 영향을 미치는 요인에 대한 경험적 이해와 관련된 불확실성으로 인해 대부분의 전문 눈사태 작업자들은 현재의 적설층 불안정성에 대비하여 눈사태 지형을 보수적으로 이용할 것을 권장한다.

 날씨 

섬네일|left|눈 구덩이를 판 후 불안정한 층이 있는지 적설층을 평가할 수 있다. 이 사진에서는 약한 층의 눈이 손으로 쉽게 긁혀 나가 구덩이 벽에 수평선을 남겼다.
눈사태는 쌓여 있는 적설층에서만 발생한다. 일반적으로 고위도, 고산 지대 또는 두 조건 모두를 갖춘 지역의 겨울 시즌은 내린 눈이 계절 적설층으로 쌓일 수 있을 만큼 충분히 불안정하고 춥다. 대륙성은 적설층이 겪는 극한 기상 현상에 영향을 미치어 불안정성의 발달과 그에 따른 폭풍 주기 이후 적설층의 빠른 안정화에 중요한 요인이 된다.Whiteman, Charles David: Mountain Meteorology: Fundamentals and Applications, Oxford University Press: 2001.  적설층의 진화는 눈이 적설층으로 쌓이게 하는 좁은 범위의 기상 조건 내의 작은 변화에도 매우 민감하다. 적설층 진화를 제어하는 중요한 요인으로는 태양에 의한 가열, 복사 냉각, 쌓인 눈의 수직 온도 기울기, 강설량 및 눈 유형이 있다. 일반적으로 온화한 겨울 날씨는 적설층의 침강과 안정화를 촉진하는 반면, 매우 춥거나 바람이 많이 불거나 더운 날씨는 적설층을 약화시킨다.

물의 어는점에 가까운 온도나 적절한 태양 복사가 있는 동안에는 완만한 동결-융해 주기가 일어난다. 눈 속의 물이 녹고 다시 어는 과정은 어는 단계에서는 적설층을 강화하고 녹는 단계에서는 약화시킨다. 온도가 어는점보다 훨씬 높은 지점으로 급격히 상승하면 연중 언제든지 눈사태가 발생할 수 있다.

지속적인 저온은 새로운 눈이 안정되는 것을 방해하거나 기존의 적설층을 불안정하게 만들 수 있다. 적설층 바닥의 지면 온도는 보통 0 °C 근처이고 주변 기온은 훨씬 낮을 수 있기 때문에, 눈 표면의 차가운 기온은 눈 속에 온도 구배를 생성한다. 눈의 수직 미터당 10 °C 이상의 온도 변화가 하루 이상 지속되면 온도 구배를 따른 빠른 수분 이동으로 인해 적설층에 심층 성에(depth hoar) 또는 패싯(facets)이라 불리는 각진 결정이 형성되기 시작한다. 서로 및 주변 눈과 잘 결합하지 않는 이러한 각진 결정들은 종종 적설층의 지속적인 약점이 된다. 지속적인 약점 위에 놓인 판에 판과 약한 층의 강도보다 큰 하중이 가해지면 약한 층이 붕괴되어 눈사태를 일으킬 수 있다.

가벼운 미풍보다 강한 바람은 바람 하사면의 대피소에 눈이 빠르게 쌓이게 할 수 있다. 풍성판이 빠르게 형성되며, 판 아래에 약한 눈이 있을 경우 새로운 하중에 적응할 시간이 없을 수 있다. 맑은 날에도 바람은 눈을 한 곳에서 다른 곳으로 날려 사면에 빠르게 하중을 가할 수 있다. 상부 하중(top-loading)은 바람이 사면 꼭대기에서 눈을 쌓을 때 발생하며, 교차 하중(cross-loading)은 바람이 사면과 평행하게 눈을 쌓을 때 발생한다. 바람이 산 꼭대기를 넘어 불 때, 산의 바람 하사면 또는 배후면은 그 사면의 꼭대기부터 바닥까지 상부 하중을 겪게 된다. 산으로 이어지는 능선을 가로질러 바람이 불 때 능선의 바람 하사면은 교차 하중의 영향을 받는다. 교차 하중을 받은 풍성판은 보통 시각적으로 식별하기 어렵다.

