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Le monde de la science | Classification du climat de la neige

Comment le climat neigeux peut faire prendre conscience des problèmes d'avalanches potentiels

05/12/2024

Répartition du climat de la neige pour les Alpes suisses : (a) climat de la neige maritime, (b) climat de la neige de transition (transitional) et (c) climat de la neige continental selon Mock et Birkeland (2000). Les chiffres indiquent la fréquence aux stations IMIS ; pondération par distance inverse de l'interpolation entre les stations, sans tenir compte de la topographie.

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L'euphorie et le plaisir que suscite le ski chez de nombreuses personnes sont toujours liés aux dangers que ce sport comporte, notamment en terrain libre.

Dans le domaine de la recherche sur la neige et les avalanches, on recherche en permanence de nouvelles techniques, de nouveaux modèles et de nouvelles possibilités de vérification afin d'améliorer les systèmes d'alerte et les prévisions et de les rendre plus précises. Afin de comparer les expériences et les connaissances et de généraliser les résultats, il est possible d'établir une classification sommaire des caractéristiques de la neige dans la région. Celles-ci peuvent indiquer certains problèmes d'avalanche. Pour simplifier : existe-t-il des régions dans lesquelles certaines caractéristiques de la neige sont typiques ? Si oui, comment peut-on les délimiter et les désigner, que signifie "typiquement" et quelles sont les données utilisées?

Précisément : Il existe effectivement des régions dans lesquelles certains problèmes d'avalanche sont plus fréquents que d'autres. Cela peut être obtenu par une classification des données météorologiques. L'analyse de ces données permet une classification systématique et une compréhension plus approfondie des conditions d'enneigement régionales et de leur dynamique.

Des termes comme "typiquement," "généralement," ou "normalement" impliquent ici une base statistique basée sur des observations à long terme. En météorologie et en climatologie, une période d'observation de 30 ans s'est établie pour permettre de tirer des conclusions robustes sur les conditions climatiques et de dégager des modèles typiques. Cette base de données à long terme est indispensable pour identifier les conditions météorologiques qui entraînent la formation de problèmes d'avalanche spécifiques dans une région donnée et comment ces problèmes se comportent par rapport à d'autres régions. Nous allons maintenant expliquer plus en détail comment déterminer précisément l'apparition de certains problèmes d'avalanche dus à la neige.

Les problèmes d'avalanche, qui renvoient aux couches fragiles spécifiques à l'intérieur du manteau neigeux, qui peuvent être à l'origine d'une avalanche. Il faut noter qu'il n'y a pas qu'un seul problème par jour qui puisse être critique.

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Les avalanches ne représentent pas seulement un danger pour les amateurs de sports d'hiver, mais aussi pour les communes, les infrastructures et la société au quotidien. L'activité avalancheuse est principalement déterminée par deux facteurs : les facteurs permanents et les facteurs variables. Par facteurs permanents, on entend principalement la topographie, comme la pente du terrain, la rugosité de la surface, l'orientation, etc. qui ne changent que très lentement, voire pas du tout. Les facteurs variables comprennent principalement les variables météorologiques telles que les chutes de neige, la pluie, le vent ou la température. Ces variables météorologiques influencent la structure du manteau neigeux et les conditions d'enneigement par leur interaction dynamique spécifique. Certaines couches de neige peuvent entraîner la formation de couches fragiles à l'intérieur du manteau neigeux, ce qui peut provoquer des avalanches. Ces manteaux neigeux critiques peuvent être classés en cinq catégories (cinq en Europe, six aux États-Unis et au Canada, où l'on fait encore la distinction entre un problème de neige ancienne situé en profondeur dans le manteau neigeux et un problème de neige ancienne situé plus haut) et être désignés comme problèmes d'avalanche. Il s'agit des problèmes de neige fraîche, de neige soufflée, de neige ancienne, de neige glissante et de neige mouillée (pour en savoir plus : https://www.slf.ch/de/lawinenbulletin-und-schneesituation/wissen-zum-lawinenbulletin/typische-lawinenprobleme/).

Celles-ci servent avant tout à donner aux utilisateurs une vue d'ensemble et une évaluation du danger d'avalanche, mais elles ne se réfèrent qu'à une période courte et limitée, généralement un jour. Une période courte et limitée, car la neige se transforme constamment sous l'influence des changements météorologiques ou des cycles jour/nuit, adopte d'autres caractéristiques et modifie donc le danger d'avalanche. Pour faire des déclarations générales (le plus typique, le plus normal) ou pour avoir une impression générale des régions potentiellement plus touchées que d'autres par certains problèmes d'avalanches, il est judicieux de considérer plusieurs années. En météorologie, de telles analyses (c'est-à-dire par exemple s'il a tendance à pleuvoir plus ou à faire plus chaud dans une région que dans une autre) nécessitent, comme nous l'avons déjà mentionné, l'observation de périodes de 30 ans ou plus, dont les résultats sont alors appelés climat. Il en va de même pour l'analyse des tendances des conditions d'enneigement et d'avalanche. Comme le climat peut être défini comme une moyenne statistique de séries météorologiques, il sert de base à la caractérisation des conditions d'enneigement. Aux États-Unis et au Canada, une classification des climats de neige a été développée dans les années 1990 et au début des années 2000. Les climats de neige sont donc des conditions d'enneigement moyennées sur une période d'environ 30 ans pour un lieu ou une région donnée et doivent donner une vue d'ensemble des caractéristiques. Des efforts similaires ont été entrepris en Europe, mais il n'existe pas encore aujourd'hui de classification des climats de neige à l'échelle nationale, contrairement aux États-Unis. Cependant, au cours des trois ou quatre dernières années, un schéma établi aux États-Unis a été appliqué aux Alpes françaises.

