Continuous Monitoring of Metamorphic Changes of Internal Snow Structure as a Tool in Avalanche Studies

Abstract

Relationships between snow structure, climatic factors, and the nature of avalanche events in the San Juan Mountains of Colorado, U.S.A., are analyzed. Physical and mechanical properties of the snow cover have been monitored on a continuous basis by conventional methods as well as through the application of a profiling snow-density gauge. Temperature-gradient metamorphism is the dominant mechanism which determines the character of the local snow structure. Properties unique to well-developed temperature-gradient snow (depth hoar) are discussed. Three specific metamorphic processes are described which contribute to a highly varied and mechanically weak snow structure. Analysis of fracture-line profile data allow general studies of the local snow climate to be compared with the stratigraphy of actual release zones. Fracture-line data support the conclusion that meteorological conditions prevailing at the time of new-snow deposition play a less significant role in the eventual release of slab avalanches than metamorphic processes which influence the snow cover between storm periods. Shear failure zones are consistently composed of weak layers metamorphosed weeks and even months prior to the precipitation event which triggers the release. La prevision continue des métamorphoses internes de la structure de la neige: un ontil pour les études d'avalanche. On a analysé, dans les Montagnes de San Juan au Colorado (U.S.A.), les relations entre la structure de la neige, les fracteurs du climat et la nature des avalanches observées. Les proprietés physiques et mécaniques du manteau neigeux ont été reconstituées de manière continue, par les méthodes conventionnelles ainsi qu'à partir d'une sonde à neige exécutant des profils densimétriques. La métamorphose due au gradient thermique est le mécanisme dominant qui détermine le caractère de la structure locale du manteau neigeux. Les propriétés très particuliéres de la neige de gradient thermique bien développée (givre de profondeur) sont discutées. Trois processus de métamorphoses sont décrits qui contribuent à des structures de neige extrêmement variables et mécaniquement peu résistantes. Les analyses de profils à la ligne de rupture permettent la comparaison entre les études générales du climat neigeux et la stratigraphie des zones de déclenchement réelles. Les données recueillies sur les lignes de rupture permettent de conclure que les conditions météorologiques régnant au moment des chutes de neige fraîche jouent un moindre rôle dans les départs éventuels d'avalanches de plaque que les métamorphoses qui se produisent dans le manteau neigeux entre les épisodes de précipitations, les zones de rupture du cisaillement, sont, de manière constante, constituées par des niveaux de faible resistance dont la métamorphose remonte à des semaines et même des mois avant les précipitations qui provoquent le déclenchement de l'avalanche. Kontinuierliche Beobachtung der Metamorphose des inneren Schneegefüges als Hilfsmiuel der Lawinenforschung. Der Zusammenhang zwischen Schneegefüge, Klimafaktoren und Art der Lawinenabgänge in den San Juan Mountains von Colorado, U.S.A., wird untersucht. Physikalische und mechanische Eigenschaften der Schneedecke wurden sowohl mit konventionellen Methoden wie unter Verwendung einer Schneedichtesonde kontinuierlich beobachtet. Die Metamorphose infolge des Temperaturgradienten erweist sich als der für den Charakter des lokalen Schneegefüges a usschlaggebende Mechanismus. Eigenschaften, die für Schnee mit gut entwickeltem Temperaturgradient (Tiefenreif) bezeichnend sind, werden diskutiert. Drei spezifische Metamorphose-Vorgänge lassen sich feststellen, die zur Ausbildung eines hoch differenzierten und mechanisch schwachen Schneegefüges führen. Die Analyse von Abrissprofilen ermöglicht den Vergleich von allgemeinen Studien des lokalen Schneeklimas mit der Stratigraphie der tatsächlichen Auslösungszone. Solche Daten stützen die Annahme, dass die Witterungsverhältnisse während eines Neuschneefalles für den eventuellen Abgang eines Schneebrettes weniger bedeutungsvoll sind als die Vorgénge, welche die Schneedecke zwischen Schlectwetterperioden verändern. Scherbruchzonen bestchen überwiegend aus schwachen Schichten, die sich Wochen oder sogar Monate vor dem Schneefall, der den Abgang auslöst, gebildet haben.