Снежные лавины ледникового массива Эльбруса

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

УДК 551.578.46

Н.А. Володичева, А.Д. Олейников

СНЕЖНЫЕ ЛАВИНЫ ЛЕДНИКОВОГО МАССИВА ЭЛЬБРУСА1

Введение. Снежные лавины в горных районах мира — широко распространенное явление, но о лавинах, сошедших и наблюдаемых на склонах Эльбруса, практически ничего не было известно из-за отсутствия специальных наблюдений. Достаточно хорошо изучено оледенение Эльбруса, результаты исследований отражены в атласах, монографиях, статьях [1, 2, 5, 6, 8, 10, 13, 16 и др.]. По данным работ, выполненных в период Международного геофизического года (1957—1959), площадь оледенения Эльбруса составляла 122,75 км2 [12]. С 1957 по 1987 г. оледенение сократилось на 2,81 км2 [8]. В ледниковой системе Эльбруса 25 ледников, которые объединены общими условиями существования, единым фундаментом и общей физической поверхностью [5]. Оледенение Эльбруса с середины XIX в. сокращается, но на фоне общей деградации некоторые ледники испытывают осцилляции. Различия в колебаниях ледников обусловлены главным образом спецификой атмосферной циркуляции, локальными особенностями аккумуляции и морфологией поверхности и подледного ложа.

Постановка проблемы. Снежные лавины на Эльбрусе никогда не были объектом специальных исследований. Это в определенной степени связано с труднодоступ-ностью склонов Эльбруса, покрытых ледниками и испещренных многочисленными глубокими трещинами, частым изменением погодных условий с сильными ветрами и метелевой деятельностью, которая нивелирует рельеф снежной поверхности и скрывает следы сошедших лавин. В 1960-х гг. при составлении карт Атласа ледников Эльбруса С.М. Мягковым и В.И. Кравцовой на основе дешифрирования аэрофотоснимков была создана первая карта лавин и опубликован ее фрагмент в Материалах гляциологических исследований [12]. Эти материалы были учтены при составлении гляциогеоморфо-логической карты Эльбруса (масштаб 1:75 000) в Атласе снежно-ледовых ресурсов мира [6]. В ходе гляциологических работ на склонах Эльбруса небольшие по объему лавины были отмечены на абсолютных отметках 3000— 3700 м на склонах горных цепей, обрамляющих плато Хотютау и Джикиуганкез. Восходители на Эльбрус наблюдали лавины на скальных обрывах Западной вершины, обращенной к леднику Кюкюртлю, на ледопадах ледников Большой Азау и Уллучиран, на ледовых обрывах вдоль лавовых потоков. Лавины и снежно-ледовые обвалы низвергаются со стен вулканических потоков на западных склонах Эльбруса и тем самым участвуют в питании ледников. Однако объем лавинного питания в оледенении не был исследован. Согласно литературным данным, лавинный снос снега со склонов может

достигать 1—30% при средних значениях ~5% [10, 11]. Проведенные наблюдения показали, что лавины, с одной стороны, усиливают аккумуляцию, с другой — приводят к перераспределению снежных масс и изменению границ зон льдообразования. Так, на склонах северной экспозиции полуцирка Хотютау снегонакопление продолжается до 9 месяцев, и лавины небольших размеров здесь сходят круглый год. Поэтому в этой части массива доля лавинного питания может достигать 10—20%, и именно поэтому здесь еще сохраняются ледовые поля.

Кроме того, на Эльбрусе существуют ледники, где снежно-ледовые лавины составляют практически 100% прихода вещества: это ледник Уллукам на западном склоне Эльбруса и левый приток ледника Кюкюртлю, которые не имеют своих фирновых бассейнов. Они существуют в основном за счет обвалов снега и льда, формирующихся на участках крутонаклонных ледниковых потоков с Западной вершины Эльбруса. Поверхность ледника Уллукам перекрыта чехлом скальных обломков, которые приносят лавины, что обеспечивает относи -тельную стабильность ледника, являющегося истоком р. Кубань. Колебания левого притока ледника Кюкюртлю носят пульсационный характер и зависят в значительной степени от снежности зим: он то впадает в главный ледник в периоды благоприятной снежности, то теряет с ним связь.

