Зимовий кліматичний і лавинний режими в дорожніх коридорах півночі Гаспе (Квебек, Канада)

Зимовий кліматичний та лавинний режими на маршрутах півночі Гаспе (Квебек, Канада)

Гійом Фортін, Бернард Ету та Даніель Жермен

резюме

Снігові лавини представляють значний природний ризик на півострові Гаспе. Щороку десятки лавин виходять на дороги узбережжя Північного Гаспе. Основна мета цього дослідження полягає у визначенні основних факторів, що викликають лавини в дорожніх коридорах півночі Гаспе (Квебек, Канада). Результати випливають із перехресного аналізу бази даних лавин (141 лавина), що охоплює три послідовні зими, та метеорологічних даних з двох станцій національної мережі. Такі характеристики рельєфу, як різниця у висоті та експозиції, безумовно, дуже важливі, але метеорологічні умови відіграють визначальну роль, зокрема опади. Результати показують, що можна розрізнити дні лавин від нелавинних днів на основі кількості опадів, отриманих протягом 24, 48 та 72 годин, що передували лавинам. Висока частота теплої погоди (цикли заморожування та відлиги) у цьому морському середовищі впливає на тип опадів (сніг чи дощ) і, отже, в кінцевому рахунку, на тип лавини, що спостерігається.

Анотація

Снігові лавини представляють важливу природну небезпеку на півострові Гаспе. Щороку на прибережних маршрутах півночі Гаспе відбувається кілька лавин. Основною метою цього дослідження є виявлення найважливіших факторів, що викликають лавини на маршрутах північного Гаспе (Квебек, Канада). Результати випливають із перехресного аналізу бази даних лавин (141 лавина), що охоплює період трьох зим поспіль та пов’язаних з ними метеорологічних умов двох національних метеостанцій. Такі географічні фактори, як нахил, аспект тощо. є визначальними елементами появи багатьох лавин, але метеорологічні умови відіграють важливу роль, особливо опади. Результати показують, що можна відрізнити дні лавин від нелавинних днів за кількістю опадів, отриманих за 24, 48 та 72 годинні періоди до лавин. Висока частота циклів заморожування та відлиги в цьому морському середовищі впливає на типи опадів (сніг або дощ); отже, за типом спостережуваної лавини.

Записи індексу

Ключові слова: лавини, клімат, сніг, стихійна небезпека, Квебек

Зміст

Повний текст

Дороги на півночі Гаспе (рис. 1), вклинившись між прибережним ескарпом та морем, безпосередньо піддаються дії декількох видів масових рухів, включаючи снігові лавини (Hétu and Gray, 2000; Hétu, 2007). Кожної зими снігові лавини частково або повністю перешкоджають проїжджій частині дороги, іноді спричиняючи аварії (малюнок 2).

Рисунок 1: Розташування досліджуваного регіону (вставка) та секторів інвентаризації Міністерства транспорту Квебеку.
Розташування досліджуваного району (вставка) та секторів інвентаризації, що використовуються Міністерством транспорту Квебеку. Джерело: Hétu (2007).

Малюнок 2: Шлях 132 взимку. Лавини та замети, які продує хуртовина, часто перешкоджають руху транспорту. Забезпечити цілісність цієї життєво важливої артерії, яка не освітлюється вночі за межами сіл, є справжньою проблемою. Джерело: Міністерство транспорту Квебеку. Шлях 132 взимку.
Лавини та замети, створені хуртовинами, часто перекривають рух транспорту. Джерело: Міністерство транспорту, Квебек.

На сьогоднішній день лише два дослідження намагалися визначити метеорологічні сценарії, сприятливі для спрацьовування лавин на півночі Гаспе, перше засноване на описі лавин, які потрапили на маршрути 132 і 198 між 1987 і 1993 роками (Hétu, 2007), і другий, більш спекулятивний, з дендрохронологічних даних (Germain et al., 2009). База даних, проаналізована Хету (2007), включала лише 19 лавин, розподілених протягом 15 лавинних днів. Проте це дозволило створити два основних лавинні режими: весняний режим, пов'язаний з таненням, дощем та демонтажем крижаних оболонок, що утворюються на скельних стінах взимку, та зимовий режим, модульований штормами снігу. Нова база даних, створена Міністерством транспорту Квебеку (MTQ), включає 22 дні лавин, розподілених протягом трьох зим (2004-2006 рр.), Загалом 141 лавина. Як ми побачимо нижче, аналіз зимового клімату (нормального та екстремального), який переважає на півночі півострова Гаспе, і, зокрема, цієї нової бази даних лавин, дозволив уточнити сценарії лавин, встановлені Хету ( 2007).

