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雪崩现象的物理原理及其预防

 豫见物理 2021-09-23


今天在网上看到欧洲小伙滑雪炫技,引发雪崩,险被吞没的视频,出于安全的考虑,想和网友们聊一聊雪崩的问题。

一、雪崩简介

雪崩是积雪山区的一种严重自然灾害。在积雪的山坡上,当积雪内部的摩擦力抗拒不了它所受到的重力沿山坡向下的分量时,积雪便向下滑动,引起大量雪体崩塌,人们把这种自然现象称做雪崩。

造成雪崩的原因主要是山坡积雪太厚。积雪经阳光照射以后,表层雪溶化,雪水渗入积雪和山坡之间,从而使积雪与地面的摩擦力减小;与此同时,积雪层在重力作用下,开始向下滑动。积雪大量滑动造成雪崩。

雪崩都发生在山地,常见的雪崩发生在雪已经聚积了很多的时候,也有的是在特大暴雪中产生。雪崩的原因之一是在雪堆下面缓慢地形成了深部“白霜”,这是一种冰的六角形杯状晶体,与我们通常所见的冰碴相似。

这种白霜的形成是因为雪粒的蒸发所造成,它们比上部的积雪要松散得多,在地面或下部积雪与上层积雪之间形成一个软弱带,当上部积雪开始顺山坡向下滑动,这个软弱带起着润滑的作用。 

雪崩发生的诱因很多,通常积雪堆积过厚,超过了山坡面的摩擦阻力时,基底为春雨所松动,温暖干燥的风,声音的震响等都能使积雪开始动运,崩塌就开始了。 

雪崩一旦发生,其势不可阻挡。成千上万吨的积雪夹杂着岩石碎块,以极高的速度从高处呼啸而下,所过之处将一切扫荡净尽。有些雪崩中还夹带大量空气,这样的雪崩流动性更大,有时甚至可以冲过峡谷,到达对面的山坡上。 

二、雪崩的分类

1 雪板雪崩

不稳定且致命的雪板通常位于30至45度的开放坡面上-看起来很好的路线。通常由于体重的作用引发,发出“怦”的声音,同时破碎。如果运气好,发生在你的下面,但很大可能是破碎就在你周围,裹挟着受害者。雪板雪崩也可能由自然因素引发,扫过数千尺,甚至经过平坦的路线。避免的方法就是大雪后呆几天让雪层之间冻结实(但危险的雪板仍可能存在很长时间)。走路的时候注意空洞的“怦怦”声,这是不结实雪层的信号。

2 松雪塌陷

通常位于更陡峭的路线上,这种路线雪板留不住。这种雪崩是可预测的。开始下

雪后雪坡就会崩陷。这种雪崩比较小,但是大的也很危险。最好的防范是,一旦看起来要下雪,就离开这种陡峭路线。如果下雪时在峡谷里或陡峭的坡面上,就在有遮蔽的地方设保护,并且爬到雪流走的主要通道那一面。

3 湿雪下滑

是湿且重的表层雪崩,发生在春夏解冻或夏天的大风雪之后。相对容易预测,由于日照或0度以上的气温使雪变暖,一般发生在30度以上的雪坡。特别有可能是由于夜间的雪没有冻住。湿雪下滑通常由于攀登者引发,由一点向下成三角形扇面发生。一般下方的人被扫走,比上方引发雪崩的人处境更危险。避免湿雪下滑就要夜里攀登,上午之前离开雪坡。如果穿过一个可疑的坡面,记得保护下方的人。

4 冰崩

包括冰塔和冰壁崩塌,通常由于中午较热或冰川运动引发。可能引发下方雪坡的大规模雪板雪崩,从而导致整面山体的巨大雪崩。无法预料冰崩的时间和规模,但是通过长时间的观察可以大概预料这座山的冰崩的情况。如果要从看来不稳定的冰塔或悬冰川下通过,要快!这种路线极度危险!

三、理论分析

一般情况下,雪处于临界条件下,重力沿斜面向下的分力等于最大静摩擦力,此时处于临界平衡状态。如果上层的雪粒受到某种微弱扰动,由静摩擦力突变为滑动摩擦力,因为最大静摩擦力大于滑动摩擦力,雪粒就会因此而失去平衡,加速向下滑动,它的下滑会带动其它雪粒依次打破临界条件,引发一系列连锁反应。

一个鸟鸣、一声枪响、甚至一声喧哗,就可以形成扰动。

只要有一个雪粒受到微扰开始滑动,在很短的时间内,就会有大量的雪粒打破临界条件,加速向下滑动,形成雪崩。

而事实上,防止雪崩的常见方法就是向雪崩高发区发射炮弹,提前引发雪崩。

四、后记

雪崩现象是一种所有雪山都会有的地表冰雪迁移过程,当雪体从山体高处借重力作用顺山坡向山下崩塌时,随着雪体的不断下降,速度也会突飞猛涨至300至400千米每小时,具有突发性强、运动速度快、破坏力大等特点。

雪崩,每每是从宁静的、覆盖着白雪的山坡上部开始的。突然间,咋嚓一声,勉强能够听见的这种声音告诉人们这里的雪层断裂了。先是出现一条裂缝,接着,巨大的雪体开始滑动。雪体在向下滑动的过程中,动能逐渐变大,速度迅速增加,雪崩体变成一条几乎是直泻而下的白色雪龙,腾云驾雾,呼啸着声势凌厉地向山下冲去。

它不但能摧毁大片森林,掩埋房舍、交通线路、通讯设施和车辆,甚至能堵截河流,发生临时性的涨水,还能引起山体滑坡、山石崩塌和泥石流等可怕的次生地质灾害。

雪山,是天使,亦是魔鬼,可远观而不可亵玩焉……

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