1. Lumivyöryt
Sääolosuhteissa ja lumipeitteessä tapahtuu muutoksia läpi talven. Näiden tuloksena
lumeen syntyy heikkoja ja vahvoja kerroksia, jotka saattavat aiheuttaa lumivyöryjä.
Joskus kerrokset voivat olla ohuita ja siksi vaikeasti havaittavia.
Lumivyörytutkijat ja alppien Skipatrol-rinnepartiot ovatkin lumen kerroksellisuudesta
erityisen kiinnostuneita. Lumihankeen kaivetaan kuoppia, jotta nähtäisiin, millaisista
kerroksista lumipeite koostuu. Lumen värjääminen on usein käytetty keino silloin, kun
aavistellaan lumessa olevan vaikeasti havaittavaa kerroksellisuutta. Rajapintojen kitka-
arvoja voidaan määrittää tarkastikin mittalaitteilla, joissa jousivaaka näyttää voiman, joka
tarvitaan erillisten lumikerroksen liikkeelle saamiseen (kuva 15).
Koska rinteessä liikkuminen ja kuoppien kaivaminen saattavat lisätä lumivyöryvaaraa, ei
tukimuksia tulisi tehdä vyöryn todennäköisimmissä syntypaikoissa, vaan pienemmissä ja
turvallisemmissa, mutta olosuhteiltaan vastaavan laatuisissa rinteen kohdissa.
Seuraavia lumen ominaisuuksia tarkkaillaan:
1) Päällekkäiset kovuudeltaan erilaiset kerrokset
2) Erittäin pehmeät kerrokset (nyrkki uppoaa helposti sisään)
3) Onko lumessa kerroksia, joista nyrkissä puristamalla tihkuu vettä?
4) Jääkerrokset
5) Rakeisen lumen muodostamat kerrokset
Kuva 15. Vyöryherkkyysmittarin toimintaperiaate. Kuvan esittämä pohjaton
metallivuoka painetaan lumikerrokseen siten että alareuna tulee alemman
lumikerroksen pinnan tasolle. Jousen päässä olevasta koukusta vetämällä
saadaan selville voima, joka tarvitaan päällimmäisen lumikerroksen
liikkeellesaamiseen.
2. 6) Sauvamaiset kiteet eli fasettilumi
7) Ilmatilat
8) Nopea lumentulo (yli 2 cm tunnissa) aiheuttaa jo sellaisenaan epävakaat olot. Jos
lunta sataa yhtäjaksoisesti yli 30 cm, tilanne on erittäin vaarallinen.
9) Äkillinen lämpötilan nousu. Tähän sisältyvä ilmankosteuden kasvu heikentää
lumen sitoutuneisuutta, vaikka lämpötila ei kohoaisikaan 0-asteen yläpuolelle.
Luotettavan tuloksen saamiseksi on syytä tutkia useita koealoja.
Lumikuoppahavainnot ovat erittäin paikallisia ja yleistettävissä vain lähialueiden
rinteille.
Lumivyöryjen mallintamisessa käytetään rinneprofiileista tehtyjä pienoismalleja.
Usein vyöryvän lumen korvikkeena käytetään lasipulveria. Lasipulveria käytettäessä
rinneprofiili upotetaan vesialtaaseen, missä lasihiukkasten liike hidastuu helposti
havainnoitavaksi. Simulointeja tehdään myös pingispallojen avulla. Tämä on edellistä
työläämpi menetelmä sen vaatiman suuren tilan ja valtavan pingispallomäärän vuoksi.
Yksittäisten pingispallojen liikeradat voidaan tunnistaa vyörystä otetulta videolta.
Päätavoitteena kaikessa tutkimuksessa nykyisin on laatia yhä tarkemmin vyöryjen
käyttäytymistä ennustavia tietokonemalleja.
Vyöryjen ymmärtämisessä vaaditaan monien eri tieteenalojen asiantuntemusta ja
yhteistyötä. Tutkimus on tiukkaa kvantitatiivista tiedettä.
