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科研人员破解天山雪崩“神出鬼没”之谜

2018-08-03 08:12来源:科技日报

  在新疆伊犁境内的天山山区,冬季经常会发生雪崩,特别是在国道G218线,雪崩冲上路面而阻断交通的事件时有发生。这里为什么时不时的就会发生雪崩,雪崩的诱发因素又有哪些呢?8月2日,来自中科院新疆生地所的消息给出了答案。

  中科院新疆生地所研究员李兰海带领的研究团队通过与伊犁州各级公路管理部门合作,对国道G218线雪崩灾害严重路段的雪崩事件、积雪物理特征和气象环境进行了持续10年的勘测与研究,通过大数据分析,成功构建了研究区域雪崩灾害、积雪物理特征、地形地貌和气象数据库,并应用聚类分析法对不同诱发因素引起的雪崩进行聚类,从而定量揭示了雪崩灾害诱发因素特点。研究成果发表于近日出版的山地科学学报(英文版)上。

  位于新源县巩乃斯河畔的中国科学院天山积雪雪崩研究站,毗邻国道G218线,前后各12公里的路段均是雪崩危害地段。李兰海说,在这里,每年至少有3次能观测到规模较大的雪崩。

  天山西部大规模雪崩发生的频率呈现高-低-高的特征,第一个峰值出现在12月下旬,第二波峰出现在3月下旬,波谷则在1月上旬。积雪能够脱离“大部队”引起雪崩,前提条件是要有一个梯度力,也就是一个陡坡。根据团队的研究,在天山西部,雪崩发生的坡度分布在28°—45°,其中48%的雪崩发生在36°—40°的陡坡。

  李兰海说,雪崩的释放要经历3个阶段。先是外力因素导致部分雪层剪切断裂,然后这种初始的断裂造成周围雪层的应力重新分布,从而导致周围雪层的剪切断裂,最后由于这种微观非对称的破坏逐渐积累形成一个宏观的裂隙,在裂隙点应力的变化使裂隙扩展最终致山坡积雪滑塌。

  引发雪崩释放的外界推手有很多,比如降雪、地震、大风、温度剧升、汽车鸣笛或者动物踩踏。在研究团队看来,天山西部诱发雪崩的两大主要推手是强降雪和气温剧升。研究人员表示,天山西部49%的雪崩都是由强降雪诱发形成。当一次降雪过程中新增积雪深度达到29—36厘米时,极易诱发区域大规模雪崩。另外27%的雪崩则由春季温度显著升高引起,雪崩发生的前3天通常会伴随持续升温过程,雪崩发生期的日平均温度为0.5℃左右。除此之外,其余24%的雪崩由地震、大风等其他因素诱发而成。天山西部位于地震活动带,一些微小的震动都可能带来雪崩。国道G218线途经区域冬季常有大风出现,风力作用将积雪吹到山腰,增加了本身积雪“负重”,也易引发雪崩。

  研究人员发现,雪崩有干湿之分。干雪崩的积雪含水量通常小于1%,雪为粉末状。雪崩发生时产生冲击力强大的气浪,气浪对树木、房屋、公路基础设施产生严重破坏。湿雪崩的积雪含水量通常超过1%,雪呈现大小不等的块状构造。湿雪崩由于含水量较高,密度较大,沿途夹带泥土、岩石等,破坏性高于干雪崩。

  李兰海表示,下一步他们将在前期大量数据的基础上结合国道G218线雪崩多发区域的地形地貌特征和雪崩发生机制,构建雪崩预警平台,模拟出随着时间变化而出现的降雪与气温变化情景以及山体积雪特征变化,进而能够计算出最容易发生雪崩的地点,为当地道路安全保障提供可靠依据。(科技日报乌鲁木齐8月2日电)

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