NEVE E VALANGHE LIBERA E SCI ESCURSIONISMO · dai differenti metamorfismi subiti dai cristalli....

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NEVE E VALANGHE

Edoardo Fioretti – INSA - SCSA 5 Ottobre 2013

Corso per Operatori Sezionali TAM – ONCMestre, 5 ottobre 2013

La valanga consiste in una massa di neve più o meno grande che entra in movimento e che tuttotravolge e trascina nella propriadiscesa

NEVE E VALANGHE…

INEVE E VALANGHE…

COME NASCE LA NEVE …

La neve

La neve si forma con temperature al di sotto dello zero per effetto della cristallizzazione del vapor acqueo attorno a microscopici granelli di polvere o altre particelle solide, dette nuclei di condensazione, che sono sempre presenti nell’atmosfera.

Quando i cristalli di neve, che assumono forme diverse ma sempre su base esagonale, sono abbastanza pesanti, iniziano a cadere, agglomerandosi tra loro fino a formare i fiocchi e le falde.



Se non attraversano strati d’aria a temperatura superiore allo zero, o se li attraversano a grande velocità, i fiocchi non fondono e raggiungono il suolo sotto forma di neve.

• La neve è un materiale solido che si trova, alle nostre latitudini, atemperature prossime al punto di fusione.

• Fin dalla sua origine essa è in continua evoluzione, subendotrasformazioni per degradazione nella propria struttura cristallina.

• Ai fattori meteorologici, che influiscono sulla superficie, siaggiunge il flusso geotermico (calore rilasciato dalla crostaterrestre), che agisce internamente al manto nevoso.


La coltre di neve che ricopre il suolo è normalmente formata da più stratisovrapposti, ognuno omogeneo nel proprio interno

Ogni strato corrisponde ad un evento meteorologico successivo (precipitazione nevosa o trasporto eolico).Le caratteristiche di ogni strato derivano dai differenti metamorfismi subiti dai cristalli.

Ogni strato si differenzia dagli altri per la propria struttura internacostituita da cristalli e legami tra cristalli


La differenza tra uno strato ed i suoi

contigui è conseguenza della

diversa storia meteorologica che i

cristalli di neve hanno subito.

Alcuni strati sono formati da cristalli di neve che presentano notevoli legami tra di loro (coesione),altri dalla totale assenza di legami (assenza di coesione).

Uno strato di neve ad elevata coesione si comporta come un corpo unico e semirigido

Uno strato di neve privo di coesione si comporta come un accumulo di particelle “libere”



assenza di saldature

COESIONE TRA CRISTALLI…

La coesionetra cristalli

COESIONE=

forza di attrazione reciproca tra cristalli

• Umidità

• Intreccio tra ramificazioni

• Acqua di percolazione

• Trasporto eolico


Fattori che determinano

la coesione

• Una leggera umidità lega reciprocamente i cristalli di neve e li tiene uniti

la neve molto fredda, che non contiene umidità, ha debole coesione: non si possono fare le palle di neve

COESIONE TRA CRISTALLI …

UMIDITA’

• Le ramificazioni dei cristalli si intrecciano e si legano strettamente come in un feltro


INTECCIO TRA RAMIFICAZIONI

• Acqua di qualsiasi origine, percolata (colata attraverso gli spazi residui tra i cristalli di neve) all’interno del manto nevoso e successivamente gelata

lega saldamente i cristalli tra loro e li trattiene


ACQUA DI PERCOLAZIONE

• Per effetto del vento i cristalli di neve vengono trasportati dalle zone sopravento a quelle sottovento.

I cristalli, per effetto dell’attrito durante il trasporto (rotolamento e sfregamento) subiscono:- la perdita delle ramificazioni per rottura- un leggero aumento della temperatura superficiale con conseguente formazione di un infinitesimo velo d’umidità.


TRASPORTO EOLICO


TRAS

PORT

O E

OLI

CO

Nelle zone di accumulo i cristalli saranno depositati in stretto contatto tra loro per la perdita delle ramificazioni (alta densità)Il raffreddamento successivo al deposito determinerà, per rigelo del velo di umidità prodottosi durante il trasporto, la saldatura superficiale tra cristalli adiacenti.


TRASPORTO EOLICO

Il risultato conseguente a tale dinamica sarà la formazione nelle zone sottovento (di accumulo) di strati con forma lenticolare (spessi al centro e sottili sul perimetro), ad elevata coesione, con spessori anche rilevanti, ma piuttosto fragili.