Mais pourquoi est-il utile de disposer d'une classification du climat nival?

Comme nous l'avons déjà mentionné, les conditions météorologiques s'inscrivent dans la nature du manteau neigeux, ce qui détermine l'activité avalancheuse et son caractère. Par exemple, lorsqu'il neige beaucoup au début de l'hiver, le gradient de température entre le sol et la surface de la neige est très important, ce qui entraîne la formation de cristaux anguleux au sein du manteau neigeux, qui constituent une couche fragile critique pouvant parfois rester présente jusqu'au milieu de l'hiver ou du printemps. Certaines conditions d'enneigement sont donc liées à certaines couches fragiles ou à la probabilité d'apparition d'une couche fragile. Prenons un exemple : Dans une région où les températures sont souvent très froides et où les précipitations sont faibles, ce qui entraîne un manteau neigeux peu épais, la probabilité d'apparition de problèmes de neige ancienne est plus élevée, car ces conditions favorisent un gradient de température plus important au sein du manteau neigeux ou de certaines couches. Celui-ci favorise à son tour la formation de cristaux anguleux qui réduisent la stabilité du manteau neigeux et peuvent constituer une couche fragile susceptible de se décrocher. En revanche, dans les régions où les températures sont régulièrement plus chaudes, où il y a beaucoup de neige et où il pleut occasionnellement, le risque de problèmes de neige ancienne est nettement plus faible. Attention ici : dans les régions où il y a plus de précipitations (que de pluie et/ou de neige), ce sont alors d'autres problèmes d'avalanches qui dominent.

Ces connaissances permettent donc de déterminer un aperçu général des conditions d'enneigement et des problèmes d'avalanches qui y sont liés au sein d'une région. Cela peut servir de base à la prise de conscience d'un problème d'avalanche au sein d'une région. De plus, les changements liés au changement climatique peuvent être constatés à l'aide d'une classification existante.

Comment sont déterminés ces types de climat?

En Suisse, il existe 128 stations automatiques d'enneigement qui enregistrent des variables météorologiques telles que la hauteur de neige, la température, l'humidité relative, le vent, le rayonnement réfléchi à ondes courtes et les températures de la neige. Les stations sont principalement situées à une altitude comprise entre 1900 et 2700 mètres au-dessus du niveau de la mer. La médiane des stations se situe à 2300 mètres, ce qui correspond à l'altimétrie typique des zones de départ d'avalanches dans les Alpes suisses. Les stations IMIS représentent ainsi des zones de départ potentiel d'avalanches. Les enregistrements de ces stations sont introduits dans un modèle numérique qui simule le manteau neigeux et ses couches pour toute une saison hivernale. Chaque jour, un profil d'enneigement est déterminé sur la base des données mesurées, ou simulées, et ce pendant toute la saison. Il convient toutefois de noter qu'il s'agit de simulations. Ces données météorologiques simulées servent de base à la classification du climat nival.

A l'aide d'un modèle de classification établi par Mock & Birkeland (1), les données simulées de variables sélectionnées sont comparées à des valeurs seuils définies, puis attribuées à l'une des trois classes possibles. Pour chaque station, il est ensuite possible de déterminer la fréquence d'apparition de la classe correspondante. Les classes sont "maritime", "transitoire" et "continentale". Chaque classe est associée à des caractéristiques spécifiques de la neige, qui se distinguent en termes de précipitations (sous forme solide ou liquide, c'est-à-dire neige ou pluie), de température, de gradient de température du manteau neigeux et de teneur en eau dans la neige.

Maritime:

Températures douces
Chutes de neige abondantes et continues
Manteau neigeux dense
Des gradients de température faibles au sein du manteau neigeux

Continental :

Températures froides
Peu de chutes de neige

Manteau neigeux de faible épaisseur

Forts gradients de température au sein du manteau neigeux. Celui-ci rend la formation de cristaux anguleux plus probable (point de repère : lorsque le gradient de température à l'intérieur du manteau neigeux est supérieur à 10 °C, la formation de cristaux anguleux ou de gobelets est relativement probable). est relativement probable)

Transitionnel :

Propriétés intermédiaires entre "maritime" et "continental"
D'une part, déterminée par des chutes de neige considérables, d'autre part, par des couches fragiles dans lesquelles apparaissent des cristaux anguleux

Les résultats de la classification des climats nivologiques

La classification a montré que dans les Alpes suisses, le climat est à 45 % transitionnel, à 34 % maritime et à 21 % continental. Ces trois types de climat se dessinent également sur le plan géographique : le climat maritime domine sur le versant nord des Alpes et est également marqué sur le versant sud des Alpes. Entre les deux, on trouve surtout le climat transitionnel. Dans certaines parties du Valais et de l'Engadine, l'effet d'ombre des vallées sèches intra-alpines par rapport aux précipitations se reflète, ce qui conduit à une classification continentale prédominante.

