ビデオを再生 ビデオを表示するには、上の「再生」アイコンをクリックしてください。
モンタナ州のイエローストーン クラブでは、天候に関する限り、通常の 1 日でした。大雪や暴風によって、雪力学の技術者である David Walters と 5 人の同僚が現場での作業を妨げられることはありませんでした。ウォルターズのアカデミックアドバイザーは、近くでスキーをすることさえ選択していました。しかし、チームが出発しようとしていたとき、ウォルターズは叫び声を聞いた.彼のアドバイザーであるダニエル・ミラーの周りで雪崩が起こり始めていた.
ありがたいことに、それは小さなもので、山からわずか 30 フィートしか滑り落ちませんでした。しかし、注目に値するのは、それが実際に起こったことです。ミラーがスキーで滑っていた斜面は、22 度の緩やかな傾斜でした。この種の最大の研究機関の 1 つであるスイス連邦雪雪崩研究所によると、傾斜角が 30 度未満であれば安全と見なされます。 「私たちは常に頭の中にこの 30 度の数字を持っています」とウォルターズは私に言いました。 「22 度の傾斜 — まるでゴルフ コースだと思います!」
30 度の経験則は、雪の中での究極のドミノの多くの定性的な特徴の 1 つにすぎません。雪崩予測は、レンジャーによるフィールド データと、アメリカの予測に現れる 5 つのリスク カテゴリ (低、中、相当、高、極度) のスキーヤーによる主観的な解釈に依存しています。しかし、雪の科学への新しいアプローチにより、予測精度が劇的に向上することが期待されています。
このページの上部では、映画製作者のアビー・ケントが、彼女の短いドキュメンタリー アバランチ エンジニア で、この分野で働く 2 人の科学者の話をしています。 . David Walters と Tony Lebaron は 2 つの非常に異なる研究所で働いています。ツールがスキー ストックと測定スティックであるアメリカのロッキー山脈の斜面と、ツールが圧力センサーと 3 つのツールであるモンタナ州立大学の「サブゼロ ラボ」です。次元 CT スキャナー。以下のウォルターズとのインタビューのように、このドキュメンタリーでは、雪崩科学がどれほど深いものになるかを発見します。
雪崩の原因は?
まず、積雪構造が適切である必要があります。つまり、積雪層にある種の弱いレイヤーまたは弱いインターフェースがあることを意味します。氷点下ではあるが、誰もがスキーをするのが好きなような、かなり暖かく晴れた日が山にあるとき、太陽が発している太陽の短波エネルギーは、実際に雪の塊を貫通して温めることができます。センチメートルの深さ。同時に、冷たい空気の隣にある雪の表面に作用する冷却効果があります。積雪の表面が冷たくなり、数センチ下の雪が暖かくなろうとしていると想像してみてください。このように温度差が生じます。自然は常に温度差を平準化しようとしています。雪粒の本来の強い構成は非常に断熱性が高いため、暖かい場所から冷たい表面への熱の移動はゆっくりですが、継続的です。積雪内のこの熱の動きは、暖かい場所の結晶から水蒸気も奪います。水蒸気はコールド スポットに当たるまで流れ、その後凝縮しますが、氷として新しい雪の粒になります。
これにより、雪の結晶が 2 cm のゾーン内に再配置されます。雪を追加していません。雪を取り除いているわけではありません。しかし、私たちはそこにある構造を利用し、その温度差から生じる蒸気の動きを利用して、雪の微細構造を再編成し、熱が移動するより効率的な経路にします.残念ながら、これは機械的に弱い構造も生み出します。その後、その弱い層は最終的に、スラブと呼ばれるより強い層に埋もれます。スラブは、山の表面全体にまたがる、非常に大きくなる可能性のある、固くまとまった雪の層です。そして今、それは弱い土台の上に置かれています。ポテトチップスの土台の上に家を建てるようなものです。
最後に、スキーヤー、スノーボーダー、スノーモービルなどの何らかの引き金が、雪塊に十分な力または応力を加えて弱い層を壊し、そのスラブが下り坂になると上に乗り上げ始めます.厚板なだれが幅数百メートルに及ぶこともあります。
雪崩にハーフブロックは必要ですか?
私たちが目にする致命的な雪崩のほとんどはスラブ雪崩です。弱い層の雪が十分に凝集していない場合でも、ゆるい雪崩が発生する可能性があります.それらはまだ多くのエネルギーを生成できますが、くっつかないため、それほど多くの乗り物に乗ることはできません.
