Достаточно широко ГИС – технологии применяются при создании прогнозов схода снежных лавин по методу подобия образов. Швейцарские исследователи (21) составили базу данных о сходе лавин – их размерах и метеорологических условиях, сопровождающих обрушения, определили и наложили на генерированную карту лавиноопасных территорий частоту и дальность выброса лавин. Прогноз производится при сравнении текущих метеоусловий с критическими, определяемыми по базе данных. При этом прогнозируется время обрушения и размер лавин.
Канадский исследователь (23) также использует банк метеорологических данных, связанных с обрушением лавин. Метеоданные коррелируются со структурой поверхностного слоя снега. Изучение структуры производится на репрезентативных участках – полученные результаты апроксимируются на все сходные ландшафты (в данной модели выделение ландшафтов осуществляется с помощью космических снимков).
Для составления прогноза лавинной опасности сотрудники Цеха противолавинной защиты ОАО «Апатит» (7) с использованием цифровой модели распространения снежного покрова получают распределение напряжений в снежной толще на склоне.
Оригинальная методика прогноза схода снежных лавин с применением ГИС – технологий предложена для создания Национального снеголавинного бюллетеня Швейцарии (16). Топографической основой служит цифровая модель рельефа масштаба 1:25 000. Методика предусматривает поступление оперативной снежнометеорологической информации. Всем факторам лавинообразования (геоморфологическим, рассчитываемым по цифровой модели, и метеорологическим, полученным по результатам наблюдений) присваивается в зависимости от значения свой весовой коэффициент. В зависимости от направления влагонесущего потока меняется весовой коэффициент ориентации склона. По значению произведения весовых коэффициентов определяется степень лавинной опасности в соответствии с европейской шкалой лавинной опасности– каждой ступени соответствуют определенные экспертами пороговые значения произведения. Конечным продуктом являются генерируемые средствами ГИС карты толщины снежного покрова, прироста снега (за последние сутки), суммы свежевыпавшего снега за последние 3 дня, и, наконец, карты прогноза лавинной опасности на отдельные горные массивы и на всю территорию страны. Уточнение прогноза осуществляется специалистами-лавинщиками.
В ближайшей перспективе создание методик прогноза мокрых лавин. Цифровая модель рельефа и генерированные слои углов наклона и экспозиции склонов используются для расчета характеристик снеготаяния. Полученные по цифровой модели параметры склонов применяются для расчетов, к примеру, поступления солнечной радиации (12).
Наиболее популярным программным продуктом, используемым в лавиноведении является пакет ArcInfo, оснащенный мощными модулями расширения (10, 11, 12, 14, 20, 21). Ряд задач решается с применением более простых и дешевых программ, к примеру MapInfo (13) и Idrisi (15, 19). Элементы ГИС-технологий, работа с цифровой моделью рельефа используются в специализированном программном обеспечении ELSA, созданном французскими лавинщиками для моделирования и анализа лавинных очагов (18).
Снежные лавины могут быть непосредственным объектом исследования проекта ГИС. Базовой основой таких проектов служат, как правило, крупномасштабные карты. Они охватывают небольшие по площади территории: лавиноопасный склон (19), долину (21), отдельный горный хребет (10).
Отдельным слоем (блоком) лавины входят в состав комплексных ГИС, описывающих природные условия регионов и созданных для изучения самих явлений, их взаимосвязей и их влияния на процессы и явления (8). Для создания картографической основы используются карты и снимки среднего масштаба.
Цели создания ГИС – проектов, включающих лавинную тематику, сводятся к определению состояния исследуемой территории на предмет возникновения лавинной опасности. Это:
- обеспечение планирующих, проектных, контролирующих организаций сведениями о распространении природных опасностей, создание земельного кадастра, выбор оптимальных мест под строительство линейных и площадных объектов (Россия, США, Швейцария, Австрия и др.);
- экологический контроль региона – влияние лавин на динамику ландшафтов, характер и границы растительных сообществ (8);
- выбор безопасных путей передвижения туристских групп (15);
- изучение взаимосвязей опасных природных и антропогенных явлений (Россия, США).
Перспективным направлением для применения ГИС-технологий представляется долгосрочный прогноз лавинной активности в связи с глобальным изменением климата, разрабатываемый в НИЛ снежных лавин и селей МГУ (13). Решение данной задачи осуществляется в мелком масштабе. Также мелкомасштабными являются рабочие проекты «Лавины России» и «Опасные гляциально-нивальные процессы». В основу последнего положена база данных о катастрофических лавинах во всем мире.