2.1. Рельєфні та лавинні схили

Досліджуваний сектор розташований на півночі Гаспе між Турелем та Гранде-Валле (малюнок 1). На рельєфі північного Гаспе переважає величезне плато, порізане глибокими та вузькими долинами, межею крутими схилами. З боку лиману плато раптово перерізане ескарпом із падінням на 200-400 м залежно від сектору (рисунки 3 і 4). Цей міцний і дуже компактний рельєф залишає дуже мало місця для дорожньої мережі. У кількох місцях дороги розташовані безпосередньо біля підніжжя лавинних схилів. Уздовж узбережжя (маршрут 132) схили лавин виходять на північ (0 o ± 45 o), тоді як в долині Анс-Плевроза (маршрут 198) вони виходять на південний захід.

Малюнок 3: Прибережний відвідок Північного Гаспе біля Мон-Сен-П'єра (сектор 100). Шлях 132 вклинюється між схилом снігових лавин та лиманом. Джерело: П. Готьє, з Центру лавин Haute-Gaspésie.
Прибережні скелі Північного Гаспе біля гори Сен-П'єр (сектор 100). Маршрут132 розташований між схилом лавинової талуси та лиманом.

Рисунок 4: Два типи лавинних схилів: А) Один із багатьох схилів осипи в секторі 130; Б) Коридор з крижаною оболонкою (сектор 60). Маршрут 132 вітрів біля підніжжя лавинних схилів.
Два типи лавинних схилів. Джерело: B. Hétu. (А) Один із численних схилів осипи сектору 130; (B) Коридор з крижаною оболонкою на вершині (сектор 60).

Лавинні схили в регіоні можна згрупувати за двома категоріями (рисунок 4): 1) на схід від Рів'єр-а-Клода, лавини в основному трапляються на схилах осипів, тобто в умовах без обмежень, сильно підданих дефляції вітру; 2) на захід від Рів'єр-а-Клода, вони беруть початок у вузьких коридорах (30 см за 24 години згідно з визначенням Фортіна та Ету, 2009), сліпучі хуртовини, тривала тепла погода, дощові епізоди та морози, які слідують один за одним у дивовижний темп. Ці мінливі умови породжують складний сніговий покрив, про який ми, на жаль, маємо мало інформації, оскільки, як це не парадоксально, у Квебеку не існує програми для моніторингу фізичних властивостей снігового покриву.

Прибережний регіон Північного Гаспе - дуже вітряний регіон, по-перше, через високу частоту вітрів, а також через їх інтенсивність (Hétu, 1992; Environment Canada, 2003; Eole, 2006). Прибережні схили осипу особливо схильні до нього, особливо взимку (Hétu and Vandelac, 1989). Вітри, які часто дмуть поривами, можуть під час хуртовин перевищувати 100 км/год, спричиняючи дуже сильну дефляцію вітру на схилах осипу. Потім сніг здувається до сусідніх лісів, що призводить до того, що осипання оголюються, що, таким чином, кілька разів за зиму позбавляється (Hétu and Vandelac, 1989). Цей конкретний сніговий покрив не позбавлений впливу на динаміку лавин - характеристика, до якої ми повернемося.

3.1. Зимовий клімат Північного Гаспе

"Кліматичних норм", вироблених екологічним середовищем Канади, недостатньо для характеристики зимового клімату з точки зору лавин. Засновані, по суті, на середніх показниках, вони маскують велику метеорологічну мінливість, що характеризує клімат прибережної зони Північного Гаспе. Для кращого відображення цієї мінливості ми провели статистичний аналіз первинних даних, зібраних щоденним кроком метеорологічною службою навколишнього середовища Канади. Дві станції, збережені для цих аналізів, - це станція Cap-Chat (49 ° 06'33 '' пн.ш., 66 ° 39'16 '' з.д.; висота 5 м; OMM 71428), на західному кінці території (в приблизно в десяти кілометрах на захід від Сент-Ан-де-Монт), а також від Кап-Мадлен (49 ° 15'03 '' пн.ш., 65 ° 19'29'''З; висота 29 м; OMM 71425), поблизу Мадлен -Центр (рисунок 1). Аналізи, що проводились протягом мінімум 30 років, були зосереджені більш конкретно на:

статистичний розподіл зимових опадів (DJFMA), згрупований за класами 5 мм ЕЕ (еквівалент води);

частота циклів заморожування-відтавання (CGD), що визначається як перехід від мінімальної температури ≤ 0 ° C до максимальної температури> 0 ° C протягом тієї ж доби;

кількість опадів, що отримується щомісяця протягом трьох досліджуваних зим, виражена у відсотках від "нормальних" опадів (позитивні або негативні аномалії).

