Valanghe, formazione e dinamica del distacco

Argomenti trattati Tipologia delle valanghe Deformazioni nel manto nevoso Componenti di resistenza al taglio della neve Formazione di valanghe a scarsa coesione Formazione di valanghe a lastroni

Tipologia delle valanghe Descrizione Le valanghe che verranno trattate in questa lezione, sono le valanghe per natura e per dimensione tipiche dello sci-alpinismo, generalmente di piccole dimensioni. Non per questo meno pericolose !!!

Tipologia delle valanghe Valanga di neve incoerente. Caratteristiche: Distacco: puntiforme Scorrimento: superficiale, il substrato si mette in movimento se in presenza di acqua. Tipo di neve: Incoerente Umidità: asciutta o bagnata Velocità: 10 – 15 Km/h Cause distacco: perdita di locale di coesione da parte di piccole quantità di neve

Tipologia delle valanghe Valanga a lastroni Caratteristiche: Distacco: lineare Scorrimento: su piano di scorrimento il quale può trovarsi anche in profondità Tipo di neve: a bassa o elevata coesione Umidità: asciutta o bagnata Velocità: possono raggiungere i 130 km/h Cause distacco: sollecitazione eccessiva e innesco sulla linea di minore resistenza

Zona di accumulo o di deposito Tipologia delle valanghe Valanga a lastroni (lastrone di superficie) Linea di frattura Piano di scorrimento Zona di accumulo o di deposito

Tipologia delle valanghe Valanga a lastroni (lastrone di fondo) Linea di frattura Piano di scorrimento Da notare il piano di scorrimento è praticamente costituito da neve scorrevole che poggia su erba

Zona di accumulo o di deposito Tipologia delle valanghe Valanga di neve incoerente (Colata di neve) Zona di distacco (puntiforme) Zona di scorrimento Zona di accumulo o di deposito

Proprietà meccaniche della neve Meccanismi di deformazione della neve Su di un pendio innevato, il processo di deformazione della neve avviene lungo tre modelli, che solitamente si combinano tra loro. In condizioni di trazione i grani vengono separati. Durante la compressione i grani vengono premuti l’uno contro l’altro. 3. In seguito alla sollecitazione di taglio i grani vengono spinti l’uno dietro l’altro. trazione compressione taglio

Proprietà meccaniche della neve Meccanismi di deformazione della neve Tuttavia tra queste tre sollecitazioni quella determinante per innescare il distacco sia di valanghe di neve incoerente sia di lastroni è la sollecitazione di taglio. La sollecitazione di taglio deve necessariamente raggiungere dei valori che si avvicinino, eguaglino o superino le resistenze al taglio.

Proprietà meccaniche della neve L’elasticità della neve Test di laboratorio dimostrano l’elasticità di un campione di neve che se sottoposto a compressione riduce la sua altezza, e ricupera una percentuale una volta tolta la forza applicata per comprimerlo.

Proprietà meccaniche della neve Il neviflusso a Il manto nevoso è soggetto alla forza di gravità che ne provoca un lento scorrimento verso valle. Il movimento dei grani non è uniforme, verso gli strati superficiali la velocità di scorrimento aumenta. Scomponendo le forze che interagiscono in questo movimento, possiamo notare che: Assestamento Movimento parallelo al pendio Movimento totale 2 3 1 b

Proprietà meccaniche della neve Le tensioni nel manto nevoso. In un manto nevoso inclinato, abbiamo zone interessate da tensioni diverse, dipendenti dalla natura del pendio e della neve. Il disegno a lato ci mostra alcune zone interessate da tensioni diverse. Con strumentazioni adeguate si possono misurare le forze presenti in un manto nevoso inclinato, il grafico a lato evidenzia la distribuzione delle forze presenti all’interno. (tratto da AINEVA)

Affioramenti del terreno Proprietà meccaniche della neve Le tensioni nel manto nevoso. Tipica linea di frattura del manto nevoso in corrispondenza del cambio di pendenza, le tensioni in questo punto sono massime e il solo peso della neve provoca le fessurazioni per assestamento. In una situazione di pendenza maggiore del pendio a valle, potrebbe provocare il movimento del lastrone. In particolare si tratta in questo caso di neve ad alto tenore di acqua, che interesserebbe tutto il manto nel suo spessore. Lastrone di fondo. Affioramenti del terreno

Proprietà meccaniche della neve Plasticità della neve Il neviflusso lo si può osservare molto bene, sui tetti ricoperti di neve. Si osservi il colmo del tetto sottoposto a sollecitazione da trazione, da parte della neve sui due spioventi. La plasticità consente alla neve di restare e di piegarsi a sbalzo oltre il tetto. Questo è possibile solamente in regime di temperatura costante tale da dare alla neve un valore di plasticità adeguato che le consenta di deformarsi nel tempo senza fratturarsi.