Список литературы
1. Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. М.,1997.
2. География лавин. М.: Изд-во МГУ, 1992,, 334 c.
3. Кадастр лавин СССР. 1984-1991. Л., Т.1-20, ГИМИЗ.
4. Кравцова В.И., Канаев Л.А. ГИС «Гляциология»: подсистема «Лавины». – МГИ, 1990, в.70, с.150-152.
5. Купцова А.В., Перекрест В.В.. Создана и работает ГИС Кабардино-Балкарской республики. Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. М., 1996, № 3(5), с.24-25.
6. Трошкина Е.С. Лавинный режим горных территорий СССР. М.: Изд-во ВИНИТИ, 1992, 196 с.
7. Chernouss, P.A. and Yu.V.Fedorenko. Avalanche forecasting and hazard estimating in Khibini Mountaines. International Сonference “Avalanches and related subjects”. Proceedings. “APATIT” JSC, Kirovsk, Russia, 1996, p. 154-160.
8. Fagre, D. Global change research program. Glacier national park. URL: https://www.mesc.usgs.gov /glacier/global.htm.
9. Fuchs, H. and H.Zehetbauer. Benchmark - digitaler Wildbach- und Lawinenkataster Benchmark - digitaler Wildbach- und Lawinenkataster. URL: https://bzgserver.boku.ac.at/forschung.htm
10. Furdada, G. 1996. Estudi de les allaus al Pirineu Occidental de Catalunya: prediccio espacial i aplicacions de la cartografia. Logrona, Geoforma ediciones. 316 p.
11. Furdada, G. and J.M.Vilaplana. 1998. Statistical prediction of maximum avalanche run-out distances from topographic data in the western Catalan Pyrenees (northeast Spain). Annals of Glaciology, 26, 285-288.
12. Gardiner, M.J., Ellis-Evans, J.C., Anderson, M.G. and M.Tranter. 1998. Snowmelt modelling on Signy Island, South Orkney Islands. Annals of Glaciology, 26, 161-166.
13. Glazovskaya T.G. 1998. Global distribution of snow avalanches and changing activity in the Northern Hemisphere due to climate change. Annals of Glaciology, 26, 337-342.
14. Gruber, U., Bartelt, P. and H.Haefner. 1998. Avalanche hazard mapping using numerical Voellmy-fluid models. NGI, Oslo, pub. Nr.203, 117-121.
15. Joseph, A. British Columbia backcountry database: A recreational GIS project. URL: https://www.ubc.ca.
16. Leuthold, H., Allgower, B. and R.Meister. 1997. Visualization and analysis of the Swiss avalanche bulletin using GIS. Proceedings of the International Snow Science Workshop 1996, Banff, Canada. 35-40
17. Lied, K. and R.Toppe. 1989. Calculation of maximum snow-avalanche run-out distance by use of digital terrain models. Annals of Glaciology, 13, 164-169.
18. Mases, M., Buisson, L., Frey, W. and G.Marti. 1998. Empirical model for snowdrift distribution in avalanche-starting zones. Annals of Glaciology, 26, 237-241.
19. Pertziger, F. 1998. Using of GIS technology for avalanche hazard mapping, scale 1:10 000. NGI, Oslo, pub. Nr.203, 210-214.
20. Purves, R.S., Barton, J.S., Mackaness, W.A. and D.E.Sugden. 1998. The development of a rule-based spatial model of wind transport and deposition of snow. Annals of Glaciology, 26, 197-202.
21. Stoffel, A., Meister, R. аnd J.Schweizer. 1998. Spatial characteristics of avalanche activity in an Alpine valley. Annals of Glaciology, 26, 329-336.
22. Toppe, R. 1987. Terrain models: a tool for natural hazard mapping. Avalanche formation, Movement and Effects. Davos. IAHS, 162, 629-638.
23. Weetman, G. Avalanche hazard modelling using GIS. URL: https://www.geog.ubc.ca/courses/klink /g472/class96/gweetman/project.html.
24. Селиверстов Ю.Г., Глазовская Т.Г. (НИЛ снежных лавин и селей Географического факультета МГУ). Использование ГИС-технологий в снеголавинных исследованиях.