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板状雪崩类似于走滑地震

幸运逃脱:滑雪板运动员马修·舍尔 (Mathieu Schaer) 在瑞士阿尔卑斯山的 Col du Cou 山坡上险些逃离板状雪崩的视频中的剧照。 (礼貌:Ruedi Flück)

瑞士和美国的研究人员收集了关于板状雪崩如何在白雪皑皑的山坡上开始的新见解,调和了两种相互竞争的理论的预测。 由...领着 约翰·高姆 在洛桑联邦理工学院 (EPFL),该团队使用计算、计算机模拟和对真实板状雪崩的观察结果表明,导致降雪的裂缝是由类似于走滑地震中发现的机制形成的。 结果可以更容易地预测雪崩将在何时何地形成。

雪崩可由多种可能的机制触发,其中许多机制依赖于特定条件,例如松散、潮湿或粉状雪。 在板状雪崩中,机械故障始于薄弱、高度多孔的雪层,这些雪层被埋在新的、更具凝聚力的层之下。

在陡峭的山坡上,这种新雪的重量可以克服两层之间的摩擦。 当这种情况发生时,上层会形成宽大的裂缝,并以超过 150 m/s 的速度沿山腰扩展——导致粘性雪板滑落并脱落。

竞争理论和机制

关于这种释放机制的性质,科学家们提出了两种相互竞争的理论。 第一个表明薄弱的雪层在上层施加的剪切应力下失效。 第二个认为,下层多孔结构的坍塌是罪魁祸首。

尽管小规模实验似乎验证了第一种机制,但这些早期研究中出现的裂缝传播速度远比实际板状雪崩中的情况慢得多。 基于这一证据,Gaume 的团队认为这两种机制都不是唯一的责任:相反,移动的雪层经历了从一种机制到另一种机制的转变。

为了验证他们的理论,研究人员构建了两层的大规模模拟,并模拟了在两种机制之间的过渡过程中上层裂缝的传播。 然后,他们将测量到的传播速度与在真实板状雪崩的视频记录中观察到的传播速度进行了比较。

在他们最准确的模拟中,研究小组发现裂缝开始形成,因为多孔的下层在新雪的重量下被压碎,正如第二个理论所暗示的那样。 然而,当这种情况发生时,层间剪切力的影响开始发挥作用,通过第一个理论的首选机制开始形成裂缝。

这些剪切引起的裂缝随后沿着第二种机制已经形成的裂缝传播,使它们比在结构上未损坏的雪中传播的速度更快。 在团队的模拟中,这些传播与真实雪崩中观察到的传播非常相似。

Gaume 及其同事说,他们研究中的见解发表在 自然, 可以帮助提高雪崩预报系统的准确性,使山区社区和滑雪胜地能够更好地评估它们带来的风险。 他们发现的机制也与走滑地震有惊人的相似之处——这意味着进一步的研究可以为地震学家提供同样重要的见解。

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