Basandosi sul fatto che la neve in valanga può comportarsi sia come un solido che come un fluido, un giovane ricercatore dell'EPFL e dell'SLF è riuscito a simulare una valanga a lastroni di neve con una precisione senza pari.

Una valanga è un evento estremamente complesso, con innumerevoli parametri e variabili fisiche che entrano in gioco dal momento in cui la valanga si innesca fino al suo termine. Johan Gaume, ricercatore presso il Laboratorio di Scienze della Criosfera (CRYOS) e SLF, ha creato una simulazione digitale altamente accurata di una valanga basata su questi parametri. Il suo lavoro, che offre una visione senza precedenti su come funzionano le valanghe, potrebbe essere utilizzato per migliorare la gestione del rischio in montagna. È stato pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura .

Il giovane esperto di valanghe ha trascorso diversi mesi l'anno scorso presso l'Università della California a Los Angeles (UCLA) lavorando con esperti di modellazione 3D, alcuni dei quali avevano lavorato con gli ingegneri della Disney per simulare la neve nel film Frozen.

Combinare il know-how di questi matematici con l'esperienza scientifica di Gaume si è rivelata una formula vincente. I matematici sono stati in grado di aumentare l'accuratezza della loro simulazione della neve grazie alle conoscenze approfondite di Gaume e ai dati e alle osservazioni sul campo raccolti e analizzati da Alec Van Herwijnen, Collega SLF di Gaume e coautore dello studio.

Adottando un approccio completamente nuovo, i ricercatori svizzeri e statunitensi hanno creato il primo realistico, simulazione completa e scientificamente rigorosa di una valanga a lastroni di neve – un tipo di valanga che si verifica quando appare una fessura lineare molto chiara nella parte superiore del manto nevoso. Questo di solito accade quando, su una vasta area, è presente uno strato di manto nevoso debole – e quindi poco coeso – sotto il denso strato superficiale di neve, noto come lastra. Le valanghe a lastroni di neve sono difficili da prevedere e spesso provocate da sciatori o escursionisti, rendendoli il tipo di valanga più pericoloso e per lo più mortale.

Doppio agente

"Ciò che ha reso il nostro approccio così originale è che abbiamo tenuto conto del fatto che la neve in quel tipo di valanga si comporta sia come un solido che come un fluido, " spiega Gaume.

Una valanga a lastroni di neve di solito si innesca quando c'è un carico extra - come uno sciatore in traversata - sulla neve, o quando il manto nevoso si destabilizza in altro modo, per esempio da un'esplosione. Ciò provoca la comparsa di una fessura nello strato inferiore di neve, che può diffondersi rapidamente. A questo punto, la neve si comporta secondo i principi della meccanica solida. Mentre il crack si diffonde, la struttura porosa dello strato debole ne provoca il collasso sotto il peso della soletta di superficie. A causa della sua massa e della pendenza, la lastra viene quindi rilasciata e inizia a scorrere sullo strato più debole. Le collisioni, gli attriti e le fratture che la neve solida sperimenta quando lo strato superiore scivola verso il basso e si rompe portano a un comportamento collettivo caratteristico di un fluido.

I ricercatori sono stati in grado di simulare per la prima volta il collasso dello strato inferiore poroso su larga scala utilizzando un approccio continuo. Inoltre, il modello integra solo i relativamente pochi parametri chiave che determinano come si comporterà la neve nelle varie fasi del processo; questi includono la dinamica della frattura, attrito, e il grado di compattazione in base al tipo di neve.

I ricercatori hanno preso in prestito una tecnica nota come metodo del punto materiale, che viene utilizzato per analizzare come si comportano i materiali in movimento ma non era mai stato applicato prima nello studio del rilascio di valanghe. Ha sostenuto il nuovo approccio dei ricercatori alla previsione delle valanghe, e quindi anche a prevenirle in modo più efficace. "Oltre ad approfondire la nostra conoscenza di come si comporta la neve, questo progetto potrebbe consentire di valutare la dimensione potenziale di una valanga, la distanza di runout e la pressione su eventuali ostacoli nel percorso della valanga in modo più accurato, "dice Gaume.

Le simulazioni del ricercatore potrebbero essere applicate anche nelle arti, e specialmente nei film d'animazione.