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Poudrerie

Poudrerie 2 2020/21 | Pourquoi un ciel dégagé joue plus souvent un rôle décisif pour la formation de couches fragiles que des températures basses

Le développement de couches de neige ancienne fragiles se poursuit

28/11/2020
Lukas Ruetz
Chaque jour, la marmotte nous salue avec le soleil et un ciel généralement sans nuages. C'est surtout à proximité de la surface qu'il règne ainsi dans le manteau neigeux un écart de température massif sur quelques centimètres - souvent malgré des températures positives jusqu'à des altitudes élevées.

A chaque journée de beau temps, la fourmilière du manteau neigeux continue de travailler sous haute pression à la formation de couches fragiles de neige ancienne. La plupart du temps, on apprend ou on entend que les basses températures sont responsables de la formation de couches fragiles ayant subi une métamorphose constructive. Cependant, il ne règne actuellement que des températures légèrement négatives - voire aucune - même sur les montagnes les plus élevées. Bien sûr, ce que l'on entend n'est pas faux : le froid favorise la métamorphose constructive à grande échelle dans le manteau neigeux. Cependant, une longue période de beau temps avec un faible ensoleillement en automne, au début ou au milieu de l'hiver est bien plus souvent responsable de la formation de couches fragiles que les basses températures. Car le même effet se produit alors pour le manteau neigeux.

Influence du gradient de température

Le gradient de température est déterminant pour le type de transformation dans le manteau neigeux. C'est-à-dire le changement de température par centimètre de manteau neigeux ou, en bon français, l'importance du gradient de température. Si le manteau neigeux est partout à la même température, par exemple à -5°C du haut en bas, le travail dans la fourmilière est tout aussi intense. Toutefois, il ne s'agit pas d'une transformation constructive, mais d'une transformation destructive. Le manteau neigeux devient alors plus compact et les cristaux de neige plus petits et plus ronds.

Les fourmis commencent à modifier la fourmilière sous forme de transformation constructive dès que la température varie de 0,15°C par centimètre, ou de 15°C par mètre. Les cristaux deviennent alors plus anguleux, plus grands et plus lâches. Plus la différence de température est importante dans un petit espace, plus la transformation constructive est importante.

L'influence de la température absolue

Mais la température absolue est également déterminante : un manteau neigeux tempéré en permanence à -15°C se dégrade plus lentement qu'un manteau neigeux tempéré en permanence à -1°C.

À l'école, on a appris en physique que la température n'est rien d'autre que la vitesse de déplacement des molécules. Plus il fait chaud, plus celles-ci s'agitent rapidement. Plus il fait chaud dans une couche de neige, plus celle-ci se transforme rapidement - que ce soit en se dégradant ou en se construisant. Car les fourmis peuvent tout simplement y travailler plus rapidement. Une température de surface de -15°C pour un manteau neigeux d'un mètre d'épaisseur et une température de 0°C à la base du manteau neigeux présentent un gradient de température exactement aussi prononcé qu'un manteau neigeux d'une température de surface de -31°C et de -16°C à un mètre sous la surface. Le gradient est à chaque fois de 15°C pour 1 mètre de neige. Malgré cela, la transformation constructive est beaucoup plus forte dans la zone absolument plus chaude, car le travail et la transformation y sont plus rapides.

La température de surface

Comme le manteau neigeux est toujours à 0°C ou à peine plus froid à sa base, la température de surface du manteau neigeux joue le rôle principal dans la formation de couches fragiles persistantes lors d'un problème de neige ancienne près du sol.

La température de surface est un produit de

  1. l'irradiation

  2. le rayonnement

  3. la température de l'air

  4. l'humidité de l'air

Ces quatre paramètres jouent un rôle essentiel.

La température de l'air est en échange direct avec le manteau neigeux par "contact" - comme lorsque nous saisissons une plaque de cuisson chaude ou froide et que la chaleur se transmet de la plaque à la main. On parle ici de chaleur sensible ou de conduction thermique.

