Mondo della scienza | Manto nevoso: stabilità e variabilità

Questa volta: Manto nevoso: stabilità e variabilità (Sessione 10)

La stabilità e la variabilità del manto nevoso sono fattori essenziali per noi appassionati di sport invernali. Entrambe le variabili costituiscono la base integrale della previsione delle valanghe. In questo caso, tuttavia, i fattori sono denominati in modo leggermente diverso e sono inclusi nella matrice EAWS dei livelli di pericolo valanghe come "probabilità di distacco di valanghe" e "estensione dei punti pericolosi". Questo è un motivo sufficiente perché i ricercatori continuino a studiare la questione. Non sorprende quindi che la sessione 10 "Manto nevoso: stabilità e variabilità" contenga il maggior numero di contributi. Tutti i 43 contributi presentati non possono essere riassunti in 3 pagine, quindi questo articolo si limita principalmente ai contributi sulle valanghe a lastroni, sugli strati deboli e sulla loro distribuzione. E come bonus questa volta con un esperimento fai-da-te sullo snowboard!

Anti-crack: una frattura che si chiude

Per fratturare uno strato debole sono necessari tre ingredienti: Uno strato debole, una lastra di neve legata e un innesco. Se la rottura dello strato debole, nota anche come crollo, porta a una valanga di lastroni, è necessaria un'inclinazione del pendio di 28-30° o più ripida. Se un tale manto nevoso viene calpestato, ad esempio, e singole connessioni (deboli) nello strato debole si rompono, la lastra di neve sovrastante "chiude" la crepa risultante - oggi si assume questo cosiddetto "modello anti-crack" quando si innesca una lastra di neve. Se l'energia rilasciata da questo crollo è sufficiente a provocare la rottura delle connessioni vicine nello strato debole, si verifica una propagazione indipendente della frattura o una propagazione della frattura, che porta a valanghe di lastroni di neve più grandi.

Diversi contributi presentano modelli computerizzati per descrivere questi processi di frattura nello strato debole. Questi modelli calcolano la complessa interazione tra la natura del lastrone di neve, la stabilità dello strato debole e l'energia rilasciata, che porta alla propagazione delle fratture. Da un lato c'è il modello sviluppato per il film "Frozen" (sì, questo catcher è già consumato), dall'altro vengono presentati altri due tipi di modelli. Il modello analitico di frattura del TU Darmstadt, che combina le conoscenze della meccanica strutturale con la ricerca sulla neve (O10.6), è sicuramente eccezionale. A differenza dei modelli puramente numerici, questo modello "Phillip&Phillip" non è altrettanto flessibile in termini di proprietà dei materiali, ma richiede una capacità di calcolo molto ridotta e può essere calcolato in tempo reale anche su uno smartphone. Per saperne di più su questo nuovo modello è possibile consultare l'edizione speciale ISSW2018 di Berg&Steigen e la presentazione della conferenza è anche online.

La resistenza alla frattura di un particolare strato viene oggi spesso testata utilizzando un PST. Un blocco abbastanza grande viene esposto e segato dal lato discendente nello strato debole da testare. La lunghezza critica della fessura è la distanza che è stata segata fino a quando la frattura si propaga da sola attraverso l'intero blocco. Il contributo P10.12 utilizza un PST di questo tipo insieme a una telecamera ad alta velocità per determinare la velocità di propagazione della fessura. Di recente è stato pubblicato un buon documentario di Arte su questi esperimenti (e su altre ricerche in corso); le immagini del PST possono essere viste a partire dal minuto 17.

Purtroppo senza un lascito scritto per i posteri, c'era un articolo sulla validazione del cosiddetto cross(-slope) PST. Il CPST consiste nel combinare i vantaggi dell'ECT e del PST perché, ad esempio, l'ECT è inaffidabile in strati profondi e deboli e il PST classico è piuttosto complesso da scavare (30x100 cm ma in salita, non parallelo al pendio come nel caso dell'ECT). Per il test CPST, un blocco delle dimensioni di un ECT viene semplicemente esposto e lo strato debole da testare viene penetrato parallelamente al pendio con il lato liscio della sega da neve (vedi qui).

