ГОРНЫЕ СНЕГА ЗА НАС И ПРОТИВ НАС

Белые кладовые гор. Нестаивающие снега холодных высокогорий образуют запасы льда, сконцентрированные в горных ледниках и снежниках. Природа расходует эти накопления весьма бережно, как рачительный хозяин. В мае и даже в июне большинство горных ледников самых различных районов Земли еще не начинает давать воду в реки, приберегая ее на жаркие и нередко засушливые периоды второй половины лета. Если же лето вообще выдалось прохладным, то ледники могут не дать и половины той воды, которую они дают обычно. Эта недоданная вода сохранится в них в виде льда.

Ученые подсчитали, что доля участия ледников в общем стоке горных рек невелика: от 5 до 30% годового объема воды. Основную же часть составляют талые воды, образованные обычным снегом, который ежегодно окутывает горы белой пеленой и также ежегодно бесследно исчезает, уступая место цветущим лугам. Сезонный снежный покров гор далеко не так экзотичен, как вечные снега и ледники высокогорий. Пожалуй, и в литературе ему уделено меньше места, чем он того заслуживает. Но именно он создает основную массу воды. А вода – это урожай, это энергия горных электростанций, это утоленная жажда больших городов.

Если измерить скорость падения снежинки в неподвижном воздухе, например в закрытой с обоих концов и стоящей вертикально стеклянной трубе, то получится величина, называемая гидравлической крупностью. С весом частиц она согласуется далеко не во всех случаях. Даже мелкие дождевые капли падают со скоростью нескольких метров в секунду, тогда как отдельные снежинки и хлопья такого же веса не пролетают в секунду больше метра. Пока еще таких измерений мало, особенно если учесть богатейшее разнообразие форм и размеров снежинок. Поэтому примем указанную величину за среднюю и посмотрим, какие перелеты способна совершать снежинка.

Если снежинка образовалась на высоте 500 м над поверхностью плато, а скорость ветра повсюду здесь равна 10 м/сек., то очевидна такая пропорция: 10 м/сек.:1 м/сек. = х:500 м. Расстояние по горизонтали от точки образования до точки падения снежинки х равно в этом случае 5 км.

В действительности дело обстоит, конечно, сложнее. Воздушный поток, обтекая прихотливо расчлененный горный рельеф, образует волны, и направление его в пределах гор почти никогда не бывает горизонтальным. Истинные пути воздуха можно проследить с помощью уравновешенных (гидравлическая крупность равна нулю) воздушных шаров, клубов дыма или более приблизительно на основе теоретических расчетов. Если рисунок этих путей, или план линий тока воздуха, построен, то можно уже гораздо ближе к действительности изобразить и путь снежинок. Для этого только надо помнить, что в любой точке пространства траектория снежинки определяется сложением двух векторов: скорости ветра и гидравлической крупности.

Расставшись с нами, наблюдатели отправляются по своему маршруту дальше. Ходко идут горные, окантованные стальными полосками лыжи. На таких можно уверенно двигаться по склону, покрытому плотным и скользким настом.

Но вот остановка. Через равные отрезки пути необходимо делать промеры толщины снежного покрова тонким дюралюминиевым щупом, а в каждой десятой точке – измерять плотность снега.

На голубовато-белой стенке шурфа, выкопанного до самой земли, отчетливо видны многочисленные слои – следы давно прошедших снегопадов, метелей, оттепелей, настоящая летопись минувшей зимы. Позже мы вернемся к снежному разрезу и убедимся, как нужна людям заключенная в нем информация не только о прошедших, но и о грядущих событиях. Сейчас же нужно измерить среднюю по всему разрезу плотность снега. Делается это с помощью весового снегомера. Металлический цилиндр с пилообразным краем осторожно вкручивается в снег от поверхности до земли вблизи от стенки шурфа. Маленькой лопаткой закрывают отверстие цилиндра, вынимают его и взвешивают, Для пущего удобства шкала весов разбита так, что отсчет сразу дает запас снега в миллиметрах слоя воды. А после деления его на толщину снежного покрова в месте измерения получают и среднюю по разрезу плотность снега. В последнее время накопление и таяние снега и льда все чаще измеряют в граммах на квадратный сантиметр. Чтобы не копать шурфы, применяют также составной снегомер – свинчивающийся из трех колен длинный цилиндр. Но в твердый снег он входит с трудом.