Lumen laatuun vaikuttavat tekijät
1. Kiteiden alkuperäinen muoto
Lumi- ja jääkiteiden perusmuoto on kuusikulmio. Lumihiutaleissa kiteet ovat litteitä ja
hiutaleen haarat kasvavat voimakkaimmin kohti kuusikulmion kulmia. Haaroistaan
hiutaleet takertuvat toisiinsa, joten hiutalelumikerroksen sisälle ei muodostu lumivyöryjä
käynnistäviä liukupintoja.
3. Esimerkiksi kovilla pakkasilla lumen pinnalle kasvaa ilman kosteudesta hyvin ohut
kuurakerros. Lumen kiderakenne ei kuurassa ole perinteiseen tapaan hiutalemainen.
Hiutaleiden sijasta kiteistä muodostuu poikkileikkaukseltaan kuusikulmaisia, pitkiä ja
kapeita sauvoja (kuva 16). Tällaista lunta kutsutaan fasetti-lumeksi (facet = pieni pinta).
Kun se jää myöhemmin satavan lumikerroksen alle, voivat fasettilumikiteet toimia
liukupintana, joka helposti saa yläpuolellaan olevan lumen vyörymään rinnettä alas.
Erinomainen katsaus lumikiteiden luokittelusta on osoitteessa http://bit.ly/1lLEz21
2. Lumikiteiden muuttuminen eli metamorfoosi
Metamorfoosi tarkoittaa muodonmuutosta. Lumessa metamorfoosia tapahtuu sen
ikääntyessä. Se ilmenee kolmella eri tavalla: kiteiden pyöristymisenä, kiteiden
yhteenkasvamisena ja uudelleen irtautumisena vuorottelevien sulamisten ja jäätymisten
tuloksena.
Kiteiden pyöristyminen ja kasvaminen on nopeinta lämpötilan ollessa lähellä nollaa.
Kiteet sitoutuvat tällöin tiukasti kiinni toisiinsa. Syntyy tiivis ja vahva lumikerros, joka
lämpötilan jälleen laskiessa helposti kovettuu laataksi.
Sulamis-jäätymisilmiö on tyypillisimmillään keväällä. Lumi sulaa päivällä ilman
lämmetessä ja jäätyy yöllä. Pyöristyneet kiteet puristuvat kiinni toisiinsa ja kasvavat
Kuva 16. Fasettilumikiteen rakenne.
4. näin koko ajan suuremmiksi. Jäätymisvaiheessa kiteet ovat tiukasti sitoutuneina
toisiinsa, mutta sulaminen muuttaa tilanteen: märkä lumi on kuin joukko irtonaisia
herneitä. Irrallisina pyöreät jääkiteet toimivat kuin kuulalaakerit, joten lumi lähtee
helposti liikkeelle. Jos tällainen lumi vielä jäätyykin, pyöreistä pallosista muodostuva
jää toimii oivana liukupintana, jos sen päälle sataa uusi pehmeämpi lumikerros.
3. Lumen ikä
Kerran liikkeelle lähtenyttä lunta on sitä vaikeampaa pysäyttää mitä tiheämpää se on.
Kuutiometri tuoretta lunta painaa 40 – 50 kiloa. Parin päivän iässä lumi on jo sen
verran yhteenpuristunutta, että kuutiometrin paino on 100 – 200 kg. Suurirakeinen,
useiden päivien ikäinen lumi painaa helposti 300 – 400 kg kuutiometriltä. Tenniskentän
kokoiselta alueelta otettu 30 cm paksuinen lumikerros painaa siis lumen laadusta
riippuen 20 – 30 tonnia.
Maasto ja pinnanmuodot
Lumen laadun lisäksi maasto vaikuttaa lumen vyörymisherkkyyteen. Yleisesti ottaen
vyöryjä voi tapahtua rinteillä, joiden jyrkkyys on 25-60 astetta. Kun jyrkkyys on yli 60
astetta, rinne niin sanotusti tyhjentää itsensä heti lumisateen jälkeen. Alle 25 astetta
oleva rinne on taas liian loiva vyöryille. Poikkeuksia tietenkin on: alueilla, missä sataa
paljon suojalunta (esim. Alaska ja Andit), lumi voi pysyä jopa yli 60 asteisilla rinteillä
vyörymättä heti pois. Suurimmillaan vaara on rinteillä, joiden jyrkkyys on yli 30, mutta alle
45 astetta. Lähes puolet laattavyöryistä sattuu kaltevuudeltaan yli 38 asteisilla rinteillä.
