Описание переноса и накопления снега в математической модели поверхностного баланса массы горного ледника. Часть II. Параметризация лавинного питания

от

О.О. Рыбак1,2, Е.А. Рыбак1,2, И.А. Корнева2,3

 1Сочинский научно-исследовательский центр РАН, Сочи

2Филиал Института природно-технических систем, Сочи

E-mail: o.o.rybak@gmail.com, elena.rybak@gmail.com

3Институт глобального климата и экологии им. Ю.А. Израэля, Москва

E—mail: comissa@mail.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2019-4-72-80

УДК 551.321.86

Реферат:

     Снежные лавины могут вносить существенный вклад в приходную часть поверхностного баланса массы горного ледника. Ключевой фактор, определяющий степень значимости лавинного питания для ледникового объекта, – это морфология ледника и окружающих склонов. Прежде всего, это относится к ледникам, расположенным в отрицательных формах рельефа (каровым, долинным и т.п.). Более того, именно лавинное питание обеспечивает устойчивость, к примеру, каровых ледников. Согласно различным оценкам, вклад лавинного питания в общий суммарный приход массы ледников Северного склона Большого Кавказа варьируется от 3 до 76%.

      В целом в настоящее время используются два подхода к прогнозированию снежных лавин – статистический и физико-математический. По большей части оба этих подхода сфокусированы на оперативном прогнозе схода лавин, и это накладывает определенный отпечаток на методику расчетов. Цель настоящего исследования была иной и состояла в адаптации уже существующих разработок схематизации лавинного питания для моделирования приходной части поверхностного баланса массы горного ледника. Для имитации процесса вертикального перераспределения массы снега нами была использована модель клеточных автоматов, которая уже некоторое время в той или иной форме применяется для оценки лавинной опасности. Используемый упрощенный алгоритм не учитывает ряд важных характеристик, таких как физические свойства снега, его структура, а также изменение этих свойств во времени. Единственной характеристикой снежного покрова, которая меняется в процессе вертикального перемещения, является его толщина. Разумеется, установленные в ходе численных экспериментов закономерности, относятся к идеализированному случаю, однако нами было показано, что с помощью простых методов возможно отразить основные закономерности перераспределения снега после его выпадения на поверхность земли в условиях горного рельефа, и в дальнейшем адаптировать использованный метод в более общую модель поверхностного баланса массы.

Ключевые слова: горный ледник, аккумуляция, снежный покров, лавина, лавинное питание, математическая модель, поверхностный баланс массы, клеточный автомат.

Для цитирования пройдите по ссылке DOI и используйте опцию Actions-Cite или скопируйте:
[IEEE] О.О. Рыбак, Е.А. Рыбак и И.A. Корнеева, “ОПИСАНИЕ ПЕРЕНОСА И НАКОПЛЕНИЯ СНЕГА В МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПОВЕРХНОСТНОГО БАЛАНСА МАССЫ ГОРНОГО ЛЕДНИКА. ЧАСТЬ II. ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ЛАВИННОГО ПИТАНИЯ”, Системы контроля окружающей среды, вып. 4, с. 72–80, декабрь 2019.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

