Тонкая механика лавины в 3D-изображении

Используя факт, что снег в лавине может вести себя и как твёрдое тело, и как жидкость, молодой исследователь из EPFL и SLF смоделировал снежную досковидную лавину с беспрецедентной точностью. Работа, опубликованная в журнале Nature Communications, предлагает новое понимание механизмов схода лавин для улучшения управления рисками в горах.

Исследователи из Швейцарии и США создали первую реалистичную, полную и научно обоснованную симуляцию снежной досковидной лавины. Этот тип лавины, наиболее опасный и часто смертельный, возникает при появлении чёткой линейной трещины в верхней части снежной толщи из-за слабого, несвязного слоя под плотной поверхностной плитой (снежной доской). Модель уникальна тем, что учитывает двойственное поведение снега.

«Наш подход оригинален тем, что мы учли факт двойственного поведения снега в такой лавине: и как твёрдого тела, и как жидкости», — объясняет исследователь Йохан Гаум. Трещина распространяется по законам механики твёрдого тела, но когда плита начинает скользить и разрушаться, возникающие столкновения и трение приводят к коллективному поведению, характерному для жидкости. Для моделирования использован метод материальных точек, ранее не применявшийся в изучении схода лавин.

Новая модель, интегрирующая ключевые параметры (динамика разрушения, трение, степень уплотнения снега), позволит точнее оценивать потенциальный размер лавины, дальность выброса и давление на препятствия. Кроме того, эти симуляции могут найти применение в искусстве, особенно в создании анимационных фильмов.