La nieve a la deriva es un proceso complicado y poco comprendido que es importante comprender porque representa una fracción importante de la redistribución de nieve arrastrada por el viento dentro de las regiones polares y montañosas del mundo.
Es fundamental obtener una mejor comprensión de la física en juego detrás de este proceso porque la redistribución masiva de nieve puede aumentar los riesgos de avalanchas, causar acumulaciones inusuales de nieve en áreas urbanas, así como reducir significativamente la visibilidad, lo que afecta el viaje.
Para este fin, un grupo de investigadores suizos en el Instituto WSL para la Investigación de Nieve y Avalanchas SLF, dirigido por el Prof.Michael Lehning, está explorando los flujos de masa y momento durante los eventos de nieve a la deriva, buscando una mejor comprensión del enlaceentre la erosión de la capa de nieve y la deposición. Durante la 68ª Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la American Physical Society, del 22 al 24 de noviembre de 2015 en Boston, Philip Crivelli, un estudiante de doctorado que trabaja en el proyecto, compartirá sus hallazgos.
"La nieve a la deriva es un fenómeno complejo que incluye varios procesos diferentes que ocurren en diferentes escalas de tiempo", dijo Enrico Paterna, investigador postdoctoral en SLF. "Observar el proceso en un túnel de viento frío controlado proporciona una perspectiva muy mejorada sobre estos mecanismos y permitemejor caracterización de ellos "
Para hacer esto, el grupo opera un túnel de viento que permite experimentos bajo temperaturas bajo cero porque está en una instalación sin calefacción ubicada en los Alpes suizos a una altitud de 1,670 metros 5,479 pies ". Tratamos de observar los fenómenos bajo condiciones controladaslo más cerca posible y con la mayor precisión ", agregó.
Fuera del laboratorio, se permite que la capa de nieve se acumule naturalmente en bandejas de metal. "Luego movemos estas bandejas al túnel de viento, que corremos a la velocidad deseada, y medimos la dinámica de la nieve a la deriva", dijo Paterna.
El propósito de estos experimentos es medir el flujo de masa de la nieve a la deriva y caracterizar la capa límite turbulenta, que proporciona datos sobre las estadísticas espaciales y temporales de la "saltación", es decir, cómo transporta la nieve el viento.
El grupo utiliza una variedad de técnicas de medición, como anemómetros sónicos, cables calientes, contadores de partículas de nieve y sombras, lo que implica iluminar el flujo con partículas de nieve de un lado del túnel las paredes están hechas de vidrio y obtenerimágenes con una cámara de alta velocidad desde el otro lado.
"Las partículas aparecen oscuras en las imágenes, y al calcular la dimensión y el desplazamiento de estas partículas, se pueden obtener datos sobre el flujo de masa", señaló Paterna.
El grupo también mide el flujo de aire turbulento para comprender cómo interactúa con la nieve a la deriva. Luego monitorean las variaciones espaciales y temporales de la profundidad de la nieve durante la saltación a través de sensores infrarrojos. "Observamos continuamente estas tres cantidades: saltación de nieve, cubierta de nievey el flujo turbulento ", dijo.
Lo que están descubriendo
"La nieve a la deriva es más intermitente que la arena a la deriva: un proceso más simple y mejor conocido", dijo Paterna. "Esto claramente exige una comprensión más profunda de los mecanismos involucrados".
Entonces, los investigadores están explorando cómo se relaciona la intermitencia con el cambio de las propiedades de la capa de nieve y el flujo turbulento al realizar experimentos controlados para medir ambos.
En términos de aplicaciones, representar con precisión la nieve a la deriva en los modelos meteorológicos es un aspecto clave para evaluar con precisión los equilibrios de masa de las regiones cubiertas de nieve: es fundamental para predecir las variaciones de profundidad de la nieve, el peligro de avalanchas e incluso pronosticar la nieve a la deriva.
Una comprensión sólida de la física de la nieve a la deriva es, por supuesto, extremadamente útil.
"Existe una comprensión general de los efectos de la nieve a la deriva en las cantidades medias, es decir, resultados promediados en el tiempo", explicó Paterna. "En algunos casos, esto incluso se deriva de experimentos de arena a la deriva. Pero hay una falta deconocimiento sobre los mecanismos de conducción detrás del proceso y cómo interactúan el flujo turbulento, la nieve a la deriva y la capa de nieve ".
Gracias a los avances del grupo en la comprensión de estas interacciones, su trabajo ahora se está utilizando para ayudar a validar modelos numéricos del grupo de investigación del Laboratorio de Ciencias Criosféricas de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, dirigido por el Prof.Michael Lehning.
"En general, nuestro trabajo está ayudando a explicar el balance de masa de los grandes glaciares y capas de hielo desde las montañas hasta los polos en todo el mundo", dijo Paterna. "La deriva y la nieve son una de las mayores incógnitas en la evaluación de la masa actual denieve y hielo en la Antártida. Solo al comprender mejor el proceso podremos hacer predicciones precisas sobre los cambios relacionados con este delicado problema de equilibrio de masa ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por División de Dinámica de Fluidos de la American Physical Society . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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