El mundo de la ciencia | El manto nivoso: estabilidad y variabilidad

Esta vez: El manto nivoso: estabilidad y variabilidad (Sesión 10)

La estabilidad y la variabilidad del manto nivoso son factores esenciales para los aficionados a los deportes de invierno. Ambas variables forman la base integral de la predicción de aludes. Allí, sin embargo, los factores se denominan de forma ligeramente diferente y se incluyen en la matriz AEWS de niveles de peligro de aludes como "probabilidad de desencadenamiento de aludes" y "extensión de los puntos de peligro". Esta es razón suficiente para que los investigadores sigan investigando. Por eso no es de extrañar que la sesión 10, "El manto nivoso: estabilidad y variabilidad", sea la que más contribuciones contiene. Las 43 contribuciones presentadas no pueden resumirse aquí en 3 páginas, por lo que este artículo se limita principalmente a las contribuciones sobre avalanchas de placas, capas débiles y su distribución. Y como extra, esta vez con un experimento para hacer con la tabla de snowboard

Anti-grieta: Una fractura que se cierra

Se necesitan tres ingredientes para fracturar una capa débil: Una capa débil, una placa de nieve ligada y un desencadenante. Si una rotura de la capa débil, también conocida como colapso, provoca una avalancha de placas, se requiere una inclinación de la pendiente de 28-30° o más. Si se pisa un manto de nieve de este tipo, por ejemplo, y se rompen conexiones individuales (débiles) de la capa débil, entonces la placa de nieve suprayacente "cierra" la grieta resultante - hoy en día se utiliza este llamado "modelo antigrieta" como base para desencadenar una placa de nieve. Si la energía liberada por este colapso es suficiente para provocar la rotura de las conexiones vecinas en la capa débil, se produce una propagación independiente de la fractura o propagación de la fractura, lo que conduce a avalanchas de placas de nieve de mayor tamaño.

Varias contribuciones presentan modelos informáticos para describir estos procesos de fractura en la capa débil. Estos modelos calculan la compleja interacción entre la naturaleza de la placa de nieve, la estabilidad de la capa débil y la energía liberada, que conduce a la propagación de la fractura. Por un lado, está el modelo que se desarrolló para la película "Frozen" (sí, este captador ya está gastado), por otro, se presentan aquí otros dos tipos de modelos. Destaca sin duda el modelo analítico de fractura de la TU Darmstadt, que combina conocimientos del campo de la mecánica estructural con la investigación de la nieve (O10.6). A diferencia de los modelos puramente numéricos, este modelo "Phillip&Phillip" no es tan flexible en cuanto a las propiedades de los materiales, pero requiere muy poca capacidad de cálculo y además podría calcularse en tiempo real en un smartphone. Puede obtener más información sobre este nuevo modelo en el edición especial de Berg&Steigen de la ISSW2018 y la presentación de la conferencia también está en línea.

La resistencia a la fractura de una capa en particular se prueba hoy en día a menudo utilizando un PST. Se expone un bloque bastante grande y se sierra desde el lado descendente en la capa débil a ensayar. La longitud de grieta crítica antes mencionada es entonces la distancia que se aserró hasta que la fractura se propaga por sí sola a través de todo el bloque. La contribución P10.12 utiliza un PST de este tipo junto con una cámara de alta velocidad para determinar la velocidad de propagación de la grieta. Recientemente se publicó un buen documental de Arte sobre estos experimentos (y otras investigaciones actuales), las imágenes del PST se pueden ver a partir del minuto 17.

Desgraciadamente sin legado escrito para la posteridad, había un artículo sobre la validación del llamado PST de pendiente transversal (cross(-slope)). El CPST consiste en combinar las ventajas del ECT y del PST porque, por ejemplo, el ECT no es fiable en capas débiles profundas y el PST clásico es bastante complejo de excavar (30x100cm pero pendiente arriba, no paralelo a la pendiente como con el ECT). Para la prueba CPST, simplemente se expone un bloque del tamaño de un ECT y se penetra en la capa débil a probar paralelamente a la pendiente con el lado liso de la sierra para nieve (vea aquí).

