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Poudrerie

Poudrerie 6 2019/20 | Métamorphose descendante & montante expliquée simplement

Quels sont les processus de transformation qui se produisent dans le manteau neigeux ?

28/12/2019
Stefanie Höpperger
Les cristaux de neige commencent déjà à se modifier sur le chemin entre le nuage et le sol. Il se peut qu'une couche d'air soit plus chaude et que le cristal dégèle un peu, ou que plusieurs cristaux se collent ensemble pour former de gros flocons. S'il y a du vent, les fines ramifications des cristaux se cassent. Une fois au sol, le calme ne revient pas - c'est alors que le changement commence vraiment. Pour les skieurs, la transformation par dégradation et la transformation par construction sont décisives :

Métamorphose dégradante (transformation) également appelée frittage : De la neige fraîche aux cristaux feutrés jusqu'aux petits grains ronds.

Si un cristal de neige tombe doucement au sol dans sa forme hexagonale initiale encore entière, c'est que la nature s'efforce physiquement de réduire sa surface. C'est ce qui se passe avec la transformation par dégradation. La rapidité de ce processus dépend de la température et de la pression. Plus la pression (charge de neige) et la température sont élevées, plus la transformation progresse rapidement.

Le cristal de neige hexagonal, avec ses formes concaves (indentations, creux) et convexes (pointes, dos), commence à dégrader ses branches et ses pointes pour devenir petit et rond.

Cela se présente comme suit:

Comme une répartition inégale des cristaux et des molécules d'eau dans la neige fraîche entraîne une différence de pression, les molécules commencent à migrer (un grand nombre de molécules forment au total un cristal de neige). Au niveau des creux des cristaux de neige fraîche, d'autres cristaux de neige peuvent se ramifier, tandis que les pointes du cristal ont des difficultés à se lier. La pression de la vapeur d'eau au-dessus des formes convexes est supérieure à celle des formes concaves. En raison de cette différence de pression, la glace se sublime (passage de l'état solide à l'état gazeux) au niveau des pointes et se déplace sous forme de vapeur d'eau vers les concavités pour s'y déposer à nouveau sous forme de glace.

Ce processus, également appelé frittage, renforce les liens entre les cristaux. Le frittage décrit le rapprochement et la diminution de la taille des cristaux individuels suite à la transformation par dégradation. L'espace des pores se réduit et il y a donc moins de poches d'air dans la couche de neige. En outre, le cristal devient plus petit et plus rond, et les cristaux peuvent se rapprocher les uns des autres. Le frittage entraîne un tassement du manteau neigeux et donc une diminution de la hauteur de neige. Conséquence : augmentation de la densité et de la résistance de la neige.

Lors de la transformation par dégradation, une perte de résistance peut se produire à court terme, surtout lors du passage du cristal de neige fraîche au cristal feutré. Les cristaux de neige fraîche sont bien ramifiés entre eux, mais la transition vers le cristal feutré entraîne la perte partielle de ces liaisons, car l'étoile de neige fraîche décompose ses branches et il reste des tiges (feutre). Ces tiges ne peuvent plus se ramifier de manière optimale.

Si la transformation par dégradation se poursuit plus longtemps, la neige gagne également en cohésion, ce qui est à nouveau l'une des conditions préalables à une plaque de neige. Si, en plus, il y a une couche fragile perturbable (dans les couches inférieures), le risque d'avalanche augmente. Selon la température, il ne s'agit toutefois que de quelques jours après la chute de neige.

La neige fraîche comme la neige feutrée peuvent former une couche fragile lorsqu'il neige dessus sous l'influence du vent ou lorsqu'elles sont recouvertes de neige soufflée.

Métamorphose constructive : comment se forment les cristaux anguleux, la neige flottante, les facettes ?

La métamorphose constructive est le processus qui va du grain rond aux cristaux anguleux jusqu'au cristal en gobelet (neige flottante). Le cristal recommence à croître.

Le gradient de température (différence de température) dans le manteau neigeux est déterminant pour ce processus. Plus le gradient est important, plus le processus de transformation constructive est rapide et fort.

La neige est un bon isolant et il règne donc une température constante d'environ 0°C au sol. En revanche, la surface de la neige peut varier fortement en température et atteindre des températures très basses, par exemple par rayonnement (échange d'énergie avec l'atmosphère). Plus cette différence de température entre le sol et la surface est importante et plus la hauteur de neige est faible, plus la transformation progresse fortement et rapidement.

Si nous avons un manteau neigeux homogène avec un gradient de température très faible, il n'y a pas de transformation constructive, mais une transformation destructive.

Comment fonctionne la transformation constructive:

Comme il fait plus chaud au sol, l'air y contient plus de vapeur d'eau que les couches plus froides au-dessus. La vapeur d'eau s'élève et se cristallise (dépôt= processus de transformation du gaz en solide) à nouveau sous forme de glace à la base des cristaux plus froids. Le grain commence à croître vers le bas. De petits cristaux anguleux se forment, qui deviennent de plus en plus grands et diversifiés jusqu'à ce que le cristal en gobelet (neige flottante) soit finalement obtenu.

Au dépôt s'ajoute simultanément une sublimation (passage de l'état solide à l'état gazeux). De la vapeur d'eau se forme à nouveau sur la partie supérieure plus chaude du cristal - sur laquelle les nouveaux cristaux se sont fixés -, monte vers les cristaux situés au-dessus et se cristallise à nouveau sous forme de glace sur la partie immédiatement supérieure. Ainsi, le processus se poursuit de cristal en cristal et peut ainsi se transformer sur plusieurs centimètres.

Des cristaux anguleux se forment principalement au sol. Cela représente le problème classique de la neige ancienne : Un fondement de cristaux en gobelets non liés entre eux (neige flottante), recouvert de couches plus compactes et liées, et généralement répandu sur une grande surface. Le Combi parfait pour une plaque de neige!

Mais si le gradient de température est important dans les couches plus élevées sur une courte distance du manteau neigeux, la transformation constructive commence là aussi. Cela se produit sous les croûtes, mais aussi à la surface de la neige, à ne pas confondre avec le givre de surface. Ce dernier résulte certes d'un processus similaire à la métamorphose constructive, mais la vapeur d'eau provient de l'air ambiant et se fixe à la surface par dépôt.

La métamorphose constructive a en grande partie un effet négatif sur le danger d'avalanche et entraîne généralement une augmentation de celui-ci. Mais il y a aussi des exceptions. D'une part, lorsque l'ensemble du manteau neigeux a subi une métamorphose constructive, car il s'agit alors à nouveau d'un manteau neigeux homogène qui ne présente ni plaque de neige liée ni couche fragile (deux éléments nécessaires à une avalanche). D'autre part, lorsque des cristaux anguleux ou du givre de surface se forment à la surface de la neige. Ces deux formes sont idéales pour le ski.

En revanche, si elles sont enneigées, elles constituent une couche fragile très critique ! Attention!

Résumé

La transformation par dégradation rend le manteau neigeux compact et stable. Les cristaux de neige deviennent petits et sont bien liés entre eux, il y a peu d'inclusions d'air et le gradient de température est homogène ou ne présente qu'une faible différence.

En revanche, lors de la transformation constructive, les cristaux deviennent plus gros et présentent une liaison mauvaise ou inexistante. Il y a beaucoup de poches d'air et plus le gradient de température est important, plus elle progresse.

La Fouineuse vous souhaite à tous une bonne année et une bonne santé pour 2020!

Remarque

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