눈보라와 폭우는 눈사태 위험의 중요한 원인이다. 폭설은 추가적인 무게와 새로운 눈이 하부 눈 층과 결합할 시간이 부족하기 때문에 기존 적설층에 불안정성을 유발한다. 비도 비슷한 효과를 낸다. 단기적으로 비는 폭설과 마찬가지로 적설층에 추가 하중을 가하고, 빗물이 눈을 통해 스며들면 윤활제 역할을 하여 적설층을 유지하는 눈 층 사이의 자연 마찰을 감소시켜 불안정성을 유발한다. 대부분의 눈사태는 폭풍우 도중이나 직후에 발생한다.

낮 동안의 햇빛 노출은 눈을 녹여 경도를 감소시킬 만큼 강할 경우 적설층 상부 층을 빠르게 불안정하게 만든다. 맑은 밤에는 주변 기온이 영하로 떨어질 때 장파 복사 냉각 과정 등을 통해 적설층이 다시 얼 수 있다. 복사 열 손실은 밤 공기가 적설층보다 훨씬 차가울 때 발생하며, 눈에 저장된 열이 대기로 다시 방출된다.

 동역학 
판상 눈사태가 형성되면 눈이 언덕 아래로 이동함에 따라 판은 점점 더 작은 파편으로 분해된다. 파편이 충분히 작아지면 도약층(saltation layer)이라 불리는 눈사태의 외곽 층은 유체의 특성을 띠게 된다. 충분히 미세한 입자가 존재하면 공기 중으로 떠오를 수 있으며, 공중에 뜬 눈의 양이 충분하면 눈사태의 이 부분이 본체에서 분리되어 분말설 눈사태로서 더 먼 거리를 이동할 수 있다. 1999년 갈튀르 눈사태 참사 이후 레이더를 이용한 과학적 연구를 통해 표면과 공중 구성 요소 사이에 도약층이 형성되어 본체에서 분리될 수 있다는 가설이 확인되었다.

눈사태를 움직이는 힘은 사면에 평행한 눈사태 무게의 성분이다. 눈사태가 진행됨에 따라 경로에 있는 모든 불안정한 눈이 포함되는 경향이 있어 전체 무게가 증가한다. 이 힘은 사면의 경사가 가팔라질수록 증가하고 사면이 평평해질수록 감소한다. 이에 저항하는 힘은 서로 상호작용하는 것으로 생각되는 여러 요소들이다. 즉, 눈사태와 그 아래 표면 사이의 마찰, 유체 내의 공기와 눈 사이의 마찰, 눈사태 선단부에서의 유체 역학적 항력, 눈사태와 통과하는 공기 사이의 전단 저항, 그리고 눈사태 자체 내부의 파편들 사이의 전단 저항이다. 눈사태는 저항이 전진하는 힘을 초과할 때까지 계속 가속된다.Avalanche Dynamics , Art Mears, 11 July 2002.

 모델링 
눈사태 거동을 모델링하려는 시도는 20세기 초, 특히 샤모니에서 열린 1924년 동계 올림픽 준비 과정에서 라고탈라(Lagotala) 교수의 연구로 거슬러 올라간다.Snow Avalanches, Christophe Ancey 그의 방법은 A. 뵐미(A. Voellmy)에 의해 발전되었으며, 1955년 그의 저서 Ueber die Zerstörungskraft von Lawinen(눈사태의 파괴력에 대하여)이 출판되면서 대중화되었다.Voellmy, A., 1955. Ober die Zerstorunskraft von Lawinen. Schweizerische Bauzetung (English: On the Destructive Force of Avalanches. U.S. Dept. of Agriculture, Forest Service).

뵐미는 눈사태를 흐름 속도의 제곱에 비례하는 항력을 받으며 움직이는 미끄러지는 눈 블록으로 취급하는 단순한 경험식을 사용했다.Quantification de la sollicitation avalancheuse par analyse en retour du comportement de structures métalliques, page 14, Pôle Grenoblois d'études et de recherche pour la Prévention des risques naturels, October 2003, in French

그와 다른 연구자들은 이후 다른 요인들을 고려한 공식을 도출했으며, 뵐미-살름-구블러(Voellmy-Salm-Gubler) 모델과 펄라-청-맥클러너(Perla-Cheng-McClung) 모델이 (분말설 눈사태가 아닌) 흐르는 눈사태를 모델링하는 단순한 도구로 가장 널리 사용되게 되었다.

