il manto nevoso o neve al suolo: definizione

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1 I CRISTALLI DI NEVE CLASSIFICAZIONE E RICONOSCIMENTO A cura di Daniele Moro Settore Neve e Valanghe Regione FVG CORSO 2a AINEVA SELLA NEVEA DICEMBRE 2010 Daniele Moro il manto nevoso o neve al suolo: definizione struttura complessa diversificata ed in continua evoluzione Formato da un miscuglio di acqua allo stato solido (ghiaccio sia cristallino che amorfo), allo stato liquido, allo stato di vapore, di aria e varie altre sostanze e materiali raccolti durante la precipitazione o inglobati al suolo gli equilibri tra queste sostanze e la loro conformazione, nel caso del ghiaccio, determinano le caratteristiche e il comportamento del manto nevoso Daniele Moro 1

2 IL MANTO NEVOSO Il manto nevoso è composto da diversi strati di cristalli Ogni strato ha proprietà di resistenza meccanica diversa fortemente dipendenti dal tipo di cristallo di cui è composto Daniele Moro La neve al suolo: il manto nevoso Ogni strato ha una propria densità, durezza, grado di umidità che lo caratterizza Daniele Moro 2

3 Angoli di attrito statico / / ^^ valanghe rare o eccezionali < valanghe >55 frequenti di medie o grandi dimensioni frequenti inclinazione scaricamenti critica o colate o valanghe di piccole dimensioni Rapporto tra inclinazione dei pendii e valanghe Daniele Moro LA NEVE E IN CONTINUA TRASFORMAZIONE ANCHE IN AMBIENTE CONTROLLATO (laboratorio) Daniele Moro 3

4 Nel 1985 è stata istituita una commissione internazionale di lavoro con il compito di produrre un documento di riferimento per quanto riguarda la classificazione della neve al suolo Dopo anni di lavoro il risultato e stato riassunto nella presente pubblicazione Daniele Moro Nella classificazione si definiscono cristalli principalmente le particelle di precipitazione appena cadute e le brine, sia di superficie che di fondo, oltre ai cristalli sfaccettati Mentre si definiscono grani i cristalli che hanno subìto una trasformazione per opera dei metamorfismi distruttivi e/o da fusione Daniele Moro 4

5 La classificazione prevede 9 classi principali, a loro volta suddivise in varie sottoclassi Classe 1 + particelle di precipitazione Classe 2 particelle di prec. Decomposte Classe 3 grani arrotondati Classe 4 cristalli sfaccettati Classe 5 cristalli a calice Classe 6 grani arrotondati a grappoli Classe 7 cristalli a piuma Classe 8 masse di ghiaccio Classe 9 depositi in superficie e croste Daniele Moro Daniele Moro 5

6 CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE COLONNE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1a CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE COLONNE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1a Si formano in atmosfera, crescita con alta supersaturazione e temperature da -3 a -8 e sotto i -22 6

7 CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE AGHI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1b CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE AGHI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1b Si formano in atmosfera, crescita con alta supersaturazione e temperature da -3 a -5 7

8 CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE PIASTRE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1c CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE PIASTRE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1c Si formano in atmosfera, crescita con alta supersaturazione, con forme perlopiù esagonali e temperature da 0 a -3 e da -8 a -25 8

9 CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE DENDRITI STELLARI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: Simbolo del cristallo 1d CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE DENDRITI STELLARI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1d Si formano in atmosfera, crescita con alta supersaturazione temperature da -12 a -16 C 9

10 CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE CRISTALLI IRREGOLARI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1e Simbolo del cristallo CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE CRISTALLI IRREGOLARI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1e : Formazione di policristalli in condizioni ambientali variabili 10

11 CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE NEVE PALLOTTOLARE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1f CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE NEVE PALLOTTOLARE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1f 11

12 CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE NEVE PALLOTTOLARE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1f Forte brinata delle particelle per adesione di acqua sopraffusa Turbolenza nella nube CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE GRANDINE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1g 12

13 CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE GRANDINE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1g Crescita per adesione di acqua sopraffusa CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE SFERETTE DI GHIACCIO SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE + (1) Sottoclasse: 1h Pioggia ghiacciata perlopiù di piccole dimensioni 13

14 LE VALANGHE ASSOCIATE AI CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE + Scaricamenti Valanghe a debole coesione Valanghe a lastroni soffici (con neve feltrata e/o debole attività del vento) LE VALANGHE ASSOCIATE AI CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE + Scaricamenti Valanghe a debole coesione Valanghe a lastroni soffici (con neve feltrata e/o debole attività del vento) 14

15 LE VALANGHE ASSOCIATE AI CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE + Scaricamenti Valanghe a debole coesione Valanghe a lastroni soffici (con neve feltrata e/o debole attività del vento) LE VALANGHE ASSOCIATE AI CRISTALLI DI PRECIPITAZIONE + Scaricamenti Valanghe a debole coesione Valanghe a lastroni soffici (con neve feltrata e/o debole attività del vento) 15

16 PARTICELLE DI PRECIPITAZIONE DECOMPOSTE E FRAMMENTATE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (2) PARTICELLE DI PRECIPITAZIONE DECOMPOSTE E FRAMMENTATE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (2) Sottoclasse: 2a : Particelle leggermente smussate Forma delle particelle ancora riconoscibile 16

17 PARTICELLE DI PRECIPITAZIONE DECOMPOSTE E FRAMMENTATE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (2) Sottoclasse: 2b Particelle estremamente spezzettate Metamorfismi da basso gradiente nelle fasi iniziali la stella esagonale perde alcuni bracci ma sono ancora riconoscibili le strutture dendritiche iniziali Neve fresca Neve parzialmente trasformata 17

18 Metamorfismi da basso gradiente Metamorfismi da basso gradiente la tensione di vapore non è omogenea: più molecole attorno ai punti meno freddi" (parti fini o appuntite o convesse) meno molecole nei punti più "freddi" (parti grosse o concavità) la stessa cosa vale tra un cristallo piccolo e uno grosso per riequilibrio energetico si ha migrazione di molecole verso le zone a minor tensione di vapore in zone fini= liberazione di molecole (zone meno fredde) in zone di arrivo= deposito di molecole nelle zone più fredde Trasferimento di vapore 18

19 Metamorfismi da basso gradiente Con le pressioni e il vento i processi visti sono determinanti per l'assestamento (riduzione dello spessore del manto) LE VALANGHE ASSOCIATE ALLE PARTICELLE DI PRECIPITAZIONE DECOMPOSTE E Scaricamenti e valanghe a debole coesione (già dalle prime fasi di metamorfosi) Valanghe a lastroni soffici (quando la frammentazione è opera di venti deboli) FRAMMENTATE 19

20 LE VALANGHE ASSOCIATE ALLE PARTICELLE DI PRECIPITAZIONE DECOMPOSTE E Scaricamenti e valanghe a debole coesione (già dalle prime fasi di metamorfosi) Valanghe a lastroni soffici (quando la frammentazione è opera di venti deboli) FRAMMENTATE LE VALANGHE ASSOCIATE ALLE PARTICELLE DI PRECIPITAZIONE DECOMPOSTE E Scaricamenti e valanghe a debole coesione (già dalle prime fasi di metamorfosi) Valanghe a lastroni soffici (quando la frammentazione è opera di venti deboli) FRAMMENTATE 20

21 GRANI ARROTONDATI (MONOCRISTALLI) SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (3) GRANI ARROTONDATI (MONOCRISTALLI) SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (3) Sottoclasse: 3a : Piccole particelle arrotondate Riduzione dell area specifica per lento calo del numero dei grani e aumento del diametro Piccola forma di equilibrio 21

22 GRANI ARROTONDATI (MONOCRISTALLI) SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (3) Sottoclasse: 3a : Piccole particelle arrotondate Riduzione dell area specifica per lento calo del numero dei grani e aumento del diametro Piccola forma di equilibrio GRANI ARROTONDATI (MONOCRISTALLI) SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (3) Sottoclasse: 3b : Particelle ben arrotondate di diametro > a 0,5 mm Grande forma di equilibrio Diffusione di vapore tra i grani per basso gradiente termico Aumenta la resistenza e la densità del manto nevoso 22

23 GRANI ARROTONDATI (MONOCRISTALLI) SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (3) Sottoclasse: 3c : Particelle arrotondate con poche sfaccettature in fase di sviluppo Forme di transizione per il crescere del gradiente termico GRANI ARROTONDATI (MONOCRISTALLI) SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (3) Sottoclasse: 3c : Particelle arrotondate con poche sfaccettature in fase di sviluppo Forme di transizione per il crescere del gradiente termico 23

24 ATTENZIONE ANCHE I LASTRONI DA VENTO SONO COMPOSTI DA CRISTALLI DI TIPO 3 SINTERIZZAZIONE PER AZIONE DEL VENTO (AZIONE MECCANICA) Esempio di distacco di lastrone su strato debole (cristallo sfaccettato 4) debole gradiente: sinterizzazione Con il procedere dei processi si formano legami molto forti. Per la sola azione della temperatura i tempi richiedono gironi. Gli stessi risultati possono essere raggiunti anche in poche ore dal vento: lastroni da vento 24

25 LE VALANGHE ASSOCIATE GRANI ARROTONDATI (3) valanghe a lastroni (in presenza di strati deboli sotto i lastroni stessi) CRISTALLI SFACCETTATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (4) 25

26 CRISTALLI SFACCETTATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (4) Sottoclasse: 4a : Particelle piene sfaccettate Forma solida a crescita cinetica Forte diffusione di vapore tra i cristalli nel manto nevoso Forte gradiente termico CRISTALLI SFACCETTATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (4) Sottoclasse: 4b : Piccole particelle sfaccettate Forma solida a crescita cinetica Forte diffusione di vapore tra i cristalli nel manto nevoso Forte gradiente termico Si formano negli strati prossimi alla superficie 26

27 CRISTALLI SFACCETTATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (4) Sottoclasse: Forme miste Particelle sfaccettate con arrotondamento recente delle facce Forma di transizione alla diminuzione del gradiente 4c Metamorfismi da gradiente medio ed elevato Si hanno sensibili differenze (>0,06 C/cm) tra strati creazione di un flusso ascensionale di vapore da strati "meno freddi" inferiori a quelli più freddi" superiori per trasporto di calore attraverso la fase ghiaccio (più conduttore dell'aria) e per trasporto di vapore (calore latente) quest'ultimo è piccolo = satura 2-3 pori superiori poi sublima e così via 27

28 Metamorfismi da gradiente medio ed elevato LE VALANGHE ASSOCIATE AI CRISTALLI SFACCETTATI Sono responsabili della formazione degli strati deboli dove si possono staccare le valanghe a lastroni ESEMPIO DI INCIDENTE PER IL DISTACCO DI UN LASTRONE SU CRISTALLI SFACCETTATI 28

29 CRISTALLI A CALICE: BRINA DI FONDO SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (5) Sottoclasse: Simbolo del cristallo Cristalli a calice e striati normalmente cavi Rapida crescita con elevato gradiente termico 5a CRISTALLI A CALICE: BRINA DI FONDO SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (5) Sottoclasse: Simbolo del cristallo Cristalli a calice e striati normalmente cavi Rapida crescita con elevato gradiente termico 5a 29

30 CRISTALLI A CALICE: BRINA DI FONDO SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (5) Sottoclasse: Simbolo del cristallo Colonne di brina di profondità Grandi forme di crescita cinetica a calice disposte a colonna 5b CRISTALLI A CALICE: BRINA DI FONDO SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (5) Sottoclasse: Simbolo del cristallo Cristalli a colonna molto grandi con asse c orizzontale (10-20 mm) Grandi forme di crescita cinetica disposte a colonna 5c 30

31 Metamorfismi da gradiente elevato (> 0, C/cm) il processo è molto attivo il vapore che sale sublima alla base dei granuli superiori con cristallizzazione esagonale e forte aumento delle dimensioni (si arriva anche ai cm) formazione di piramidi esagonali per lo più cave dette cristalli a calice o brina di fondo Metamorfismi da gradiente elevato il processo è favorito sui versanti in ombra, da bassa densità (alta tensione di vapore e presenza di aria), presenza di cavità (erbe alte, arbusti, ghiaioni, ecc.), da bassi spessori del manto nevoso (a pari temperatura aumenta il gradiente = con una differenza di 15 C tra il suolo e la superficie: con 150 cm di neve gradiente = 0,1 C/cm con 50 cm gradiente = 0,3 C/cm); ricordare che strati compatti impermeabili ( croste da fusione e rigelo) possono fungere da riduzione degli spessori del manto creando uno strato basale virtuale ricordare che questo processo richiede aria quindi non è possibile in presenza di acqua liquida o in nevi molto dense (per questo non avviene in strati che hanno subito fusione e rigelo anche in condizioni di alto gradiente; può avvenire sopra o sotto lo strato da fusione e rigelo) 31