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Esperimento per il prossimo tour: snowboard "fai da te"

Non sapendo dell'esistenza del Cross-PST, abbiamo recentemente effettuato un esperimento di stabilità simile su uno snowboard artificiale. Abbiamo trovato della brina di superficie meravigliosamente grande vicino a un ruscello (ora è possibile crearla anche artificialmente, ma la macchina dell'articolo P10.34 va oltre l'attrezzatura tipica del fai-da-te in un tour sciistico...), e vi abbiamo posizionato sopra un piccolo snowboard. Ecco le istruzioni passo-passo:

1) Trovate un punto con una superficie ghiacciata.

2) Prendete uno strato di neve granulosa e versate con cura uno strato di 10 cm di spessore sulla brina (foto a destra).

3) Usando una pala, tagliate con cura i lati di questa tavola di neve artificiale per creare un blocco delle dimensioni di un tipico ECT (30x90 cm).

4) Usare la sega da neve (o in alternativa una pala piatta) per spingere lateralmente nello strato di gelo fino a far crollare il "castello di carte fatto di gelo" (vedi video).

Si noti che, sebbene la lastra di neve artificiale sia appena legata (graniglia) e abbia uno spessore di soli 10 cm, c'è una propagazione delle fratture nel gelo superficiale. Quando il rapporto sulla situazione delle valanghe parla di neve coperta di brina in superficie, tutti i campanelli d'allarme devono suonare!

Anche gli esperimenti professionali sono solo fai-da-te

Ancora una volta, senza saperlo, questa ricerca ha rivelato che anche due articoli di ISSW hanno esaminato proprio questi snowboard fai-da-te per la maturità della superficie. Nell'articolo O10.2, gli autori hanno preparato 30 snowboard di 10 cm di questo tipo e li hanno testati in tempi diversi con il PST. Hanno riscontrato che la lunghezza critica della cricca aumenta con il passare del tempo, vale a dire che deve essere segata più a fondo nello strato debole per generare la propagazione della frattura, riscontrando così una corrispondente stabilizzazione del manto nevoso nel tempo. Il secondo articolo O10.3 esamina in modo più dettagliato la stabilizzazione meccanica delle tavole di neve di 10 cm nel tempo.

In seguito alla modellazione areale della variabilità del manto nevoso, un articolo si occupa della comparabilità dei profili di neve (O10.5). Si tratta di profili di neve registrati manualmente o di profili di neve simulati. La tecnica utilizzata è il cosiddetto metodo Dynamic Time Warping, ampiamente utilizzato nel riconoscimento vocale. Gli strati non vengono confrontati in posizioni assolute, ma vengono confrontate le sequenze di strati - in modo simile a come Alexa capisce le parole indipendentemente dal fatto che siano pronunciate lentamente o più velocemente.

Inoltre, l'articolo P10.28 esamina come i risultati dei modelli del manto nevoso possano essere comunicati ai professionisti e agli utenti. I modelli del manto nevoso non svolgono ancora un ruolo importante nel rapporto sulla situazione valanghe, non perché siano sbagliati, ma perché sono molto complessi da usare. Gli autori suggeriscono di presentare e comunicare i fattori chiave per la formazione di modelli e problemi valanghivi.

Teoria del faggio e del larice

Le condizioni climatiche di una regione si riflettono generalmente nel manto nevoso e anche nella vegetazione. Ad esempio, esistono possibili correlazioni tra aree con vegetazione di pino laricio e problemi di neve vecchia, mentre la neve vecchia è meno problematica in aree con abeti e faggi. Il nostro spazzaneve Lukas ne ha già parlato (P10.17), ma le sue parole mettono in prospettiva le conoscenze sulle specie arboree: "La gestione del rischio può essere fatta con strumenti migliori".

Sulla base di molti anni di registrazioni di snow pro, sono stati pubblicati altri articoli sui tipici modelli regionali di copertura nevosa nei Pirenei (P10.13), nell'area di Tromso (P10.24), in Giappone (P10.29) e nel Canada orientale (P10.37).

Conclusion

La dimensione della sola sessione, con 43 lavori, dimostra quanto sia attiva la ricerca nel campo della stabilità e della variabilità del manto nevoso. Qualcosa si sta muovendo, ma il trasferimento dei risultati nella pratica è un altro passo molto complesso. In definitiva, il manto nevoso è simile al "gatto di Schrödinger": si può sapere quanto sia stabile e variabile solo dopo aver scavato l'intero manto nevoso.