1990년대 이후 훨씬 더 정교한 모델들이 개발되었다. 유럽에서 최근 연구의 상당 부분은 유럽 연합 집행위원회의 지원을 받은 SATSIE(유럽의 눈사태 연구 및 모델 검증) 연구 프로젝트의 일환으로 수행되었으며, 이는 현재 프랑스 산악 구조대에서 사용 중인 최첨단 MN2L 모델과 2007년 기준으로 여전히 검증 중이던 D2FRAM(역학적 이중 흐름 체제 눈사태 모델)을 탄생시켰다. 다른 알려진 모델로는 SAMOS-AT 눈사태 시뮬레이션 소프트웨어와 RAMMS 소프트웨어가 있다.

 인간의 개입 
섬네일|upright=1.2|미국 산림청 눈사태 위험 권고문.
섬네일|프랑스 스키장 티뉴(Tignes, 3,600m)의 눈사태 폭파 작업
섬네일|upright|밴프 인근의 눈사태 경고 표지판

 눈사태 방지 방법 

스키장, 산악 마을, 도로 및 철도와 같이 눈사태가 사람들에게 큰 위협이 되는 지역에서는 예방 조치가 취해진다. 눈사태를 방지하고 그 위력을 줄이는 여러 방법이 있으며, 적설층의 구조를 파괴하여 눈사태의 가능성과 규모를 줄이는 능동적 조치와, 현장에서 적설층을 보강하고 안정화하는 수동적 조치가 개발되어 있다. 가장 단순한 능동적 조치는 눈이 쌓임에 따라 반복적으로 적설층 위를 이동하는 것인데, 이는 도보 다지기(boot-packing), 스키 컷팅 또는 기계 정비를 통해 이루어질 수 있다. 폭발물은 적설층의 불안정성을 파괴하는 작은 눈사태를 유발하고, 더 큰 눈사태를 초래할 수 있는 상부 하중을 제거함으로써 눈사태를 예방하는 데 널리 사용된다. 폭약은 손으로 던지는 폭약, 헬리콥터 투하 폭탄, 가젝스(Gazex) 압력선, 그리고 공기총과 대포로 발사하는 탄도 투사체 등 여러 방법으로 전달된다. 방설책 및 광벽과 같은 수동적 예방 시스템은 눈의 배치를 유도하는 데 사용될 수 있다. 눈은 울타리 주변, 특히 주풍을 마주하는 쪽에 쌓인다. 울타리의 바람 하사면은 눈이 울타리에 쌓여 소실되고 이미 있는 눈이 바람에 의해 날아가면서 눈 쌓임이 줄어든다. 나무의 밀도가 충분할 경우 눈사태의 위력을 크게 줄일 수 있다. 나무는 눈을 제자리에 고정시키고, 눈사태가 발생했을 때 눈이 나무에 부딪히는 충격이 눈사태를 늦춘다. 스키장을 건설할 때와 같이 눈사태의 위력을 줄이기 위해 나무를 심거나 보존할 수 있다.

반대로 사회 환경적 변화가 피해를 주는 눈사태 발생에 영향을 미칠 수 있다. 중위도 산악 지대의 토지 이용/피복 패턴의 변화와 눈사태 피해 진화를 연결하는 일부 연구는 식생 피복의 역할이 중요함을 보여준다. 즉, (인구 증가, 집약적 방목, 산업적 또는 법적 원인으로 인해) 보호림이 벌채될 때 피해가 증가하고, 과잉착취에 기반한 전통적인 토지 관리 시스템이 토지 소외와 재조림에 기반한 시스템으로 전환될 때 피해가 감소하는데, 이는 개발도상국의 산악 환경에서 주로 20세기 중반 이후 발생한 현상이다.

