Una nueva herramienta de simulación 3D desarrollada por investigadores de ETH y SLF ahora permite predicciones significativamente más precisas de movimientos de masas alpinas complejos, lo que apoya la gestión del riesgo alpino.
En resumen
- Un nuevo modelo permite realizar predicciones precisas del flujo, la altura y el recorrido de movimientos de masas alpinas, como avalanchas de nieve, hielo y rocas.
- La herramienta de simulación 3D ha demostrado su alto nivel de precisión, también en los casos del deslizamiento de tierra en Brienz (GR) y la avalancha de roca y hielo en Blatten (VS).
- Además de proporcionar predicciones más precisas, el modelo también ofrece un valioso apoyo para la gestión de riesgos en las regiones alpinas.
Las recientes e importantes avalanchas de roca y hielo en los Alpes suizos, especialmente los dramáticos derrumbes cerca de Brienz y Blatten, también indican la necesidad de métodos de modelización aún más avanzados. Unos modelos más precisos no solo ayudan a mejorar la comprensión y la predicción de estos peligros naturales, sino que también facilitan una gestión más eficaz y segura de estos eventos en regiones montañosas pobladas.
Si bien los modelos clásicos de promediación en profundidad son muy útiles para las estimaciones de primer orden, muchos presentan dificultades al abordar terrenos accidentados e irregulares como el observado en Blatten, donde el comportamiento del flujo es altamente tridimensional. Esta es la conclusión de Johan Gaume, profesor de Movimientos de Masas Alpinas en la ETH de Zúrich y el Instituto WSL para la Investigación de Nieve y Avalanchas (SLF). Los modelos técnicamente denominados «de promediación en profundidad» no calculan cada movimiento dentro de un deslizamiento de tierra o una avalancha. En cambio, estiman un flujo promedio, que básicamente describe la velocidad y el espesor del flujo, y la dirección en la que se mueve toda la masa sobre el terreno.
En 2022, Johan Gaume y sus colegas publicaron un artículo científico fundamental titulado » Hacia un modelo predictivo de los movimientos de masas alpinos y las cascadas de procesos». Mediante una herramienta de simulación 3D de reciente desarrollo, lograron reproducir de forma realista varios eventos catastróficos, como la avalancha de hielo y roca de Piz Cengalo de 2017, la avalancha de nieve y roca de Flüela Wisshorn de 2019, el infame deslizamiento de tierra de Vajont de 1963 , seguido de una ola de inundación en un embalse, y la avalancha de hielo y nieve de Whymper de 2020.
Si bien estas simulaciones demostraron las capacidades de su modelo, se realizaron después de los acontecimientos, lo que hace difícil afirmar plenamente su poder predictivo para escenarios del mundo real.
Brienz: la primera prueba real de precisión
La verdadera prueba llegó en 2023, cuando el pueblo de Brienz fue evacuado debido al inminente derrumbe de una gran sección de la ladera. Basándose en su modelo, los investigadores realizaron las llamadas «simulaciones a ciegas», es decir, ejecutaron el modelo exactamente como se desarrolló originalmente, sin preajustar ningún parámetro para que se ajustara mejor al deslizamiento de tierra que se produjo posteriormente. Esto demostró que el modelo era fiable y no estaba adaptado a una situación específica.
La cantidad de material liberado se estimó con base en el movimiento de la superficie de la montaña a lo largo del tiempo, mientras que la resistencia al deslizamiento de rocas se estimó con cautela utilizando los resultados de las pruebas de roca. «Nuestra simulación predijo que la avalancha resultante se detendría a solo unas decenas de metros de las primeras casas. Estos resultados se compartieron informalmente con las autoridades cantonales y, en última instancia, coincidieron con gran precisión con la extensión real del deslizamiento de tierra», afirma Johan Gaume.