TRAS

PORT

O E

OLI

CO


LA COSIONE TRA I CRISTALLI CONSENTE ALLE SOLLECITAZIONI DIPROPAGARSI ANCHE A NOTEVOLI DISTANZE

COESIONE TRA STRATI…

La coesionetra strati


La coesione che si instaura tra i cristalli contigui di due strati di neve adiacenti con caratteristiche diverse risulta di fondamentale importanza.

Dal grado di coesione esistente tra i due strati dipende la resistenza al taglio.

Resistenza al taglio:capacità propria dei cristalli di resistere alle forze che tendono a far scorrere uno strato sull’altro verso valle e parallelamente al pendio.

La resistenza al taglio è proporzionale alla coesione.


MATTONE

MATTONE

MATTONE

Un mattone appoggiato su di un piano inclinato potrà scivolare verso il basso o rimanere nella propria posizione in funzione di 2 variabili:

• Ruvidità delle due superfici

• Pendenza del piano d’appoggio

Quanto più ruvide saranno le due superfici, tanto maggiore sarà la coesione reciproca e la relativa resistenza al taglio, di conseguenza sarà più difficile lo scorrimento dell’uno sull’altro.Tanto più lisce o lubrificate saranno le superfici, tanto minore sarà la coesione tra le due superfici e la relativa resistenza al taglio, con maggior facilità di scorrimento.


Ad ogni valore di resistenza al taglio, con carico verticale costante, corrisponde unangolo critico, oltre il quale le resistenze interne (coesione tra gli strati) nonsaranno più in grado di garantire la staticità del blocco.

Angolo critico: particolare angolo con cui viene espressa la pendenza di un pendioalla quale corrisponde un equilibrio tra sollecitazioni al taglio e resistenze interneche vi si oppongono.Tale angolo varia in funzione della coesione esistente tra strati contigui.

ANGOLO CRITICO: T (sollectazioni di taglio) = R (resistenze interne)

R

P

T

N=

ANGOLO CRITICO

EQUILIBRIO LABILE


L’INCLINAZIONE CRITICA ASSOLUTA PER IL DISTACCO DI VALANGHE CORRISPONDE A 27° (25° con neve bagnata)

AL DI SOTTO DI QUESTA INCLINAZIONE NON SI AVRA’ MAI DISTACCO DI VALANGHE

UNA VALANGA GIA’ IN MOVIMENTO POTRA’ MANTENERE LA PROPRIA CORSA ANCHE SU PENDENZE BEN INFERIORI

ATTRITO STATICO > ATTRITO CINETICO

25°

27°

30°

Angolo α = Pendenza = 27 °


A

A/2

α

27°30°

35°

40°

25°

COESIONE TRA STRATI …


I valori della resistenza al taglio interni al manto nevoso, tra uno strato e l’altro, sono determinanti per il grado di pericolo valanghe:

sono le discontinuità tra i vari strati ad essere all’origine delle valanghe.


Il manto nevoso si comporta esattamente allo stesso modo del mattone.

Variazioni di pressione sul pendio innevato (nuova nevicata, passaggio di un alpinista o di un animale, ecc.) porteranno ad un aumento delle sollecitazioni al taglio, con conseguente

riduzione dell’angolo critico.

La conseguenza di ciò potrà consistere nel fatto che un pendio precedentemente in

equilibrio divenga instabile.


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???

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PIANI DISCORRIMENTO



ANALISI STRATIGRAFICA E TEST DEL “BLOCCO DI SLITTAMENTO” (dim. 200x150xh.150cm)


SOLL

ECIT

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RESI

STEN

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TERN

E

RESISTENZEINTERNE

SOLLECITAZIONIDI TAGLIO

?

