CURSO DE TECNICAS INVERNALES

Nivología I

Sergio Miranda C.

NIVOLOGIA I

Contenido:

1. Ciclo del agua

• Génesis de la nieve

2. Manto nivoso (Metamorfosis de la nieve depositada, Tipos de cristal, Tipos de nieve,Isotérmica, gradiente térmico)

CICLO DEL AGUA

• Evaporación: gasificación del agua (liquida) por la T°.

• Condensación: paso de una sustancia en forma gaseosa a forma líquida.

• Licuofacción: una sustancia pasa del estado gaseoso al líquido, por acción de la temperatura y el aumento de presión, llegando a una sobrepresión elevada, hecho que diferencia a la licuefacción de la condensación.

• Solidificación: de líquido a sólido, producido por una disminución en la temperatura. Es el proceso inverso a la fusión.

• Condensación Solida: Cundo se enfría el gas de forma brusca, no se convierte en líquido, sino que pasa directamente al estado sólido (hielo).

• Fusión: por el aumento de la temperatura el solido (hielo) se transforma en liquido.

• Sublimación: el aumento de temperatura es brusco, el solido (hielo) se transforma en gas (vapor), sin pasar por liquido.

FORMACIÓN Y CAÍDA DE NIEVE

• Nubes y formación de nubes

• Formación de cristales de nieve

• Propiedades de los cristales

• Formación de la precipitación

FORMACIÓN DE CRISTALES DE NIEVE EN LAS NUBES

• Hay tres requerimientos para la formación de nubes.

– Suficiente humedad en el aire para que condense.

– Presencia en la atmósfera de núcleos de condensación.

– Enfriamiento a causa de la condensación.

CRISTAL DE NIEVE

El tipo de cristal es dependiente de la temperatura

Patrón de crecimiento de los cristales de nieve

-20 -15 -10 -5 0

tem p era tu re (d eg rees C )

100% p lan ar

100% co lu mn ar

p r ism

face

b asa l

p lan e

a-axis c-axis a-axis

CRECIMIENTO DE UN CRISTAL

TIPO DE CRISTALES

TIPO DE CRISTALES

AGUJAS

TIPO DE CRISTALES

AJUGAS

TIPO DE CRISTALES

COLUMNAS TAPADAS

TIPO DE CRISTALES

PLATO

TIPO DE CRISTALES

ESTRELLA

TIPO DE CRISTALES

CRISTAL

REMED

CLASIFICACIÓN DE TIPOS DE CRISTALES DE

NIEVE

CLASIFICACIÓN DE TIPOS DE CRISTALES DE

NIEVE

CLASIFICACIÓN DE TIPOS DE CRISTALES DE NIEVE

Plaquetas: De formas planas y normalmente

hexagonales.

Estrellas: Formas estrelladas con seis ramas.

Columnas: Barritas cilíndricas o trapezoidales.

Agujas: Formas de aguja que pueden cruzarse.

Dendritas: Estrellas tridimensionales, no planas.

Columnas entre plaquetas: Unión entre ambas formas.

Partículas irregulares: Cristales sin una forma concreta.

Nieve granulada: Granizo menudo y blando.

Gránulos de hielo: Granizo menudo y compacto.

Granizo: Bolas de hielo duro.

MANTO DE NIEVE

Características

•Tamaño de grano

•Contenido de agua

•Estructura termal

•Metamorfismo de la

nieve

CARACTERISTICAS DEL MANTO DE NIEVE

• ¿Qué es el manto de nieve?– Medio poroso

• Hielo + aire (+ agua líquida)

– Generalmente compuesto de diferentes capas de tipos de nieve• Más o menos homogéneo dentro de una

capa de nieve

– Hielo está en forma de cristal y granos unidos entre si• Forman algunas texturas que tienen mayor

resistencia

• Atributos generales del tipo de grano

– Apariencia:

• solido, hueco, quebradizo, parcialmente fundido, redondeado, angular

– Superficie:

• Caras redondeadas, angulosas o estriadas.

– Interconexión:

• unidos, no unidos, tamaño, unión, agrupados, número de uniones por grano, textura orientada

TIPO DE GRANOS EN EL MANTO DE NIEVE

Rime on Plate Crystal Early Rounding Faceted Growth Early Sintering (Bonding)

Wind-Blown Grains Melt-Freeze withNo Liquid Water

Melt-Freeze withLiquid Water

Faceted Layer Growth Hollow, Faceted Grain(Depth Hoar)

CARACTERISTICAS DEL MANTO DE NIEVE

• Tamaño del grano

– Tamaño promedio de los granos del manto de nieve

• Se mide la mayor extensión en mm

Termino Tamaño (mm)

Fino

Medio

Grueso

Muy grueso

Extremo

Muy fino < 0.2

0.2 - 0.5

0.5 - 1.0

1.0 - 2.0

2.0 - 5.0

> 5.0

CARACTERISTICAS DEL MANTO DE NIEVE

• Contenido agua del manto de nieve

– Humedad, Porcentaje por volumen

Termino

Húmedo

Mojado

Muy mojado

Slush

Seco

Rango aproximado

<3%

3-8%

8-15%

>15%

0%

• Gradiente diario de

temperatura0 -5 -10

0

20

40

60

80

100

120

140

Tem perature (oC )

Even ingD ay

Tem pera ture

P rofile

Snow Surface

Snow Pack

G round Surface

Metamorfismo* de la nieve

Transformaciones debido al efecto de acciones

mecánicas sobre los cristales de hielo, y de

acciones dinámicas en el interior del manto

de nieve (Hill y Johston, 2007).

