Początki polskich badań nad tematyką lawin śnieżnych sięgają początków XX wieku. Dzięki nim profesjonalne służby ostrzegania potrafią z dużą precyzją ocenić stabilność śniegu zalegającego w górach. Ciągle jednak nie są one w stanie dokonać rzetelnych prognoz wskazujących pełną lokalizację obszarów zagrożonych i ocenić potencjalnych skutków oddziaływania białego żywiołu. Zmiany w tym zakresie zostaną wprowadzone dzięki wspólnej pracy polskich, słowackich, rumuńskich i szwajcarskich specjalistów.
Trochę faktów
Do wypadków lawinowych w Polsce dochodzi w Tatrach, Karkonoszach, Masywie Babiej Góry, Bieszczadach, a także w zalesionych częściach Beskidów. Tylko w ostatnim dziesięcioleciu łączna liczba zabitych w lawinach przekroczyła liczbę 30 osób. Szacuje się, że całkowita liczba porwanych przez lawiny w tym okresie jest niemal trzykrotnie większa. Trudności związane z wyznaczeniem obszaru zagrożenia w terenie są bardzo częstą przyczyną wypadków. Ze względu na tzw. czynniki obiektywne występujące w górach (np. mgła utrudniająca widoczność) problemy te dotyczą także profesjonalistów.
Projekt
Próbę zmian tych niekorzystnych statystyk podjęli specjaliści z Polski, Słowacji, Rumunii i Szwajcarii, działający wspólnie w ramach projektu pt. „Wpływ warunków śniegowych i terenowych na wielkość obszarów zagrożenia lawinowego w wybranych masywach górskich Karpat i Sudetów". Projekt został uruchomiony dzięki wsparciu Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej w ramach Programu VENTURES, współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, 2007 – 2013. Dodatkowe wsparcie finansowe, merytoryczne i techniczne zapewniła Fundacja im. Anny Pasek.
Celem projektu było opracowanie zautomatyzowanych procedur kartowania obszarów zagrożenia lawinowego dla wybranych obszarów regionu karpacko – sudeckiego.
Kompleksowa kartografia lawinowa
Tradycyjne postrzeganie kartografii lawinowej ogranicza się często do procesu pozyskiwania danych o zaobserwowanych przypadkach oraz ich wizualizacji. W ujęciu nowoczesnym oznacza ona także zespół metod i procedur pozwalający określać potencjalne zasięgi lawin oraz oceniać skutki ich oddziaływań. Podstawowym narzędziem wspomagającym takie analizy jest technologia GIS.
W uproszczeniu proces ten dzielimy na 3 etapy:
Tworzenie bazy danych o przypadkach historycznych,
Predykcja potencjalnych obszarów startowych lawin,
Kalkulacja potencjalnych zasięgów lawin i ocena skutków ich oddziaływań.
Nowoczesna kartografia lawinowa pozwala określić potencjalne zasięgi lawin i skutki ich oddziaływań. Na rycinie przykład mapy potencjalnego oddziaływania dla rejonu Hali Gąsienicowej w Tatrach.
Tworzenie bazy danych
To kluczowy element procesu. Systematyczne kartowanie występujących lawin pozwala na lepsze zrozumienie zjawiska, które ze względu na różne warunki klimatyczne i terenowe funkcjonuje nieco odmiennie w różnych masywach górskich.
Dla przyszłej kalibracji modeli numerycznych pozwalających kalkulować potencjalne spływy i zasięgi lawin, istotne jest pozyskiwanie precyzyjnej informacji na temat lokalizacji i objętości uwalnianych mas śniegu. Niestety proces ten jest utrudniony ze względu na ryzyko zejścia tzw. lawin wtórnych, stanowiących śmiertelne zagrożenie dla osób pracujących w pobliżu lawiniska.
W tym kontekście w ramach projektu opracowano innowacyjne narzędzie AVALMAPPER, pozwalające w sposób półautomatyczny wektoryzować zasięgi lawin w oparciu o fotogrametrię naziemną (ryc.2). Narzędzie i metoda przetestowana wspólnie z naukowcami z Instytutu Badań Śniegu i Lawin (SLF/WSL) w Davos, może stać się bezpiecznym i bardzo tanim sposobem na pozyskiwanie precyzyjnych danych o zasięgach lawin – także historycznych.
Przykład kartowania lawin za pomocą narzędzia AVALMAPPER i programu ArcGIS (opracowanie P. Chrustek, N. Kolecka).