Высокой степенью лавинной опасности характеризуются склоны долинных ледников Большой Азау, Тер-скол, Ирик, Ирикчат, Кюкюртлю. В последние годы на правом борту ледника Ирикчат в высотном поясе 3400— 3500 м в результате увеличения лавинного питания произошло повышение ледниковой поверхности [8].

На горнолыжных трассах, проложенных по поверхности ледников южного склона Эльбруса, сходят лавины разных типов. Чаще всего это естественные лавины типа осовов, однако нередко сход лавин провоцируют горнолыжники и сноубордисты. Такие лавины называют туристскими, и они представляют реальную угрозу для жизни катающихся.

Ведущими факторами лавинообразования являются рельеф местности и особенности снегонакопления. На склонах Эльбруса максимум аккумуляции твердых атмосферных осадков отмечен в двух высотных зонах: на абсолютных высотах 3700—4000 м [10] на южном склоне и в высотном поясе 4600—5200 м под вершинами Эльбруса [12, 15]. Ледники северо-западного и северного склонов находятся в более благоприятных условиях снегонакопления, поэтому имеют большие мощности снега

1 Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты № 07-05-00023, 07-05-00481).

и льда [5]. По данным многолетних снегомерных работ на южном склоне Эльбруса от поляны Азау (2350 м) до станции Гарабаши (3700 м) наблюдается закономерный рост снегонакопления с высотой: от 50—100 см на дне долины в зимы разной снежности до 150—200 см на высоте 3000 м; 200—250 см — на высоте 3500 м; более 300 см — на высоте 3700 м. Под Восточной вершиной на склоне южной экспозиции образуется полоса натечных льдов, где снег не удерживается, а участки повышенного снегонакопления возникают в ветровой тени на северовосточных склонах.

Значительное снегонакопление на склонах Эльбруса при большой крутизне склонов, типичных для вулканической постройки, является определяющим для лавино-образования. На Западной и Восточной вершинах выше 5200 м крутизна склонов на отдельных участках составляет 38—40°. Есть и более крутые участки. Для склонов Восточной вершины Эльбруса характерен типичный для вулканических конусов рельеф в виде гребней лавовых потоков и ложбин между ними, которые заполнены льдом и метелевым снегом. Восточная вершина (5621 м) имеет форму классического конуса, а кратер Западной вершины осложнен почти вертикальным обрывом, под которым на высоте 5200 м расположена слабонаклонная платообразная поверхность, откуда берет начало ледник Кюкюртлю. В высотном поясе 5200—4600 м склоны более пологие (до 30°) и перекрыты мощной толщей снега и льда (до 200 м) [15]. На высотах 4600—3900 м находится следующая более крутая ступень (около 35°), которая на высотах 3900—3700 м сменяется пологонаклонными поверхностями. Ниже 3700 м из-под лав и ледников появляется кристаллический фундамент Эльбруса. Здесь ледники растекаются, образуя обширные снежно-фирновые поля, такие, как плато Хотютау на южном склоне и Джикиуганкез — на северо-восточном.

Материалы и методы. Весной 2005 г. на склонах Эльбруса произошло уникальное событие, связанное с обрушением снежной лавины с Восточной вершины. Лавина сошла из предвершинной части склона на абсолютных отметках 5300—5350 м и имела неровную линию отрыва протяженностью в несколько сот метров (рис. 1). На значительном участке лавина перекрыла тропу, по которой восходители идут на Эльбрус, и достигла скал у "Приюта Пастухова" (4680 м), где в этот момент находилась группа японских альпинистов. Они были сброшены лавиной ниже скал у "Приюта Пастухова", получили различные травмы и в дальнейшем вынуждены были отказаться от попытки покорения Эльбруса. За многолетнюю историю восхождений на Эльбрус, которая ведется с XIX в., не было никаких письменных или устных свидетельств об обрушении снежных лавин на пути традиционного подъема на вершину. Поэтому событие весны 2005 г. с полным основанием можно отнести к разряду лавинных феноменов Эльбруса. Что же предшествовало сходу лавины, и почему ранее таких лавин не наблюдалось?

