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我在天气担心的情况下，在蒙大拿州黄石俱乐部的常规日。没有大力降雪或恶性风在防止雪力学工程师大卫沃尔特斯和他的五位同事们从事他们的野外工作。沃尔特斯的学术顾问甚至选择了在附近进行一些滑雪。但就像团队即将离开一样，沃尔特斯听到了一个哭泣。雪崩已经开始在他的顾问丹尼尔米勒举行举行。
谢天谢地，这是一个小洞，只滑下了大约30英尺。但值得注意的是，它确实发生了。米勒之前滑下的斜坡坡度温和，为22度。根据瑞士联邦雪和雪崩研究所(最大的研究机构之一)的说法，低于30度的斜坡被认为是安全的。“我们脑子里总是有30度的数字，”沃尔特斯告诉我。“22度的斜坡——我们几乎把它当成高尔夫球场了!”
30度的经验法则只是众多定性描述雪中多米诺骨牌的方法之一。雪崩预测依赖于主观的解释，包括管理员的实地数据和滑雪者对出现在美国预测中的五类风险的主观解释:低、中、大、高和极端。但雪科学的新方法有望大幅提高预测精度。
在本页的顶部，Filmmaker Abby Kent讲述了在她的短信中在这一领域工作的两个科学家的故事，雪崩工程师．大卫·沃尔特斯(David Walters)和托尼·勒巴伦(Tony Lebaron)在两个截然不同的实验室工作:在美国落基山脉的斜坡上，工具是滑雪杆和测量棒;在蒙大拿州立大学(Montana State University)的“零度以下实验室”，工具是压力传感器和三维CT扫描仪。在这部纪录片中，就像下面我对沃尔特斯的采访一样，我们发现了雪崩科学可以深入到什么程度。
什么原因导致雪崩?
首先，积雪结构需要合适。这意味着在雪堆中要有某种弱层或弱界面。当我们在山上度过相当温暖、阳光充足的日子时——低于冰点，但却是每个人都喜欢滑雪的日子——太阳发出的短波能量实际上可以穿透并温暖几厘米深的积雪。同时，在靠近冷空气的雪表面有一种冷却效果。想象一下，积雪表面试图变冷，而几厘米深的地方，雪却试图变暖。我们得到了这个温度差。大自然不断地试图消除温差。由于雪粒最初的强结构是如此绝缘，热从温暖的地方向寒冷的表面的移动是缓慢而连续的。积雪内部的热量运动也从温暖点的晶体中带走了水蒸气。水蒸气会一直流动，直到到达冰点，然后凝结成冰，变成新的雪粒。
在积雪稳定之后，我们模拟一个新的风暴，或者一些风吹的雪，创建一个平板。
这将雪晶体重新排列在2厘米的区域内。我们没有加雪;我们不会带走任何雪;但我们正在利用那里的结构，利用温差产生的蒸汽运动来重新安排雪的微观结构，使热量更有效地流动。不幸的是，这也产生了机械上较弱的结构。然后这个脆弱的层最终被一些更强的层所覆盖，我们称之为平板。厚板是一种坚硬的、有粘性的雪层，可以很大，覆盖整个山脉的表面。现在它在一个薄弱的基础上。这就像在薯片的地基上盖房子。
最后，一些触发器，比如滑雪者、滑雪者或雪车，会在雪堆上施加足够的力量或压力，打破脆弱的雪层，并导致厚板在下坡时开始滑过顶部。有时雪崩会崩裂数百米宽。
雪崩需要一块板子吗?
我们看到的大多数致命雪崩都是板状雪崩。如果软弱层上的雪没有足够的凝聚力，我们仍然可以得到松散的雪雪崩。它们仍然可以产生大量的能量，但因为它们不粘在一起，所以你不会乘坐它们去兜风。
你如何开始研究雪崩？
我们实际上在该领域开始了很多工作，观察形成弱层的条件。我们在大天空附近有几个野外站，蒙大拿州，位于私人滑雪区之一，称为黄石俱乐部。滑雪巡逻队足够优雅，每天都有足够的，基本上，为我们收集我们的斯波拉克发生的事情。一旦我们弄清楚创造薄薄层的日子，我们就可以拍摄这些条件并回到我们的实验室。
你在实验室里做什么?
我们重新创建我们在外面看到的条件。我们可以通过控制实验室天花板和空气温度的温度来控制我们在实验室中拥有的太阳光的数量。从那里，我们只需坚持灯下面的雪样品，并在它上运行全天的阳光。虽然这正在进行，我们将抓住雪的小样本，并在微型CT扫描仪中分析其微观结构，从而产生雪结构的三维图像。灯关闭后灯泡落下，我们模拟了一个新的风暴进来，或者一些风吹的雪进来，创造了一个平板。
当雪更容易破裂时，雪崩更容易发生，因为触发因素更轻、更敏感。
为了模拟雪崩，我们在上面一层雪中嵌入一个金属框架这样我们就有东西推进了，并隔离了一根柱子这样我们就能准确地知道有多少雪。然后我们在雪上推，直到它失败。这告诉我们板层和弱层的有效力学性能是什么。
那么这就是我在桌子前坐在办公桌前的地方太多时间，看着微型CT扫描或三维微观结构的图片。我们使用各种型号试图了解我们如何以及为什么我们获得的有效属性。
为什么雪粒之间的债券重要？
化学键是将两个或多个独立的雪花或雪粒连接在一起的。如果我们有两粒雪，每粒直径都是半毫米，我可以把这两粒雪连接在一起的面积，也许直径是四分之一毫米，一种桥梁或纽带。它都是一块连续的冰，但有一个限制或缩小这是一个保税区。圆形的颗粒往往会形成粘性的积雪，通常与厚板联系在一起。在这种情况下，化学键的取向是随机的，没有优先取向。当我们进入多面雪层时，化学键会开始以特定的模式排列自己。我们认为，当雪颗粒之间的键是随机取向时，断裂很难在雪中传播——在微观结构中没有明确、明显的路径。然而，在脆弱的多面雪层中，化学键的排列模式可以为裂缝提供一个快速、直且容易的传播路径，从而导致该层的完全破坏，而能量要少得多。当雪更容易破裂时，雪崩更容易发生，因为触发因素更轻、更敏感。
你的工作对预测有什么影响?
如果我们可以预测雪的机械性质，以及从其初始状态的较弱程度或更强大的雪有多弱，可以帮助预测。我的一个同事机械工程研究生Patricia Curley正在研究一个非常酷炫的模型，它采用数字地形地图，如Google地球，以及模拟雪堆的天气状况。在这个模型中，我们可以跟踪太阳穿过天空，看看阴影如何影响某些斜坡，并知道在积雪的表面以及表面下方的温度。她的模型可以映射我们获得这些临界温度的位置，或形成弱层的温度梯度。然后，我们可以开始预测特定山脉的弱层 - 而不是猜测这些层的弱者，但能够放在它上。这可能是50年的道路，或者100年，但我认为我们可以到达那里。我们可以说，“记住一周前形成的薄弱层，然后是暴风雨？那种风暴将薄弱层加载到其力量的50％以内。“所以也许滑雪者的重量可能不会触发那种雪崩，而是一个雪地摩托车可能。
Yvonne Bang是一名助理编辑和视频制作经理鹦鹉螺。
艾比·肯特是一名自由制片人和动画师。@AbbyKentMedia
