Pour que le givre de surface se forme, plusieurs facteurs sont nécessaires:
Une surface de neige froide, une température de l'air supérieure à celle de la surface de la neige et une humidité de l'air suffisante. De plus, nous avons besoin de nuits claires pour que la surface de la neige puisse se refroidir. Le vent a une influence supplémentaire : plus il souffle fort, plus la formation de givre est faible, car la vapeur d'eau a alors trop peu de points de contact avec la surface de la neige pour pouvoir se fixer.
La formation de givre de surface dépend également du bilan énergétique du manteau neigeux. Le bilan énergétique décrit l'échange d'énergie avec l'atmosphère et le flux de sol. L'échange d'énergie se fait par rayonnement, chaleur sensible (par ex. fœhn) et transitions de phase. Le rayonnement thermique à ondes longues est responsable du refroidissement de la surface de la neige - nécessaire à la formation du givre de surface. Dans le cas de la neige, le rayonnement à ondes longues peut enregistrer non seulement un plus mais aussi un moins par rapport au rayonnement à ondes courtes (rayonnement solaire). En d'autres termes, le rayonnement thermique à ondes longues peut à la fois réchauffer et refroidir le manteau neigeux. Pour que le manteau neigeux puisse rayonner, il faut une vue dégagée vers le ciel, car chaque obstacle, qu'il s'agisse de nuages, d'arbres, etc., entraîne un contre-rayonnement qui fournit à nouveau de l'énergie au manteau neigeux et le réchauffe ainsi.
Longue digression, revenons-en maintenant à l'essentiel : le givre de surface se forme principalement lors des phases de beau temps avec des nuits claires. En effet, la surface de la neige peut alors se refroidir fortement et atteindre parfois même des températures négatives considérables. De plus, il doit y avoir suffisamment de vapeur d'eau dans l'air, ce qui nécessite des masses d'air plus humides (humidité de l'air élevée). C'est pourquoi le givre de surface se forme volontiers dans les zones de brouillard élevé. La température de l'air doit simplement être supérieure à la température de surface de la neige.
Si tous ces facteurs sont réunis, le processus est le suivant : L'air ambiant un peu plus chaud et chargé d'humidité balaie la surface froide de la neige, et la vapeur d'eau présente se fixe par dépôt sur la surface froide ou s'y cristallise. Ce processus peut se répéter pendant des jours et les cristaux se développent facette par facette vers le ciel. Avec des températures aussi froides à la surface de la neige, la transformation constructive fonctionne dans le même temps : même processus, sauf que la vapeur d'eau provient de couches plus chaudes dans le manteau neigeux et que les cristaux poussent vers le bas et non vers le haut. La combinaison de la formation de givre en surface et de la métamorphose constructive qui s'opère en même temps a pour conséquence que des cristaux meubles de plusieurs centimètres peuvent se former à la surface de la neige. