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Sensitivity analyses in snow avalanche dynamics modeling and implications when modeling extreme events / Christopher P. Borstad in Canadian geotechnical journal, Vol. 46 N° 9 (Septembre 2009) 

Public ISBD [article]  in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 9 (Septembre 2009) . - pp. 1024–1033 Titre : Sensitivity analyses in snow avalanche dynamics modeling and implications when modeling extreme events Type de document : texte imprimé Auteurs : Christopher P. Borstad, Auteur ; D. M. McClung, Auteur Article en page(s) : pp. 1024–1033 Note générale : Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Avalanche  dynamics  Extreme  events  Sensitivity  analysis  Dynamique  d’avalanche  Evénements  extrêmes  Analyse  de  sensibilité Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : We present the first snow avalanche dynamics model simulations to start in the middle of the avalanche path at the maximum expected speed for an extreme event. We first present a sensitivity analysis of the dynamics model to the various model inputs. A single-parameter Coulomb-type friction formulation is used in the model. This formulation is supported by various experiments and full-scale observations of avalanche flow that demonstrate a coupling between the shear and normal forces in flowing snow. The dynamics model is shown to be most sensitive to changes in the friction coefficient. We suggest that the precision in the friction coefficient necessary to confidently use a dynamics model to predict runout distances is higher than the current state of knowledge about avalanche resistance mechanisms. This result leads to the new modeling technique that starts numerical simulations at the midpoint of the length of the avalanche path at maximum speed. The Coulomb friction coefficient is chosen to produce a unique speed profile from this new starting point at maximum speed to a state of rest at an empirically pre-determined runout position. The technique reproduces the observed sharp deceleration of avalanche flow in the runout zone. Nous présentons dans cet article les premières simulations d’un modèle dynamique d’avalanches de neige qui débutent au milieu du chemin de l’avalanche à la vitesse maximale attendue pour un événement extrême. Premièrement, une analyse de sensitivité du modèle dynamique est présentée par rapport à plusieurs intrants du modèle. Le modèle utilise une formulation de friction de type Coulomb à paramètre unique. Cette formulation est supportée par différents essais et observations à l’échelle réelle d’avalanche qui démontrent un couplage entre les forces de cisaillement et les forces normales dans l’écoulement de neige. Le modèle dynamique est le plus sensible aux variations du coefficient de friction. Il est suggéré que la précision nécessaire du coefficient de friction pour utiliser un modèle dynamique pour prédire les distances de parcours soit plus élevée que le niveau des connaissances actuelles sur les mécanismes de résistance aux avalanches. Ces résultats ont amené à la nouvelle technique de modélisation qui commence les simulations numériques au milieu de la longueur du trajet de l’avalanche à vitesse maximale. Le coefficient de friction de Coulomb est choisi de façon à produire un profil de vitesse unique à partir de ce nouveau point de départ à vitesse maximale jusqu’à l’état de repos à une position prédéterminée empiriquement du parcours. La technique permet de reproduire la décélération marquée de l’écoulement de l’avalanche observée dans la zone de parcours. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...] [article] Sensitivity analyses in snow avalanche dynamics modeling and implications when modeling extreme events [texte imprimé] / Christopher P. Borstad, Auteur ; D. M. McClung, Auteur . - pp. 1024–1033. Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 9 (Septembre 2009) . - pp. 1024–1033 Mots-clés : Avalanche  dynamics  Extreme  events  Sensitivity  analysis  Dynamique  d’avalanche  Evénements  extrêmes  Analyse  de  sensibilité Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : We present the first snow avalanche dynamics model simulations to start in the middle of the avalanche path at the maximum expected speed for an extreme event. We first present a sensitivity analysis of the dynamics model to the various model inputs. A single-parameter Coulomb-type friction formulation is used in the model. This formulation is supported by various experiments and full-scale observations of avalanche flow that demonstrate a coupling between the shear and normal forces in flowing snow. The dynamics model is shown to be most sensitive to changes in the friction coefficient. We suggest that the precision in the friction coefficient necessary to confidently use a dynamics model to predict runout distances is higher than the current state of knowledge about avalanche resistance mechanisms. This result leads to the new modeling technique that starts numerical simulations at the midpoint of the length of the avalanche path at maximum speed. The Coulomb friction coefficient is chosen to produce a unique speed profile from this new starting point at maximum speed to a state of rest at an empirically pre-determined runout position. The technique reproduces the observed sharp deceleration of avalanche flow in the runout zone. Nous présentons dans cet article les premières simulations d’un modèle dynamique d’avalanches de neige qui débutent au milieu du chemin de l’avalanche à la vitesse maximale attendue pour un événement extrême. Premièrement, une analyse de sensitivité du modèle dynamique est présentée par rapport à plusieurs intrants du modèle. Le modèle utilise une formulation de friction de type Coulomb à paramètre unique. Cette formulation est supportée par différents essais et observations à l’échelle réelle d’avalanche qui démontrent un couplage entre les forces de cisaillement et les forces normales dans l’écoulement de neige. Le modèle dynamique est le plus sensible aux variations du coefficient de friction. Il est suggéré que la précision nécessaire du coefficient de friction pour utiliser un modèle dynamique pour prédire les distances de parcours soit plus élevée que le niveau des connaissances actuelles sur les mécanismes de résistance aux avalanches. Ces résultats ont amené à la nouvelle technique de modélisation qui commence les simulations numériques au milieu de la longueur du trajet de l’avalanche à vitesse maximale. Le coefficient de friction de Coulomb est choisi de façon à produire un profil de vitesse unique à partir de ce nouveau point de départ à vitesse maximale jusqu’à l’état de repos à une position prédéterminée empiriquement du parcours. La technique permet de reproduire la décélération marquée de l’écoulement de l’avalanche observée dans la zone de parcours. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...]