理论教育 多种方法应用,最有效预报

多种方法应用,最有效预报

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:雪崩有各种各样的形成原因,相应的也有多种预报方法。积雪层结预报法在雪崩预报中应用最久的,最常见的是积雪层结探测及其研究方法。此外,积雪监测传感器在雪崩预报中的应用也越来越受到重视。如果采用这种方法来进行雪崩的预测,则预报信息没有时间上的预先性,它只是在雪崩预报自动化系统方面具有一定意义。于是,我们可以利用这一结论现象,进行雪崩预报。如果涉及的是大范围地区的雪崩监测时,这种统计方法非常有用。

多种方法应用,最有效预报

雪崩有各种各样的形成原因,相应的也有多种预报方法。详述如下。

(1)因果直观预报法

野外一般都采用这种直观的方法,用来判断雪崩前兆现象,然后根据物理,主要是力学原理及其影响(例如降雪负荷引起断裂、雪内润滑层形成)判断雪的稳定性。输入的资料大部分都是定性的,或者只有部分是定量的。预测人员对当地气候和地形方面的了解很重要,再加上根据经验做出的主观判断和专业技能知识,在实践中培养了预报员的预报素质。因为预报员主要靠的是自己的主观判断,所以,这种雪崩因果直观预报法不可以用来互相研究,只适宜参考。

这也是雪崩预测最简单的一种方法,根据积雪表面的状况,了解关于山坡积雪的知识,判断雪崩的不稳定征兆:

积雪断裂:说明积雪的连续性遭到破坏。这种情况很可能触发雪崩。断裂现象是雪板和干雪的特征。

雪球、雪滚和雪卷:出现这些雪体形态则说明山坡积雪处于一种不稳定状态,这也是湿雪的特征。

悬垂雪檐:说明积雪不稳定,发生断裂时就会有触发雪崩的可能。尤其是在山脊上的巨大悬垂雪檐,这更是雪崩危险的先兆。

水分含量较大:雪内水分含量较大是因为雪内连接脆弱。

密实风壳(雪板):积雪四周有明显的较暗的颜色即是风壳,出现风壳说明这些地方存在雪崩危险。

大量新雪和吹雪:雪后,积雪上面覆盖了大量的新雪或者明显的由风吹来的不稳定雪层达30~50厘米厚,这也是很容易引发雪崩的现象。

在野外,滑雪人员、旅游登山和爆破小组都可以依据专业知识识别以上这些征兆,为预报雪内过程、消融引起的雪崩提供可能。

(2)积雪层结预报法

在雪崩预报中应用最久的,最常见的是积雪层结探测及其研究方法。主要是根据雪层的类型和强度,来判断雪崩的潜在威胁。再加上后来的天气因素就会使雪崩有从潜在危险转变为事实的可能。具体预报办法如下:

探棒试验法:用探棒进行探测是最简单实用的办法。普通的雪杖也可以拿来作探棒之用。在阿尔卑斯山区则采用特殊探棒。探棒的应用可以获得以下积雪状况信息:积雪深度、下位地表特性、雪层和孔隙是否会对探棒贯穿产生很小的阻力等等。根据探棒贯穿率、雪的贯穿阻力、伴随贯穿产生的声音、积雪深度和下位地表特征,观测员就能够根据自己的经验判断山坡积雪是否稳定。如果判断依据充足而合理,就能够提出正确有效的预报。但是,不足之处是:探棒贯穿的方法有很强的主观性,得到的相关资料也会产生人为的误差。

硬度测试法:利用硬度仪对积雪进行的测试,可以提供相对客观的关于积雪状况的信息。比如,利用积雪硬度的深度变化曲线和相应的积雪层结剖面一起分析,就能够为有无雪崩危险提供可能。这种方法不仅可以预报因积雪消融而产生的雪崩,更主要的应用是预报与雪内过程、降雪和雪暴有关的雪崩。

沉陷预报法:积雪强度的削弱也会引起雪崩,关于这种情况引起的雪崩,可以用掌握有关雪的强度随时间而降低的图表来进行预测,不过在野外时候则不容易获得这些资料,而且这些参数还会随着积雪的变质作用而变化,也随温度和雪型而变化。所以,我们还要寻找预报这类雪崩,不需要用到积雪强度曲线的其他方法。这样的情况下,积雪沉陷预报法还可以合理利用。

积雪的沉陷有两种方式:第一,逐渐的塑性变形而没有任何的结构破坏;第二,突然不平稳沉陷,造成结构的破坏。一般位于上位的雪层没有足够的压力破坏含有深霜的雪层。即使是在雪的硬度能够承载上位雪层的重量情况下,积雪也会出现沉陷现象。造成这种现象的原因是积雪在恒定负荷下,时间越长,强度越低,导致结构破坏和积雪沉陷。仪器监测到沉陷,就表明脆弱层已经形成。

(3)气象预报法(www.daowen.com)

任何的天气剧烈变化都会加剧雪崩的灾害性形成。变化越剧烈,雪崩灾害的可能性就越大。

气象台的天气预报信息也很重要。因为与大雪、雪暴、大雨、融雪、气温急剧下降等有关的天气预报,都可能导致雪崩发生。

根据天气预报中特殊天气现象(如下大雪之前)的关注,以及对雪崩形成前的天气形势的分析,可以对整个山脉或山脉的部分地区进行雪崩预报。

也可以直接根据气象要素和积雪变化的观测进行雪崩预报。根据如下:雪崩不是在天气变化之后很快发生的,还需要一段时间的雪内诸力之间相互作用,同时,我们可以利用这个时段形成的时间差来评估这些变化。在雪崩与气象要素有直接关系的情况下,这个时段较短,因此我们可以利用的做出预报的时段也较短。如果雪崩起因于气象要素和雪内过程的组合情况下,这个时段较长,做出预报的时段也较长。

