توصل باحثون في سويسرا والولايات المتحدة إلى رؤى جديدة حول كيفية بدء الانهيارات الجليدية على سفوح الجبال الثلجية ، والتوفيق بين تنبؤات نظريتين متنافستين. بقيادة جوهان غيوم في مدرسة البوليتكنيك الفيدرالية في لوزان (EPFL) ، استخدم الفريق الحسابات والمحاكاة بالكمبيوتر والملاحظات من الانهيارات الجليدية الحقيقية لإثبات أن الشقوق المسؤولة عن تساقط الثلوج تتشكل من خلال آليات مماثلة لتلك الموجودة في الزلازل. قد تسهل النتيجة التنبؤ بزمان وأين تتشكل الانهيارات الجليدية.
يمكن أن تحدث الانهيارات الجليدية من خلال مجموعة متنوعة من الآليات المحتملة ، والتي يعتمد الكثير منها على ظروف محددة مثل الثلج الرطب أو الرطب أو البودرة. في الانهيارات الثلجية في الألواح ، يبدأ الفشل الميكانيكي في طبقات ضعيفة شديدة المسامية من الثلج أصبحت مدفونة تحت طبقات جديدة وأكثر تماسكًا.
على المنحدرات الجبلية شديدة الانحدار ، يمكن لوزن هذا الثلج الجديد التغلب على الاحتكاك بين الطبقتين. عندما يحدث هذا ، تتشكل الكسور العريضة في الطبقة العليا وتنتشر على طول سفح الجبل بسرعات تزيد عن 150 م / ث - مما يتسبب في انزلاق ألواح من الثلج المتماسك وانفصالها.
النظريات والآليات المتنافسة
طور العلماء نظريتين متنافستين حول طبيعة آلية الإطلاق هذه. الأول يشير إلى أن طبقة الثلج الضعيفة تفشل تحت إجهاد القص الناتج عن الطبقة العليا. والثاني يجادل بأن الانهيار في البنية المسامية للطبقة السفلية هو الجاني الرئيسي.
على الرغم من أن التجارب على نطاق صغير يبدو أنها تثبت صحة الآلية الأولى ، فإن الشقوق التي ظهرت في هذه الدراسات السابقة انتشرت بشكل أبطأ بكثير مما كان عليه الحال في الانهيارات الثلجية للبلاطات الحقيقية. بناءً على هذا الدليل ، يقترح فريق Gaume أنه لا تتحمل أي من الآليتين المسؤولية الوحيدة: بدلاً من ذلك ، تخضع طبقات الثلج المتغيرة للانتقال من آلية إلى أخرى.
لاختبار نظريتهم ، أنشأ الباحثون محاكاة واسعة النطاق للطبقتين وصمموا انتشار الشقوق في الطبقة العليا أثناء الانتقال بين الآليتين. ثم قارنوا سرعات الانتشار المقاسة مع تلك التي لوحظت في تسجيلات الفيديو لانهيارات الألواح الحقيقية.
في أكثر عمليات المحاكاة دقة ، وجد الفريق أن الشقوق بدأت في التكون عندما تحطمت الطبقة السفلية المسامية تحت وطأة الثلج الأحدث ، كما اقترحت النظرية الثانية. ومع ذلك ، عندما حدث هذا ، سيطر تأثير قوة القص بين الطبقات ، مما أدى إلى تشكيل الكراك عبر الآلية المفضلة للنظرية الأولى.
الانهيار الجليدي يدخل المختبر
انتشرت هذه الشقوق الناتجة عن القص لاحقًا على طول الكسور التي تشكلت بالفعل بواسطة الآلية الثانية ، مما سمح لها بالسفر بسرعة أكبر بكثير مما لو كانت تنتشر عبر الثلج غير التالف من الناحية الهيكلية. في محاكاة الفريق ، تحاكي هذه التكاثر عن كثب تلك التي لوحظت في الانهيارات الجليدية الحقيقية.
يقول Gaume وزملاؤه أن الرؤى الموجودة في دراستهم ، والتي تم نشرها في الطبيعة, يمكن أن تساعد في تحسين دقة أنظمة التنبؤ بالانهيارات الجليدية ، وتمكين المجتمعات الجبلية ومنتجعات التزلج على تقييم المخاطر التي تشكلها بشكل أفضل. الآليات التي اكتشفوها لها أيضًا أوجه تشابه مذهلة مع الزلازل الضاربة - مما يعني أن المزيد من البحث يمكن أن يوفر رؤى مهمة مماثلة لعلماء الزلازل.