雪崩の研究はどのように始めますか?
私たちは実際に現場で多くの作業を開始し、弱層を形成する条件を観察します。モンタナ州ビッグ スカイの近くにあるイエローストーン クラブと呼ばれるプライベート スキー場の 1 つに、フィールド ステーションがいくつかあります。そこのスキーパトロールは、毎日外出するのに十分親切で、基本的に、積雪で何が起こっているかについて私たちのためにメモを集めます.弱い層を作成する日を特定したら、それらの一連の条件を取り、研究室に戻ることができます.
研究室では何をしていますか?
外で見た状態を再現します。研究室では、メタルハライドランプで太陽光の量を制御し、研究室の天井の温度と空気の温度を制御することで空の状態を再現できます。そこから、ランプの下に雪のサンプルを貼り付けて、1 日分の日光を当てます。これが行われている間に、雪の小さなサンプルを取得し、マイクロ CT スキャナーでその微細構造を分析します。これにより、雪の構造の 3D 画像が生成されます。ランプが消えて積雪が落ち着いたら、新しい嵐がやってくるか、風に吹かれた雪が入ってくるかをシミュレートして、スラブを作成します。
雪崩をシミュレートするために、雪の上部スラブ層の内側に金属製のフレームを埋め込んで、何かを押すことができるようにし、柱を分離して、扱っている雪の量を正確に把握できるようにします。次に、雪がなくなるまで雪を押します。これは、スラブ層と脆弱層の両方の有効な機械的特性が何であったかを示しています。
それから、マイクロ CT スキャンや微細構造の 3D 写真を見ながら、何時間も机の前に座っていなければなりません。さまざまなモデルを使用して、効果的なプロパティを取得した方法と理由を理解しようとしています。
雪の粒同士の結合が重要なのはなぜですか?
結合は、2 つ以上の個々の雪片または雪粒を結合するものです。直径 0.5 mm の雪の粒が 2 つある場合、この 2 つの粒をつなぐ部分、おそらく直径 4 分の 1 mm の領域を、一種の橋または結合と呼ぶことができます。それはすべて1つの連続した氷ですが、結合された領域であるこの制限または狭小化があります.丸みを帯びた粒子は、まとまりのある積雪を形成する傾向があり、通常はスラブに関連付けられています。その場合、結合の方向はランダムであり、優先方向はありません。ファセットカットされた雪の層に入ると、結合が特定のパターンで整列し始めることがあります。雪粒間の結合がランダムな方向を向いていると、雪の中で亀裂が伝播しにくくなると考えられます。つまり、微細構造内に明確な経路がありません。しかし、弱くファセット状の雪の層では、パターン化された結合の整列により、破砕が伝播するための迅速でまっすぐで簡単な経路が提供されるため、はるかに少ないエネルギーで層が完全に破壊されます。雪が割れやすくなると、より軽くて敏感なトリガーで雪崩が発生する可能性が高くなります。
あなたの仕事は予測にどのような影響を与えますか?
雪の力学的性質や、雪が最初の状態からどれだけ弱くなったり強くなったりするかを予測できれば、予測に役立ちます。私の同僚の 1 人で、機械工学の大学院生である Patricia Curley は、Google Earth のようなデジタル地形図と気象条件を使用して積雪をモデル化する非常に優れたモデルに取り組んでいます。このモデルでは、空を移動する太陽を追跡し、影が特定の斜面にどのように影響するかを確認し、積雪の表面と表面下の温度を知ることができます。彼女のモデルは、これらの臨界温度、または弱い層を形成する温度勾配が得られる場所をマッピングできます。次に、特定の山の弱い層の予測を開始できます。これらの層がどの程度弱いかを推測するだけでなく、数値を付けることができます。 50年後、あるいは100年後かもしれませんが、私たちはそこに到達できると思います。 「1 週間前に形成された弱い層と、それから入ってきた嵐を覚えていますか?その嵐は、その弱い層をその強度の 50% 以内にまで押し込みました。」したがって、スキーヤーの体重では雪崩を引き起こさないかもしれませんが、スノーモービルの場合はそうなる可能性があります。
Yvonne Bang は、 のアシスタント エディター兼ビデオ プロダクション マネージャーです。 ノーチラス。
アビー・ケントはフリーランスの映画製作者兼アニメーターです。 @AbbyKentMedia
