Gli scienziati dell'EPFL e dell'Istituto WSL per la ricerca sulla neve e le valanghe SLF hanno approfondito le modalità di formazione delle valanghe a lastroni di neve, aprendo la strada a misure di valutazione del rischio più efficaci per questi eventi catastrofici che provocano ogni anno più incidenti da valanga e decessi rispetto ad altri tipi di valanghe.

Il team di scienziati dell'EPFL e dell'SLF ha fatto una scoperta che rappresenta un cambio di paradigma che potrebbe influenzare in modo significativo la loro nicchia di ricerca. Espandendo la scala per le simulazioni di valanghe a lastroni di neve da un metro a cento metri, hanno ottenuto una migliore comprensione dei meccanismi alla base di questi eventi. La loro scoperta illustra anche i vantaggi che i progressi nella potenza di elaborazione dei computer possono apportare ai metodi utilizzati per osservare complessi fenomeni fisici. I risultati del team compaiono in Nature Physics .

Il loro lavoro si basa su uno studio del 2018 del professore dell'EPFL Johan Gaume e degli scienziati dell'Università della California a Los Angeles. Quello studio iniziale, pubblicato su Nature Communications , descrive un metodo di simulazione 3D che i ricercatori hanno sviluppato per modellare le valanghe a lastroni di neve con una precisione senza rivali. Oggi Gaume è a capo del Laboratorio di simulazione neve e valanghe (SLAB) dell'EPFL, all'interno della Scuola di architettura, ingegneria civile e ambientale (ENAC) dell'EPFL, ed è affiliato all'Istituto SLF; lui e il suo dottorato di ricerca lo studente Bertil Trottet ha approfondito lo studio applicandolo su una scala più ampia e ha fatto una scoperta sorprendente. Hanno scoperto che il modo in cui le cricche si propagano cambia durante il processo di distacco della valanga a lastroni. Ad esempio, hanno osservato velocità di propagazione delle crepe superiori a 100 metri al secondo, che è ben oltre le velocità di circa 30 metri al secondo tipicamente misurate negli esperimenti. All'inizio i due scienziati pensavano di aver commesso un errore.

Propagazione della cricca da taglio

Le valanghe a lastroni di neve sono caratterizzate da una linea di frattura netta e ampia che si forma alla sommità della massa nevosa liberata. Una tale valanga si forma quando uno strato denso di neve (la lastra) si trova sopra uno strato di neve debole con poca coesione. Quando una valanga viene innescata, ad esempio da uno sciatore, lo strato debole crolla e la lastra perde la struttura di supporto sottostante. La successiva flessione della soletta è uno dei principali fattori di propagazione delle cricche. Almeno questo era il meccanismo suggerito finora da esperimenti e modelli numerici, basati su lastre testate e simulate lunghe meno di due metri.

Ma modellando lastre di circa 100 metri, gli scienziati dell'EPFL e dell'SLF hanno scoperto che una volta che la propagazione della cricca si estende oltre i tre-cinque metri, la tensione della lastra diventa l'unico motore del processo di distacco, causando il cedimento dello strato debole sotto il taglio. Questo fenomeno è simile al cosiddetto meccanismo di rottura "supershear" osservato nei rari terremoti di magnitudo elevata che sono stati segnalati finora. "Sentivamo di essere su qualcosa di importante, ma avevamo bisogno di dati sperimentali per confermarlo", afferma Gaume.

Analisi video

Poi una serie di coincidenze diede a Trottet e Gaume l'opportunità di confermare la loro scoperta. In primo luogo, Gaume ha partecipato a una conferenza di presentazione in cui Ron Simenhois del Colorado Avalanche Information Center ha descritto un metodo di analisi video ad alta tecnologia su cui sta lavorando. Più o meno nello stesso periodo, Mathieu Schaer, un ex studente di ingegneria ambientale dell'EPFL che ora è uno snowboarder professionista e un ingegnere presso MétéoSuisse, ha inviato a Gaume un video che mostra come è sfuggito a malapena a una grande valanga di lastroni di neve.

"La valanga si è verificata sul Col du Cou, nelle Alpi svizzere", afferma Gaume. "Avevamo dati sulla neve sull'evento e il video di Schaer era di ottima qualità perché stava girando un film di snowboard. Analizzando il video ed esaminando i vari parametri, siamo stati in grado di confermare per la prima volta i risultati del nostro modello. " In totale, quattro valanghe del mondo reale hanno permesso agli scienziati di confermare una transizione da una modalità di propagazione "anticrack" alla modalità "supershear" segnalata durante alcuni grandi terremoti. Sulla base di questi risultati, l'Istituto SLF sta ora sviluppando strutture sperimentali su larga scala a Davos per ottenere ulteriori informazioni sul processo di distacco delle valanghe a lastroni di neve.

Verso una migliore valutazione dei pericoli

Il loro lavoro aiuterà i ricercatori sulla neve a elaborare nuove ipotesi che possono semplificare i modelli computerizzati delle valanghe e ridurre notevolmente il tempo di calcolo richiesto, da diversi giorni a pochi minuti. I modelli avanzati potrebbero essere utilizzati per determinare, ad esempio, la dimensione delle valanghe, che è un'informazione cruciale per un'efficace previsione e gestione del rischio. + Esplora ulteriormente

Verso migliori previsioni di valanghe a lastroni