Baseando-se no fato de que a neve em uma avalanche pode se comportar como um sólido e um fluido, um jovem pesquisador da EPFL e SLF conseguiu simular uma avalanche de neve com precisão incomparável.

Uma avalanche é um evento extremamente complexo, com inúmeros parâmetros e variáveis ​​físicas entrando em jogo desde o momento em que a avalanche é acionada até o seu final. Johan Gaume, pesquisador do Laboratório de Ciências Criosféricas (CRYOS) e SLF, criou uma simulação digital altamente precisa de uma avalanche com base nesses parâmetros. O trabalho dele, que oferece uma visão sem precedentes sobre como funcionam as avalanches, poderia ser usado para melhorar a gestão de risco nas montanhas. Foi publicado hoje em Nature Communications .

O jovem especialista em avalanches passou vários meses no ano passado na Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) trabalhando com especialistas em modelagem 3-D, alguns dos quais trabalharam com os engenheiros da Disney para simular a neve no filme Congelado.

Combinar o know-how desses matemáticos com a experiência científica de Gaume acabou sendo uma fórmula vitoriosa. Os matemáticos foram capazes de aumentar a precisão de sua simulação de neve graças ao conhecimento profundo de Gaume e aos dados e observações de campo coletados e analisados ​​por Alec Van Herwijnen, Colega SLF de Gaume e co-autor do estudo.

Adotando uma abordagem totalmente nova, os pesquisadores suíços e americanos criaram o primeiro realista, simulação completa e cientificamente rigorosa de uma avalanche de neve - um tipo de avalanche que ocorre quando uma rachadura linear muito clara aparece no topo da neve. Isso geralmente acontece quando, sobre uma grande área, há uma camada de neve compacta fraca - e, portanto, não muito coesa - sob a densa camada superior de neve, conhecido como laje. As avalanches de placas de neve são difíceis de prever e muitas vezes desencadeadas por esquiadores ou caminhantes, tornando-os o tipo de avalanche mais perigoso e mortal.

Agente duplo

"O que tornou nossa abordagem tão original foi levarmos em consideração o fato de que a neve nesse tipo de avalanche se comporta como um sólido e um fluido, "explica Gaume.

Uma avalanche de neve é ​​geralmente desencadeada quando há uma carga extra - como um esquiador cruzando - na neve, ou quando a neve acumulada é desestabilizada de alguma outra forma, por exemplo, por uma explosão. Isso faz com que uma rachadura apareça na camada inferior de neve, que pode se espalhar rapidamente. Neste ponto, a neve está se comportando de acordo com os princípios da mecânica dos sólidos. À medida que o crack se espalha, a estrutura porosa da camada fraca faz com que ela desmorone sob o peso da laje superficial. Por causa de sua massa e inclinação, a placa é então liberada e começa a deslizar pela camada mais fraca. As colisões, fricções e fraturas que a neve sólida experimenta quando a camada superior desliza para baixo e se quebra levam a um comportamento coletivo característico de um fluido.

Os pesquisadores foram capazes de simular o colapso da camada inferior porosa pela primeira vez em grande escala usando uma abordagem contínua. Além disso, o modelo integra apenas os relativamente poucos parâmetros-chave que ditam como a neve se comportará nos vários estágios do processo; estes incluem a dinâmica da fratura, atrito, e o nível de compactação com base no tipo de neve.

Os pesquisadores pegaram emprestada uma técnica conhecida como método do ponto material, que é usado para analisar como os materiais em movimento se comportam, mas nunca antes aplicado no estudo da liberação de avalanches. Isso sustentou a nova abordagem dos pesquisadores para prever avalanches - e, portanto, evitá-las de forma mais eficaz. "Além de aprofundar nosso conhecimento sobre como a neve se comporta, este projeto pode permitir avaliar o tamanho potencial de uma avalanche, a distância de saída e a pressão em quaisquer obstáculos no caminho da avalanche com mais precisão, "diz Gaume.

As simulações do pesquisador também poderiam ser aplicadas nas artes - e principalmente em filmes de animação.