Zmienność właściwości fizycznych pokrywy śnieżnej na Hali Gąsienicowej w kontekście zagrożenia lawinowego

• Autorzy: Stachura Gabriel

Identyfikatory

DOI

10.32045/PG-2020-002

Warianty tytułu

EN

Variability of Physical Properties of Snow Cover at Hala Gąsienicowa in Terms of Avalanche Danger

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano analizy zróżnicowania gęstości oraz twardości warstw pokrywy śnieżnej w profilu w zależności od przebiegu metamorfozy śniegu. Porównano także ich przebieg sezonowy względem ogłaszanego przez Tatrzańskie Ochotnicze Pogotowie Ratunkowe (TOPR) stopnia zagrożenia lawinowego. Celem analizy jest dokładniejsze poznanie oraz weryfikacja już znanych mechanizmów metamorfozy śniegu, w szczególności w odniesieniu do stabilności pokrywy śnieżnej. Gęstość i twardość są właściwościami fizycznymi pokrywy śnieżnej określanymi w ramach szczegółowych badań pokrywy śnieżnej. Badania te wykonywane są raz w tygodniu na Stacji Badań Niwalnych IMGW-PIB na Hali Gąsienicowej. Bazowy zbiór danych do przeprowadzenia analizy stanowiło 141 szczegółowych badań pokrywy śnieżnej wykonanych w latach 2007/2008 – 2016/2017 wraz z dobowymi danymi meteorologicznymi z tego okresu. Porównanie przebiegu sezonowego dokonano na przykładzie trzech sezonów: 2011/2012, 2012/2013 oraz 2016/2017. Zaproponowana przez Kłapową (1980) granica metamorfozy topnieniowej o wartości 400 kg/m³ przypada na pierwszy kwartyl zbioru gęstości dla topniejącego śniegu (gat. 6), co potwierdza prawidłowość jej określenia. Rozstęp gęstości oraz rozstęp twardości dobrze odzwierciedlają zmienność zagrożenia lawinowego przez większą część sezonu. Ze względu na specyfikę parametru twardości, większe zróżnicowanie wykazuje rozstęp gęstości i to ten parametr w sposób bardziej dokładny potrafi oddać zmiany stabilności pokrywy śnieżnej. Niemniej jednak, w sytuacji małej grubości pokrywy śnieżnej oraz w początkowej fazie akumulacji pokrywy śnieżnej jego stosowalność jest bardzo ograniczona - wówczas pomocną informację o stanie pokrywy śnieżnej niesie ze sobą rozstęp twardości, który uwzględnia także cienkie warstwy pokrywy śnieżnej. Rozstęp twardości może być zatem traktowany jako wielkość uzupełniająca dla rozstępu gęstości. Przedstawione w artykule zależności wyznaczone dla Hali Gąsienicowej mogą być pomocne do lokalnej oceny stabilności pokrywy śnieżnej w terenie lawinowym na obszarze całych Tatr oraz w wyższych partiach Karpat.

EN

In this paper the variability of density and hardness of a snow layer has been analysed in relations to metamorphism stage. Furthermore, a comparison between their variability and the level of avalanche danger announced by Tatra Volunteer Rescue Service has been made. The purpose of the analysis is to get to know better about the rules of snow metamorphosis as well as to verify the already known ones, particularly regarding the stability of a snowpack. Snow density and hardness are physical properties of snow layer specified during detailed snowpack investigations. The investigations are conducted weekly at the Nival Research Station of Institute of Meteorology and Water Management at Hala Gąsienicowa (Tatra Mts). The original data base comprises 141 detailed snowpack investigations conducted in winter seasons 2007/2008 – 2016/2017 as well as meteorological data from that time. The comparison of a seasonal variability was exemplified by presenting three seasons – 2011/2012, 2012/2013 and 2016/2017. A limit of wet snow metamorphism assumed by Kłapowa (1980) to be 400 kg/ m³ falls close to the first quartile of density dataset for melting snow (form 6) what in fact confirms her assumption. Density and hardness range reflect well the variability of avalanche danger during most of a season. Due to a specific nature of hardness parameter, it is density range that shows bigger variability and therefore is able to reflect changes in a snowpack stability more accurately. Nevertheless, in case of poor snow depth as well as at the beginning of snow accumulation its application is limited. In such cases hardness range carries a helpful piece of information about the state of a snow cover as it takes into account also thin layers in a snowpack. Hardness range could be therefore considered a complementary parameter to density range. The relations presented in an article, which has been observed for Hala Gąsienicowa, could be useful for a local evaluation of snowpack stability in an avalanche area in Tatra Mts as well as in higher parts of Carpathian Mts.

