Аннотация:Для решения лавинных проблем ГИС-технологии используются достаточно давно, главным образом для мелко и среднемасштабной оценки лавинной опасности. Вместе с тем, использование ГИС для крупномасштабного прогнозирования образования лавин представляется весьма перспективным.
Основой прогноза лавинной опасности в отдельном очаге является оценка устойчивости снежного покрова на склоне. При этом возникает проблема задания начальных и граничных условий для уравнений, описывающих равновесие снежного пласта.
Рассмотрение существующих моделей устойчивости снега для случая с произвольным распределением снега на склоне показывает, что на практике ни одна из них не может быть обеспечена данными измерений характеристик (факторов), определяющих устойчивость снега, таких как - толщина, плотность, коэффициент внутреннего трения, прочность снега на разрыв и т.д., в произвольных точках лавинного очага. Главными причинами этого является пространственная изменчивость лавинообразующих факторов и отсутствие средств для их безопасного измерения в лавиноопасных зонах.
Нами были рассмотрены возможности использования ГИС – технологий для интерпретации информации о рельефе и снежном покрове для оценки устойчивости снега на склоне. Преимуществами ГИС - программ при оценке устойчивости снега в лавинном очаге являются возможность оперировать большим количеством пространственно распределенных данных и наглядность представления результатов их анализа. Несомненным достоинством ГИС-технологий для диагностики зон зарождения лавин является наличие математического аппарата, который делает возможным приведение к единой сетке разно распределенных в пространстве данных, а также используется для интерполирования и работы с поверхностями Grid.
Оперируя поверхностями Grid физико-механических характеристик снега и, используя формулу для расчета критической толщины снега, определяется критическая толщина снега во всех точках (ячейках) лавинного очага. После проведения сравнительного анализа (с помощью специальных функций ГИС) выявляются области превышения расчетной "фактической" толщины снега над расчетной критической. Эти зоны являются зонами начального проскальзывания снежного покрова по подложке и возникновения деформаций.
Влияние различных внешних воздействий (взрывов, землетрясений и т.п.) на устойчивость снега и возникновение лавин также легко моделируются и отображаются в ГИС среде.
Большие возможности для интерпретации информации о снеге и рельефе в целях лавинного прогнозирования, в случаях со значительной неопределенностью в исходных данных, дают вероятностные модели, основанные на использовании метода Монтер-Карло. Основу вероятностной модели составляет детерминированная механическая модель напряженного состояния снега на склоне, а ее параметры рассматриваются, как случайные функции координат точек поверхности лавинного очага. Объединение такого моделирования с ГИС-технологиями также имеет хорошие перспективы. В проведенных численных экспериментах использовался вышеописанный алгоритм выявления локальных неустойчивостей снега на склоне. Моделирование неустойчивых состояний снега на склоне было использовано для выявления качественных закономерностей влияния пространственной изменчивости лавинообразующих факторов на лавинопроявление. Численное моделирование позволяет комплексно учесть влияние всех лавинообразующих факторов, а использование ГИС-технологий облегчает анализ пространственно распределенных данных и представление результатов такого анализа.