Una avalancha es un evento extremadamente complejo, con innumerables parámetros y variables físicas que entran en juego desde el momento en que se desencadena la avalancha hasta que termina. Johan Gaume, investigador del Laboratorio de Ciencias Ciosféricas CRYOS y SLF, * ha creadouna simulación digital de alta precisión de una avalancha basada en estos parámetros. Su trabajo, que ofrece una visión sin precedentes de cómo funcionan las avalanchas, podría utilizarse para mejorar la gestión de riesgos en las montañas. Fue publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza . **
El joven experto en avalanchas pasó varios meses el año pasado en la Universidad de California en Los Ángeles UCLA trabajando con expertos en modelado 3D, *** algunos de los cuales habían trabajado con los ingenieros de Disney para simular la nieve en la película Frozen.
La combinación de los conocimientos de estos matemáticos con la experiencia científica de Gaume resultó ser una fórmula ganadora. Los matemáticos pudieron aumentar la precisión de su simulación de nieve gracias al profundo conocimiento de Gaume y los datos y observaciones de campo recopilados y analizados porAlec Van Herwijnen, colega de SLF de Gaume y coautor del estudio.
Adoptando un enfoque completamente nuevo, los investigadores suizos y estadounidenses crearon la primera simulación realista, completa y científicamente rigurosa de una avalancha de losas de nieve, un tipo de avalancha que ocurre cuando aparece una grieta lineal muy clara en la parte superior de la capa de nieve.Esto generalmente ocurre cuando, en un área grande, hay una capa de nieve débil, y por lo tanto no muy cohesiva, debajo de la densa capa superior de nieve, conocida como losa. Las avalanchas de losas de nieve son difíciles de predecir y a menudo son provocadas por los esquiadoreso caminantes, lo que los convierte en el tipo de avalancha más peligroso y en su mayoría mortal.
agente doble
"Lo que hizo que nuestro enfoque fuera tan original fue que tomamos en cuenta el hecho de que la nieve en ese tipo de avalancha se comporta como un sólido y un fluido", explica Gaume.
Una avalancha de losas de nieve generalmente se desencadena cuando hay una carga adicional, como un esquiador de cruce en la nieve, o cuando la capa de nieve se desestabiliza de alguna otra manera, por ejemplo, por una explosión.aparece en la capa inferior de nieve, que puede extenderse rápidamente. En este punto, la nieve se comporta de acuerdo con los principios de la mecánica sólida. A medida que la grieta se extiende, la estructura porosa de la capa débil hace que se colapse bajo el peso de la superficieLosa, debido a su masa y la pendiente, la losa se libera y comienza a deslizarse a través de la capa más débil. Las colisiones, fricciones y fracturas que experimenta la nieve sólida a medida que la capa superior se desliza hacia abajo y se rompe conducen a una característica de comportamiento colectivode un fluido.
Los investigadores pudieron simular el colapso de la capa inferior porosa por primera vez a gran escala utilizando un enfoque continuo. Además, el modelo integra solo los relativamente pocos parámetros clave que dictan cómo se comportará la nieve en los diferentesetapas del proceso; estas incluyen la dinámica de la fractura, la fricción y el nivel de compactación según el tipo de nieve.
Los investigadores tomaron prestada una técnica conocida como Método del punto de material, que se utiliza para analizar cómo se comportan los materiales en movimiento, pero que nunca antes se había aplicado en el estudio de la liberación de avalanchas. Fue la base del enfoque novedoso de los investigadores para predecir avalanchas, y por lo tantopreviniéndolos también de manera más efectiva ". Además de profundizar nuestro conocimiento de cómo se comporta la nieve, este proyecto podría permitir evaluar con mayor precisión el tamaño potencial de una avalancha, la distancia de desviación y la presión sobre cualquier obstáculo en el camino de la avalancha,"dice Gaume.
Las simulaciones del investigador también podrían aplicarse en las artes, y especialmente en películas animadas.
Notas :
* CRYOS es administrado conjuntamente por EPFL y el Instituto Federal Suizo de Investigación de Bosques, Nieve y Paisaje WSL. El Instituto Federal Suizo de Investigación de Nieve y Avalanchas SLF es parte de WSL.
** "Propagación dinámica antiatasco en nieve", J. Gaume, T. Gast, J. Teran, A. van Herwijnen, C. Jiang, Comunicaciones de la naturaleza agosto de 2018.
*** Joseph Teran y Theodore Gast, Departamento de Matemáticas de la UCLA, y Chenfanfu Jiang, Universidad de Pennsylvania.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Original escrito por Sarah Perrin. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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