О возможных причинах схода лавины высказывались различные предположения. Нами были рассмотрены версии, связанные с эндогенным притоком тепла, за счет которого и в настоящее время существует фума-рольное поле на Восточной вершине Эльбруса. Для условий хорошей погоды был рассмотрен вариант инсо-ляционного происхождения лавины, при котором первоначальный отрыв небольшой снежной массы мог спровоцировать сход более крупной лавины. Для условий снежной метели проанализирован сценарий просадки снежной доски под напором мощного порыва ветра, который на Эльбрусе нередко достигает 40 м/с. Не исключался вариант и сейсмогенного происхождения лавины, поскольку для района Приэльбрусья характерен повышенный сейсмический фон. В процессе сбора

Рис. 1. Южный склон Эльбруса: 1 — направление движения лавины; 2 — путь традиционного подъема на Эльбрус; 5350 м — уровень зоны отрыва лавины; 4680 м — "Приют Пастухова";

4050 м — "Приют Одиннадцати"

данных, анализа условии схода лавины и опроса очевидцев события были установлены истинные причины ее обрушения.

Условия, предшествовавшие сходу лавины. Одним из основных показателей, характеризующих лавинную активность, является величина снежности зимы. Снеж-ность зимы характеризует природные условия территории, с которыми связано залегание снежного покрова и его изменение в течение зимнего периода. Снежность зим выражается в абсолютных и относительных показателях, в соответствии с которыми выделяют мало-, средне- и многоснежные зимы [13]. Снежность включает условия выпадения и отложения твердых осадков; сроки возникновения, существования и схода снежного покрова; данные о количестве осадков и максимальных снегозапасах. Со снежностью территории связано образование снежных лавин, а также существование и режим ледников. Для оценки снежности зимы 2004/05 г. были использованы данные метеостанции (м/с) Терскол и Эльбрусской учебно-научной базы географического факультета МГУ на поляне Азау, где с 1968 г. проводятся стационарные наблюдения за снежным покровом и лавинами. Данные указанных метеопунктов отражают особенности снегонакопления на Эльбрусе на качественном уровне. В многоснежные зимы на дне долины отмечено увеличение снегонакопления на склонах Эльбруса. В малоснежные зимы возрастает роль метелевого переноса, характерного для высотных поясов Эльбруса. В этих условиях под Восточной вершиной на высотах 5000—4600 м на склоне южной экспозиции образуется полоса натечных льдов, где снег вообще не удерживается. Оценка снежности выполнена по ранее разработанной методике [13]. По нашим данным, в Приэльбрусье за период с 1962 по 2005 г. зимы имели следующую повторяемость: малоснежные — 25%; среднеснежные — 48%; многоснежные — 27%. Зима 2004/05 г., которая предшествовала сходу лавины с Эльбруса, относится к группе среднеснежных зим с максимальным снегонакоплением в весеннее время (рис. 2).

В последние десятилетия все чаще отмечаются погодные аномалии. К ним относится возросшее количество обильных весенних снегопадов. В 1970—1980-е гг. наибольшая повторяемость интенсивных снегопадов приходилась на середину зимы и часто сопровождалась сходом катастрофических лавин, главным образом в январе. Примерами таких зим являются сезоны 1973/74, 1975/76, 1978/79, 1986/87 гг. В последние годы в период зимне-весенних снегопадов суточный прирост свежевыпавшего снега на дне долины достигает 0,4—0,5 м, а за весь снегопад — до 1 м, что приводит к формированию крупных лавин [14]. Весенние пики снегонакопления изменили лавинный режим в Приэльбрусье, и в том числе на склонах ледникового массива Эльбруса.