Tasainen maasto, kuten sileä kallio, on omiaan täyssyvyiselle vyörylle eli pohjavyörylle.
Rinteessä olevat kivet sen sijaan lukitsevat alimmat lumikerrokset paikoilleen, mutta eivät
estä pintavyöryjä. Myös ohut kasvisto sitoo lumen paikoilleen alkutalvesta, mutta tilanne
muuttuu, kun ohuet ja hennot varret taipuvat. Tällöin ne muodostavat liukkaan alustan
vyörylle. Heinikko ja nurmikko ovatkin todennäköisin alusta lopputalven massiivisille
tuhovyöryille.
5. Tuuli on erittäin tärkeä lumivyöryjen syntyyn vaikuttava tekijä. Tuuli kasaa lunta
kymmenen kertaa nopeammin kuin lumisade. Siksi heikonkin lumisateen aikana voi
kertyä suuria lumilippoja vuorenhuippujen suojanpuoleisille rinteille. Lisäksi tuulen
mukana kulkeutuessaan lumikiteet hioutuvat pyöreiksi menettäen
sitovuusominaisuuksiaan.
Usein tuuli pakkaa lumen tavallista tiiviimmäksi. Tällöin siitä voi muodostua valmis
laatta. Jos alla on vielä liukupinnaksi kelpaava heikko kerros tai vaikkapa liukas jää,
lähtee vyöry helposti liikkeelle.
Yksi Euroopan tuhoisimmista lumivyöryistä tapahtui Itävallan Galtürissä 23.2.1999.
Suurelta osalta tämän vyöryn syntyminen perustui yli 100 km /h puhaltaneeseen
tuuleen, joka oli huippujen toiselta puolelta kasannut lunta Galtürin kylän yläpuolelle.
Vyöryä edeltäneiden kolmen lumimyrskyn aikana lunta oli jo muutenkin kertynyt n. 4
metrin paksuinen kerros.
Lumivyörytyypit
Lumivyöryjä on neljää päätyyppiä: irtolumivyöryt, laattavyöryt, jäävyöryt ja lumilipan
murtumasta aiheutuneet vyöryt.
1. Laattavyöryt
Laattavyöry on tavallisin vyöry. Laattavyörylle on tyypillistä sateenvarjon muotoinen,
usein hyvinkin selvä ja teräväreunainen murtumalinja. Laatan murtumakohta on yleensä
suorassa kulmassa rinteeseen. Laatta irtoaa, kun sen alla olevan heikon lumikerroksen
ja laatan välinen sidos murtuu. Lumi vyöryy alemman lumikerroksen päällä hajoten
salamannopeasti kokkareiseksi lumivirraksi.
Laatan liikkeelle lähtö käynnistyy, kun kuormitus ylittää sen sietorajan. Yhden hiihtäjän
paino riittää laukaisemaan laattavyöryn, puhumattakaan liikkeellä olevasta ryhmästä.
Yleensä laattavyöry lähteekin liikkeelle vasta, kun hiihtäjä on päässyt keskelle
vyöryaluetta. Yleensä laattavyöryn aiheuttaja on juuri uhri itse.
6. Laattavyöryssä liikkuva lumimassa hajoaa nopeasti eri kokoisiksi kimpaleiksi. Tapahtuu
samanlainen lajittuminen (kuva 17) kuin murukahvipurkissa sitä ravisteltaessa.
Suurimmat palat kohoavat pintaan ns. saltaatiokerrokseksi pienempien palojen jäädessä
alimmaisiksi. Saltaatiokerros on usein muutaman metrin paksuinen. Se ratsastaa
pienemmistä kokkareista muodostuneen pohjakerroksen (paksuus yleensä n. 3 m)
”reppuselässä” ja yleisesti saavuttaa näin huiman 300 km/h nopeuden (saltation = the
action of leaping (suomeksi siis loikata) or jumping, to dance). Päällimmäisenä vyöryssä
on hienosta lumipölystä muodostunut, monesti usean kymmenen metrin paksuinen pilvi.