NO

NO

SI’

SI’


6

6 6

6

6

20

6

6

6

6

6

6

6

6

6

610

75

7

7 7

7 7

5 5

5

5 5

0

(27° - 28°)

5

5

5

5

5

5

5

54

4

0

4

4

4

4

4

4

4

4 8 12

(20° - 33°)

(32° - 35°)

(28° - 33°)

1. Rottura e slittamento blocco durante lo scavo

2. Rottura e slittamento blocco durante l’entrata dello sciatore

3. Rottura e slittamento blocco durante l’esecuzione di una flessione

4. Rottura e slittamento blocco durante un salto sul posto con gli sci

5. Rottura e slittamento blocco durante un secondo salto sul posto con gli sci

6. Rottura e slittamento blocco durante un salto sul posto senza sci

7. Nessuna rottura

GRADI DI CARICO DEL BLOCCO DI SLITTAMENTO (Jamieson e Johnston)

• 67% di probabilità che il grado di un singolo blocco rappresenti il grado medio del pendio

• 97% di probabilità che il grado di un singolo blocco non si discosti di +/-1 grado dal grado medio del pendio

• Tuttavia il manto nevoso è estremamente eterogeneo: vicino a zone sicure e stabili vi sono superfici instabili – il test potrebbe quindi non essere rappresentativo


IL NEVIFLUSSO


angolo >= 27°

nevif

lusso

scorrim

ento

asse

stam

ento

angolo >= 27°

V1V2

V3

IL NEVIFLUSSO

assestamento

assestamento


LE TENSIONI DEL MANTO NEVOSO

VALANGHE…

Le valanghe

VALANGHE…

Il distacco delle valanghe può essere di 2 tipi:

1. distacco da un singolo punto2. distacco da un’area estesa

Valanghe di neve senza coesioneValanghe di neve con coesione (a lastroni)

VALANGHE…

1. VALANGHE DI NEVE SENZA COESIONE

• scendono dopo una nevicata o dopo un aumento di temperatura per lo scollamento reciproco dei cristalli • hanno origine puntiforme (forma a pera)• interessano gli strati superficiali del manto nevoso• hanno origine nel punto in cui si trova l’elemento provocante (animale, sasso, alpinista, …) e si sviluppano a valle di questo• sono dovute al rotolamento dei cristalli gli uni sugli altri• con neve asciutta possono dare origine a valanghe nubiformi (valanghe catastrofiche)• con neve umida danno luogo a colate superficiali poco pericolose - velocità comprese tra i 30 ed i 50 km/h

VALANGHE…

VALANGHE…

2. VALANGHE DI NEVE CON COESIONE

VALANGHE…


• interessano contemporaneamente un’intera zona• generano nel manto nevoso una frattura dai margini netti• si staccano a monte dell’elemento provocante• la velocità di propagazione della frattura è circa pari alla velocità del suono• trovano la causa principale negli effetti negativi del neviflusso• nevicate successive portano al mascheramento del “lastrone”• possono trasformarsi in valanghe nubiformi

VALANGHE…


VALANGHE…

angolo >= 27°

assestamento

angolo >= 27°

V1V2

V3

All’interno del manto nevoso, costantemente soggetto alla forza gravitazionalee quindi al neviflusso, si creano e vanno aumentando nel tempo lesollecitazioni al taglio tra gli strati.

Ogni aumento delle sollecitazioni al taglio (sovraccarico), od ogni diminuzionedelle resistenze interne (aumento della temperatura), possono portare allaperdita di equilibrio del manto nevoso, con conseguente distacco dellavalanga.

VALANGHE…

SOVRACCARICO DI UN PENDIO

SOLLECITAZIONE A TAGLIO PRODOTTA DA UNO SCIATORE

Il sovraccarico determina un importante aumento generale o locale delle sollecitazioni di taglio all’interno del manto nevoso.

Il sovraccarico può agire sul manto nevoso in modo lento e costante (nuove precipitazioni, accumuli da vento, pioggia) oppure in modo brusco (esplosivi, caduta di uno sciatore)

VALANGHE…

Le valanghe di neve con coesione, per l’effetto del neviflusso, possono essere figurativamente rappresentate da vere e proprie “trappole” pretensionate, in cui la tensionatura va aumentando nel tempo.

Tali “trappole” sono pronte a scattare alla minima sollecitazione esterna che sia in grado di rompere il rapporto di supremazia o di equilibrio tra resistenze al taglio

e

sollecitazione al taglio.