Описание лавины и метеорологические условия ее схода. Точная дата и время схода лавины были установлены по результатам опроса очевидцев. Несмотря на неординарность произошедшего события, уже через месяц после схода лавины расхождения в оценках среди опрошенных альпинистов и спасателей достигали двух недель. Одни говорили, что лавина сошла в мае, другие — в начале июня. Прояснить ситуацию помогла беседа с гидом И. Новаком, который сопровождал группу, попавшую в лавину. В мировой практике лавинных катастроф немного подробных описаний, оставленных людьми, которые побывали в лавине. Пережитый ими опыт добавляет новую крупицу знаний, помогающих человеку избежать опасности и, может быть, выжить в лавине.

Анализ метеорологической ситуации в день схода лавины позволил установить ее генетический тип. По данным м/с Терскол, 14 мая 2005 г. выпало 27 мм осадков. При низкой плотности снега, которая наблюдалась во время снегопада, это соответствует 0,5—0,6 м свежевы-павшего снега. В зоне отрыва лавины в условиях безветренной погоды толщина снега могла достигать и больших значений. Такой прирост снега в штилевых условиях при отрицательной температуре воздуха во многих случаях является критическим и сопровождается обрушением снежных масс. Таким образом, с Восточной

месяцы и даты

Рис. 2. Распределение осадков (1, Ж, мм) и толщины снежного покрова (2, h, см) зимой 2004/05 г.

вершины Эльбруса сошла классическая лавина из сухого свежевыпавшего снега, которая была обусловлена перегрузкой склона в ходе обильного снегопада.

По рассказу спасателя местной спасательной службы МЧС А. Ойтова, который поднимался на Эльбрус 15 мая, толщина снега на линии отрыва лавины составляла около 0,7—1,0 м, а ее протяженность достигала нескольких сотен метров. Лавина сошла со склона крутизной около 45° по ложбинам, залегающим между лавовыми гребнями, прошла путь длиной около 1,5 км и остановилась ниже скал у "Приюта Пастухова". Скалы послужили своеобразным лавинорезом на пути движения лавины и разделили ее на два потока: один отклонился в сторону ледника Малый Азау, другой — в сторону ледника Гарабаши. Ниже "Приюта Пастухова" сформировалась зона лавинной тени, что в конечном итоге и спасло группу восходителей (рис. 1). Кроме того, скорость движения лавины перед "Приютом Пастухова" снизилась из-за уменьшения крутизны склона, что значительно смягчило ударное воздействие на людей. Проведенные расчеты подтвердили восстановленную лавинную ситуацию.

Параметры лавины. При расчете параметров лавины были использованы данные об абсолютной высоте линии отрыва, ее толщине и протяженности, крутизне склона. Отрыв лавины произошел на участке склона крутизной 40—45°. Первые 300 м на высоте 5350—5100 м лавина прошла по склону крутизной 38°. На высоте 5100— 4700 м склон стал более пологий — 25°, перед "Приютом Пастухова" на отрезке длиной 70 м крутизна была 16°, ниже скал у "Приюта Пастухова" на отрезке в 50 м — 34°, в зоне остановки лавины — 21°. Средняя крутизна всего пути движения лавины составила 28° (рис. 3).

Скорость лавины была рассчитана двумя способами [7, 9] и дала практически одинаковые результаты. Максимальная скорость лавины (^ах) на высоте 5100 м составила 39 м/с (140 км/ч). На относительно пологом участке склона перед скалами у "Приюта Пастухова" она уменьшилась до 5 м/с (18 км/ч), однако ниже скал вновь возросла до 12 м/с (43 км/ч) вследствие увеличения крутизны склона. Расчетная скорость лавины на скалах

у "Приюта Пастухова" (5 м/с) практически совпадает с показаниями гида И. Новака, который увидел лавину приблизительно в 5 м перед собой, а через 1—1,5 с она его накрыла. Это ориентировочно соответствует скорости около 5 м/с. Верхняя граница зоны аккумуляции лавинных отложений стала формироваться на участке склона крутизной 23°, что соответствовало абсолютной высоте 4600 м.

