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날씨에 관한 한 몬태나의 옐로 스톤 클럽에서 정기적 인 날이었습니다. 폭설이나 악의적 인 바람은 눈 역학 엔지니어 David Walters와 그의 동료 5 명이 현장 작업을 수행하지 못하게했습니다. Walters의 학업 고문은 심지어 근처의 스키를하기로 선택했습니다. 그러나 팀이 떠나려고하는 것처럼 월터스는 외침을 들었습니다. 눈사태가 그의 고문 Daniel Miller 주변에서 무너지기 시작했습니다.
고맙게도, 그것은 작은 것이었고, 산 아래로 약 30 피트 밖에 걸리지 않았습니다. 그러나 주목할만한 것은 전혀 일어났다는 것입니다. 슬로프 밀러는 스키를 타고 22도 경사가있었습니다. 스위스 연방 Snow and Avalanche Research 연구소에 따르면, 그 종류의 가장 큰 연구소 중 하나 인 30도 미만의 경사는 안전한 것으로 간주됩니다. Walters는“우리는 항상이 30도 숫자를 머리에 가지고 있습니다. “22도 경사-우리는 거의 골프 코스를 고려합니다!”
30도 규칙은 눈 속의 궁극적 인 도미노의 많은 질적 특성 중 하나 일뿐입니다. 눈사태 예측은 레인저스의 현장 데이터와 미국 예측에 나타나는 5 가지 위험 범주의 스키어, 즉 낮고, 보통, 상당한, 높고, 극도의 주관적 해석에 의존합니다. 그러나 눈의 과학에 대한 새로운 접근 방식은 예측 정확도를 극적으로 증가시킬 것으로 약속합니다.
이 페이지의 맨 위에서 영화 제작자 인 애비 켄트 (Abby Kent)는 짧은 다큐멘터리 인 valanche 엔지니어 에서이 분야에서 일하는 두 과학자의 이야기를 들려줍니다. . David Walters와 Tony Lebaron은 두 개의 매우 다른 실험실에서 일하고 있습니다. 아메리칸 록키 산맥의 경사는 도구가 스키 폴과 스틱을 측정하는 몬태나 주립 대학의“Subzero Lab”인 American Rocky Mountains의 경사입니다. 다큐멘터리에서 Walters와의 인터뷰에서와 같이 아래의 Walters와 마찬가지로 우리는 눈사태 과학이 얼마나 깊은 곳으로 갈 수 있는지 알 수 있습니다.
눈사태를 일으키는 원인은 무엇입니까?
첫째, 스노우 팩 구조가 적합해야합니다. 즉, 스노우 팩에 어떤 종류의 약한 층 또는 약한 인터페이스가 있음을 의미합니다. 우리가 산에서 상당히 따뜻하고 화창한 날 (벨로우 냉동, 모두가 스키를 좋아하는 날)을 가졌을 때 태양이 내놓는 태양의 짧은 파 에너지는 실제로 두 센티미터 깊이의 스노우 팩을 실제로 침투하고 따뜻하게 할 수 있습니다. 동시에, 차가운 공기 옆에있는 눈 표면에 바로 작용하는 냉각 효과가 있습니다. 스노우 팩의 표면이 차가워 지려고한다고 상상해보십시오. 몇 센티미터가 내려 가면서 눈이 따뜻해 지려고 노력하고 있습니다. 그래서 우리는 온도의 차이를 얻습니다. 자연은 끊임없이 온도의 차이를 고르게하려고 노력하고 있습니다. 원래의 강력한 눈 곡물의 구성이 너무 단열되기 때문에 따뜻한 지점에서 차가운 표면으로의 열 이동은 느리지 만 연속적입니다. 스노우 팩 내에서 열의 움직임은 또한 따뜻한 지점의 결정에서 수증기를 가져옵니다. 수증기는 차가운 반점에 부딪 칠 때까지 흐르고 얼음으로는 새로운 눈의 눈금으로 응축됩니다.
이것은 2 센티미터 구역 내의 눈 결정을 재정렬합니다. 우리는 눈을 추가하지 않습니다. 우리는 눈을 빼앗지 않습니다. 그러나 우리는 거기에있는 구조를 취하고 온도의 차이로 인해 눈의 미세 구조를 열이 이동하기위한보다 효율적인 경로로 재 배열하기 위해 증기 운동을 사용하고 있습니다. 불행히도, 이것은 또한 기계적으로 약한 구조를 생성합니다. 그런 다음 약한 층은 결국 더 강한 층으로 묻혀 슬래브라고합니다. 슬래브는 산의 전체 얼굴에 걸쳐 매우 큰 눈의 단단하고 응집력있는 눈 층입니다. 그리고 지금은 약한 기초 위에 놓여 있습니다. 감자 칩의 기초에 집을 짓는 것과 같습니다.
마지막으로 스키어 나 스노우 보더 또는 스노우 모빌과 같은 일부 방아쇠는 약한 층을 깨뜨릴 수있는 충분한 힘이나 스트레스를 스노우 팩에 넣고, 슬래브가 내리막 길로 갈수록 상단 위로 타기 시작합니다. 때때로 슬래브 눈사태는 수백 미터 너비를 깰 수 있습니다.
는 눈사태에 필요한 슬래브입니까?
우리가 보는 치명적인 눈사태의 대부분은 슬래브 눈사태입니다. 약한 층의 눈이 충분히 응집되지 않으면 여전히 느슨한 눈 눈사태를 얻을 수 있습니다. 그들은 여전히 많은 에너지를 생성 할 수 있지만, 함께 붙어 있지 않기 때문에, 당신은 그들을 많이 타지 않을 것입니다.
.눈사태 연구를 어떻게 시작합니까?
