Cercetătorii din Elveția și SUA au obținut noi perspective asupra modului în care încep avalanșele de plăci pe versanții înzăpeziți, reconciliând predicțiile a două teorii concurente. Condus de Johan Gaume de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), echipa a folosit calcule, simulări pe computer și observații din avalanșe reale de plăci pentru a arăta că fisurile responsabile de căderea zăpezii sunt formate prin mecanisme similare cu cele găsite în cutremurele cu alunecare. Rezultatul ar putea face mai ușor de prognozat când și unde se vor forma avalanșe.
Avalanșele pot fi declanșate printr-o varietate de mecanisme posibile, dintre care multe se bazează pe condiții specifice, cum ar fi zăpada afanată, umedă sau pudră. În avalanșele de plăci, defecțiunea mecanică începe în straturi slabe, foarte poroase de zăpadă, care au fost îngropate sub straturi proaspete, mai coezive.
Pe pantele abrupte ale munților, greutatea acestei zăpadă mai nouă poate depăși frecarea dintre cele două straturi. Când se întâmplă acest lucru, se formează fracturi largi în stratul superior și se propagă de-a lungul versantului muntelui la viteze de peste 150 m/s - determinând alunecarea și desprinderea plăcilor de zăpadă coezive.
Teorii și mecanisme concurente
Oamenii de știință au dezvoltat două teorii concurente despre natura acestui mecanism de eliberare. Primul sugerează că stratul slab de zăpadă cedează sub efortul de forfecare conferit de stratul superior. Al doilea susține că un colaps în structura poroasă a stratului inferior este principalul vinovat.
Deși experimentele la scară mică par să valideze primul mecanism, fisurile care au apărut în aceste studii anterioare s-au propagat mult mai lent decât a fost cazul în cazul avalanșelor reale. Pe baza acestor dovezi, echipa lui Gaume sugerează că niciunul dintre mecanisme nu poartă responsabilitatea exclusivă: mai degrabă, straturile de zăpadă în mișcare suferă o tranziție de la un mecanism la altul.
Pentru a-și testa teoria, cercetătorii au construit o simulare la scară largă a celor două straturi și au modelat propagarea fisurilor în stratul superior în timpul unei tranziții între cele două mecanisme. Apoi au comparat vitezele de propagare măsurate cu cele observate în înregistrările video ale avalanșelor reale de plăci.
În simulările lor cele mai precise, echipa a descoperit că au început să se formeze fisuri pe măsură ce stratul inferior poros a fost zdrobit sub greutatea zăpezii mai noi, așa cum sugerează cea de-a doua teorie. Pe măsură ce s-a întâmplat acest lucru, totuși, influența forței tăietoare dintre straturi a preluat, inițiind formarea fisurilor prin mecanismul preferat al primei teorii.
Avalanșa de gheață intră în laborator
Aceste fisuri induse de forfecare s-au propagat ulterior de-a lungul fracturilor deja formate de cel de-al doilea mecanism, permițându-le să se deplaseze mult mai repede decât dacă s-ar propaga prin zăpadă nedeteriorată structural. În simulările echipei, aceste propagari le-au imitat îndeaproape pe cele observate în avalanșe reale.
Gaume și colegii lor spun că perspectivele din studiul lor, care este publicat în Natură, ar putea contribui la îmbunătățirea acurateței sistemelor de prognoză a avalanșelor, permițând comunităților montane și stațiunilor de schi să evalueze mai bine riscurile pe care le prezintă. Mecanismele pe care le-au descoperit au, de asemenea, asemănări izbitoare cu cutremurele de alunecare – ceea ce înseamnă că cercetările ulterioare ar putea oferi perspective la fel de importante pentru seismologi.
