Come si formano le valanghe ¶
Nelle montagne innevate, le valanghe rappresentano un pericolo naturale significativo. Possono minacciare insediamenti, strade e persone che si trovano in montagna d'inverno. Il nostro istituto si occupa di studiare le proprietà della neve e i processi che causano la formazione delle valanghe, aiutandoci così a migliorare la loro prevedibilità.
Contenuto ¶
Una valanga di neve a lastroni può formarsi esclusivamente se il manto nevoso è costituito da strati di neve diversi tra di loro. Se i cristalli di ghiaccio presenti all’interno di uno strato sono scarsamente e debolmente legati tra di loro, siamo in presenza di uno strato fragile. In caso di sovraccarico (ad es. durante una nevicata), a partire da un punto particolarmente debole all’interno dello strato fragile possono spezzarsi prima singoli legami, poi localmente sempre di più. Una volta che la zona danneggiata è abbastanza grande, la frattura inizia a propagarsi in modo improvviso e rapido all’interno dello strato fragile parallelamente al pendio: esattamente come un castello di carte che crolla su se stesso partendo da un punto. Se il pendio è più inclinato di 30° circa, il lastrone di neve scivola sempre più velocemente a valle sullo strato fragile che ha ceduto formando una valanga di neve a lastroni.
Nella maggior parte dei casi, le valanghe bagnate si staccano spontaneamente e soprattutto in caso di forte rialzo termico. Le infiltrazioni nel manto nevoso di acqua da disgelo (o eccezionalmente di acqua piovana) indeboliscono i legami tra i cristalli di neve e destabilizzano gli strati in cui tale acqua si accumula. Sia le valanghe di neve a debole coesione che le valanghe di neve a lastroni possono essere formate da neve bagnata.
Esperimenti e modelli
La nostra ricerca punta a comprendere meglio i processi che si verificano prima, durante e dopo il distacco di una valanga. Per farlo ricorriamo a rilevamenti sul campo, esperimenti di laboratorio e modelli numerici.
Negli esperimenti sul campo misuriamo le proprietà del manto nevoso naturale e del suolo, ad esempio:
- misuriamo la stratificazione e la variabilità dei singoli strati del manto nevoso con la SnowMicroPen, una sonda da neve ad alta risoluzione
- misuriamo l'umidità del suolo e della neve per comprendere meglio la formazione di valanghe di neve scorrevole.
- filmiamo la frattura che si propaga in uno strato fragile con l’aiuto di telecamere ad alta velocità,
- determiniamo il tenore in acqua del manto nevoso dal suolo con l’aiuto di futuristici sistemi radar,
I risultati delle misure e degli esperimenti fungono, tra le altre cose, da input per le simulazioni numeriche che a loro volta ci servono per ricostruire meglio i processi fisici, oppure per ottimizzare il modello del manto nevoso SNOWPACK, che in numerosi paesi aiuta i servizi di avviso valanghe nella valutazione del pericolo di valanghe.
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Esperimenti relativi alla propagazione della frattura in uno strato debole. Immagine: Alec van Herwijnen, SLF
Il laboratorio del freddo ci permette di condurre esperimenti in condizioni controllate. Qui abbiamo la possibilità di:
- Produrre neve identica alla natura e far crescere degli strati deboli, in modo da lavorare sempre con lo stesso materiale di partenza.
- Effettuare prove di carico che forniscono informazioni sulle proprietà meccaniche della neve.
- Usare la tomografia computerizzata per studiare la microstruttura degli strati deboli e ricavare risultati per la previsione delle valanghe.
- Studiare l'assorbimento dell'acqua dal suolo in condizioni controllate.
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In una scatola per metamorfosi è possibile ricreare le condizioni naturali per la formazione di brina di profondità. Immagine: Jakob Schöttner, SLF
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Pubblicazioni scientifiche ¶
Bergfeld B., Van Herwijnen A., Bobillier G., Rosendahl P.L., Weißgraeber P., Adam V., … Schweizer J. (2023) Temporal evolution of crack propagation characteristics in a weak snowpack layer: conditions of crack arrest and sustained propagation. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 23(1), 293-315. https://doi.org/10.5194/nhess-23-293-2023 Institutional Repository DORA
Mayer S., van Herwijnen A., Techel F., Schweizer J. (2022) A random forest model to assess snow instability from simulated snow stratigraphy. Cryosphere. 16(11), 4593-4615. https://doi.org/10.5194/tc-16-4593-2022 Institutional Repository DORA