Il convient de noter que pour la plupart des stations, plus d'un type de climat a pu être attribué. Cela signifie par exemple que pour la station de Simplon Wänghorn, sur 22 saisons, la majorité, à savoir 17, ont été classées comme transitionnelles, 3 comme maritimes, et 2 années comme continentales. Cette variabilité peut être attribuée à des influences à petite échelle, comme les caractéristiques orographiques déjà mentionnées. Les différences régionales observées reflètent en grande partie les modèles connus de répartition des précipitations dans les Alpes suisses. Compte tenu de la petite taille de la Suisse (environ 100 km d'extension nord-sud et 300 km d'extension ouest-est), il est surprenant que des différences aussi différenciées se forment dans les climats neigeux.

Perspectives:

Pour les Alpes françaises, comme nous l'avons déjà mentionné au début, le modèle de classification décrit a déjà été appliqué, et les climats d'avalanche ont été déterminés à l'aide d'une autre méthode (2). A l'aide d'un modèle numérique, les problèmes d'avalanche possibles ont été prévus pour chaque jour et le degré de criticité du problème a été évalué. On a notamment distingué les problèmes d'avalanche (neige fraîche, neige soufflée, neige ancienne et neige mouillée) et le type de déclenchement (spontané ou par un skieur). Ensuite, la combinaison typique des problèmes d'avalanche est déterminée pour chaque région. Pour une région donnée, on obtient ainsi une combinaison spécifique de neige fraîche, de neige soufflée et d'autres problèmes d'avalanche.

Ces combinaisons permettent d'identifier des régions présentant des schémas similaires, qui peuvent être réparties en quatre classes (Préalpes, Alpes du Nord et du Sud, et intra-alpines) et localisées géographiquement. Cette classification élargit la classification de la neige utilisée jusqu'à présent, car elle se réfère directement aux problèmes d'avalanche et pas seulement aux données météorologiques associées à l'apparition de certains problèmes d'avalanche.

Cette approche complète la classification du climat nival par les problèmes d'avalanche prédominants, ce qui serait également intéressant pour les Alpes suisses.

En résumé, il existe des régions qui sont caractérisées par des conditions d'enneigement similaires et qui présentent par conséquent des problèmes d'avalanche similaires. La classification de ces régions en fonction de leurs climats nivologiques typiques est surtout importante dans l'analyse scientifique et dans la comparaison internationale, par exemple avec des pays comme les États-Unis ou le Canada.

Il faut cependant souligner que la situation actuelle est décisive et que les conditions météorologiques et d'enneigement immédiates sont au premier plan dans la prévision des avalanches, car même dans une région généralement maritime et riche en neige, un problème de neige ancienne peut survenir un jour.

La connaissance des climats d'enneigement offre néanmoins des aperçus précieux et favorise la compréhension de la manière dont les manteaux neigeux se comportent dans différentes régions. De plus, cette connaissance peut aider à la planification, car elle permet de réagir de manière plus ciblée à des conditions spécifiques. Elle peut par exemple aider à estimer approximativement quelles régions présentent des conditions d'enneigement similaires lorsqu'on arrive dans une nouvelle région encore inconnue.

Ces possibilités de comparaison élargissent les connaissances en matière de gestion des risques d'avalanche et contribuent à la coopération internationale et à l'échange d'expériences.

Autres références:

La classification a été établie au cours d'un stage au WSL Institut pour l'étude de la neige et des avalanches SLF à Davos, sous la supervision du professeur Dr Jürg Schweizer. Les données utilisées ont également été mises à disposition par le SLF.

Pour la classification du climat de la neige:

1 : Mock, C. J., Birkeland, K. W. (2000). Climatologie des avalanches de neige dans les chaînes de montagnes de l'ouest des États-Unis. Bulletin de l'American Meteorological Society, 81(10), 2367-2392. doi : 10.1175/15200477(2000)081¡2367 : SACOTW¿2.3.CO;2.

Pour la classification des avalanches:

2 : Reuter B, Hagenmuller P, Eckert N (2023). Snow and avalanche climates in the French Alps using avalanche problem frequencies. Journal of Glaciology 69(277), 1292-1304. https://doi.org/10.1017/jog.2023.23.

Cartes des régions alpines françaises mettant en évidence la fréquence des saisons hivernales attribuées à l'un des quatre modèles typiques : "Préalpes", régions méridionales, septentrionales ou intra-alpines. Les simulations se réfèrent à l'altitude des zones de rupture typiques dans les régions et comprennent des données de 1958 à 2020. Pour les abréviations, voir Reuter et al. 2023, tableau 2, annexe A.

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