ダボスの雪止め - 環境・地球

ベン・ロイターとヴァルター・シュタインコーグラーが立つこの坂道は、本来なら冬には入ってはいけない場所だ。２人は隣のスキー場の山の駅からツーリングスキーでここまで１５分の３時間をかけて登った。スイスのグラウビュンデン州ダボス周辺の雪の山々には太陽が輝いていますが、標高約2,500メートルのここでは凍てつくほどの寒さです。温度計はマイナス４℃を示している。研究者たちの上の坂は急です。それは風がきらめく結晶をなびかせる尾根で終わります。そこには雪庇が形成されており、風によって圧縮された雪が端から2メートルはみ出し、科学者たちを脅かすほどに垂れ下がっている。雪庇が壊れれば２人は埋もれる可能性がある。斜面は雪崩の危険にさらされています。それが、ダボスの WSL 雪雪雪崩研究 SLF 研究所の研究者たちがここに集まっている理由です。

この研究所は 76 年前に設立され、現在ではこの種の研究所としては世界で最も有名です。最初はイグルーに、次に木造の小屋に建てられましたが、1942 年からは標高 2,664 メートルのヴァイスフルヨッホにある石造りの建物になりました。海抜より上。集落や道路を埋めた重大な雪崩事故がSLF設立のきっかけとなった。 1950年から1951年の冬の雪崩により、スイスでは98人の命が失われた。その後、SLF は雪崩保護装置の構築に貢献し、雪崩警報を改善しました。 1999 年には 48 年前よりもさらに多くの雪が降りました。多くの渓谷が数日間にわたって外界から遮断された。しかし、雪崩にもかかわらず、スイスでは警報と雪崩防止柵が強化されたおかげで死者は「わずか」17人だった。

現在、雪崩は主にゲレンデ外へ出かけるウィンタースポーツ愛好家にとって危険です。平均すると、アルプスでは毎シーズン約 100 人が死亡します。しかし、オープン地形でスキーをする「フリーライディング」のブームにより、ゲレンデ外へ出かけるウィンタースポーツ愛好家の数は倍増しているものの、その数はほぼ一定のままだ。これは、毎日午後5時に翌日のスイスアルプスの雪崩の危険性の予測を発表している同研究所の功績でもある。翌朝、予測はさらに具体的になります。訓練を受けた180人の警備員が山中に分散して積雪を監視している。スキー旅行者は携帯電話で体験や感想を共有し、170 のステーションが測定データをダボスに自動的に送信します。世界的にユニークなのは、SLF では雪崩警報と雪と雪崩に関する基礎研究がひとつ屋根の下で統合されていることです。科学者の研究結果は、現在の雪崩警報に継続的に使用されています。

約100メートル離れたヴァネングラートの上空を青空を背景に2羽の猛禽類が旋回している。まったく静かです。ウォルター・シュタインコグラーさん（26歳）は、ひげを生やし、髪は乱れており、鏡張りのガラスを通して山のパノラマを眺めている。彼の隣にいるのは、同じく 26 歳、背が高く、日焼けしたベン・ロイターだ。彼もスキーのインストラクターかもしれない。二人の研究者は、斜面の日当たりの良い側に食料を置き、さらに少し登って、雪庇の 30 メートル下で停止します。そこでは、一日中日光が当たりません。雪崩は日陰の北向きの斜面でよく発生します。だからこそ、研究者にとってそれらは特に興味深いのです。北向きの斜面で特に危険が大きいのは、雪の表面が冷たいままであり、霜が降りる可能性があるためです。形成される氷の結晶は周囲のものよりも大きくて脆く、上下の雪とあまり結合しません。このような層に降った新雪はうまく接着しません。したがって、新しい雪が、以前の霜の「弱い層」の上の雪の板として谷に滑り落ちる危険性があります。傾斜が急であればあるほど、このようなことが起こる可能性は高くなります。

指で耐久性テスト

ロイターとシュタインコーグラーは穴の中に消えた。雪が飛び出す。シャベルが岩だらけの地面をこすります。研究者らは深さ1.80メートルまで掘った。断面図で積雪の層を検査し、雪の板が谷に滑り込む可能性がある弱い層があるかどうかを判断するためのプロファイルを作成したいと考えています。ベン・ロイターは穴の中に立っており、彼の目の前には白い壁が斜面から滑らかに切り取られている。彼は素指を雪の中に突っ込み、舐め、その作業を繰り返した。彼の指先は雪を1ミリも貫通するのがやっとです。「3から4だよ」と彼はシュタインコーグラーに口述した。数字は層の硬さを表します。スケールは 5 まであり、高くなるほどきつくなります。レベル 5 は、ナイフでのみ積雪に侵入できることを意味します。

