A3 Avalanches e Fluxos de Massa

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As avalanches de neve são fluxos rápidos, impulsionados pela gravidade, que descem uma encosta. Elas são desencadeadas quando a tensão de cisalhamento exercida pelo peso da camada de neve sobre uma camada frágil excede a resistência ao cisalhamento dessa mesma camada frágil ou da interface crítica entre as camadas. Existem dois tipos principais de avalanches de neve: avalanches de placa, nas quais uma camada coesa de neve se fratura abruptamente sobre a camada frágil abaixo dela, e avalanches de pó, nuvens de partículas de neve suspensas no ar que se comportam como um fluido denso à medida que descem.

A física central de uma avalanche de neve combina a mecânica da fratura, que explica como a avalanche é iniciada, com a dinâmica de fluxos granulares densos, que explica como ela se propaga uma vez iniciada. No estágio de iniciação, a resistência ao cisalhamento da camada frágil depende de duas propriedades dessa mesma camada: sua coesão, a força com que as partículas de neve da camada frágil são mantidas juntas, e seu ângulo de atrito interno, que mede o quanto essas partículas de neve resistem ao deslizamento umas sobre as outras sob uma determinada carga. Quanto maior a coesão da camada frágil e maior o seu ângulo de atrito interno, maior será a sua resistência ao cisalhamento e mais tensão de cisalhamento será necessária para desencadear a avalanche.

Uma vez iniciado o fluxo da avalanche, um modelo de dinâmica de fluxo granular denso divide a resistência que esse fluxo encontra em dois componentes. O primeiro componente é o atrito de base, que depende de quanto a avalanche se fricciona contra o solo abaixo dela à medida que desce. O segundo componente é um componente turbulento, que depende da velocidade da própria avalanche de neve e torna-se mais importante quanto mais rápido a avalanche flui. Assim, em baixas velocidades, o atrito de base domina, enquanto em altas velocidades, o componente turbulento domina. Ao combinar esses dois componentes de resistência, esse modelo de dinâmica de fluxo granular denso captura o comportamento completo da avalanche de neve desde o seu ponto de partida até o seu local de deposição final.

Os fluxos de detritos glaciais combinam água de degelo com sedimentos e, ao contrário das avalanches de neve descritas anteriormente, exibem comportamento viscoplástico: um fluxo de detritos glaciais comporta-se como um sólido rígido enquanto a tensão aplicada permanecer abaixo de um determinado limite, mas começa a fluir como um fluido viscoso assim que essa tensão ultrapassa esse limite. Esse comportamento viscoplástico é o que distingue um fluxo de detritos glaciais tanto de uma avalanche de placa quanto de uma avalanche de neve em pó, embora todos os três fenômenos compartilhem a mesma origem gravitacional descrita no início.

O comportamento esperado desses fluxos de massa inclui velocidades de pico entre dez e cem metros por segundo para avalanches de neve em pó e pressões de impacto entre dez e mil quilopascais contra qualquer obstáculo em seu caminho. A distância percorrida por uma avalanche de neve ou um fluxo de detritos glaciais é proporcional ao seu volume total: quanto maior o volume total de neve, gelo ou sedimentos envolvidos, maior a distância que o fluxo de massa percorre antes de parar, sendo que a mesma tensão de cisalhamento inicial e a mesma resistência ao cisalhamento descritas no início deste texto determinam, em última análise, quanta massa é posta em movimento e quão longe ela viaja.

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