(4)遥感预报法

现在,随着科技的发展,雪崩预报也可以利用高分辨率的卫星航空图像技术来获取山坡积雪数量及其分布信息,这样就可以为地区雪崩形势预报提供依据。遥感监测能够即时提供大范围的积雪动态资料,这种方法具有其他方法所不具备的作用。此外,积雪监测传感器在雪崩预报中的应用也越来越受到重视。最近,专家开始试着研究利用力学、声学和电磁学传感器来测定积雪向不稳定状态的过渡情况和判断雪崩的断裂时刻。积雪过渡到不稳定状态时,特别是在断裂时,处于复杂应力状态。这时,一般的振荡信号的背景上会出现不同波段信号的汩汩声。但是采用这种方法也有一定的难度,因为目前还没有专门为此目的研制的仪器和判识有用信号的方法。如果采用这种方法来进行雪崩的预测,则预报信息没有时间上的预先性,它只是在雪崩预报自动化系统方面具有一定意义。此外,全层雪崩的发生还有一个很重要的预兆现象,那就是积雪滑动现象。日本学者根据这一原理,预先在山坡表面埋好探测器——齿轮型滑动尺,用来测定积雪滑动速度,以便及时预报雪崩的发生。根据观测结果得出这样的结论:尺的滑动速率正好会在积雪断裂之前急剧增加。于是,我们可以利用这一结论现象,进行雪崩预报。用这一方法预报雪崩释放时间非常好,而且很实用。但是,需要结合气象和雪状况的观测同时进行。

(5)统计预报法

根据过去积累的大量的积雪、天气和雪崩资料,我们用数理统计的理论和方法,如概率论与回归法等来进行检验,找出雪崩发生的统计规律,确定有关参数对雪崩的影响作用。

如果涉及的是大范围地区的雪崩监测时,这种统计方法非常有用。有的雪崩其实是随机产生的,但是这些雪崩的发生时间和广泛分布的观测站网报告的气象天气有关。所以这种统计方法对特殊类型雪崩的预报也是有效的,而且比较客观科学、易于各种相关信息的交流。

(6)数值预报法

数值预报法因为电子计算机的广泛使用而在雪崩预报中得到普遍推广。数值预报的方法是采用数学方程的数值解来预报雪崩特征变量。例如,根据预期估测的雪崩体积预报,可以建立包含气象参数,尤其是积雪和降雪因子与雪崩路径形成区地貌测量学参数在内的预报模型,其中还需加入雪崩活性特征参数。挪威有学者按照地形参数建立了一个回归方程,用来计算雪崩可能的最大抛程,为挪威军队演习使用提供相关依据。

(7)综合预报法

综合预报法是最有发展前景的雪崩预报法,会在不久的将来得到广泛的应用。这种方法是从广泛分布的报告网中收集资料作出地区雪崩危险预报。个人的观测经验和因果直观技术都在这种方法中得到合理的应用,能使各个地区的雪崩预报在准确的基础上更加的精确。综合预报方法能够有效地发挥预报人员的主观技能,出现异常条件时,能够灵活地根据实际情况进行变通。

(8)归纳推理预报法

实际用于雪崩预报的归纳推理,依据其信息理论原则,一般有两种方法的应用可以将雪崩预报实践中的误差降到最小,这两种方法分别为逐步逼近预报法和多余信息预报法。

逐步逼近预报法:逐步逼近预报法的根据是整个冬季积雪稳定性评估的进程,而这种积雪稳定性评估在很多情况下,每天都需要进行订正。如果现在的天气条件影响到以前的评估结果时,需要遵循以下原则:先验理解很重要,要把误差减小到最低限度。预报员追求的理想目标是达到先验理解的极好状态。在实际应用中,每天先验理解的不足会得到新资料(包含雪崩产生的报告)的弥补,通过逐步逼近成为次日先验理解。这种做法已经在预报中心得到应用。如此看来,这种方法最适合在地区或者地方预报中心采用,这些地方能够进行冬季连续的积雪稳定性评估。逐步逼近预报方法还有一个基本原则:不管是任何路径还是任何时候,每次雪崩预报都要从冬季第一场雪开始监测,一直持续到积雪完全消失为止。

多余信息预报法:减小误差的另外一种措施是多余信息,这种误差与从自然状态到预报人员在预测过程中出现的不理想资料流程一致。我们可以通过多次重复来减小资料传输中的误差;如果是对雪的稳定性没有进行深入的研究,那就通过对描述积雪结构、力学或者天气要素的资料源进行多次强化的方法进行深入研究。单个资料要素也许不够客观公正,我们可以采用多个要素放在一起的方法以达到减小误差的目的,然后才能做出比较客观准确的预报。要素叠加和相互补充在雪崩预报中频繁的出现、以及预报人员以这样的决心进行探寻,以致这种方法在归纳推理中必定起着重要作用。常用的预报方法可以在多余信息的基础上,出现足以存在若干归纳推理途径。所以,我们可以采用一种以上的方法进行雪崩预报。

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