A NEW SNOW ABLATION FORM AVALANCHE MUSHROOM

OPERA CORCONTICA 39: 175 180, 2002 A NEW SNOW ABLATION FORM AVALANCHE MUSHROOM Nová ablační forma sněhu lavinový hřib MILENA KOCIÁNOVÁ 1, VALERIAN SPUSTA 2, HELENA ŠTURSOVÁ 3 1 Dobrovského 3, 543 01 Vrchlabí 2 Okružní 912, 543 51 Špindlerův Mlýn 3 Pod Bílou horou 12/940, 742 21 Kopřivnice A new snow ablation form avalanche mushroom is deceribed from area of Giant Mts. Its rise, mature and collaps is conected with melting of dirt avalanche accumulations, i.e. it is short time form only in contrast to glacier tables. Keywords: Cover forms of snow ablation, ground and mixed avalanche accumulations, avalanche mushroom, short time structures 1. INTRODUCTION TROLL (1949) classified snow and ice ablation forms into two categories cover forms ( Formen der bedeckten Ablation ) and free forms ( Formen der freien Ablation ). The formation of cover forms is conditioned by the presence of either: 1) fine mineral or organic material which gives rise concave forms called Ablationshohlformen (e.g. cryoconite holes), or 2) larger objects which shade the underlying snow and ice, creating convex forms called Ablationsvollformen (e.g. glacier tables, Schneekegeln). As part of a programme of monitoring the influence of avalanche activity on the environment in the Giant Mountains, two types of cover ablation form were repeatedly observed in melting avalanche accumulations. These appear to be previously undescribed, and we name them avalanche mushrooms because of their origin and shape*. * They differ remarkable from the snow accumulation form snow mushroom (Fig. 1.) which imparted (originated) by multiple rapid snowfalls of large adhesive flakes. This form was described by CORNISH (1914) in area of Glacier House (the Selkirch mountains western part of Rocky mountains, Canada). The pedestals of snow mushrooms are created by enough large tree trunks (CORNISH, l.c.), or by stones (by photo of K. TAKAHASHI 1996) which enable accumulation of dome shape snow cap upon them. The pedestals had a diameter of 0.6 m, and caps of 2.7 m, depth of snow caps was about 1.3 m and weight about 1 ton (CORNISH, l.c.). The shape of snow caps is due to their own weight i.e. base on action of gravity. Snow mushrooms can survives relatively long time to the end of winter. During this time wet snow flakes changes to firn grains. Fig. 1. Snow mushroom (by CORNISH 1914) 175

2. DESCRIPTION Avalanche mushrooms are analogous to glacier tables, sensu TROLL (1949), that typically occur on high mountain glaciers. Unlike them, avalanche mushrooms occur in avalanche fields. They are not formed of ice pillars covered by blocks of rock, but rather of snow (firn) pillars covered by turf, grass, branches or forest litter (Fig. 1.) mixed into snow during the descent of dirty avalanches, landslides or slushflows. Sometimes firn only mushrooms occur in avalanche accumulations. In these cases, the protective cover is formed by a plate of harder snow or by an ice crust (Fig. 2.). Avalanche mushrooms reach a height from several centimetres to several decimetres (maximum about 1 m). The size depends on the size of the turf cover or snow plate, as well as on climatic conditions. The observed turf thickness is usually around 20 cm; length and width, up to 1 m. 2.1. Origin and period of occurance The principle of origin of avalanche mushrooms is same as for glacier tables. A layer of turf protects the snow (firn) under it from solar radiation, like a block of rock on a glacier table shades the ice under it. The surrounding snow melts faster and avalanche mushroom gradually grows higher. Unlike glacier tables, avalanche