Słowa kluczowe

PL

pokrywa śnieżna; lawiny; Hala Gąsienicowa; Tatry

EN

snow cover; avalanches; Hala Gąsienicowa; Tatra Mountains

• Wydawca: Polskie Towarzystwa Geofizyczne ; Komitet Geofizyki PAN
• Czasopismo: Przegląd Geofizyczny
• Rocznik: 2020
• Tom: Z. 1-2
• Strony: 23--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stachura Gabriel

• Uniwersytet Jagielloński, Wydział Geografii i Geologii, Kraków, Polska

Bibliografia

• [1] AAA, 2016, Snow, weather and avalanches: observation guidelines for Avalanche Programs in the United States, American Avalanche Association, dostępne online https://static1.squarespace.com/static/59d2a0f0e9bfdf20d6d654b7/t/5a1af2a5652dea2e1a5ea055/1511715529879/AAA_SWAG_Web+2.pdf (29.01.2020).
• [2] Armstrong R., Brun E. (red.), 2010, Snow and climate: physical processes, surface energy exchange and modeling, Cambridge University Press, Cambridge, 256 s.
• [3] Balon J., Jodłowski M., Krąż P., 2015, Tatry – regionalizacja fizyczno-geograficzna, [w:] Atlas Tatr. Przyroda nieożywiona, K. Dąbrowska, M. Guzik (red.), Tatrzański Park Narodowy, Zakopane.
• [4] Błażejczyk K., Baranowski J., Błażejczyk J., Szmyd J., 2013, Klimat i bioklimat Hali Gąsienicowej, [w:] Dolina Suchej Wody w Tatrach. Środowisko i jej współczesne przemiany, Z. Rączkowska, A. Kotarba (red.), Prace Geograficzne, 239, 67-96.
• [5] Chomicz K., 1962, Klasyfikacja śniegu i badań śniegowych w Polsce. Śnieg i lawiny w Tatrach w roku 1960, Prace Państwowego Instytutu Hydrologiczno-Meteorologicznego, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 38 s.
• [6] Chrustek P., 2013, Wpływ warunków śniegowych i terenowych na wielkość obszarów zagrożenia lawinowego w wybranych masywach górskich Karpat i Sudetów. rozprawa doktorska, Zakład Klimatologii IGiGP UJ, Kraków.
• [7] Deems J. S., Evanczyk R., Vellone D., Greene E., Weldon T., Finnegan D., Gadomski P., LeWinter A., 2016, Supporting, evaluating and planning avalanche control efforts with LIDAR-derived snow depth maps, [w:] Proceedings of the International Snow Science Workshop, Breckenridge, Colorado, USA, dostępne online https://arc.lib.montana.edu/snow-science/objects/ISSW16_O9.02. pdf (29.01.2020).
• [8] Eckerstorfer M., Malnes E., Müller K, 2017, A complete snow avalanche activity record from a Norwegian forecasting region using Sentinel-1 satellite-radar data, Cold Regions Science and Technology, 144, 39-51, DOI: 10.1016/j.coldregions.2017.08.004.
• [9] Fiema A., Karzyński A., Kotlarczyk M., Nodzyński T., 2007, Warunki śniegowe w Tatrach Polskich 2004/2005. Podsumowanie sezonu, Materiały Badawcze IMGW, 38, 124 s.
• [10] Fiema A., Nodzyński T., 2013, Lawiny w ujęciu statystycznym, dostępne online http://lawinoweabc.pl/archiwum/5-lawiny-w-ujeciu-statystycznym.html (29.01.2020).
• [11] Fierz C., Armstrong R., Durand Y., Etchevers P., Greene E., McClung D., Nishimura K., Satyawali P. i Sokratov S., 2009, The international classification for seasonal snow on the ground, IHP-VII Technical Documents in Hydrology No. 83, IACS Contribution No. 1, UNESCO-IHP, Paryż, dostępne online https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000186462 (29.01.2020).
• [12] Gądek B., Grabiec M., Maciata A., Rączkowska Z., 2016, Variability of the snow avalanche danger in the Tatra Mountains during the past nine decades, Geographia Polonica, 89 (1), 65-77.
• [13] Geldsetzer, T., Jamieson B., 2000, Estimating dry snow density from grain form and hand hardness, [w:] Proceedings of the International Snow Science Workshop, Big Sky, Montana, USA, dostępne online https://arc.lib.montana.edu/snow-science/objects/issw-2000-121-127.pdf (29.01.2020).