Proprietà meccaniche della neve Plasticità della neve

Componenti di resistenza al taglio Coesione e Attrito La formazione delle valanghe, è un fenomeno dovuto alle proprietà meccaniche della neve, quindi alle fratturazioni interne che si generano a seguito di sollecitazioni. La resistenza al taglio della neve è determinata principalmente da due fattori: coesione e attrito. Queste componenti svolgono un ruolo determinante nell’ambito della formazione e distacco delle valanghe

Componenti di resistenza al taglio Coesione e Attrito Coesione: è la capacità dei cristalli o dei grani di legare tra loro (forza di legame) in modo più o meno forte, da questa capacità dipende il grado di coesione della neve. Attrito: è la resistenza al movimento dei grani di uno strato rispetto a quelli di un altro strato

Componenti di resistenza al taglio Coesione Quattro sono i tipi di coesione nella neve, ognuno dei quali con caratteristiche diverse. Coesione per feltratura Coesione per sinterizzazione Coesione per capillarità Coesione per rigelo.

Componenti di resistenza al taglio Coesione Per feltratura: Tipica della neve fresca, le ramificazioni si intersecano formando dei legami di resistenza. fase iniziale inizio della coesione

Componenti di resistenza al taglio Coesione Tipo di neve a bassa coesione. Si noti la traccia caratterizzata dai bordi netti, pur essendo neve non vecchia, la coesione presente è già sufficiente a dare una certa resistenza alla neve. I “lastroni di neve soffice” sono costituiti appunto da neve a bassa coesione pur mantenendo tutte le caratteristiche di distacco, scorrimento e pericolosità di un lastrone ad elevata coesione.

Componenti di resistenza al taglio Coesione per sinterizzazione: situazione di gradiente debole, i legami di resistenza si formano per cristallizzazione di vapore acqueo nelle concavità

Componenti di resistenza al taglio Coesione per capillarità: Trattasi di velo d’acqua che avvolge i grani. Ci troviamo in regime di basso tenore d’acqua Particelle di acqua presenti tra i grani, (acqua libera)

Componenti di resistenza al taglio Coesione per rigelo: Formazione di ghiaccio. L’acqua presente nel manto nevoso torna allo stato solido dopo un periodo di temperature elevate. Riscaldamento (diurno) Raffreddamento notturno Acqua libera Fusione Ghiaccio Rigelo

Componenti di resistenza al taglio Coesione “Test della Pala” La coesione della neve è un fattore determinante ai fini della formazione e distacco delle valanghe. Un metodo indicativo di questa situazione e veloce da attuare, è il “Test della pala”. Le due foto mostrano una situazione di neve con coesione, (foto in alto), quindi possibili valanghe a lastroni e neve senza coesione (foto in basso), quindi valanghe incoerenti o colate di neve.

Componenti di resistenza al taglio Attrito Due sono i tipi di attrito nella neve; attrito statico e attrito dinamico. Attrito statico: Angolo di inclinazione oltre il quale i grani tendono a mettersi in movimento in modo naturale. Attrito dinamico: Angolo di inclinazione in cui i grani scivolano non per moto naturale, ma perché messi in movimento da forze esterne.

Componenti di resistenza al taglio Attrito Statico L’angolo di attrito dipende dal tenore di umidità presente nella neve. Nevi molto bagnate, possono scorrere anche su pendii inferiori ai 27 gradi. Grani sinterizzati Neve a bassa densità, fredda e non sinterizzata Grani bagnati o neve pallottolare Neve fradicia

Componenti di resistenza al taglio Attrito Dinamico Essendo l’angolo di attrito dinamico inferiore all’angolo di attrito statico, sono necessarie alcune considerazioni riguardo il distacco di valanghe. Un manto nevoso con inclinazione inferiore a quella indicata come critica (27°), può essere messo in movimento da masse nevose a monte. Quindi: Attenzione ai pendii con inclinazione inferiore a 27°, se nel contesto in cui si trovano, vi sono pendii a monte con inclinazioni maggiori.

Formazione delle valanghe Valanga a lastroni (formazione) Il vento è il costruttore di valanghe a lastroni per eccellenza. Il trasporto eolico asporta i cristalli dalle zone sopravento e li deposita nelle zone sottovento. In questo processo i singoli cristalli subiscono una trasformazione di tipo meccanico, frammentandosi e riducendosi.