mushrooms are a conspicuously short term phenomenon. They last several days only, depending on the weather conditions. Avalanche mushrooms have been observed in the Krkonoše Mountains mainly in the spring, from the end of April to the beginning of June. Depending on the irregular dispersion of pieces of turf within the accumulated avalanche deposits, some avalanche mushrooms may appear, others reach maturity and some collapse at the same time in the same locality. Collapse occurs rapidly, when the melting firn pillar can no longer support the turf any or the turf slides off under gravity, particularly if the pillar is inclined. Although dislodged pebbles and boulders are common in avalanche fields, avalanche mushrooms covered by rock fragments have not been observed (Fig. 3a.). The reason why firn pillars do not develop under a cover of rock fragments, but only under turf, is probably due to the different heat conductivity of turf and rock. While turf insulates and protects the underlying snow from melting, more conductive rock allows faster melting. Consequently, depending on the variable structural and physical properties of the snow, pebbles or boulders either sink into snow cover or melt out on the surface (see RAPP 1960). [Signs of small incipient pillars several centimetres high appear locally, which as presented by RAPP (1960, p. 130, Fig. 33.) from a locality in Kärkevagge in northern Sweden, allow stones to slide downslope over distances from about 1 m to 50 100 m] (Fig. 3b.). In the Giant Mountains, avalanche mushrooms were observed at an elevation 1050 m a.s.l. to 1300 m a.s.l., i.e. approximately at about the upper tree line on accumulations of contaminated avalanches (i.e. mixed snow, rock and organic material), specially on deposit of avalanches sliding on the ground. We suggest that firn mushrooms could, in favourable conditions, occur: 1) frequently in middle mountains of middle latitudes; 2) in sub nival elevations (below the permanent snow line) in high mountains* of all climate zones, and in polar mountain areas. We consider favourable conditions for their formation to be: accumulation of snow, soil, turf and plant detritus (leaves and branches) within avalanche, landslide or slushflow deposits; followed by several days of dry, sunny weather, allowing snow ablation, and nightly freezing (see TROLL 1949). * Polish geomorphologist Z. RACZKOWSKA (2002 personal comment) informed about their occurrance in the High Tatra Mountains. 176

3. CONCLUSION Avalanche mushrooms are a further type of snow cover ablation form, which could be added to the classification of forms considered typical of high mountain or polar areas, but in exceptional climatic conditions could occur also at lower elevations (TROLL 1949). In the Giant Mountains, snow ablation forms regularly occur as polygonal ablation hollows (JAHN et KLAPA 1968) and dirt cones (KOCIÁNOVÁ 1990 unpublished); other forms occur irregularly as low snow penitentes and their incipient forms (ŠTURSA 1977, 1987; KOCIÁNOVÁ 1988, 1990 unpublished). The avalanche mushroom is an additional form described here for the first time. 4. SOUHRN TROLL (1949) rozděluje ablační formy sněhu a ledu na dva typy formy pokryvné ( Formen der bedeckten Ablation ) a formy volné ( Formen der freien Ablation ). U pokryvných forem je ablace podmíněná přítomností cizího tělesa buď jemné příměsi minerálního nebo organického původu, která má za následek vznik tzv. Ablationshohlformen (např. kryokonitových jamek) nebo přítomností většího tělesa, které zastiňuje okolí jako širm ( abschirmed wirken ) a způsobuje vznik tzv. Ablationsvollformen (např. ledovcového stolu, Schneekegeln, aj.). V souvislosti s intenzivnějším sledováním vlivu lavinové aktivity na přírodní prostředí Krkonoš je v posledních letech věnována větší pozornost lavinám smíšeným a základovým. Na odtávajících lavinových nánosech těchto dvou typů lavin byl opakovaně pozorován vznik pravděpodobně dosud v literatuře nepopsaných ablačních nano až mikroforem, které jsme pro jejich původ a podobu, jak se skalní formou kamenný hřib, tak i se skutečným hřibem, označili jako lavinový hřib.