Pohjakerros
Saltaatiokerros
Irtolumipilvi
Lajittuminen
Kuva 17. Lumivyöryn kerroksellinen rakenne, rullaava liike ja
kerrosten lajittuminen kokoluokittain (pitkittäisleikkaus).
7. Joskus koko talvikauden lumipeite saattaa lähteä liikkeelle, jolloin puhutaan
pohjavyörystä. Laattana vyöryvä lumi voi olla minkälaista tahansa, kuivaa tai märkää,
kovaa tai pehmeää. Jos lumikiteiden sitoutuminen eli koheesio on riittävää, mikä tahansa
lumityyppi voi vyöryä laatan muodossa.
2. Irtolumivyöry
Irtolumivyöryt ovat tyypillisiä korkeilla Alpeilla, missä sataa paljon kuivaa lunta lyhyessä
ajassa. Irtolumivyöryjä sattuu tyypillisesti keskitalvella lumisateen jälkeen. Irtolumivyöryt
alkavat tietystä pisteestä ja kasvavat leveyssuunnassa muodostaen päärynämäisen
kuvion. Suurin osa irtolumivöryistä on harmittomia, mutta äärimmäisessä tapauksessa
vyöry voi kasvattaa nopeutensa jopa 300:n kilometrin tuntivauhtiin tuhoten samalla
edestään kaiken tiellensä asuvan. Laakson pohjalla, missä rinne loivenee, irtovyöryn
etureunan liike hidastuu. Tällöin takaa tuleva lumi pakkautuu etureunan päälle jopa 200
metriä korkeaksi lumimassaksi.
Harmittomasta irtolumivyörystä voi kehkeytyä äärimmäisen vaarallinen myös silloin, kun
irtolumivyöry saa liikkeelle laattavyöryn. Irtolumivyöryjä voi sattua jyrkemmillä rinteillä
kuin laattavyöryjä. Tyypillinen rinnekaltevuus kuivalle irtolumivyörylle on yli 35 astetta.
3. Jäävyöryt ja lumilipan murtumasta aiheutuneet vyöryt
Nämä kaksi vyörytyyppiä ovat melko epätavallisia, mutta sitäkin tuhoisampia. Lumilipan
ja serakin (riippujää) havaitseminen ei tuota ongelmaa, mutta sitä, milloin ne murtuvat,
on mahdotonta ennustaa.
Jäävyöryjä esiintyy vuoristojen murtojäätiköillä. Lohkare, joka voi suurimmillaan olla jopa
talon kokoinen, irtoaa ja käynnistää vyöryn. Lumilipan irtoaminen on samankaltainen
ilmiö. Tuulen kasaama lumilippa irtoaa ja ottaa mukaansa lunta ja jäätä alemmilta
rinteiltä. Lumilipat on helppoa havaita alapuolelta katsottaessa, mutta rinteillä liikkuja
saattaa helposti harhautua liian lähelle jyrkänteiden reunoja. Vuoristossa onkin syytä
pysytellä useamman metrin päässä rinteen reunasta, jotta ei vahingossa tipahda
lumilipan mukana tyhjyyteen..
8. Maailman suurin yksittäinen lumivyörykatastrofi tapahtui 1962 Perussa. Yli 3500 ihmistä
kuoli ja yhteensä kahdeksan kylää ja kaupunkia tuhoutui vain seitsemässä minuutissa.
Kun lumivyöry vihdoin tuli määränpäähänsä 15 km:n matkan jälkeen, lumen ja jään
massa oli yli 18 metriä korkea.
Vyöry syntyi, kun Perun korkeimman vuoren huipulta syöksyi sulavaa lunta.
Matkalla alas vyöry irrotti miljoonia tonneja jäätä. Vyöry jyräsi Yanamachion ja lähikylät
jättäen taakseen 800 kuollutta ja vain kahdeksan selviytyjää. Tappava jään ja kivien
massa ohitti kylän nimeltä Yungay, mutta tuhosi Ranrahircan kylän tappaen 2700
ihmistä.