우리는 실제로 약한 층을 형성하는 조건을 관찰하면서 현장에서 많은 작업을 시작합니다. 우리는 옐로 스톤 클럽 (Yellowstone Club)이라는 개인 스키장 중 하나에있는 몬태나 주 빅 스카이 근처에있는 몇 개의 현장 방송국이 있습니다. 스키 순찰대는 매일 외출 할만 큼 충분히 은혜 롭고 기본적으로 스노우 팩에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 메모를 수집합니다. 약한 층을 만드는 날을 알아 내면 해당 조건 세트를 취하고 실험실로 돌아올 수 있습니다.
실험실에서 무엇을합니까?
우리는 외부에서 볼 수있는 조건을 재현합니다. 우리는 금속 할라이드 램프로 실험실에있는 햇빛의 양을 제어 할 수 있으며 실험실 천장의 온도와 기온을 제어하여 하늘 조건을 재현 할 수 있습니다. 거기에서 우리는 단지 램프 아래에 눈 샘플을 붙잡고 하루 종일 태양을 달리게됩니다. 이 작업이 진행되는 동안 눈의 작은 샘플을 잡고 마이크로 CT 스캐너의 미세 구조를 분석하여 눈 구조의 3D 그림을 생성합니다. 램프가 꺼지고 스노우 팩이 정착 한 후, 우리는 새로운 폭풍이 들어 오거나 바람이 불어 오는 눈이 들어 오면 슬래브를 만듭니다.
눈사태를 시뮬레이션하기 위해, 우리는 눈의 상단 슬래브 층 안에 금속 프레임을 포함시켜 밀어 넣을 무언가를 제공하고 기둥을 분리하여 눈이 얼마나 많이 다루고 있는지 정확히 알 수 있도록 기둥을 분리합니다. 그런 다음 눈이 실패 할 때까지 눈을 밀어냅니다. 이것은 슬래브 층과 약한 층의 효과적인 기계적 특성이 무엇인지 알려줍니다.
그런 다음 이곳에서 책상 앞에 너무 많은 시간 동안 앉아서 마이크로 CT 스캔 또는 미세 구조의 3D 사진을 보면됩니다. 우리는 다양한 모델을 사용하여 우리가 한 효과적인 속성을 어떻게 그리고 왜 얻었는지 이해하려고 노력합니다.
눈 곡물 사이의 유대가 왜 중요합니까?
채권은 둘 이상의 개별 눈송이 또는 눈 곡물에 합류하는 것입니다. 우리가 직경이 각각 0.5 밀리미터 인 눈 곡물의 눈 곡물을 가지고 있다면, 나는 두 곡물을 함께 결합하는 영역을 부를 수 있습니다. 그것은 모두 연속적인 얼음 조각이지만, 본드 영역 인이 제한이나 좁아짐이 있습니다. 둥근 곡물은 응집력있는 스노우 팩을 형성하는 경향이 있으며 일반적으로 슬래브와 관련이 있습니다. 이 경우 결합의 방향은 선호하는 방향없이 무작위입니다. 우리가 눈의 층에 들어가면, 본드는 특정 패턴으로 자신을 배열하기 시작할 수 있습니다. 우리는 눈 곡물 사이의 결합이 무작위로 배향 될 때 눈을 통해 골절을 전파하기가 어렵다고 생각합니다. 미세 구조 내에서 명확하고 명백한 경로는 없습니다. 그러나, 약한 면화 눈의 층에서, 본드의 패턴 화 된 정렬은 골절이 전파 될 수있는 빠르고 직선적이며 쉬운 경로를 제공 할 수 있으므로, 훨씬 적은 에너지로 층의 총 실패가 발생할 수있다. 눈이 골절하기 쉬운 경우, 가볍고 민감한 트리거에서 눈사태가 훨씬 더 발생할 가능성이 훨씬 높습니다.
귀하의 작업은 예측에 어떤 영향을 미칩니 까?
우리가 눈의 기계적 특성과 초기 상태에서 얼마나 약한 눈이 얼마나 약하거나 얼마나 강한 눈을 예측할 수 있다면, 예측에 도움이 될 수 있습니다. 저의 동료 중 한 명인 기계 공학 대학원생 인 Patricia Curley는 Google 어스와 같은 디지털 지형도 및 기상 조건을 스노우 팩을 모델링하는 매우 멋진 모델을 연구하고 있습니다. 이 모델에서는 하늘을 가로 지르는 태양을 추적하고 그림자가 특정 경사면에 어떤 영향을 미치는지, 스노우 팩 표면과 표면 아래의 온도가 무엇인지 알 수 있습니다. 그녀의 모델은 이러한 임계 온도를 얻는 위치 또는 약한 층을 형성하는 온도 그라디언트를 매핑 할 수 있습니다. 그런 다음 특정 산에 대한 약한 층을 예측하기 시작할 수 있습니다. 그 층이 얼마나 약한 지 추측 할뿐만 아니라 그 위에 숫자를 넣을 수 있습니다. 이것은 아마도 50 년, 또는 100 년이지만 우리는 그곳에 갈 수 있다고 생각합니다. 우리는“일주일 전에 형성된 약한 층을 기억하고 폭풍이 들어온 것을 기억하십니까? 그 폭풍은 그 약한 층을 강도의 50 % 이내에 적재했습니다.” 그래서 스키어의 무게는 그 눈사태를 유발하지 않을 수도 있지만 스노우 모빌은
입니다.
Yvonne Bang은 의 보조 편집자 및 비디오 제작 관리자입니다. 노틸러스.
Abby Kent는 프리랜서 영화 제작자이자 애니메이터입니다. @abbykentmedia