VALANGHE…

Rapporto con ilsovraccarico prodotto da uno sciatore

Area interessatadalla forza di taglioaddizionale (m2)

30 600

17 500

7 10

3 0,1

1 1

Tipo di azione Fattore moltiplicativo

traccia in salita 1-2conversione in salita 2-3curve strette in discesa 4-5caduta in discesa 6-7

L’area interessata dal sovraccarico addizionale è piccola, probabilmente dell’ordine di 3-4 mq. attorno allo sciatore (in superficie)

La distanza di sicurezza fra uno sciatore e l’altro corrisponde a 10/20 m

TIPO DI SOVRACCARICO

esplosione in aria (1 kg) a 1 m dallasuperficie della neveesplosione in aria (1 kg) sullasuperficie della nevemezzo battipista(tipo Ratrac)alpinista(carico puntuale)sciatore(carico su una linea)

VALANGHE…

All’interno del manto nevoso possono altresì presentarsi dei piani discorrimento preferenziali, caratterizzati dalla presenza di cristalli in grado dioffrire bassissimi valori di resistenza al taglio, che non consentono quindi aglistrati contigui di legarsi o quantomeno di instaurare dei valori di coesionereciproca sufficienti a garantire un buon equilibrio.

VALANGHE…

E’ questo il caso di strati costituiti da cristalli di brina di superficie (lamelle di ghiaccio) depositatisi durante periodi di bel tempo e temperature basse e successivamente inglobati all’interno del manto nevoso da nuove precipitazioni: agiscono da lubrificante.

VALANGHE…

Oppure croste ghiacciate formatesi per effetto della fusione superficiale della coltre nevosa e successivo rigelo. Una precipitazione successiva che vada a ricoprirle troverà uno strato di appoggio caratterizzato da un bassissimo valore di resistenza al taglio.

VALANGHE…

Possono altresì trovarsi strati di brina di profondità, cioè strati di lamelle di ghiaccio formatesi internamente al manto nevoso per effetto della risalita, tra i cristalli, di aria relativamente calda ed umida, che si trova generalmente inglobata tra arbusti e sassi. Venendo in contatto con gli strati più freddi posti più in alto, l‘aria raggiunge la temperatura di saturazione. Ciò provoca, per sublimazione inversa, il deposito dell’umidità contenutavi sotto forma di lamelle di giaccio che possono agire da lubrificante.

VALANGHE…

Nelle zone di debolezza o super-fragili la resistenza basale (taglio di base) non è sufficiente a sostenere il peso del manto nevoso ed esso di conseguenza

rimane sospeso solo grazie alle resistenze laterali:

sui margini di queste zone si creano quindi delle forti tensioni.

VALANGHE…

Esempi di “zone di debolezza” o “super-fragili”

VALANGHE…

La cosione tra i cristalli consente alle sollecitazioni di propagarsi anche a notevoli distanze, aumentando le possibilità di “colpire” le eventuali zone di debolezza o super-fragili

VALANGHE…

Ricapitolando

Affinché si verifichi il distacco di una valanga del tipo a lastroni (neve con coesione) è necessaria la coesistenza delle seguenti tre condizioni:

1. Inclinazione sufficiente (>27°)

2. Neve con coesione

3. Strato di scorrimento con resistenza al taglio debole

VALANGHE…

VALANGHE…

Il pericolo prevalente nell’attività su terreno innevato consiste nelle valanghe (pur non essendo l’unico), per cui questo aspetto dovrà sempre essere considerato con particolare attenzione.

DATI STATISTICI…

TRA 90 E 130 MINUTI:asfissia e ipotermia (-3°C/h)

ENTRO 15 MINUTI:elevate probabilità di sopravvivenza

TRA 15 E 45 MINUTI:caduta drammatica delle probabilità di sopravvivenza (asfissia)

TRA 45 E 90 MINUTI:sopravvivenza con sacche d’aria

Mortalità 8%

Mortalità 62%

OLTRE 130 MINUTI:cavità aperta all’esterno

Mortalità 27%

Sopravvivenza 3%

Bassa mortalità

Un coinvolgimento in valanga comporta un elevato rischio di morte

I travolti che si trovano con il viso sepolto al termine deltravolgimento (35%), hanno circa una possibilità su due di morire nelgiro di pochi minuti

Spesso solo chi si trova sul posto ha la facoltà di agire in modoefficace, a patto di disporre delle capacità e dell’esperienzanecessarie

100 incidenti da valanga causano 22 vittime – 100 seppellimenticausano 60 vittime - 100 incidenti stradali causano 3 vittime

DATI STATISTICI

SOCCORSO ORGANIZZATO “118”

IL TEMPO MEDIO DIINTERVENTO DEL

SOCCORSO ALPINO IN INCIDENTI DA VALANGA

CORRISPONDE A 50’(dato Arpav-Arabba dic. 2012)