Formazione delle valanghe Le cornici Le cornici sono l’indicazione più chiara dell’azione del vento in quella zona. L’orientamento della cornice indica la direzione del vento, e facilitano la localizzazione delle zone di deposito.

Formazione delle valanghe I sastrugi I sastrugi sono delle increspature della superficie create dall’azione del vento e ne indicano la direzione in quella zona ristretta. Attenzione che i sastrugi al contrario delle cornici sono rivolti in direzione opposta a quella del vento che li ha formati.

Formazione delle valanghe Il vento Flusso su rilievo non ripido Flusso su rilievo molto ripido con formazione di vortice sopra vento Profilo concavo rinforza le correnti ascendenti Zona sottovento, vortici al suolo (tipico sotto cresta)

Formazione delle valanghe Il vento Il vento, abbiamo visto in precedenza, trasporta la neve accumulandola nelle zone sottovento. Attenzione alle zone esposte a venti trasversali, i quali non creano cornici marcate, in compenso il trasporto eolico è ugualmente attivo. Le zone di accumulo tipiche sono i canaloni.

Formazione delle valanghe Il vento Il vento trasversale agisce accumulando neve nelle zone laterali di un vallone, dove il pendio presenta una morfologia fatta di canali e dossi orientati ortogonalmente rispetto alla direzione del vento. In questa foto si notano zone spazzate dal vento e relativi accumuli (seppur piccoli) nelle zone sottovento (canali).

Formazione delle valanghe Valanghe di neve incoerente (distacco) Perdita locale di coesione. (scucchiaiamento) Strato superficiale incoerente Il movimento di una piccola porzione di neve, viene innescato a seguito di una perdita locale di coesione. La propagazione del movimento viene trasmesso ad altri grani i quali a loro volta si mettono in movimento mettendone in movimento altri in quanto sollecitati. (vedi attrito dinamico)

Distacco delle valanghe Valanghe di neve incoerente (distacco) L’innesco di una piccola quantità di neve (distacco puntiforme) può essere causato dalla caduta di neve stessa da rocce sovrastanti o da pietre. Il movimento della colata di neve metterà in movimento altra neve allargandosi a piramide (pera). In questa foto in particolare la colata è favorita dallo strato di ghiaccio sottostante (strato di scorrimento).

Distacco delle valanghe Valanghe di neve incoerente La valanga riprodotta in questo filmato è una tipica colata di neve incoerente. Si noti la velocità di scorrimento molto bassa e la caratteristica forma a pera che la identifica.

Distacco delle valanghe Valanga a lastroni (distacco) 4 Woomm!!! Frattura per trazione nei punti di minore resistenza 3 1 Trasmissione delle onde d’urto Rottura da taglio nel piano di slittamento 2 Collasso del substrato debole

Distacco delle valanghe Valanga a lastroni (distacco a distanza) Il distacco a distanza è senz’altro la situazione più pericolosa in quanto molto difficile da prevedere trovandoci in una situazione di pendio “presumibilmente tranquilla”.

Distacco delle valanghe Valanga a lastroni (distacco a distanza) La foto a lato mostra un distacco di valanga a lastroni a distanza, si tratta in questo caso di una valanga di piccole dimensioni assolutamente innocua, ma completa di tutte le caratteristiche che caratterizzano questo tipo di distacco. Foto M. Chierici INSA - INV Il distacco è avvenuto da una posizione quasi pianeggiante, si noti la linea di frattura che segue la costola, (zona di maggiori tensioni), sino alla linea di distacco vera e propria in alto della foto.

Distacco delle valanghe Valanga polverosa con sviluppo nubiforme E’ questo un tipo di valanga decisamente di dimensioni notevoli, trattasi inizialmente di un distacco a lastroni che provoca un susseguirsi di altri distacchi su pendii ripidi aumentando notevolmente la massa di neve in movimento. In presenza di salti e/o ostacoli genera una nube di neve polverosa che può raggiungere velocità di 350 Km/h. In questo caso può causare ingenti danni ad abitazioni, opere civili e strade a causa del forte spostamento d’aria.

Distacco delle valanghe Valanga di lastroni soffici(distacco) Il tipo di valanga a lastroni qui a lato, è costituita da neve polverosa coerente. ATTENZIONE: non è un controsenso, bensì trattasi di neve che pur essendo polverosa, ha un certo grado di coesione. Questa splendida neve genera i pericolosissimi lastroni soffici che si innescano in modo identico ai lastroni ventati ad alta densità. La differenza e quindi la pericolosità maggiore sta nel fatto che basta una sollecitazione molto piccola per innescare il distacco.