Chi desidera capire quali effetti esercitino le proprietà della neve sulla formazione delle valanghe non può fare a meno di occuparsi di microstruttura della neve. Infatti, già le più piccole variazioni nella microstruttura della neve hanno una grande influenza sul comportamento del manto nevoso e sulla formazione di valanghe. Dal momento che la neve si trova spesso molto vicino al suo punto di fusione, i cristalli di neve cambiano costantemente. Questo cambiamento della microstruttura è denominato metamorfismo della neve. Determinanti sono le condizioni di temperatura nel manto nevoso, perché sono queste a stabilire come cambia la neve durante il metamorfismo. Quando all’interno del manto le temperature si assomigliano, la neve assume una struttura compatta a cristalli arrotondati. Più spesso, invece, all’interno del manto nevoso esistono differenze verticali di temperatura. In queste condizioni si formano grandi cristalli sfaccettati che, nella loro forma estrema, vengono chiamati brina di profondità (Fig. 1). Siccome tra questi cristalli di neve sfaccettati esistono pochi legami, la loro struttura è più fragile. Gli strati formati da neve a cristalli sfaccettati rappresentano spesso gli strati deboli responsabili della formazione di valanghe. In caso di un carico improvviso esercitato sul manto nevoso, ad es. da parte di uno sciatore, questi legami possono spezzarsi.

Contemporaneamente al metamorfismo avviene anche l’assestamento della neve: questi due processi si svolgono in parallelo e si influenzano a vicenda. Le osservazioni fatte in natura hanno dimostrato che i vari tipi di neve influiscono sull’assestamento della neve: la brina di profondità si assesta più lentamente rispetto alla neve formata da cristalli arrotondati. Mareike Wiese, dottoranda presso il gruppo di ricerca Fisica della neve, si è posta l’obiettivo di scoprire perché i vari tipi di neve impieghino tempo differenti per assestarsi.

Gli esperimenti di laboratorio dimostrano i cambiamenti della struttura della neve

Con l’aiuto di un nuovo strumento sviluppato presso l’SLF, lo snowbreeder 5 (Fig. 2), la ricercatrice ha esposto in laboratorio vari campioni di neve a differenti condizioni di temperatura, mentre un peso sistemato sugli stessi garantiva il loro assestamento, che è stato quindi misurato mediante un laser. Contemporaneamente, Wiese ha scansionato a intervalli regolari i campioni di neve ai raggi X con l’aiuto del tomografo computerizzato. Sono state così create immagini 3D dei vari stadi di metamorfismo della neve.

I risultati dimostrano che le variazioni verticali della temperatura all’interno dei campioni di neve rallentano del 50% l’assestamento della neve rispetto a quando nel campione è presente una temperatura costante. Dalle immagini 3D si nota chiaramente che durante il metamorfismo della neve, all’interno della neve si formano delle strutture verticali (Fig. 3). Queste ultime sono paragonabili alle colonne nelle opere edili. All’interno della neve, esse rallentano l’assestamento e la compattazione. Anche se queste strutture verticali sono in grado di sostenere il peso proprio della neve, i loro legami possono facilmente rompersi se sollecitate lateralmente da forze di taglio. In presenza di una temperatura costante, invece, non si forma nessuna struttura verticale pronunciata, il che favorisce un assestamento più veloce della neve. Dal momento che nella deve compatta sono presenti più legami, simili strutture sono più resistenti.