32 Metamorfismi da gradiente elevato Sia i cristalli sfaccettati che quelli a calice vanno a costituire ottimi strati deboli e piani di scivolamento per le valanghe: le luminescenze sul piano di scivolamento sono date da questi cristalli la brina di profondità visivamente assomiglia a sale grosso la resistenza è quella dei grani di polistirolo cioè nulla LE VALANGHE ASSOCIATE AI CRISTALLI A CALICE E BRINA DI FONDO cristallo (5) valanghe a lastroni anche di fondo 32

33 LE VALANGHE ASSOCIATE AI CRISTALLI A CALICE E BRINA DI FONDO cristallo (5) valanghe a lastroni anche di fondo LE VALANGHE ASSOCIATE AI CRISTALLI A CALICE E BRINA DI FONDO cristallo (5) valanghe a lastroni anche di fondo 33

34 GRANI BAGNATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (6) GRANI BAGNATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (6) Sottoclasse: 6a Grani arrotondati a grappoli Legami molto forti Neve umida Grappoli di grani senza cicli di fusione e rigelo 34

35 GRANI BAGNATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (6) Sottoclasse: 6a Grani arrotondati a grappoli Legami molto forti Neve umida Grappoli di grani senza cicli di fusione e rigelo GRANI BAGNATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (6) Sottoclasse: 6a Grani arrotondati a grappoli Legami molto forti Neve umida Grappoli di grani senza cicli di fusione e rigelo 35

36 GRANI BAGNATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (6) Sottoclasse: 6b Policristalli arrotondati I singoli cristalli sono ghiacciati in un grano pieno policristallino, si trovano bagnati e rigelati Legami molto resistenti Frutto di cicli di fusione e rigelo GRANI BAGNATI SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (6) Sottoclasse: Neve fusa Cristalli arrotondati separati interamente immersi in acqua Legami poco resistenti Apporto di energia per radiazione solare solare, alta temperatura dell aria o apporto di acqua 6c 36

37 Metamorfismi da fusione e rigelo con temperature iniziali prossime allo zero Metamorfismi da fusione e rigelo tipici della primavera ma anche di periodi caldi in pieno inverno; quando la temperatura raggiunge gli 0 C = inizia la fusione e compare acqua liquida in torno ai grani Si smussano le spigolosità e si rompono i legami diretti; nel caso di ritorno a basse temperature si ha rigelo in fase finale del processo di fusione e rigelo = formazione di grossi grani arrotondati e formazione di policristalli formati dai grani di ghiaccio e dall'acqua capillare ghiacciata intorno e fra di essi 37

38 Metamorfismi da fusione e rigelo In caso di fusione se l acqua è molta = >10-15% si ha fluidificazione e lubrificazione = valanghe di neve fradicia (sia colate che valanghe catastrofiche) LE VALANGHE ASSOCIATE AI GRANI BAGNATI Valanghe di fondo Valanghe di neve fradicia Valanghe che corrono su pendii anche inferiori ai 30 38

39 CRISTALLI A PIUMA SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (7) 39

40 CRISTALLI A PIUMA SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (7) Sottoclasse: 7a Cristalli di brina di superficie Cristalli striati, a piuma, allineati, di solito piani, a volte aghiformi Forma di crescita cinetica nell aria Il tasso di crescita aumenta con l aumento dell umidita Cristallo fragile con resistenza al taglio molto bassa Molto pericoloso se inglobato nel manto nevoso da nuove precipitazioni CRISTALLI A PIUMA SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (7) Sottoclasse: 7a Cristalli di brina di superficie Cristalli striati, a piuma, allineati, di solito piani, a volte aghiformi Forma di crescita cinetica nell aria Il tasso di crescita aumenta con l aumento dell umidita Cristallo fragile con resistenza al taglio molto bassa Molto pericoloso se inglobato nel manto nevoso da nuove precipitazioni 40