ロイターさんの手が雪の中に１センチ深く差し込まれる。「1対2です」と彼は言います。ここでは 2 つのレイヤー間の遷移を示します。上は氷の板のように見えますが、その下は柔らかい雪です。「硬い層はフェーン時代に作られたものです」とロイター氏は説明する。「雪は日中は溶けますが、夕方にはまた凍ります。」科学者は黒い板を使って白い壁からスライスを切り出します。暗い背景にさまざまな雪の層がはっきりと見えます。氷の層は非常に緻密で、その下の層はより風通しが良く見えます。固体の層がその上を滑る可能性があります。

ロイターは柔らかい層からいくつかの結晶を削り取ります。宝石商がダイヤモンドを検査するように、虫眼鏡でダイヤモンドを観察します。クリスタルはガラスのネックレスのビーズのように光沢があり、透明に見えます。「エッジがあり、エッジが丸い」とロイターはプロトコルの結晶形状を説明しています。これは弱い層に典型的な形状です。よく見ると、雪の結晶がまったく異なって見えることがわかります。硬い層の下では結晶はより丸みを帯びており、その上にははるかに大きな構造を持つ新雪があります。結晶は尖った長い尾を持ち、互いにあまり強く結合していません。緩んだ新雪の重さは、最初は1立方メートルあたり30～50キログラムですが、4週間後には最大150キログラム、10週間後には300キログラムを超えることもあります。雪はどうなるのでしょうか？

雪は「熱い」

ヴァネングラートから10キロも離れていないSLFの地下で、ヘニング・レーヴェは後ろ手に厚い扉を閉めた。物理学者は今、摂氏マイナス20度の極寒の実験室に立っている。「雪は実際には熱い素材です」と彼は言います。雪は、摂氏 1500 度の鋼のように、零度未満の温度で融点に近づきます。「この状態では、材料は急速に変化します。」研究者の目の前には青い箱があります。コンピューター断層撮影 (CT) スキャナーで、X 線を使用して雪の老化を検査します。サンプルが溶けないように冷却されています。雪上CTはダボスの研究者によって開発された。単一の雪のサンプルで変化が観察されるのは初めてです。以前は、サンプルを切断し、顕微鏡で撮影し、コンピューター上で組み合わせて 3D 画像を作成する必要がありました。それで彼女は破壊されました。雪のサンプルがさらにどのように発達するかを追跡することはもはや不可能でした。

冷蔵室の外で、ヘニング・レーベは、CT 測定に基づいた、さまざまな年代の雪の 3 次元コンピュータープリントを示しています。数週間以内に、細かく枝分かれした新雪は、より丸く相互につながった結晶を備えた、より巨大な構造に変わります。「これは、表面積をできるだけ小さくして低エネルギー状態を形成するために水滴に収縮するのと同じです」と物理学者は説明します。重要なのは、雪の昇華能力、つまり固体状態から直接気体状態に変化する能力です。

「最も細い小枝はすぐに昇華し、蒸気はより大きな構造物に落ち着きます」とレーヴェ氏は言います。雪が古くなると、より密度の高い丸い構造が形成され、積雪の安定性が向上します。しかし、雪は昇華する傾向があるため、雪崩を促進する可能性があります。地上の雪の温度は通常氷点下ですが、それを超えると冬にはかなり寒くなることがよくあります。地面に近い暖かい領域では、より多くの結晶が昇華します。水蒸気は上昇し、より冷たい場所に落ち着きます。特に緩やかな中間層では、周囲とほとんどつながっていない細長いカップ状の結晶が蓄積し、その上で上の層が簡単に滑り落ちてしまいます。恐ろしい「弱者層」が出現する。科学者はこの現象を「熟した現象」と呼んでいます。