Lähitarkastelussa (tunnilla katsotun dokumentin mukaan) Galtürin lumivyöry
helmikuussa 1999
- kyseistä reittiä pitkin tulevia lumivyöryjä kutsutaan Galtürissä nimellä
Wasserleiter (vyöryn tulosuunta oli siis tuttu, mutta voima yllätti)
- edellinen suurtuhovuosi Itävallassa oli 1951 → vuorille alettiin rakentaa
automaattisia säähavaintoasemia
- kylän rakentaminen perustui kolmeen vyöhykkeeseen: punainen (ei saa
rakentaa), keltainen (saa rakentaa lumivyöryvahvistettuja taloja), vihreä
(tavallisten talojen rakentaminen sallittu)
- pahimmat tuhot tapahtuivat vihreällä vyöhykkeellä
- vyöhykkeiden määrittely perustui simulaatiolle, jossa vaarallisuus oli arvioitu
kerran 150 vuodessa toistuvan lumimäärän perusteella (vuonna 1999 tämäkin
ylittyi)
- lumivyörytutkijoita: Paul Föhn, Stefan Margreth, Rudi Meyer (vuoriston
säähavaintoasemien vastuuhenkilö)
- alppimaissa useita lumivyöryjen tutkimuslaitoksia
- vyörytuhojen syyt: suora törmäys (lumen nopeus helposti 150 – 300 km/h),
paineaalto räjäyttää rakennuksia, kivet ym. lentävä aines liikkuu kuin pyssyllä
ammuttuna
- hiutalemuoto ratkaisee tarttuuko lumi, vai hajoaako pulveriksi (tunnetaan n. 20
erilaista lumityyppiä: hiutaleita, neulasia, levyjä, rakeita jne.)
- mustetutkimuksilla heikkojen kerrosten olemassaolo voidaan havaita (Galtürissä
heikko kerros ei ollut riittävän heikko purkaakseen lumipatjan ajoissa, lisäksi
heikko kerros syntyi tammikuussa vallinneen suojakelin tuottaman jääkerroksen
päälle → liukupinta)
- korkein (= viidennen asteen) lumivyöryvaroitus oli annettu ennen Galtüriä vain
kolme kertaa, vuonna 1999 annettiin peräti 16 kertaa
- vyöryssä liikkui lunta 2,5 – 3,5 metrin paksuudelta 500 metriä leveänä rintamana
(= 170 000 tonnia lähti alkujaan liikkeelle)
9. - paksuus, tiheys ja lumen vesisisältö tärkeitä muuttujia tuhovoimaa arvioitaessa
- kostea lumi ei liiku yhtä nopeasti (= kauaksi kuin kuiva), Galtürin lumi oli kuivaa
- vyöry kerää lunta mukaansa edetessään → Galtürissä lumimäärä
kaksinkertaistui matkan aikana, joten perille kylään päätyi n. 300 000 tonnia lunta
- vain 2 viikkoa ennen Galtürin onnettomuutta tutkijat olivat tehneet
betonibunkkerin, jonka yli aiheutettiin keinotekoinen lumivyöry (tämän vyöryn
nopeus oli 160 km / h ja korkeus kohosi 200 metriin) → tutkakuvilla havaittiin
saltaatiokerroksen (= hienomman aineksen ”selässä” ratsastavat kökkäreet)
olemassaolo
- Galtürin kylään asti eteni vain saltaatio- ja puuterilumikerros nopeudella 300 km /
h
1999 helmikuussa poikkeuksellisia sääoloja
- tammi-helmikuun aikana Atlanttinen voimakas myrskyalue (lämmintä trooppista
ilmamassaa) kulkeutui Alppien yli ja törmäsi kylmään napailman massaan
(saapui Siperiasta) → viikkojen mittainen myrskysarja
- helmikuun alussa lunta 1 m, tämän päälle kertyi myöhemmin Galtürissä vielä 3
m lisää
- huipuilla tuuli kasasi lunta paksuiksi lipoiksi (tuuli tärkein vyöryjen riskitekijä)
- nopeudella 80 – 100 km/h puhaltanut tuuli siirsi Galtürissä jo kahdessa tunnissa
20 – 30 tonnia lunta vuoren puolelta toiselle