En mayo de 2025, surgió otra situación crítica cuando la aldea de Blatten se enfrentó a la evacuación debido al riesgo de una falla masiva de roca y hielo. Aunque no se puso en servicio oficialmente…Sin contacto directo con las autoridades del Valais, Gaume y sus colegas comenzaron a realizar simulaciones. Su objetivo era probar aún más su modelo predictivo en un escenario aún más complejo y precario que el de Brienz, ya que en Blatten, además de roca y agua, también había hielo, y el terreno es extremadamente complejo.
Modelado preciso de la avalancha de roca y hielo de Blatten.
“Dada la dramática situación en Blatten y la novedad de nuestro enfoque de modelado, procedimos con gran cautela y sometimos el modelo a un riguroso proceso de verificación para garantizar su precisión y fiabilidad”, señala Gaume. Los investigadores modelaron la liberación de una mezcla de roca y hielo de 10 millones de metros cúbicos, asumiendo que la caída de rocas arrastraría o provocaría el colapso del glaciar.
Esta estimación del volumen se basó en evaluaciones de expertos, que situaron el volumen de roca entre 3 y 5 millones de metros cúbicos, y en el tamaño conocido del glaciar, estimado en aproximadamente 5 millones de metros cúbicos. Esta estimación coincidió estrechamente con el volumen de roca, escombros y hielo de 9,3 millones de metros cúbicos determinado en el análisis posterior al evento realizado por glaciólogos de la ETH de Zúrich y el SLF, dirigidos por Daniel Farinotti (véase la hoja informativa en ETH News del 4 de junio de 2025).
Para el coeficiente de fricción, que caracteriza la resistencia al deslizamiento, los investigadores seleccionaron un valor de 0,2, una estimación prudente, bien respaldada por la experiencia de avalanchas de roca y hielo anteriores (véase la Figura 1). Si bien este valor es ligeramente inferior al que mejor se ajusta a eventos reales previos (0,25), los investigadores justifican su elección señalando la variabilidad histórica, señalando que algunas avalanchas pasadas mostraron una resistencia al deslizamiento incluso menor.
Una nueva simulación del colapso del glaciar en Blatten muestra la caída de masas de roca y hielo a lo largo de todo el descenso, hasta el momento en que la masa del deslizamiento casi alcanza el pueblo de Weissenried. Fig. 2. El color indica la velocidad. (Imagen: ETH Zurich / WSL-Institute SLF)
El modelo captura los efectos de las ondas de choque.
En las últimas semanas, el equipo revisó las simulaciones iniciales inéditas y observó que usar un valor de fricción ligeramente superior, de 0,23, habría mejorado aún más la coincidencia. Además, se demostró una vez más que el modelo es capaz de gestionar de forma realista procesos en cascada en topografías complejas y escarpadas.
“En general, hemos logrado un nivel de precisión predictiva que permite a nuestro modelo proporcionar estimaciones más precisas de los complejos movimientos de masas alpinas en el futuro, tanto en términos de qué tan lejos podrían extenderse ladera abajo como de qué parte del fondo del valle podrían cubrir”, afirma Gaume.
«Ahora disponemos de una herramienta fiable y lista para usar que nos permite apoyar a las autoridades con simulaciones que evalúan las posibles consecuencias de los inminentes movimientos de masas», añade, aclarando que estas simulaciones científicas no han sido comunicadas a las autoridades del Valais y no forman parte de las investigaciones oficiales en curso ni de los esfuerzos de gestión de riesgos.
Al igual que en la realidad, los resultados de la simulación indican que la mayor parte de Blatten está destruida, mientras que la zona vecina de Weissenried se salva por poco del desprendimiento de rocas y hielo. El modelo muestra con gran precisión un descentramiento de la masa colapsada de 1,2 kilómetros en el lado suroeste del valle y 700 metros en el lado noreste, valores que resultan muy precisos en comparación con el desastre real.