この状況はコンピュータ断層撮影でシミュレートされます。下部では温度が凝固点に近く、上部では温度をゼロ以下に可変的に調整できます。積雪の状態を模倣するために、サンプルに重りを置きます。自然界では、さらに下の層は積雪の重みで圧縮され、その重さは立方メートルあたり最大 400 キログラムになります。

雪崩が発生する前に、弱い層にある個々の雪の結晶間の接触を解除する必要があります。接点のサイズは0.1ミリメートルです。このような結合が一度に多数切断されると、最初の切断が発生します。上の層の厚さよりも広い場合、つまり 20 ～ 50 センチメートルの場合、急速に広がり始めます。これはダボス会議の研究者が発見したことです。骨折部は雪の中を秒速 20 メートルの速度で駆け抜け、場合によっては数百メートル離れたところまで進みます。雪のスラブの解体は、多くの場合、斜面からチョコレートを剥がしたかのようにスムーズに行われます。砕けた破片が弾けて谷に轟音を立てて落ちた。

牛乳パックに入った雪のサンプル

顕微鏡レベルでは、弱い層についてはほとんど知られていません。それらを調べるのは簡単ではありません。自然界から実験室まで安全に運ぶにはどうすればよいでしょうか?マルグレット・マツルさんは、これに半分のテトラパック牛乳パックを使用します。ダボスの SLF からそれほど遠くない場所で、地理学者はヴァネングラートのロイターとシュタインコーグラーと同じ方法で作成された雪の断面図の前に立っています。潜在的に弱い層を特定した場所にボール紙を置き、それを使って積雪からブロックを打ち抜きます。マルグレット・マツルは牛乳パックとその中身を地面に置きます。彼女は持参した容器から黒い液体を注ぎ込む。着色されたフタル酸が空洞を満たし、ドライアイスによって硬く凍結します。 30分後、研究者は固いブロックをバックパックに詰め込むことができます。

研究室に戻り、彼女は牛乳パックを真空ポンプに入れます。雪が昇華していきます。残るのは雪サンプルのネガ画像で、CT を使用して検査し、コンピューター上でポジ画像として表示できます。寒い研究所の前、厚手のダウンオーバーオールの間に、マツルがサンフランシスコの会議で見せたポスターがある。 CT からの弱い層の最初の画像は、ここで見ることができます。 3 つの層のうち 2 つが他の層よりもはるかに空気が多いことがわかります。断面では、すぐにわかる弱い層に結晶がほとんど見られません。ここには強い凝集力はなく、おそらくここで壊れていることがわかります。「昨年、この層では多くの雪崩が発生しました」とマツル氏は言う。「しかし、すべての弱い層を簡単に認識できるわけではありません。」彼女は研究を通じて、さまざまな脆弱なグループのカタログを作成したいと考えています。

SLFのリーダーであり、雪崩・予防研究ユニットの責任者でもあるユルグ・シュヴァイツァー氏は、ダボス・ドルフのオフィスに座っている。彼は窓を通して村の山を眺めます。斜面が鉄製のグレーチングで固定される前は、雪板が剥がれることがよくありました。「問題は、雪崩の予測が非常に難しいことです」とシュヴァイツァー氏は言う。「たとえば、20 の斜面の危険性が非常に高いと評価した場合、雪崩は 2 つの斜面でのみ発生する可能性があります。」今日の天気予報で最も重要な要素は新雪と風の量です。

初雪が降る前に、研究者らは振動を測定する機器である受振器をヴァネングラートに6台設置した。彼らはそこに4年間冬を過ごしています。雪の板は、それらを識別できる固有の周波数を発していることが証明されました。したがって、このような測定を使用して雪崩を自動的に検出できる可能性があると考えられますが、嵐や暗闇ではデジタルカメラでは不可能です。

坂の上の耳

しかし、研究者が最終的に見つけたいのは、雪崩が始まる前に発生する音であるため、反応する時間はまだあります。「結晶間の亀裂からの音響放射を捉えることができればと考えています」とユルグ・シュヴァイツァー氏は言う。「実験室での実験では、休憩の数秒前に雪片の中でそのような信号を測定することができました。」しかし、それは現場ではまだ機能しません。雪崩は非常にまれな現象で、平均して毎年冬にヴァネングラートで発生します。これは、1 年に 1 回評価できるデータしかないことを意味します。ここでの自然科学とは、自然を待つことを意味します。