Metamorfismo de la nieve

• Cambios en la morfología de los granos es función de la temperatura y presión

• Factores que cambian por el metamorfismo

– densidad -- tensión

– porosidad -- conductividad termal

– reflectividad

de la energía

radiativa

Metamorfismo del Manto nivoso (o de la nieve).

¿Porque nos importa esto?

– Nos interesa saber como están unidas las capas de nieve unas a otras. Una cohesión débil entre las capas o entre una capa y el suelo podría perfectamente provocar un alud(Hill y Johston, 2007).

Metamorfismo de la nieve

• Dos tipos de metamorfismo:

– Seco

• No hay agua líquida presente

• Temperatura menor que 0oC

• Estado sólido en equilibrio con vapor

– Húmedo

• Agua líquida presente

• Temperatura igual a 0oC (usualmente)

Metamorfismo de la nieve

• Metamorfismo Seco:– Generado por movimiento de vapor de agua

en los poros

– Movimiento de vapor es generado por gradiente de presión, controlado por:• temperatura: presión de vapor de saturación

depende de la temperatura; áreas más calientes pueden tener mayor vapor que áreas frías

• radio de curvatura: como la curvatura es una parte particular del grano de nieve; si incrementa el radio de curvatura, incrementa densidad de vapor

• Tamaño de grano: decrece tamaño de grano, incrementa radio de curvatura, incrementa densidad de vapor

Metamorfismo de la nieve

• Dos tipos de Metamorfismo seco:

– Equitemperatura (ET)

• Destructivo – destruye estructura cristalina

– Gradiente de Temperatura (TG)

• Constructivo - construye granos

Metamorfismo de la nieve

• ET Metamorfismo seco:• Reduce superficie a razón de volumen, por eso

aumenta densidad (llena poros)

• Incremento de resistencia estructural (construye uniones)

• Redondea granos de nieve

Metamorfismo de la nieve

• TG Metamorfismo seco:• Construye granos angulares, con pobre

uniones

• Resistencia disminuye, densidad decrece

• Gradiente de temperatura igual o mayor a 10oC/m

• Densidad de la nieve menor 350 kg/m3

– Mantener suficiente flujo de vapor

Metamorfismo de la nieve

• Metamorfismo de nieve húmeda:• Agua líquida en manto de nieve

• Actúa como:– Pequeños granos son destruidos

– Grandes granos son redondeados

• Fundimiento y congelamiento da como resultado uniones de granos mayores

CARACTERISTICAS DEL MANTO DE NIEVE

• Contenido agua del manto de nieve

– Humedad, Porcentaje por volumen

• Metamorfismo de hielo – deshielo

• Acá el agente es el agua liquida. Ya sea que proceda del calor exterior (acción solar o alta temperatura ambiental), o de la condensación y de la precipitación interna.

• El hielo se forma cuando una fase líquida está presente.

• Esta transformación es frecuente en primavera, pero también lo encontraremos en las laderas soleadas en invierno. Así, es fácil que encontremos hielo en invierno en las laderas norte y en las sur encontremos nieve polvo poco transformada.

• En cualquier caso, la consistencia y estabilidad de un manto que ha sufrido este metamorfismo es máxima por la noche y en las primeras horas de la mañana. Al medio día y por la tarde será todo lo contrario: existirá un alto riesgo de avalanchas de fusión. El agua que fluye con relativa abundancia llega fácilmente a los niveles inferiores del manto de nieve, donde horadará los anclajes de la misma, o lubricará la superficie del suelo, facilitando su desprendimiento.

• En cualquier caso, la consistencia y estabilidad de un manto que ha sufrido este metamorfismo es máxima por la noche y en las primeras horas de la mañana. Al medio día y por la tarde será todo lo contrario: existirá un alto riesgo de avalanchas de fusión. El agua que fluye con relativa abundancia llega fácilmente a los niveles inferiores del manto de nieve, donde horadará los anclajes de la misma, o lubricará la superficie del suelo, facilitando su desprendimiento.

Transformaciones por viento

• Rasgo principal del manto nivoso en montaña y en algunos casos es fundamental para la formación de avalanchas.

• Mecanismos de transporte – Rodado: supone un movimiento tipo arrastre de

partículas a lo largo de la superficie.

– Salto: cuando las partículas caen a lo largo de la superficie formando una capa de unos 10 cm de altura de nieve.

– Suspensión: es causada por remolinos turbulentos que levantan partículas hasta decenas de metros por encima de la superficie.

Transformaciones por viento

Bibliografía

• Luca, Rodrigo. 2008.Avalanchas de Nieve, Curso de Formación General. En:www.lapetus.uchile.cl/lapetus/archivos/1224527187Avalanchas.pps

• Ricart y Veres y col. 2004. “Frío y Montaña”. Ed. Desnivel.

• Hill y Jonston. 2007. “Técnicas de Montaña. Manual practico para monitores y guías”. Ed. Desnivel.

• Escuela Nacional de Montaña (ENAM). “La Nieve”.

Muchas Gracias.