W ramach uzupełnienia powyższej aplikacji, opracowano także procedurę pozyskiwania danych w oparciu o pomiary offsetowe wykorzystujące dalmierz laserowy Trupulse 360B i aplikację Esri ArcPad (ryc.3). Ogromną zaletą tego systemu, jest duża mobilność i szybkość w procesie pozyskiwania danych.
Kartowanie lawin za pomocą dalmierza laserowego i aplikacji ArcPad.
W ramach projektu testowano także profesjonalne skanery laserowe (LiDAR), które są obecnie najbardziej precyzyjnym i efektywnym narzędziem do pozyskiwania danych o lawinach. Niestety ze względu na wysoką cenę urządzeń oraz małą mobilność systemów w trudnych warunkach terenowych, tego typu rozwiązania nie mogą być obecnie wprowadzone do operacyjnej pracy naszych służb lawinowych.
Predykcja potencjalnych obszarów startowych lawin
Przestrzenne analizy historycznych przypadków lawin pozwalają także na zbadanie topograficznych prawidłowości związanych z lokalizacją obszarów startowych. Bazując na tych analizach opracowano w ramach projektu narzędzie PRAS (Potential avalache Release Areas Searcher) do ich automatycznej detekcji.
Narzędzie to bazując na cyfrowym modelu terenu, mapie pokrycia terenu i działając w środowisku ArcGIS, generuje poligony wektorowe, będące potencjalnym obszarem startowym ekstremalnych lawin (ryc.4). Dzięki temu narzędziu specjaliści sudecko – karpackich służb lawinowych będą w stanie ocenić potencjalne ryzyko lawinowe, także w terenach gdzie brak jest danych o historycznych lawinach.
Przykładowe obszary startowe lawin generowane przez narzędzie PRAS
Dodatkowe analizy klimatologiczne pozwalają na modelowe określenie ekstremalnych grubości obrywów lawin, które w połączeniu z parametrami topograficznymi generowanych automatycznie poligonów, pozwalają na określenie potencjalnych objętości uwalnianych mas śniegu.
W kolejnym kroku informacje te służą jako wejściowe dane dla analiz numerycznych kalkulujących proces spływu lawin.
Kalkulacja potencjalnych zasięgów lawin
Kalkulowane parametry spływu (np. objętość i prędkość) uwolnionych mas śniegu w poszczególnych jego odcinkach, pozwalają na obliczenie potencjalnej siły uderzeniowej, a to z kolei na przestrzenną ocenę oddziaływania skutków lawiny (ryc.1). Dzięki temu jesteśmy w stanie na przykład ocenić stopień ryzyka zniszczenia zasobów przyrodniczych lub infrastruktury.
W prowadzonych badaniach zastosowano szwajcarski model RAMMS (Rapid Mass Movements) opracowany przez specjalistów z Instytutu SLF/WSL w Davos. Wykorzystując historyczną bazę danych model skalibrowano dla wybranych obszarów karpacko – sudeckich.
Wyniki analiz numerycznych aplikacja RAMMS zapisuje w formacie ASCII, GRID lub shape, co pozwala na łatwą migrację danych do środowiska Esri. W ostatnim etapie procesu dane wynikowe wykonane dla różnych scenariuszy czasowych, podlegają ostatnim przetworzeniom oraz procesowi wizualizacji. Dzięki zastosowaniu cyfrowych formatów danych wyniki można elastycznie przetwarzać w ramach indywidualnych potrzeb. Dane takie mogą być wykorzystywane jako nowe warstwy tematyczne dla geoportali internetowych, odbiorników GNSS lub jako tradycyjne mapy papierowe.
Podsumowanie
Zadowalające wyniki prowadzonych badań udowadniają, że precyzyjna predykcja obszarów zagrożonych wystąpieniem lawin śnieżnych na terenie Sudetów i Karpat jest możliwa. Ufamy, że pozwoli to na bardziej efektywny proces zarządzania ryzykiem w przestrzeni górskiej i w efekcie przyczyni się do podniesienia bezpieczeństwa zimowej aktywności górskiej na tych obszarach.
Paweł Chrustek
Kierownik Projektu. Prezes Fundacji im. Anny Pasek i ratownik GOPR wspierający służbę śniegowo – lawinową. Także doktorant w IGiGP UJ oraz stypendysta Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej.
Więcej o projekcie: http://www.scavalanches.annapasek.org