  1. Поповнин В.В., Сергиевская Я.Е. Об обратной связи доли лавинного питания с аккумуляцией ледника // Лед и Снег. 2018. Т. 58. № 4. С. 437–447. doi: 10.15356/2076-6734-2018-4-437-447
  2. Реакция ледников Центрального Кавказа в 2001-2010 гг. на изменения температуры и количества осадков / Г.А. Носенко, Т.Е. Хромова, О.В. Рототаева [и др.] // Лед и Снег. 2013. Т. № 1. С. 26–33. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2013-1-26-33
  3. Панов В.Д., Лурье П.М., Ильичев Ю.Г. Состояние современного оледенения северного склона Большого Кавказа на начало ХХI столетия // Устойчивое развитие горных территорий. 2010. Т. 2. № 3. С. 69–73.
  4. Поповнин В.В., Пылаева Т.В. Лавинное питание ледника Джанкуат // Лед и Снег. 2015. Т. 55. № С. 21–32. doi:10 .15356/2076-6734-2015-2-21-32
  5. Носенко Г.А., Рототаева О.В., Никитин С.А. Особенности изменений ледника Колка с 2002 по 2016 гг. // Лед и Снег. 2017. Т. 57. № С. 468–482. doi: 10.15356/2076-6734-2017-4-468-482
  6. К голоценовой истории ледника Уллукам / О.Н. Соломина, И.С. Бушуева, Т.М. Кудерина [и др.] // Лед и Снег. 2012. Т. № 1. С. 85–94. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2012-1-85-94
  7. Schweizer J., Jamieson J.B., Schneebeli M. Snow avalanche formation // Reviews of Geophysics. 2003. Vol. 41(4). 1016. doi:10.1029/ 2002RG000123
  8. Avolio M.V., Errera A., Lupiano V. et al. VALANCA: A Cellular Automata Model for Simulating Snow, Avalanches // Journal of Cellular Automata. 2012. Vol. 12. P. 309–332
  9. Kronholm K., Birkenland K.W. Integrating spatial patterns into a snow avalanche cellular automata model // Geophysical Research Letters. 2005. Vol. 32. L19504. doi:10.1029/2005GL024373
  10. Bernhardt M., Schulz K. SnowSlide: A simple routine for calculating gravitational snow transport // Geophysical Research Letters. 2010. Vol. 37. L11502. doi:10.1029/2010GL043086
  11. Fonseca P., Colls M., Casanovas J. A novel model to predict a slab avalanche configuration using m:n-CAk cellular automata // Computers, Environment and Urban Systems. 2011. Vol. 35. P. 12– doi:10.1016/j.compenvurbsys.2010.07.002.
  12. Соловьев А.С., Калач А.В. Некоторые аспекты прогнозирования схода снежных лавин // Технологии техносфеной безопасности. Интернет-журнал. 2011. Вып. 1 (35). С. 1-5 [Электронный ресурс]. URL: http://agps-2006.narod.ru/ttb/2011-1/11-01-11.ttb.pdf (дата обращения: 23.06.2019).
  13. Schweizer J., Jamieson J.B. Snow cover properties for skier triggering of avalanches // Cold Regions Science and Technology. 2001. Vol. 33. P. 207–221.
  14. D’Ambrosio D., Di Gregorio S., Iovine G. et al. Simulating the Curti-Sarno debris flow through cellular automata: the model SCIDICA (release S2) // Physics and Chemistry of the Earth. 2002. Vol. 27. P. 1577–1585
  15. Ohara N. A practical formulation of snow surface diffusion by wind for watershed-scale applications // Water Resources Research. 2014. Vol. 50. P. 5074– doi:10.1002/2013WR014744.
  16. Liston G.E., Haehnel R.B., Sturm M. et al. Simulating complex snow distributions in windy environments using SnowTran-3D // Journal of Glaciology. 2007. Vol. 53(181). P. 241–256
  17. Рыбак О.О., Рыбак Е.А., Корнева И.А. Описание переноса и накопления снега в математической модели поверхностного баланса массы горного ледника. Часть I. Теория, базовые алгоритмы и тестирование // Системы контроля окружающей среды. Вып. 3 (37). С. 70–78.  DOI: 10.33075/2220-5861-2019-3-70-78
  18. Bernhardt M., Schulz K. SnowSlide: A simple routine for calculating gravitational snow transport // Geophysical Research Letters. 2010. Vol. 37. L11502. doi:10.1029/2010GL043086
  19. Liston G.E., Sturm M. A snow-transport model for complex terrain // Journal of Glaciology. 1998. Vol. 44, No. 148. P. 499–516

Loading