Фактическая величина коэффициента трения (rmin) для этой высоты составила 0,53 (рис. 3). Расчет rmin по формулам СН 517-80 [9], В.П. Благовещенского [3] и Е.А. Золотарева [7] дал значения 0,44, 0,40 и 0,38 соответственно, что существенно понижало границу остановки лавины. Разница в фактическом и расчетном значении коэффициента rmin имеет свое объяснение. Фактическое значение rmin получено по средней оси движения лавины в направлении скал у "Приюта Пастухова", которые способствовали торможению лавины и ее более быстрой остановке. Левый и правый потоки лавины, судя по рассказам очевидцев, ушли существенно ниже. Об этом свидетельствует найденный участниками восхождения сноуборд в 400 м ниже по склону. Из-за плохих условий видимости им было сложно оценить место остановки лавины. Расчетные значения rmin свидетельствуют, что правый и левый потоки лавины могли опуститься до уровня 4300 м (rmin = 0,44) и 4070 м (rmin = 0,40). Первая оценка согласуется с показаниями гида, который зафиксировал нижнюю границу остановки лавинных отложений на высоте 4400 м при помощи GPS. Вторая оценка говорит о том, что лавина остановилась практически на уровне бывшей высокогорной гостиницы "Приют Одиннадцати" (4050 м). Общая длина пути, пройденного лавиной, составила 1600 м (рис. 3).

Объем лавины (V) был рассчитан по формуле V = KSh [4], где h — толщина снежного покрова в зоне зарождения, м; S — площадь зоны зарождения, м2; K — коэффициент сносимости снега [K = (h - 0,3)/h] в данном случае равен 0,57. При длине линии отрыва, равной 400 м, и толщине снега на линии отрыва 0,7 м рассчитанный объем лавины составил около 20 тыс. м3 (таблица).

Рис. 3. Продольный профиль склона Эльбруса на участке схода лавины: H — абсолютная высота, м; L — горизонтальное проложение пути движения лавины, м

Параметры лавины, сошедшей с Восточной вершины Эльбруса 14.05.2005

Параметры лавины Количественные значения параметров

Абсолютная высота линии отрыва 5350 м

Длина линии отрыва 400 м

Толщина снега на линии отрыва 0,7 м

Площадь линии отрыва 4,8 га

Крутизна склона в зоне отрыва лавины 40—45°

Средняя крутизна склона по пути движения лавины 28°

Крутизна склона на участке выше скал у "Приюта Пастухова" протяженностью 70 м 16°

Длина пути, пройденного лавиной 1600 м

Абсолютная высота вершины лавинного конуса 4600 м

Объем лавины « 20 тыс. м3

Максимальная скорость лавины на абс. в. 5100 м 39 м/с

Скорость лавины на участке выше скал у "Приюта Пастухова" (крутизна участка 16°) 5 м/с

Минимальный коэффициент эффективного сопротивления, rmnn фактический 0,53/28°

по СНИП СН 517-80 [9] 0,44/23,7°

по В.П. Благовещенскому [3] 0,40/22°

по Е.А. Золотареву [7] 0,38/21°

Заключение. Таким образом, непосредственной причиной схода лавины со склонов Восточной вершины Эльбруса является интенсивный снегопад, возникший в исключительных погодных условиях — без ветра. Этот снегопад в середине мая стал завершением серии весенних снегопадов, которые все чаще стали повторяться в конце зимнего периода. Анализ этой ситуации и условий формирования лавин в Приэльбрусье за последние десятилетия позволяет выявить дополнительные причины лавинообразования. Они связаны с изменением климатических условий, особенно в последние десятилетия, под действием которых происходит не только сокращение горного оледенения, но и заметные преобразования в морфологии и морфометрии горноледниковых склонов. По данным инструментальных съемок, выполненных А.В. Пастуховым (1887), сотрудниками МГУ в период МГГ (1957—1959) и Е.А. Золотаревым (1983—1987), было установлено, что за 100 лет

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Атлас ледников Эльбруса / Отв. ред. Г.К. Тушинский. Ч. 1: Карты ледников. М.: Изд-во МГУ, 1965.

2. Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. М.: РАН, 1997. С.100—105.

3. Благовещенский В.П. Определение лавинных нагрузок. Алма-Ата: Гылым, 1991.

4. Божинский АН, Лосев К.С. Основы лавиноведения. Л.: Гид-рометеоиздат, 1987.

