A3 Avalanchas y Flujos de Masa

Tópico

Las avalanchas de nieve son flujos gravitacionales rápidos que descienden ladera abajo, y se desencadenan cuando la tensión de corte que el peso del manto de nieve aplica sobre un estrato débil supera la resistencia al corte de ese mismo estrato débil o de la interfaz crítica entre capas. Se distinguen dos tipos principales de avalanchas de nieve: las avalanchas de placa, en las que un estrato cohesivo de nieve se fractura de golpe sobre la capa débil que tiene debajo, y las avalanchas de nieve polvo, nubes de partículas de nieve suspendidas en el aire que se comportan como un fluido denso mientras descienden.

La física central de una avalancha de nieve combina la mecánica de fractura, que explica cómo se inicia la avalancha de nieve, con la dinámica de los flujos granulares densos, que explica cómo se propaga una vez iniciada. En la etapa de iniciación, la resistencia al corte del estrato débil depende de dos propiedades de ese mismo estrato débil: su cohesión, la fuerza con la que las propias partículas de nieve del estrato débil se mantienen unidas entre sí, y su ángulo de fricción interna, que mide cuánto se resisten esas partículas de nieve a deslizar unas sobre otras bajo una carga dada. Cuanto mayor es la cohesión del estrato débil y cuanto mayor es su ángulo de fricción interna, mayor es la resistencia al corte de ese estrato débil, y más tensión de corte hace falta para que la avalancha de nieve se desencadene.

Una vez iniciado el flujo de la avalancha de nieve, un modelo de la dinámica de los flujos granulares densos divide la resistencia que ese flujo enfrenta en dos componentes. El primer componente es la fricción basal, que depende de cuánto roza la avalancha de nieve contra el terreno que tiene debajo mientras desciende. El segundo componente es un componente turbulento, que depende de la velocidad de la propia avalancha de nieve y se vuelve más importante cuanto más rápido fluye la avalancha de nieve, de modo que a baja velocidad domina la fricción basal mientras que a alta velocidad domina el componente turbulento. Combinando estos dos componentes de resistencia, este modelo de la dinámica de los flujos granulares densos captura el comportamiento completo de la avalancha de nieve desde la zona donde arranca hasta el lugar donde finalmente se deposita.

Los flujos de detritos glaciares combinan agua de fusión con sedimentos, y a diferencia de las avalanchas de nieve descritas antes, exhiben un comportamiento viscoplástico: un flujo de detritos glaciares se comporta como un sólido rígido mientras el esfuerzo aplicado sobre él se mantiene por debajo de un umbral, pero empieza a fluir como un líquido viscoso en cuanto ese esfuerzo supera ese mismo umbral. Este comportamiento viscoplástico es lo que distingue a un flujo de detritos glaciares tanto de una avalancha de placa como de una avalancha de nieve polvo, aunque los tres fenómenos comparten el mismo origen gravitacional descrito al comienzo.

El comportamiento esperado de estos flujos de masa incluye velocidades pico de entre diez y cien metros por segundo para las avalanchas de nieve polvo, y presiones de impacto de entre diez y mil kilopascales contra cualquier obstáculo en su camino. La distancia de recorrido de una avalancha de nieve o de un flujo de detritos glaciares escala con su volumen total: cuanto mayor es el volumen total de nieve, hielo o sedimento involucrado, mayor es la distancia de recorrido que ese flujo de masa alcanza antes de detenerse, con la misma tensión de corte inicial y la misma resistencia al corte descritas al comienzo de esta descripción determinando, en última instancia, cuánta masa entra en movimiento y cuán lejos llega.

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