 완화 
많은 지역에서 정기적인 눈사태 경로를 식별하고 이 지역의 개발을 방지하는 등의 조치를 통해 피해를 최소화할 수 있다. 눈사태의 영향을 완화하기 위해 인공 장벽을 건설하는 것은 눈사태 피해를 줄이는 데 매우 효과적일 수 있다. 여러 유형이 있다. 한 종류의 장벽(방설망)은 기초 외에도 지선으로 고정된 기둥 사이에 쳐진 그물을 사용한다. 이 장벽들은 암석 낙하 방지에 사용되는 것들과 유사하다. 다른 유형의 장벽은 견고한 울타리 구조물(방설책)이며 강철, 목재 또는 프리스트레스트 콘크리트로 제작될 수 있다. 보통 빔 사이에 틈이 있으며 사면에 수직으로 세워지고 하단에 보강 빔이 있다. 견고한 장벽은 특히 여러 줄을 세워야 할 때 미관상 좋지 않은 것으로 간주되기도 한다. 또한 비용이 많이 들고 따뜻한 달에 낙석으로 인해 손상되기 쉽다. 산업적으로 제조된 장벽 외에도 눈사태 댐이라 불리는 조경 장벽은 그 무게와 강도로 눈사태를 멈추거나 굴절시킨다. 이 장벽들은 콘크리트, 바위 또는 흙으로 만들어진다. 보통 보호하려는 구조물, 도로 또는 철도 바로 위에 배치되지만 눈사태를 다른 장벽으로 유도하는 데 사용될 수도 있다. 때때로 눈사태를 늦추기 위해 눈사태 경로에 흙더미를 배치하기도 한다. 마지막으로 교통로를 따라서는 눈사태로부터 통행을 보호하기 위해 눈사태 활주 경로에 스노우 쉐드라고 불리는 대형 대피소를 직접 건설할 수 있다.

 조기 경보 시스템 
경보 시스템은 빙하의 낙빙으로 인한 빙설 눈사태와 같이 천천히 발달하는 눈사태를 감지할 수 있다. 간섭계 레이더, 고해상도 카메라 또는 모션 센서는 며칠에서 몇 년에 걸쳐 불안정한 지역을 장기적으로 모니터링할 수 있다. 전문가들은 기록된 데이터를 해석하고 다가올 파열을 인식하여 적절한 조치를 시작할 수 있다. 이러한 시스템(예: 스위스 바이스미스 빙하 모니터링)은 며칠 전에 사건을 인식할 수 있다.

 알람 시스템 
섬네일|체르마트의 눈사태 모니터링용 레이더 스테이션.
현대적인 레이더 기술은 낮과 밤, 어떤 날씨 조건에서도 넓은 지역의 모니터링과 눈사태 위치 파악을 가능하게 한다. 복잡한 알람 시스템은 위험 지역을 폐쇄(예: 도로 및 철도)하거나 대피(예: 건설 현장)시키기 위해 짧은 시간 내에 눈사태를 감지할 수 있다. 그러한 시스템의 예가 스위스 체르마트의 유일한 진입로에 설치되어 있다. 두 대의 레이더가 도로 위쪽 산의 사면을 모니터링한다. 시스템은 수 초 내에 여러 장벽과 신호등을 작동시켜 도로를 자동으로 폐쇄함으로써 인명 피해를 방지한다.

 생존, 구조 및 회복 

눈사태 사고는 크게 두 가지 범주로 나뉜다. 즉, 여가 활동 중의 사고와 주거, 산업 및 교통 환경에서의 사고이다. 이러한 구분은 두 환경에서 관찰되는 눈사태 사고의 원인 차이에 기인한다. 여가 활동 환경에서 대부분의 사고는 눈사태에 휘말린 사람들에 의해 발생한다. 1996년 연구에서 제이미슨 등(Jamieson et al., 7–20쪽)은 여가 환경의 모든 눈사태 중 83%가 사고에 휘말린 사람들에 의해 발생했음을 발견했다. 대조적으로 주거, 산업 및 교통 환경에서의 모든 사고는 자연적인 눈사태에 의한 것이었다. 눈사태 사고의 원인과 각 환경에서 수행되는 활동의 차이 때문에, 눈사태 및 재난 관리 전문가들은 각 환경에 맞는 두 가지 관련 대비, 구조 및 회복 전략을 개발했다.

 주요 눈사태 

1910년 3월 캐스케이드 산맥과 셀커크 산맥에서 두 건의 눈사태가 발생했다. 3월 1일 웰링턴 눈사태로 미국 워싱턴주에서 96명이 사망했다. 사흘 뒤 캐나다 브리티시컬럼비아주의 로저스 패스 눈사태로 철도 노동자 62명이 사망했다.

제1차 세계 대전 중 알프스산맥의 오스트리아-이탈리아 전선 산악 작전 중 눈사태로 약 40,000명에서 80,000명의 병사가 사망한 것으로 추정되며, 이 중 상당수는 대포 사격에 의해 발생했다.Lee Davis (2008). "Natural Disasters". Infobase Publishing. p. 7. Eduard Rabofsky et al., Lawinenhandbuch, Innsbruck, Verlaganstalt Tyrolia, 1986, p. 11 1916년 12월에는 양측에서 약 10,000명의 병사가 눈사태로 사망했다.