L'humidité de l'air influence la température de surface par la sublimation du manteau neigeux. Moins l'humidité de l'air est importante, plus la neige "s'évapore" à la surface car il y a plus d'eau dans l'air. L'évaporation ou la vaporisation refroidit la surface de la neige. Plus la neige se sublime, plus la surface est refroidie. On parle ici de chaleur latente, cachée. Car elle n'est libérée ou extraite que lorsqu'une transition de phase a lieu. Le passage de l'état solide à l'état gazeux retire de la chaleur. De gazeux à solide - c'est-à-dire lorsque du givre se forme au sol - un peu de chaleur est libérée.

En ce qui concerne le rayonnement, nous distinguons respectivement le rayonnement à ondes courtes, dont fait partie le rayonnement solaire, et le rayonnement à ondes longues, c'est-à-dire le rayonnement thermique que l'on connaît de la cabine infrarouge. La neige ne produit pas de rayonnement à ondes courtes par elle-même. Elle ne peut être réchauffée que par un rayonnement incident à ondes courtes. Mais elle ne peut pas se refroidir en émettant elle-même un rayonnement à ondes courtes.

La situation est différente pour le rayonnement à ondes longues. La neige est le parfait radiateur dans le domaine des ondes longues - un soi-disant corps noir. Mais nous, les humains, ne voyons avec nos yeux que les rayons à ondes courtes. La neige émet un rayonnement thermique massif et se refroidit donc. Et c'est là que nous arrivons au point crucial.

Le ciel clair

Si le ciel est dégagé, aucun rayonnement à ondes longues ne revient des nuages vers le manteau neigeux. Pour simplifier, on parle généralement de la réflexion du rayonnement à ondes longues sur une couverture nuageuse. Ce n'est pas tout à fait exact, mais cela ne change rien à la compréhension. En fait, les nuages absorbent le rayonnement à ondes longues de la surface de la terre - dans notre cas, du manteau neigeux. Ils transforment ce rayonnement en chaleur et, en contrepartie, ils émettent à nouveau un "nouveau" rayonnement à ondes longues en direction de la surface terrestre.

En fin de compte, la surface de la neige ne peut que peu ou pas se refroidir en présence d'un écran nuageux. La plupart du temps, elle reste alors dans la zone de température de l'air. Si l'air est nettement plus chaud que 0°C, le manteau neigeux ne peut évidemment pas se réchauffer autant que l'air. Il fond alors simplement à sa place.

Lorsque le ciel est dégagé, la surface de la neige se refroidit massivement en dessous de la température de l'air. En combinaison avec une faible humidité de l'air, cela peut aller jusqu'à 20°C en dessous de la température de l'air environnant.

Actuellement, la surface de la neige se situe généralement entre 7 et 15°C en dessous de la température de l'air. Là où le soleil ne brille pas ou très peu, c'est le cas 24 heures sur 24. Là où le soleil apporte encore un rayonnement à ondes courtes, le manteau neigeux peut se réchauffer nettement pendant quelques heures.

Le gradient de température actuel

Il en résulte actuellement un gradient massif dans le manteau neigeux. Surtout dans les zones non ensoleillées, 24 heures sur 24.

Le gradient est massif non seulement en raison de la basse température de surface, mais aussi de la faible hauteur de neige. Avec peu de neige, la variation de température par centimètre est finalement plus forte pour une même température de surface qu'avec beaucoup de neige.

Conclusion

Le plus souvent, le début de l'hiver est marqué par des situations anticycloniques plutôt chaudes et durables. Ce sont presque toujours elles qui sont responsables de la formation d'un problème de neige ancienne près du sol. Bien entendu, une vague de froid prolongée transforme également le manteau neigeux en le reconstituant fortement. S'il reste longtemps extrêmement froid avec un ciel dégagé, la transformation est encore plus intense. Seulement, cela se produit très, très rarement sous cette forme.

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