На станции свой ритм жизни. Укрепленные на мачтах приборы посылают данные о погоде в виде электрических импульсов по проводам на циферблаты и самописцы. Не выходя из дома, можно узнать, какая сейчас температура воздуха и температура снега на разных глубинах, скорость и направление ветра. Но сохранился еще и «ручной труд». Трое наблюдателей готовятся провести метелемерные измерения. Они берут довольно громоздкие жестяные бидоны – метелемеры, надевают защитные кожаные маски и выходят в пургу.

На специальной площадке они устанавливают метелемеры на свои места; один прямо на поверхности снега, остальные на штырях все выше и выше. Последний укрепляется в 10 м над землей. Приемные отверстия приборов направлены навстречу ветру. По команде с них одновременно снимаются крышки, и снег устремляется в бидоны. Там в лабиринте ходов он оседает, а очищенный воздух уходит через отверстие. Метелемеры стоят минут пять-десять, а потом их снимают, уносят в помещение и взвешивают накопившийся снег. В том метелемере, который стоял на снегу, оказывается больше килограмма, в каждом следующем – все меньше и меньше, а самый верхний собрал лишь около 10 г. Во время снежных смерчей соотношение меняется – перенос в верхних слоях возрастает. Но все-таки в целом за зиму большая часть снега во время метели проносится в нижних слоях воздуха, а значит, и учитывается приборами.

Небольшие бассейны-лаборатории созданы во многих горных районах мира. При выборе их ученые стремятся к тому, чтобы рельеф, климат, растительность, геологические и другие природные условия были по возможности характерны для горной страны в целом. Выполнение условия репрезентативности (представительности) позволяет использовать результаты исследований для характеристик больших территорий. Так, изучая под микроскопом жизнь в капле воды, мы распространяем найденные закономерности на все озеро, из которого взята эта капля. В нашей стране бассейны-лаборатории функционируют на Кавказе, в Средней Азии, на Алтае, в Саянах и в горах Северо-Восточной Сибири. Они есть в горных районах Чехословакии, Болгарии, в Скандинавских горах, Альпах, в горах Северной Америки и Японии.

Но как бы ни были тщательны и детальны исследования в репрезентативных горных бассейнах, они, конечно, не могут охватить бесконечного разнообразия в распределении снега выпавшего и отложенного. Ведь в горах часто на одном склоне хребта большие снега заваливают дороги, поселки, пастбища (весной здесь бушует бурный и нередко опасный поток талых вод), а на другом склоне этого же хребта земля едва припорошена снегом (талые воды быстро иссякают весной, почва высыхает и бывает не в силах напоить даже скудную растительность).

Такие контрасты понятны: ведь склоны по-разному обращены, во-первых, к направлению господствующих ветров, несущих влагу, во-вторых, к полуденному жаркому солнцу. Если вторая характеристика для данного склона постоянна, то первая может существенно меняться каждый год и от века к веку. А если так, то понятно, что необходим постоянный учет осадков и запасов снега если не во всех, то, по крайней мере, во многих бассейнах горной страны. При этом, естественно, под контроль важно брать прежде всего бассейны, дающие воду на орошение полей, гидроэлектростанциям и промышленным предприятиям. Пока основные потребители талых вод сосредоточены главным образом в горах Средней Азии и Кавказа. Но все большее значение приобретают исследования снегов таких горных районов, как Алтай, Урал, Саяны, Прибайкалье и Забайкалье, Северо-Восточная Сибирь и Камчатка.

Сугробы большие и малые. Что же мы знаем о распределении запасов снега в горах? Прежде всего разделим условно все географические особенности распределения снежного покрова в зависимости от рельефа на три группы: микро-, мезо- и макрозакономерности.

Первая группа включает в себя такие изменения запасов снега, которые обусловлены микрорельефом снежной поверхности и грунта, то есть самыми небольшими неровностями. Хорошо известно, что на участках, лежащих близко друг к другу, толщина снега в зависимости от того, лежит ли он в ямке или прикрывает верхушку кочки, будет разной. Вполне понятно также, что промер в вершине сугроба, лежащего на ровном грунте, даст большую величину, чем у подножия.

В снеговедении обычно с помощью методов математической статистики исследуется суммарное воздействие сложного сочетания множества факторов на неровность залегания снежного покрова. Наиболее простым количественным показателем неоднородности распределения снега является так называемый коэффициент вариации, вычисляемый по данным многих десятков или сотен измерений.