Отримані результати дозволяють не лише краще охарактеризувати зимовий кліматичний режим прибережної зони Північного Гаспе, але й перевірити, чи можна три досліджувані зими вважати репрезентативними для «нормальних» умов.

3.2. Умови, сприятливі для спрацьовування лавин

У Квебеку не існує програми для моніторингу фізичних властивостей снігового покриву (стратиграфії, щільності, кристалічних форм тощо). Цей калікуючий розрив обмежує точність наших аналізів, які по суті базуються на перетині двох джерел даних: 1) інвентаризація лавин, проведена Міністерством транспорту Квебеку (MTQ); 2) метеорологічні дані, зібрані станціями регулярної мережі навколишнього середовища Канади, завданням яких, пам'ятаємо, є збір даних про клімат Канади та не краще розуміння лавин.

3.2.1. Лавинна інвентаризація

Дані, що проаналізовані, походять з інвентаризації лавин, проведеної взимку 2003-2004, 2004-2005 та 2005-2006 років працівниками Міністерства транспорту Квебеку. Однак лише зима 2005-2006 років була предметом вичерпної інвентаризації (з грудня по квітень). У 2004 та 2005 роках спостереження розпочались лише в середині лютого. Інвентаризація лавин, проведена MTQ, спеціально націлена на два окремі ділянки дороги, а саме на Маршрут 132 між Турелем та Гранд-Валле та Маршрут 198 у секторі Лак-де-Ан-Плевре (Рисунок 1). Співробітники MTQ розглядають лише лавини, які впливають на дорожню мережу. Невеликі лавини, які зупиняються до підніжжя схилів, не включені в цей інвентар (Hétu and Vandelac, 1989). Для полегшення архівування даних площа інвентаризації була розділена на дванадцять пронумерованих секторів, що мають різну довжину від 4,1 до 11,8 км, із середнім показником 8,8 км (рис. 1). Поклавши кінець на кінець, ці дванадцять секторів складають 106,1 км.

Для кожного з інвентаризованих лавин створюється файл. Він визначає номер сектору, дату та час лавини (протягом години), незалежно від того, чи спричинила вона аварію, і нарешті, оцінку її тривалості. Насправді, щодо цього останнього параметра, файли перелічують лавини чотирьох класів: 1) ті, що зупинились біля дороги (без додаткових деталей), 2) ті, що зупинились на плечі, 3) ті, що перекрили лише одну смугу руху та 4) ті, що перекрили обидві смуги. Аркуші не містять жодної інформації щодо типу лавини (мокрий сніг/сухий сніг; плитна лавина або одноразова лавина тощо) та обсягу мобілізованого снігу. Оскільки любителі снігових видів спорту не відвідують прибережні схили, вивчені лавини мають природне походження.

3.2.2. Метеорологічні дані

З метою виявлення взаємозв'язку між метеорологічними умовами та динамікою лавин було проведено два типи аналізів: 1) "графічний" аналіз, що стосується метеорологічних змінних та хронологічного розподілу лавинних днів; 2) дискримінаційний статистичний аналіз (середнє значення, стандартне відхилення) порівняння лавинних днів і нелавинних днів.

4.1. Порівняльний аналіз трьох вивчених зим стосовно "кліматичних норм"

За відсутності даних про сніг, ми провели `` цілеспрямований '' аналіз даних, зібраних екологічним середовищем Канади, щоб, з одного боку, краще визначити кліматичні параметри, що впливають на режим лавин Північного Гаспе, а з іншого боку, щоб краще скласти три вивчені зими. Перший розглянутий аспект стосується режиму опадів.

На малюнку 5 та в таблиці 2 подано дані про розподіл опадів (ЕЕ мм) протягом трьох досліджених зим.

Малюнок 5: Зимовий режим опадів (DJFMA) трьох досліджених зим. Опади виражаються у водному еквіваленті (ЕЕ) з кількістю днів (ординати) з опадами заданої інтенсивності (абсциси). Малюнок над стовпцями відповідає середнім значенням, які називаються "нормальними" (1970-2006 для Cap-Chat; 1970-2008 для Cap-Madeleine). Джерело: Навколишнє середовище Канади.
Структура зимових опадів (djfma), 2003-2006. Результати опадів виражаються у водному еквіваленті. Число над стовпцями є середнім значенням або "нормальним" (1970-2006 для Cap-Chat; 1970-2008 для Cap-Madeleine).

Таблиця 2: Загальні зимові опади, зафіксовані на станції Кап-Мадлен, 2003-2006. Джерело: Навколишнє середовище Канади.
Загальна кількість зимових опадів, що спостерігаються на станції Кап-Мадлен, 2003-2006.

Місяць рік

Загальна кількість опадів (ЕЕ мм)

Аномалії (%) порівняно з нормами 1971-2000