Ερευνητές από την Ελβετία και τις ΗΠΑ έχουν συγκεντρώσει νέες γνώσεις για το πώς ξεκινούν οι χιονοστιβάδες από πλάκες στις χιονισμένες βουνοπλαγιές, συμβιβάζοντας τις προβλέψεις δύο ανταγωνιστικών θεωριών. Με επικεφαλής τον Γιόχαν Γκάουμ στην École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), η ομάδα χρησιμοποίησε υπολογισμούς, προσομοιώσεις υπολογιστή και παρατηρήσεις από πραγματικές χιονοστιβάδες για να δείξει ότι οι ρωγμές που ευθύνονται για το χιόνι σχηματίζονται από μηχανισμούς παρόμοιους με αυτούς που συναντώνται στους σεισμούς. Το αποτέλεσμα θα μπορούσε να διευκολύνει την πρόβλεψη πότε και πού θα σχηματιστούν χιονοστιβάδες.
Οι χιονοστιβάδες μπορούν να προκληθούν από διάφορους πιθανούς μηχανισμούς, πολλοί από τους οποίους βασίζονται σε συγκεκριμένες συνθήκες όπως χαλαρό, υγρό ή χιόνι σε σκόνη. Στις χιονοστιβάδες από πλάκες, η μηχανική αστοχία ξεκινά μέσα σε αδύναμα, εξαιρετικά πορώδη στρώματα χιονιού που έχουν θαφτεί κάτω από φρέσκα, πιο συνεκτικά στρώματα.
Σε απότομες βουνοπλαγιές, το βάρος αυτού του νεότερου χιονιού μπορεί να ξεπεράσει την τριβή μεταξύ των δύο στρωμάτων. Όταν συμβεί αυτό, σχηματίζονται μεγάλα κατάγματα στο ανώτερο στρώμα και διαδίδονται κατά μήκος της πλαγιάς του βουνού με ταχύτητες άνω των 150 m/s – προκαλώντας πλάκες συνεκτικού χιονιού να γλιστρήσουν και να σπάσουν.
Ανταγωνιστικές θεωρίες και μηχανισμοί
Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει δύο ανταγωνιστικές θεωρίες σχετικά με τη φύση αυτού του μηχανισμού απελευθέρωσης. Το πρώτο υποδηλώνει ότι το αδύναμο στρώμα χιονιού αποτυγχάνει υπό τη διατμητική τάση που προσδίδεται από το ανώτερο στρώμα. Ο δεύτερος υποστηρίζει ότι η κατάρρευση της πορώδης δομής του κατώτερου στρώματος είναι ο κύριος ένοχος.
Αν και τα πειράματα μικρής κλίμακας φαίνεται να επικυρώνουν τον πρώτο μηχανισμό, οι ρωγμές που εμφανίστηκαν σε αυτές τις προηγούμενες μελέτες διαδόθηκαν πολύ πιο αργά από ό,τι συνέβαινε στις πραγματικές χιονοστιβάδες από πλάκες. Με βάση αυτά τα στοιχεία, η ομάδα του Gaume προτείνει ότι κανένας από τους μηχανισμούς δεν φέρει την αποκλειστική ευθύνη: μάλλον, τα μετατοπιζόμενα στρώματα χιονιού υφίστανται μια μετάβαση από τον ένα μηχανισμό στον άλλο.
Για να δοκιμάσουν τη θεωρία τους, οι ερευνητές κατασκεύασαν μια μεγάλης κλίμακας προσομοίωση των δύο στρωμάτων και μοντελοποίησαν τη διάδοση των ρωγμών στο ανώτερο στρώμα κατά τη διάρκεια μιας μετάβασης μεταξύ των δύο μηχανισμών. Στη συνέχεια συνέκριναν τις μετρημένες ταχύτητες διάδοσής τους με αυτές που παρατηρήθηκαν σε εγγραφές βίντεο πραγματικών χιονοστιβάδων από πλάκες.
Στις πιο ακριβείς προσομοιώσεις της, η ομάδα διαπίστωσε ότι άρχισαν να σχηματίζονται ρωγμές καθώς το πορώδες κάτω στρώμα συνθλίβονταν κάτω από το βάρος του νεότερου χιονιού, όπως προτείνεται από τη δεύτερη θεωρία. Καθώς συνέβη, ωστόσο, η επίδραση της διατμητικής δύναμης μεταξύ των στρωμάτων ανέλαβε, ξεκινώντας το σχηματισμό ρωγμών μέσω του μηχανισμού που προτιμούσε η πρώτη θεωρία.
Χιονοστιβάδα πάγου μπαίνει στο εργαστήριο
Αυτές οι ρωγμές που προκαλούνται από τη διάτμηση στη συνέχεια διαδόθηκαν κατά μήκος των ρωγμών που είχαν ήδη σχηματιστεί από τον δεύτερο μηχανισμό, επιτρέποντάς τους να ταξιδέψουν πολύ πιο γρήγορα από ό,τι αν διαδίδονταν μέσα από δομικά άθικτο χιόνι. Στις προσομοιώσεις της ομάδας, αυτές οι διαδόσεις μιμούνταν πολύ αυτές που παρατηρήθηκαν σε πραγματικές χιονοστιβάδες.
Ο Gaume και οι συνεργάτες του λένε ότι οι γνώσεις στη μελέτη τους, η οποία δημοσιεύεται στο Φύση, θα μπορούσε να βοηθήσει στη βελτίωση της ακρίβειας των συστημάτων πρόβλεψης χιονοστιβάδων, επιτρέποντας στις ορεινές κοινότητες και στα χιονοδρομικά κέντρα να αξιολογήσουν καλύτερα τους κινδύνους που ενέχουν. Οι μηχανισμοί που έχουν αποκαλύψει έχουν επίσης εντυπωσιακές ομοιότητες με τους σεισμούς – που σημαίνει ότι περαιτέρω έρευνα θα μπορούσε να προσφέρει εξίσου σημαντικές γνώσεις για τους σεισμολόγους.