Идеальным и недостижимым в природе случаем является такой, когда коэффициент вариаций равен нулю, то есть снежный покров повсюду совершенно одинаков. На густо поросших лесом пологих склонах гор снежный покров ближе всего к идеалу. Здесь обычно бывает наименьшая величина коэффициента вариаций, равная 0,1–0,2, но рядом на полянке среди кустарника она уже 0,2–0,5, а выше леса, среди валунов и скал, нередко достигает и превышает 1. При этом чем больше его величина, тем большее число измерений необходимо сделать, чтобы получить среднюю для данного ландшафта величину запасов снега с нужной точностью.

Глядя на распределение запасов снега в горах Полярного Урала (стр. 72), невольно хочется сравнить систему хребтов с многорядной лесной полосой, охраняющей дороги от заносов. Ведь и в лесной полосе основная масса снега накапливается именно с наветренной стороны. Однако такая аналогия не отразит физической сущности явлений. Лесная полоса чисто механически ослабляет ветер и аккумулирует метелевый снег. Горная же система вынуждает потоки влажного воздуха подниматься выше уровня конденсации и выделять излишек влаги в виде снега.

Итак, на примере невысокого Урала мы убедились, что наиболее снежной при прочих равных условиях всегда является окраина горной страны, обращенная к господствующим влажным ветрам. Однако прочие условия в природе, как правило, не бывают равнозначными. Это в особенности относится к высоте гор, обычно увеличивающейся от периферии к центру.

Как же влияет на снежность высота? С одной стороны, чем выше горы, тем сильнее над ними воздушный поток, а значит, полнее его «выснеживание». Кроме того, с высотой температура воздуха понижается, а значит, период накопления снега соответственно удлиняется. Оба эти процесса способствуют увеличению запасов снега с высотой. С другой стороны, массивные высокие горы являются препятствием на пути движения воздуха. Если подходящий к Уралу воздушный поток практически целиком переваливает через горы, то громады Тянь-Шаня тормозят, а нередко заставляют сворачивать в сторону его нижние наиболее влажные слои. По мере подъема воздуха выше уровня конденсации он все больше теряет влагу и, значит, все меньше выделяет снега. Таким образом, влияние высоты гор на их снежность сложно и неоднозначно. К тому же в природе оно в большинстве случаев неотделимо от эффекта периферийного макросугроба.

Коварство горных снегов.

Бежит под колесами дорога. Она то жмется к реке, то круто взбирается на склоны долины. И тогда сквозь просветы между колоннами Тянь-Шанских елей горизонт раздвигается на десятки километров. В предгорьях снег уже сошел, а здесь, в горах Тянь-Шаня, его мощные толщи едва-едва начинают отогреваться от зимней стужи под лучами щедрого весеннего солнца. Только шум мотора будит тишину, только машина крохотной точкой на боку многокилометрового хребта нарушает всеобщий покой. Здесь горы и тихие снега нависли дамокловым мечом.

Чуть впереди нас где-то под самым гребнем хребта вдруг закурилось, заискрилось снежное облачко. А вот оно постепенно удлинилось, стало похожим на каплю и со все возрастающей скоростью двинулось вниз по склону, наткнулось по дороге на скальный уступ, но не остановилось, а стремительно перепрыгнуло через него, увлекая с собой щебень и камни. Лавина шла прямо на нас, быстро увеличивалась ее масса и скорость движения. Теперь ее не могли остановить ни вековые ели, ни каменные гряды на склоне. Наш шофер сначала лишь с интересом наблюдал за ней. Ведь далеко наверху лавина казалась маленькой и совсем не страшной. Но вот он опомнился, резко включил заднюю скорость, дал газ.

И во время. Со страшным грохотом, напоминавшим артиллерийский залп, огромная снежная масса пересекла дорогу и устремилась в долину. Несколько деревьев, вырванных с корнем, исчезли в бушующем белом потоке, металлический столб линии электропередачи мгновенно пригнуло к земле и еще скрутило винтом. Стоявший у реки дом, к счастью, заброшенный, развалился от ударной волны, двигавшейся перед фронтом лавины. Перегородив долину мощным снежным валом, как бы нафаршированным камнями и деревьями, выбросив часть снега на противоположный склон долины, лавина наконец остановилась. Но в воздухе долго еще висела медленно оседающая снежная пыль.