5. Войтковский К.Ф, Бенкевич В.В., Володичева Н.А. и др. Современные тенденции развития ледниковой системы Эльбруса // МГИ. 1989. Вып. 67. С. 73—80.

6. Володичева Н.А., ЕвтеевА.О, Кравцова В.И., Мягков С.М. Гляциогеоморфология // Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. М.: РАН, 1997.

среднее понижение поверхности ледников Эльбруса составляет 24 м, максимальное понижение отмечено на ледниках Джикиуганкез (-60 м) и Большой Азау (-45 м) [1, 5, 8]. Уменьшение толщи льда на Восточной вершине Эльбруса обусловлено современным усилением таяния снега и натечного льда на черных гребнях лавовых потоков, что способствует увеличению крутизны склонов и потенциальному росту лавинной опасности. Сход лавины 14 мая 2005 г. из зоны вытаявших лавовых потоков с Восточной вершины Эльбруса является одним из таких примеров.

В условиях современных изменений климата ледниковый массив Эльбруса представляет динамично развивающуюся систему, эволюция которой, по нашим оценкам, будет сопровождаться необычными гляциальными явлениями, которые ранее не наблюдались на его склонах или были очень редки.

7. Золотарев Е.А. О расчете границ лавиноопасных зон заданной обеспеченности на основе морфометрии лавинных очагов // МГИ. 1980. Вып. 37. С. 193—198.

8. Золотарев Е.А. Изменения ледников Эльбруса в последнем столетии // МГИ. 1997. Вып. 83. С. 146—153.

9. Инструкция по проектированию и строительству проти-волавинных защитных сооружений. СН 517-80. М., 1980.

10. Котляков В.М. Снежный покров и ледники Земли // Избранные сочинения. Кн. 2. М.: Наука, 2004.

11. Лосев К.С. Роль лавин в бюджете массы ледников // Тр. ЗакНИГМИ. 1996. Вып. 20. С. 178—182.

12. Мягков С.М. Карта лавин и гляциогеоморфологическая карта // МГИ. 1967. Вып. 13. С. 168—173.

13. Оледенение Эльбруса / Под ред. Г.К. Тушинского. М.: Изд-во МГУ, 1968.

14. Олейников А.Д. Типы зим и характер лавинной деятельности // МГИ. 1983. Вып. 47. С. 98—103.

15. Олейников А.Д. Интенсивные снегопады в Приэльбрусье за период инструментальных наблюдений 1951—1995 гг. // Там же. 1998. Вып. 84. С. 18—24.

16. Рототаева О.В., Носенко Г.А., Хмелевской И.Ф., Тарасова Л.Н. Балансовое состояние ледника Гарабаши (Эльбрус) в 80-х и 90-х годах ХХ столетия // Там же. 2003. Вып. 95. С. 111—121.

Кафедра криолитологии и гляциологии, Эльбрусская учебно-научная база

Поступила в редакцию 08.11.2007

N.A. Volodicheva, A.D. Oleinikov

SNOW AVALANCHES OF THE ELBRUS GLACIATION AREA

Factors and conditions of avalanche formation on the slopes of the Elbrus Mt. are discussed and the unique avalanche case of May 14, 2005, affecting the traditional route of Elbrus climbers, is analyzed. The avalanche which was formed at the southern slope of the Eastern Peak of the Elbrus Mt. (5350 m above sea level) reached the Pastukhov Shelter (4680 m) and threw down a group of Japanese mountaineers. The avalanche overcame the distance of 1600 m and stopped at 4300 m above sea level. It was caused by an intensive cold snowfall. The analysis of meteorological data for recent decades shows the changes in the regime of precipitation, increasing numbers of high-snow winters and weather anomalies; the maximum accumulation of snow became typical of the spring period. Climate changes influence the Elbrus Mt. glaciers, leading to their degradation and lowering of their surface within both ice tongues and the top areas, where the profound transformation of slope morphology affects the avalanche forming processes. Glaciation area of the Elbrus Mt. is a dynamic system and its present-day evolution could provoke a number of unexpected glaciological phenomena.