1950-1951년 북반구 겨울 동안 오스트리아, 프랑스, 스위스, 이탈리아, 독일 전역의 알프스에서 3개월 동안 약 649건의 눈사태가 기록되었다. 이 일련의 눈사태로 약 265명이 사망했으며 이를 공포의 겨울이라고 불렀다.

1968년 비아위 야르 눈사태는 1968년 3월 20일 발생하여 크르코노셰산맥의 비아위 야르 협곡 바닥을 걷던 24명을 휩쓸었다. 눈사태에 튕겨 나간 5명은 생존에 성공했다. 나머지 19명(러시아인 13명, 동독 시민 4명, 폴란드 시민 2명 포함)은 목숨을 잃었다. 구조 작업에 총 1,100명이 참여했다.

현재 키르기스스탄에 있는 레닌봉의 등산 캠프는 1990년 지진으로 유발된 대규모 눈사태가 캠프를 덮치면서 사라졌다. 43명의 등반가가 사망했다.

1993년 1993년 바이부르트 위젱길리 눈사태로 튀르키예 바이부르트주의 위젱길리에서 60명이 사망했다.

1999년 프랑스 몽트록에서 대규모 눈사태가 발생하여 300,000 입방미터의 눈이 30° 사면에서 미끄러져 약 의 속도에 도달했다.  깊이의 100,000톤의 눈 아래에서 샬레에 있던 12명이 사망했다. 샤모니 시장은 해당 지역을 대피시키지 않은 책임으로 2급 살인 혐의로 유죄 판결을 받았으나 집행유예를 선고받았다.

오스트리아의 작은 마을 갈튀르는 1999년 갈튀르 눈사태의 피해를 입었다. 이 마을은 안전 지대에 있는 것으로 생각되었으나 눈사태가 이례적으로 커서 마을까지 밀려 들어왔다. 31명이 사망했다.

2000년 12월 1일 미국 와이오밍주 티턴 산맥에 위치한 글로리산에서 글로리 볼 눈사태가 발생했다. 조엘 루프는 이 오지의 그릇 모양 활주로에서 스노보드를 타다가 눈사태를 일으켰다. 그는 산기슭까지 거의 2,000피트를 휩쓸려 내려갔고 구조되지 못했다.

2003년 1월 28일 2003년 타트리산맥 눈사태가 타트리산맥의 리시산 정상으로 향하던 13명의 일행 중 9명을 휩쓸었다. 일행은 티히의 제1 레온 크루치코프스키 고등학교 학생들과 학교 스포츠 클럽 관련자들이었다.

2022년 7월 3일 이탈리아 마르몰라다 빙하에서 세락이 붕괴하여 눈사태가 발생했고, 11명의 알피니스트가 사망하고 8명이 부상을 입었다.

 눈사태의 분류 
 유럽의 눈사태 위험 등급 
유럽에서는 눈사태 위험을 다음과 같은 척도로 평가하며, 이는 1993년 4월에 이전의 비표준적인 국가 체계를 대체하기 위해 채택되었다. 균일성을 높이기 위해 2003년 5월에 설명이 마지막으로 업데이트되었다.

프랑스에서는 대부분의 눈사태 사망 사고가 위험 수준 3과 4에서 발생한다. 스위스에서는 대부분 수준 2와 3에서 발생한다. 이는 위험을 평가할 때 국가 간의 해석 차이 때문인 것으로 생각된다.An Analysis of French Avalanche Accidents for 2005–2006 

위험 수준눈 안정성아이콘눈사태 위험1 – 낮음눈이 대체로 매우 안정적이다. x64px일부 극히 가파른 사면에 큰 하중이 가해지는 경우를 제외하고는 눈사태 가능성이 낮다. 자연 발생 눈사태는 미미한 정도일 것이다. 일반적으로 안전한 상태이다.2 – 중간일부 가파른 사면에서 눈이 중간 정도로만 안정적이다. 다른 곳에서는 매우 안정적이다. x64px특히 일반적으로 식별된 일부 가파른 사면에 큰 하중이 가해질 때 눈사태가 발생할 수 있다. 대규모 자연 발생 눈사태는 예상되지 않는다.3 – 상당함많은 가파른 사면에서 눈이 중간 정도이거나 약하게 안정적이다. x64px가벼운 하중이 가해지더라도 많은 사면에서 눈사태가 유발될 수 있다. 일부 사면에서는 중간 규모 또는 꽤 큰 규모의 자연 발생 눈사태가 일어날 수 있다.4 – 높음대부분의 가파른 사면에서 눈이 그리 안정적이지 않다. x64px가벼운 하중이 가해지더라도 많은 사면에서 눈사태가 발생할 가능성이 높다. 일부 장소에서는 많은 중간 규모 또는 때때로 큰 규모의 자연 발생 눈사태가 일어날 가능성이 높다.5 – 매우 높음눈이 대체로 불안정하다. x64px완만한 사면에서도 대규모 자연 발생 눈사태가 많이 발생할 가능성이 높다.