VALANGHE…

… “LA PREVENZIONE COSTITUISCE L’UNICO RIMEDIO EFFICACE” …

Le azioni dell’uomo aumentano o diminuiscono i rischi cui egli stesso va incontro

Con pericolo di valanghe 3 - marcato:

• se rimango a casa rischio 0%

• se percorro un itinerario su pendii completamente <25°, rischio 0%

• se percorro un pendio con inclinazione massima =25/27°, rischio poco

• se percorro un pendio con inclinazione >30°, rischio

• se percorro lo stesso pendio più volte, rischio di più

• se percorro lo stesso pendio con ampie diagonali e/o cadute, rischio molto di più

• se lo stesso pendio viene percorso da un gruppo compatto, il rischio è ancora superiore

La situazione di pericolo (distacco della valanga) rimane tuttavia identica in tutti i casi

VALANGHE…

DATI STATISTICI

• La gradazione della scala del pericolo non è lineare, infatti il grado 3, che è il grado mediano della scala, nonrappresenta il pericolo medio, bensì una situazione già critica;• La definizione “pendii ripidi” sta ad indicare pendii con inclinazione superiore a 30° (la maggior parte deidistacchi di valanghe avviene su inclinazioni comprese tra i 30° ed i 45°)• La definizione “pendii ripidi estremi” indica pendii con caratteristiche sfavorevoli per quato riguardal’inclinazione, la forma del terreno, la vicinanza alle creste e la rugosità del suolo (non sono i pendiiestremamente ripidi)• Forte sovraccarico: gruppo compatto di sci-alpinisti o alpinisti, mezzo battipista• Debole sovraccarico: singolo sci-alpinista o alpinista

GRADO DIPERICOLO

SCALA DELPERICOLO

PROBABILITA' DI DISTACCODI VALANGHE

INDICAZIONI PER SCIALPINISTI, ESCURSIONISTIE SCIATORI FUORI PISTA

1 DEBOLEIl distacco è generalmente possibile solocon un forte sovraccarico su pochissimipendii estremi. Sono possibili solo piccolevalanghe spontanee.

Condizioni generalmente sicure pergite sciistiche.

2 MODERATOIl distacco è possibile soprattutto con unforte sovraccarico su pendii ripidi indicati.Non sono da aspettarsi grandi valanghespontanee.

Condizioni favorevoli per gitesciistiche ma occorre considerareadeguatamente locali zonepericolose.

3 MARCATO

Il distacco è possibile con un debolesovraccarico su pendii ripidi indicati, inalcune situazioni sono possibili valanghespontanee di media grandezza e, in singolicasi, anche grandi valanghe.

La possibilità di gite sciistiche sonolimitate ed è richiesta una buonacapacità di valutazione locale.

4 FORTE

Il distacco è possibile già con un debolesovraccarico su molti pendii ripidi. In alcunesituazioni sono da aspettarsi moltevalanghe spontanee di media grandezza e,talvolta, anche grandi valanghe.

La possibilità per gite sciistichesono fortemente limitate ed èrichiesta una grande capacità divalutazione locale.

5 MOLTO FORTESono da aspettarsi numerose grandivalanghe spontanee, anche su terrenomoderatamente ripido.

Le gite sciistiche non sonogeneralmente possibili.

_GENERALMENTE POSSIBILE_FORTE SOVRACCARICO_SU POCHISSIMI PENDII ESTREMI_PICCOLE VALANGHE SPONTANEE

_SOPRATTUTTO POSSIBILE_FORTE SOVRACCARICO_SU PENDII ESTREMI_VALANGHE SPONTANEE

_POSSIBILE_DEBOLE SOVRACCARICO_SU PENDII RIPIDI INDICATI_VALANGHE SPONTANEE MEDIE E ANCHE GRANDI

_POSSIBILE_DEBOLE SOVRACCARICO_MOLTI PENDII RIPIDI_MOLTE VALANGHE SPONTANEE MEDIE E ANCHE GRANDI

_NUMEROSE GRANDI VALANGHE SPONTANEE

DATI STATISTICI

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NEVE E VALANGHE

Edoardo Fioretti – INSA - SCSA 5 Ottobre 2013

Corso per Operatori Sezionali TAM – ONCMestre, 5 ottobre 2013

FINE

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