* Lavinové hřiby dosahují velikosti několika cm až dm (max. okolo 1 m). Vzhledem připomínají tzv. ledovcový stůl, charakteristický pro velehorské oblasti s výskytem ledovců. Na rozdíl od něj však stůl není tvořen ledem, ale sněhem firnem a není kryt kamenem (hranáčem), ale drnem, větvemi nebo hrabankou strženými na povrch sněhu při pádu sněhové laviny nebo při zemním sesuvu (obr. 1.). Princip vzniku je shodný se vznikem ledovcového stolu. Drn chrání sníh (firn) pod sebou před účinky slunečního záření stejně jako u ledovcového stolu kámen (hranáč) zastiňuje led pod sebou. Okolní sníh odtává rychleji a firnový stůl postupně narůstá do výšky. Ne každý drn umožní vznik firnového stolu. Občas se na laviništích vyskytují i lavinové hřiby pouze firnové, u nichž funkci zastiňujícího drnu tvoří deska tvrdšího sněhu nebo ledová krusta (obr. 2.). Ačkoli je na laviništích častá příměs stržených kamenů, lavinové hřiby kryté hrancem jsme nepozo rovali. Místy se objevují pouze náznaky nízkého stolu výšky několika cm (obr. 3.), které jak uvádí RAPP 1960, p. 130, Fig. 33. z lokality Kärkevagge v severním Švédsku umožňují sklouznutí vytátého kamene po svahu dolů (obr. 4.). Důvodem, proč se nevytvoří firnový stůl krytý hranáčem, ale pouze drnem, je pravděpodobně odlišná tepelná vodivost drnu a kamene. Zatímco drn působí jako tepelný izolátor a zabraňuje tání sněhu, tepelně vodivější kámen naopak způsobuje rychlejší tání sněhu. Důsledkem je v závislosti na měnících se strukturních a fyzikálních vlastnostech sněhu buď propadání kamene hlouběji do sněhové pokrývky nebo vytávání na povrch (viz RAPP l.c.). Na rozdíl od ledovcového stolu jsou lavinové hřiby jevem krátkodobým, trvajícím v závislosti na vývoji počasí pouze několik dní. Lavinové hřiby byly v Krkonoších dosud pozorovány v jarních měsících koncem dubna až počátkem června. Na téže lokalitě současně některé hřiby vznikají, jiné dosahují maxima svého vývoje nebo se bortí. Zborcení nastává ve chvíli, kdy firnový stůl neunese drn nebo v důsledku zvětšujícího se náklonu drnu se drn vlastní vahou sesune. * Lavinový hřib (ablační forma sněhu) se liší od sněhového hřibu akumulační formy sněhu, kterou popsal z kanadských Skalistých hor CORNISH (1914) jak vznikem, tak vzhledem. Sněhový hřib ( snow mushroom ) vzniká opakovaným navátím sněhu do tvaru čepice, která postupně narůstá např. na vyčnívajících zlomených kmenech stromů, kamenech apod. (obr. 5.). 177

Rozměry (velikost hřibů) závisejí, kromě klimatických podmínek na velikosti drnu nebo sněhové desky, která kryje stůl. Dosud pozorovaná mocnost drnu se pohybovala většinou kolem 20 cm, průměr do 1 m. Lavinové hřiby byly dosud pozorovány na lavinových nánosech smíšených a základových lavin v oblasti Krkonoš v nadm. výšce 1050 1300 m. tj. zhruba v průběhu horní hranice lesa. Polská geomorfoložka Z. RACZKOWSKA (2002, ústní sdělení) je uvádí z Vysokých Tater. Předpokládáme, že lavinové hřiby se za příhodných podmínek můžou vyskytovat poměrně často ve středohorách mírného pásma, ve velehorách všech podnebných pásů i v subpolárních a polárních horských oblastech v polohách subniválních (ležících níže trvalé dolní sněžné