[1] 안정성:
 일반적으로 눈사태 게시판에 더 자세히 설명된다 (고도, 방향, 지형 유형 등과 관련하여).

[2] 추가 하중:
 큼: 간격을 두지 않은 두 명 이상의 스키어나 보더, 단독 하이킹객 또는 등반가, 정비 차량, 눈사태 폭파
 작음: 회전을 부드럽게 연결하며 넘어지지 않고 타는 단독 스키어 또는 스노보더, 사람 간 최소 10m 간격을 유지하는 스키어 또는 스노보더 그룹, 설피를 신은 단독 인원
경사도:
 완만한 사면: 경사 약 30° 미만
 가파른 사면: 경사 30° 초과
 매우 가파른 사면: 경사 35° 초과
 극도로 가파른 사면: 경사(40° 초과), 지형 프로필, 능선과의 근접성, 하부 지면의 매끄러움 측면에서 극단적인 경우

 유럽 눈사태 크기 표 
눈사태 크기:
크기퇴적 거리잠재적 피해물리적 크기1 – 흘러내림사람을 매몰시킬 수 없는 작은 눈의 미끄러짐이지만, 추락 위험은 있다.희박하지만 인명 부상이나 사망 위험이 있다.길이 <50 m 부피 <100 m32 – 작음사면 내에서 멈춘다.사람을 매몰시키거나 부상을 입히거나 죽일 수 있다.길이 <100 m 부피 <1,000 m33 – 중간사면 바닥까지 달린다.자동차를 매몰시키고 파괴하며, 트럭을 손상시키고, 작은 건물을 파괴하거나 나무를 꺾을 수 있다.길이 <1,000 m 부피 <10,000 m34 – 큼최소 50m 길이의 평평한 구역(30°보다 현저히 낮음)을 가로질러 가며, 골짜기 바닥까지 도달할 수 있다.대형 트럭과 기차, 큰 건물 및 삼림 지역을 매몰시키고 파괴할 수 있다.길이 >1,000 m 부피 >10,000 m3

 북미 눈사태 위험 척도 
미국과 캐나다에서는 다음과 같은 눈사태 위험 척도를 사용한다. 설명 문구는 국가에 따라 다르다.위험 척도 – 영어|alt=|703x703px|center|frameless

 눈사태 문제 
아홉 가지 유형의 눈사태 문제가 있다.
 폭풍우 판 (Storm slab)
 풍성판 (Wind slab)
 습설 판상 눈사태 (Wet slab avalanches)
 지속적 판 (Persistent slab)
 심층 지속적 판 (Deep persistent slab)
 건조 점성 눈사태 (Loose dry avalanches)
 습설 점성 눈사태 (Loose wet avalanches)
 활주 눈사태 (Glide avalanches)
 커니스 낙하 (Cornice fall)

 캐나다의 눈사태 크기 분류 
캐나다의 눈사태 크기 분류는 눈사태의 결과에 기반한다. 절반(0.5) 단위 크기가 흔히 사용된다.
크기파괴 잠재력1사람에게 상대적으로 무해함.2사람을 매몰시키거나 부상을 입히거나 죽일 수 있음.3자동차를 매몰시키고 파괴하며, 트럭을 손상시키고, 작은 건물을 파괴하거나 나무 몇 그루를 꺾을 수 있음.4철도 차량, 대형 트럭, 여러 채의 건물 또는 최대 4헥타르의 삼림 지역을 파괴할 수 있음.5알려진 가장 큰 규모의 눈사태. 마을 하나나 40헥타르의 숲을 파괴할 수 있음.