41 CRISTALLI A PIUMA SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (7) Sottoclasse: Brina di cavità Cristalli striati piani o a piuma, formatisi in cavità, orientamento casuale Crescita cinetica in cavità Cristallo fragile con resistenza al taglio molto bassa Pericoloso per distacchi di fondo 7b MASSE DI GHIACCIO SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (8) 41

42 MASSE DI GHIACCIO SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (8) Sottoclasse: Strato di ghiaccio Strati sepolti nella neve sottoposti a fusione e rigelo Pioggia o acqua da fusione che dalla superficie percola e poi rigela Strati molto resistenti 8a MASSE DI GHIACCIO SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (8) Sottoclasse: Colonna di ghiaccio Corpo di ghiaccio verticale all interno degli strati di neve L acqua presente nei canali verticali ghiaccia a causa della conduzione termica della neve 8b 42

43 MASSE DI GHIACCIO SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (8) Sottoclasse: 8c Ghiaccio di fondo Strato di ghiaccio di fondo, alla base del manto nevoso L acqua ristagna sopra il substrato e ghiaccia per conduzione termica DEPOSITI DI SUPERFICIE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (9) 43

44 DEPOSITI DI SUPERFICIE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (9) Sottoclasse: 9a Brina Brina soffice, galaverna, goccioline d acqua sopraffusa ghiacciate sul posto Cresce con al densità della nebbia Se il processo dura a lungo si forma una crosta di ghiaccio sottile DEPOSITI DI SUPERFICIE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (9) Sottoclasse: 9a Brina Brina soffice, galaverna, goccioline d acqua sopraffusa ghiacciate sul posto Cresce con al densità della nebbia Se il processo dura a lungo si forma una crosta di ghiaccio sottile 44

45 DEPOSITI DI SUPERFICIE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (9) Sottoclasse: 9a Brina Brina soffice, galaverna, goccioline d acqua sopraffusa ghiacciate sul posto Cresce con al densità della nebbia Se il processo dura a lungo si forma una crosta di ghiaccio sottile DEPOSITI DI SUPERFICIE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (9) Sottoclasse: 9b Crosta da pioggia Superficie vetrosa sottile e trasparente Acqua piovana gelata sulla superficie della neve Crosta sottile e fragile 45

46 DEPOSITI DI SUPERFICIE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (9) Sottoclasse: 9c Crosta da sole, firnspiegel Superficie vetrosa o pellicola superficiale trasparente Acqua di fusione gelata sulla superficie della neve per effetto della radiazione solare Crosta sottile e fragile DEPOSITI DI SUPERFICIE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE Sottoclasse: 9d Crosta da vento Piccole particelle spezzettate o abrase, compattate e ben sinterizzate Crosta dura, a volte fragile Crosta sottile e fragile 46

47 DEPOSITI DI SUPERFICIE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE Sottoclasse: 9d Crosta da vento Piccole particelle spezzettate o abrase, compattate e ben sinterizzate Crosta dura, a volte fragile Crosta sottile e fragile DEPOSITI DI SUPERFICIE SIMBOLO PRINCIPALE CLASSE (9) Sottoclasse: 9e Crosta da fusione e rigelo Crosta formata da policristalli da fusione e rigelo riconoscibili Si forma vicino alla superficie Incremento della durezza con i cicli di fusione e rigelo 47

48 in realtà i processi non sono lineari = da un dendrite si può passare a un cristallo a calice con forte gradiente; si può passare da cristallo sfaccettato a grani fini con instaurarsi di basso gradiente solo le masse di ghiaccio e croste da fusione rigelo non tornano indietro = manca l aria per i processi ricostruttivi: possono solo fondere e rigelare perdendo progressivamente aria o sciogliersi completamente Metamorfismi i cicli possibili PER AIUTARSI USARE LA PIASTRINA CRISTALLOGRAFICA 48

49 PER AIUTARSI USARE LA PIASTRINA CRISTALLOGRAFICA 49