čáry). Za příhodné podmínky pokládáme: nahromadění sněhu, zeminy, drnů, rostlinného opadu hrabanky, listí, větví apod. po uvolnění sněhové laviny, zemního sesuvu či slushflow následné několikadenní suché, střídavě slunečné a mrazivé (regelační) počasí, které umožní ablaci sněhu (viz TROLL l.c.). Lavinový hřib je další z nano až mikroforem ablace sněhu, které jsou dle Trolla (TROLL 1949) typické pro vysokohorské nebo polární oblasti, ale ve výjimečných povětrnostních podmínkách se můžou vyskytnout i v nižších polohách. V Krkonoších mezi ně patří např. pravidelně se vyskytující ablační jamky (ablation polygonal hollows) a ablační špice (dirt cones) (JAHN et KLAPA 1968, KOCIÁNOVÁ 1990 ústní sdělení), nepravidelně se objevující kajícníci a jejich zárodečné formy (ŠTURSA 1977, 1987, KOCIÁNOVÁ 1988, 1990 ústní sdělení), nově i lavinový hřib. Fig. 2a. Fig. 2b. Fig. 2a,b,c. Avalanche mushrooms are covered by different type of material turf, sods, grasses, branches and forest litter: 2a.) rising form covered by sod of Calluna vulgaris photo on the February 1999, locality Studniční jámy corries, 2b.) the same mushroom in maturate form one week later pillar is higher and thicker, 2c.) collapsed form due to melting of firn pillar or turf slides off under gravity photo on the May 2002, locality Navorská jáma corry type 1 m. (Photos E. Martinová and M. Kociánová) 178

rest of pillar 1 m Fig. 2c. Obr. 2a,b,c. Lavinové hřiby jsou kryty různým strženým materiálem rašelinou, drny, trávou, větvemi nebo lesní hrabankou: 2a.) vznikající forma krytá drnem s Calluna vulgaris ve Studničních jamách koncem února 1999, 2b.) ten samý lavinový hřib v dokonale vyvinuté formě o týden později, 2c.) zborcení lavinového hřibu nastává v důsledku tání firnového stolu a sesunutí drnu foto: květen 2002, lokalita Navorská jáma. Fig. 3a,b. Some of avalanche mushrooms are covered by plate of harder snow 3a.) Studniční jámy corries, February 1999, 3b.) Labská jáma corry, on the 29 th April 1986 (photos M. Kociánová) Fig. 3b. Obr. 3a,b. Některé lavinové hřiby jsou pouze sněhové, zastiňující funkci má deska tvrdšího sněhu nebo ledová vrstva 3a.) lokalita Studniční jámy, březen 1999 3b.) lokalita Labská jáma, 29. dubna 1986 Fig. 3a. 179

Fig. 4a,b. Pebbles and boulders in avalanche fields allow develop of signs of small incipient pillars several centimeters high only: 4a.) locality Studniční jámy corries, May 1999, (photo M. Kociánová) 4b.) illustrating of rise of incipient pillars during melting of dirty avalanche (Reference: RAPP 1960, Fig. 33.) Obr. 4a,b. Kamenná drť a balvany na laviništi umožňují vznik pouze několik cm vysokého sněhového podstavce : 4a.) lokalita Studniční jámy, květen 1999, 4b.) schema vzniku tohoto podstavce odtáváním sněhu na laviništi v Kärkevagge dle Rappa (RAPP 1960) Fig. 4a. Fig. 4b. LITERATURE CORNISH V. 1914: Waves of sand and snow and the eddiesh which make them. London. JAHN A. et KLAPA M. 1968: On the origin of ablation hollows (polygons) on snow. Journal of Glaciology, vol. 7, No. 50. RAPP A. 1960: Recent development of mountain slopes in Kärkevagge and surroundings, Northern Scandinavia. Geografiska Annaler, vol. XLII, No. 2 3. ŠTURSA J. 1977: Prameny Labe. Průvodce přírodovědnou naučnou stezkou. Správa KRNAP Vrchlabí, Praha. ŠTURSA J. 1987: Čas kajícníků. Krkonoše, 4. Vrchlabí. TAKAHASHI K. 1996: Photo in ICE News Bulletin of the International Glaciological Society. No 111/112. Cambridge. TROLL C. 1949: Schmelzung und Verdunstung von Eis und Schnee in ihrem Verhaltnis zur geographischen Verbreitung der Ablationsformen. Sonderndruck aus Erdkunde, bd. III., Lfg. 1. Ferd. Dümmlers Verlag, Bonn. 180