 미국의 눈사태 크기 분류 
눈사태의 크기는 두 가지 척도를 사용하여 분류된다. 파괴력에 따른 상대적 크기인 D-척도와, 눈사태 경로에 따른 상대적 크기인 R-척도이다. 두 크기 척도 모두 1에서 5까지이며, D-척도에서는 절반 단위 크기를 사용할 수 있다.
경로 대비 상대적 크기R1~경로에 비해 매우 작음.R2~경로에 비해 작음R3~경로에 비해 중간R4~경로에 비해 큼R5~경로에 비해 주요함 또는 최대임
크기 – 파괴력코드질량길이D1사람에게 상대적으로 무해함<10 t10 mD2사람을 매몰시키거나 부상을 입히거나 죽일 수 있음102 t100 mD3자동차를 매몰시키고 파괴하며, 트럭을 손상시키고, 목조 주택을 파괴하거나 나무 몇 그루를 꺾을 수 있음103 t1000 mD4철도 차량, 대형 트럭, 여러 채의 건물 또는 상당량의 숲을 파괴할 수 있음104 t2000 mD5지형을 깎아낼 수 있음. 알려진 가장 큰 규모의 눈사태105 t3000 m

 루치블록 테스트 
판상 눈사태 위험 분석은 루치블록 테스트(Rutschblock Test)를 사용하여 수행할 수 있다. 2m 너비의 눈 블록을 나머지 사면과 분리하고 점진적으로 하중을 가한다. 결과는 7단계 척도로 사면 안정성을 평가한다. (Rutsch는 독일어로 미끄러짐을 의미한다.)

 눈사태와 기후 변화 
눈사태의 형성과 빈도는 기상 패턴과 국지적 기후의 영향을 크게 받는다. 적설 층은 매우 춥거나 매우 따뜻한 조건, 그리고 매우 건조하거나 매우 습한 조건에서 눈이 내리는지에 따라 다르게 형성된다. 따라서 기후 변화는 눈사태가 언제, 어디서, 얼마나 자주 발생하는지에 영향을 미칠 수 있으며, 발생하는 눈사태의 유형도 변화시킬 수 있다.

 눈사태 유형 및 빈도에 미치는 영향 
전반적으로 계절적 설선의 상승과 눈 덮인 날 수의 감소가 예측된다. 기후 변화로 인한 온도 상승과 강수 패턴의 변화는 산악 지역마다 다를 가능성이 높으며, 이러한 변화가 눈사태에 미치는 영향은 고도에 따라 달라질 것이다. 장기적으로 저지대에서의 눈사태 빈도는 눈 덮개와 깊이의 감소에 따라 감소할 것으로 예상되며, 단기적으로는 습설 눈사태의 수 증가가 예측된다.

강수량은 증가할 것으로 예상되며, 이는 고도에 따라 더 많은 눈이나 비를 의미한다. 계절적 설선 위에 머물 것으로 예측되는 고지대에서는 겨울철 강수량 증가로 인해 눈사태 활동이 증가할 가능성이 높다. 폭풍우 강도 또한 증가할 것으로 예상되며, 이는 적설층을 불안정하게 만들 만큼 충분한 눈이 내리는 날이 많아질 것임을 시사한다. 중고도 지역에서는 한 가지 기상 극단에서 다른 극단으로 급격하게 변하는 현상이 증가할 수 있다. 또한 이번 세기 남은 기간 동안 눈 위에 비가 내리는 현상이 늘어나고, 이른 봄에 습설 눈사태 주기가 더 일찍 발생하는 현상이 나타날 것이라는 예측도 있다.

 매몰 생존율에 미치는 영향 
기후 변화로 인해 빈도가 증가할 것으로 보이는 따뜻하고 젖은 적설층은 눈사태 매몰을 더 치명적으로 만들 수 있다. 따뜻한 눈은 수분 함량이 더 높고 따라서 차가운 눈보다 밀도가 높다. 밀도가 높은 눈사태 파편은 매몰된 사람의 호흡 능력을 떨어뜨리고 산소가 고갈되기까지의 시간을 단축시킨다. 이는 매몰 시 질식사 가능성을 높인다. 또한 적설층이 얇아질 것이라는 예측에 따라 매몰된 스키어가 바위나 나무에 부딪히는 등 외상으로 인한 부상 빈도가 높아질 수 있다.

 화성의 먼지 눈사태 

 같이 보기 

 화산이류
 산사태
 머드플로우
 화산쇄설류

 각주