SLF 研究者の地元の山では、この日のためにすべてが準備されています。ヴァネングラートの斜面は、雪と雪崩に関して世界で最も注意深く監視されている斜面の 1 つです。尾根とその左右には、上部に小さな風力タービンを備えた 7 つの灰色のマストが見えます。これは、特に風、積雪の深さ、温度などを測定する自動気象観測所です。デジタルカメラで斜面を観察し、雪崩や雪の輸送を追跡します。対岸のヤコブスホルンにあるレーダー基地は、降水量と降水量を測定します。斜面のふもとの岩の上にレーザースキャナー用のプラットフォームがあり、降雪の前後や雪崩の前後に斜面をスキャンするために使用されます。これは、積雪を破壊することなく、斜面のどの部分にどれだけの量があるかを初めて正確に測定できることを意味します。夏と冬に斜面がスキャンされ、その違いによって雪の深さが決まります。

ロイターとシュタインコーグラーは岩だらけの地面に到達し、厚さ 2 ミリメートルから 39 センチメートルまでの 22 の層を記録しました。今、研究者たちはシャベルに荷造りをしているところだ。彼らは自分たちが立っている穴を拡大します。何百もの雪玉が谷に向かって飛んでいます。間もなく、彼らは幅2メートル、深さ1.50メートルの白いブロックを斜面から剥がした。裏側をワイヤーで周囲の積雪から切り離していきます。次に、プロファイルで特定された弱い層が雪のスラブを形成する可能性があるかどうかが示されます。

ブロック上の一文

ベン・ロイターはスキーで奮闘し、キューブの上に立ち、ウォルター・シュタインコーグラーはその下に立つ。ロイターは飛び降り、両方のスキー板で立方体の積雪の上に着地した。プレートが割れて落下しますが、滑り落ちるのは表面の 3 分の 1 だけです。シュタインコーグラーはブレークポイントと雪のプロファイルを比較します。フェーン時代の硬い層が柔らかい層の上に滑り落ちています。そこには弱い層がありますが、それを地面から取り除くのは困難です。さらに、薄い雪の層が危険な雪崩になる可能性はありません。「これが起こるには、弱い層の上にもっと雪が積もる必要があるでしょう」とロイター氏は言う。

ヴァネングラート周辺地域は、複雑なテクノロジーを使用して監視されています。研究者らの目的は、収集が容易な少量のデータを入力できる実験フィールドでのモデルを開発し、現在可能であるよりも正確な雪崩予測を可能にすることです。「将来的には、雪崩警報においてリモートセンシングがより重要になるでしょう」と SLF 研究者のイブ・ビューラー氏は述べています。そうすれば、衛星を介して宇宙から地域全体の積雪深マップを作成できる可能性があります。

その間に、ロイターとシュタインコーグラーはシャベルと測定装置を荷物に積み込み、車で谷に戻りました。今、ここで聞こえるのは風の音だけです。そして、測定装置の大群が雪崩を待っています。 ■

フレデリック・ヨッテンは、ダボスから来た雪崩研究者らの街の上空の山腹での困難な研究に同行した。

フレデリック・ヨッテン著

知っておくべきこと: 雪崩

人々が山岳地帯に定住して以来、雪崩と戦わなければなりませんでした。雪や氷の大きな塊が斜面から落ち、猛烈な勢いで谷に落ちる現象です。しかし、すべての雪崩が同じというわけではありません。根本的に異なる 2 つのタイプがあります。1 か所から始まり、通常は無害な緩い雪崩と、水平の亀裂に沿って雪のシート全体が発生し、滑り落ちるスラブ雪崩です。スキーヤーや狭い渓谷の町の住民にとっては特に危険です。乾板雪崩の速度は時速50～100キロメートルに達します。急峻な地形では、これが急速な粉塵雪崩に発展し、その速度は時速300キロメートルに達する可能性があります。特に危険なのは、粉塵雪崩に先立つ高圧と、白い怪物の背後にある吸引です。

コンパクト

· 日陰の北側斜面では雪崩の危険性が特に高く、新雪の層の下に霜による氷の結晶が危険な滑り層を形成する可能性があります。

· 雪の層と安定性を分析するために、スイスの研究者は世界でユニークなコンピューター断層撮影装置を開発しました。

トピックの詳細

インターネット

ダボスの WSL 雪雪雪崩研究所からの情報: www.slf.ch