• [14] Hess M., 1965, Piętra klimatyczne w polskich Karpatach Zachodnich, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego. Prace Geograficzne, 11, 267 s.
• [15] Kacperek M., 2005, Kochaj śnieg, unikaj lawin, Wydawnictwo FreeRajdy, Tatrzański Park Narodowy, Kraków, 132 s.
• [16] Karzyński M., Kotlarczyk M., 2005, Instrukcja do wykonywania profilu stratygraficznego pokrywy śnieżnej, Dział Służby Pomiarowo-Obserwacyjnej IMGW, Kraków.
• [17] Karzyński M., Nodzyński T., 2005, Śnieg i lawiny w Tatrach Polskich w erze informatyzacji, [w:] Hydrologia, meteorologia, klimatologia – badania naukowe i prognozy w erze informatyzacji, M. Ozga-Zielińska, D. Limanówka (red.), IMGW, PTGeof., Warszawa, 107-113.
• [18] Kłapowa M., 1980, Metamorfoza śniegu w zależności od warunków atmosferycznych i rzeźby terenu w Tatrach, IMGW, Warszawa, 89 s.
• [19] Kondracki J., 2011, Geografia regionalna Polski, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 468 s.
• [20] Kozłowska-Szczęsna T., 2013, Stacja badawcza Instytut Geografii i Zagospodarowania Przestrzennego PAN im. Marii i Mieczysława Kłapów na Hali Gąsienicowej w Tatrach, [w:] Dolina Suchej Wody w Tatrach. Środowisko i jej współczesne przemiany, Z. Rączkowska, A. Kotarba (red.), Prace Geograficzne, 239, 147-166.
• [21] Kurzeder T., Feist H., 2013, Lawiny. Poradnik dla narciarzy i turystów, Tatrzański Park Narodowy, Zakopane, 235 s.
• [22] Landry C., Birkeland K., Hansen K., Borkowski J., Brown R., Aspinall R., 2002, Snow stability on uniform slopes: implications for avalanche forecasting, Montana State University.
• [23] Lehning M., Bartelt P., Brown B., Russi T., Stöckli U., Zimmerli M., 1999, SNOWPACK model calculations for avalanche warning based upon a new network of weather and snow stations, Cold Regions Science and Technology, 30 (1-3), 145-157, DOI: 10.1016/S0165-232X(99)00022-1.
• [24] Limanówka D. (red.), 2013, 100 lat pomiarów meteorologicznych na Hali Gąsienicowej, IMGW-PIB, Kraków, 103 s.
• [25] Marasek A., 2003, Lawiny śnieżne – geneza i zagrożenie, Geografia w Szkole, 5, 260-268.
• [26] Meløysund V., Leira B., Høiseth K., Lisø R., 2007, Predicting snow density using meteorological data, Meteorological Applications, 14 (4), 413-423, DOI: 10.1002/met.40.
• [27] Mościcki J.W., Kędzia S., 2001, Investigation of mountains permafrost in the Kozia Dolinka valley, Tatra Mountains, Poland, Norsk Geografisk Tidsskrift – Norwegian Journal of Geography, 55 (4), 235-240, DOI: 10.1080/00291950152746586.
• [28] Paryski W. H., Radwańska-Paryska Z., 1995, Wielka Encyklopedia Tatrzańska, Wydawnictwo Górskie, Poronin.
• [29] Pomeroy J. W., Brun E., 2004, Physical properties of snow, University of Saskatchewan, dostępne online https://www.usask.ca/hydrology/papers/Pomeroy_et_al_2001.pdf (29.01.2020).
• [30] Schweizer J., Jamieson J. B., 2003, Snowpack properties for snow profile analysis, Cold Regions Science and Technology, 37 (3), 233-241, DOI: 10.1016/S0165-232X(03)00067-3.
• [31] Schweizer J., Jamieson J. B., Schneebeli M., 2003, Snow avalanche formation, Review of Geophysics, 41 (4), DOI: 10.1029/2002RG000123.
• [32] Schweizer J., Wiesinger T., 2001, Snow profile interpretation for stability evaluation, Cold Regions Science and Technology, 33 (2-3), 179-188, DOI: 10.1016/S0165-232X(01)00036-2.
• [33] Trepińska J., 2002, Górskie klimaty, Wydawnictwo Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków, 201 s.
• [34] Ustrnul Z., Walawender E., Czekierda D., Šťastný P., Lapin M., Mikulová K., 2015, Opady atmosferyczne i pokrywa śnieżna, [w:] Atlas Tatr. Przyroda nieożywiona, K. Dąbrowska, M. Guzik (red.), Tatrzański Park Narodowy, Zakopane.