Un factor clave en el caso del glaciar Birch sobre Blatten fue la complejidad del terreno: el flujo de roca y hielo comenzó en una zona relativamente abierta, se estrechó drásticamente y terminó en una garganta que no estaba alineada con la dirección inicial del movimiento. Esto creó un efecto de onda expansiva que hizo que parte de la masa de flujo descendente se elevara por el aire (como se capturó en los videos del evento), un fenómeno que los modelos tradicionales no suelen captar. Cabe destacar que se reportaron partículas que alcanzaron alturas superiores a los 100 metros sobre la superficie del terreno.
Las herramientas más utilizadas en la práctica de la ingeniería para modelar avalanchas de nieve, avalanchas de rocas y flujos de escombros suelen basarse en métodos 2D de promediación de profundidad. Estos asumen que el flujo de roca y agua es superficial y permanece en contacto constante con el terreno, lo que genera una fricción continua. «En cambio, nuestro modelo 3D permite que las partículas se desprendan de la superficie, reduciendo la fricción del suelo y capturando con precisión las fases en suspensión; esto es fundamental para simular el comportamiento del flujo y su deslizamiento en terrenos empinados o complejos», explica Gaume.
Hacia una modelización avanzada en la gestión de riesgos
Estos modelos proporcionan información más realista sobre la dinámica del flujo, las zonas de impacto y las distancias de escape, lo que, en última instancia, permite tomar decisiones mejor fundamentadas y mitigar riesgos de forma más eficaz. «Nuestro objetivo no es sustituir las herramientas 2D existentes, sino ofrecer una solución complementaria allí donde los modelos clásicos puedan alcanzar sus límites. Trabajamos activamente para que nuestro modelo sea accesible y utilizable para profesionales y autoridades», explica Gaume.
“Tenemos en alta estima a las autoridades del Lötschental y de Brienz por la forma ejemplar en que han gestionado, y siguen gestionando, la situación, y sentimos una profunda compasión por los residentes que han perdido sus hogares y pertenencias”, enfatiza Gaume. “Trágicamente, el derrumbe del glaciar también se cobró una vida, lo que nos recuerda el enorme coste humano de estos desastres naturales”.
Esto refuerza aún más la determinación de Gaume de hacer todo lo posible para garantizar que la predicción y la alerta temprana de tales eventos sean aún más eficaces en el futuro. Al recordar las primeras etapas del modelado de la avalancha de roca y hielo, Gaume recuerda la inquietante sorpresa que sintió cuando las simulaciones indicaron por primera vez la posible destrucción de la aldea:
Por mi parte, los resultados iniciales que obtuve me parecieron poco realistas, sobre todo debido al importante flujo ascendente hacia Weissenried. Si hubiera tenido la oportunidad de visitar el sitio antes de ejecutar la simulación, probablemente estos resultados me habrían parecido aún menos plausibles, dada la altitud del pueblo con respecto al río Lonza. Por lo tanto, consideré esencial discutirlos con mis colegas antes de tomar medidas más formales.
Con su modelo recientemente desarrollado, los investigadores de ETH y SLF han dado un paso importante para hacer que las herramientas de simulación 3D sean aún más precisas para futuras evaluaciones de riesgos, especialmente en entornos alpinos complejos, y, con suerte, ayudar a reducir el alcance de los daños y las pérdidas en el futuro.Play VideoSimulación de alta precisión del desprendimiento de rocas y hielo en Blatten. (Simulación: ETH Zurich / WSL Institute SLF)
Referencia
Cicoira, A, Blatny, L, Li, X, Trottet, B, Gaume, J. Hacia un modelo predictivo multifásico para movimientos de masas alpinas y cascadas de procesos. En: Engineering Geology, vol. 310, 2022. DOI:
Blatny L, Gray JMNT, Gaume J. Un modelo de reología μ(I) en estado crítico para flujos granulares cohesivos. Journal of Fluid Mechanics . 2024; 997: A67. DOI: 1
ETH Zürich News. Traducido al español