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Experimento para la próxima gira: tabla de snowboard "Do It Yourself"

Sin conocer la existencia de la Cross-PST, hace poco realizamos un experimento de estabilidad similar con una tabla de snowboard artificial. Encontramos una superficie maravillosamente helada cerca de un arroyo (ahora también se puede crear artificialmente, pero la máquina del artículo P10.34 va más allá del típico equipo de bricolaje en una excursión de esquí...), y colocamos una pequeña tabla de snowboard encima. Estas son las instrucciones paso a paso:

1) Encuentre un lugar con escarcha superficial.

2) Coja una capa de nieve tipo gravilla y vierta con cuidado una capa de 10 cm de espesor sobre la escarcha (imagen de la derecha).

3) Con una pala, corte con cuidado los lados de este tablón de nieve artificial para crear un bloque del tamaño de un ECT típico (30x90cm).

4) Utilice la sierra de nieve (o alternativamente una pala plana) para clavar lateralmente en la capa de escarcha hasta que el "castillo de naipes hecho de escarcha" se derrumbe (ver vídeo).

Nótese que aunque la plancha de nieve artificial apenas está ligada (gravilla) y sólo tiene 10cm de espesor, hay propagación de fracturas en la escarcha superficial. Cuando el informe de situación de aludes habla de escarcha superficial cubierta de nieve, ¡todas las alarmas deben sonar!

Los experimentos profesionales también son sólo bricolaje

Una vez más, sin saberlo, esta investigación de artículos reveló que dos artículos del ISSW también examinaron precisamente este tipo de tablas de snowboard de bricolaje para determinar la madurez de la superficie. En el artículo O10.2, los autores prepararon 30 de estas tablas de snowboard de 10 cm y las probaron en diferentes momentos utilizando PST. Comprobaron que la longitud crítica de la grieta aumenta con el tiempo, es decir, que debe aserrarse más en la capa débil para generar la propagación de la fractura, y así encontrar una estabilización correspondiente del manto de nieve con el tiempo. El segundo artículo O10.3 examina con más detalle la estabilización mecánica de las planchas de nieve de 10 cm a lo largo del tiempo.

Siguiendo con la modelización areal de la variabilidad de la capa de nieve, un artículo trata de la comparabilidad de los perfiles de nieve (O10.5). Se trata de perfiles de nieve registrados manualmente o de perfiles de nieve simulados. La técnica utilizada es el llamado método Dynamic Time Warping, ampliamente utilizado en el reconocimiento del habla. Las capas no se comparan en posiciones absolutas, sino que se comparan las secuencias de capas - de forma similar a como Alexa entiende las palabras independientemente de si se hablan despacio o más rápido.

Además, el artículo P10.28 examina cómo se pueden comunicar los resultados de los modelos de manto nivoso a los profesionales y usuarios. Los modelos de manto nivoso siguen sin desempeñar un papel importante en los informes sobre la situación de los aludes, no porque sean erróneos, sino porque su uso es muy complejo. Los autores sugieren que se presenten y comuniquen los factores clave para la formación de patrones y problemas de aludes.

Teoría Haya-Alerce

Las condiciones climáticas de una región se reflejan generalmente en el manto nivoso y también en la vegetación. Por ejemplo, existen posibles correlaciones entre zonas con vegetación de alerce-pino y problemas de nieve vieja, mientras que la nieve vieja es menos problemática en zonas con abetos y hayas. Nuestro empujador de nieve Lukas ha escrito sobre esto (P10.17), pero sus palabras ponen el conocimiento sobre las especies de árboles en perspectiva: "La gestión de riesgos se puede hacer con mejores herramientas".

Basado en muchos años de grabaciones de nieve pro, más artículos sobre los patrones típicos regionales de la cubierta de nieve en los Pirineos (P10.13), la zona de Tromso (P10.24), Japón (P10.29) y el este de Canadá (P10.37).

Conclusión

Solo el tamaño de la sesión, con 43 ponencias, muestra lo activamente que se está investigando en el campo de la estabilidad y variabilidad del manto nivoso. No cabe duda de que algo se está haciendo, pero trasladar los resultados a la práctica es otro paso muy complejo. En última instancia, el manto nivoso es similar al "gato de Schrödinger": sólo se sabe hasta qué punto ha sido estable y variable una vez que se ha desenterrado todo el manto.

El manto nivoso es como el "gato de Schrödinger".