Лавины и селевые потоки в Альпах
Селевые потоки — одна из опасностей, с которой сталкиваются альпийские регионы. Они представляют собой потоки воды, осадков и фрагментов горных пород, которые обычно возникают после сильных дождей в условиях крутого рельефа и быстро перемещаются по руслу, разрушая всё на своём пути.
В конце мая 2025 года в кантоне Вале произошёл оползень в Блаттене, а в июне 2023 года — в деревне Бриенц в Граубюндене. Эти события напоминают нам о потенциальной опасности селей в Альпах.
Внимание к селевым потокам
В прошлом году крупные селевые потоки привлекли внимание, особенно в Сорте (кантон Граубюнден), Фонтане (кантон Тичино) и долине Саас (кантон Вале). Также в августе 2017 года в Бондо (Граубюнден) произошёл крупный оползень, в результате которого поток грязи и обломков шириной 100 метров устремился через долину Бондаска. Восемь человек погибли.
Такие селевые потоки неоднократно происходят в открытых местах с интервалами в несколько месяцев или лет. Учёные используют этот факт для мониторинга природных явлений в районах с частыми селевыми потоками.
Исследование в Иллграбене
5 июня 2022 года в Иллграбене над деревней Лейк в Вале произошёл селевой поток, который перенёс 25 000 кубических метров обломков на четыре километра по руслу реки Иллбах, прежде чем впасть в Рону у Сустена.
Команда учёных проводила мониторинг природных явлений на нескольких измерительных станциях. Исследование было опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.
Новые данные о селевых потоках
Команда учёных наблюдала за двухметровым быстродвижущимся фронтом, состоящим из крупных валунов размером до кубического метра, на переднем крае селевых потоков.
Далее по долине селевой поток двигался медленнее, но с частыми, быстро движущимися и мощными волнами на поверхности. За полчаса исследователи зафиксировали 70 таких волн-всплесков.
«Мы давно знаем, что эти всплески играют ключевую роль в разрушительной силе селей», — говорит Джордан Аарон, профессор инженерной геологии в Департаменте наук о Земле и планетах ETH Zurich. «Это связано с тем, что всплески делают поток особенно толстым и быстрым».
Согласно Аарону, до сих пор мало что было известно о физических процессах, которые вызывают эти всплески. Благодаря измерениям селя в июне 2022 года и моделированию на основе этих данных, исследователи теперь знают больше.
«Мы смогли продемонстрировать, что всплески возникают спонтанно на поверхности потока. Они происходят из небольших неровностей, которые со временем увеличиваются в размерах и скорости, пока не достигнут максимальной разрушительной силы», — говорит Аарон.
Выводы исследования
Этот вывод находится в центре исследования, проведённого командой Аарона совместно с исследователями из Федерального института лесных, снежных и ландшафтных исследований WSL и Университета Манчестера.
«Наш анализ даёт новое представление о динамике селей и позволит улучшить управление рисками в среднесрочной перспективе», — говорит Аарон. Разрушительная сила всплесков в основном определяет, насколько опасен селевой поток.
На основе этого исследования в будущем учёные смогут оценить, будет ли в селевом потоке присутствовать волна-всплеск и насколько она может быть разрушительной.
Используя эти данные, можно рассчитать силы, которые должны выдерживать внешние стены домов и опоры мостов в опасных зонах. Эта информация также может быть использована для проектирования плотин и защитных сетей соответствующих размеров.
Инструменты и методы исследования
Иллграбен над Лейком известен тем, что там каждый год происходит несколько селевых потоков. С 2000 года в долине установлены измерительные приборы, которые регистрируют свойства селей в их естественной среде. Однако новые выводы стали возможны только после того, как событие летом 2022 года было измерено с большей точностью, чем когда-либо прежде.
Это было сделано с помощью высокоточных 3D-лазерных сканеров, известных как LiDAR. Эти устройства измеряют расстояние и скорость и были первоначально разработаны для беспилотных автомобилей. В июне 2022 года для записи селя в Иллграбене использовались пять LiDAR-сканеров и шесть высокоскоростных видеокамер.
На трёх измерительных площадках поверхность селевого потока была обнаружена с пространственным разрешением 2 см и временным разрешением 0,1 секунды. Это было использовано для расчёта мощности и скорости селевых потоков.
Благодаря данным измерений исследователи смогли разработать гипотезу о лежащих в основе физических процессах и создать числовую модель. Эта математическая модель используется для реалистичного моделирования развития селя.
Данные измерений также позволили исследователям сделать вывод, что крупные каменные обломки оказывают значительное влияние на локальную динамику потока. «Это явление не учитывается в большинстве предыдущих прогнозов селей», — говорит Аарон. «Возможность наблюдать и измерять эти эффекты в полевых условиях позволила нам более точно описать и лучше понять эти природные процессы».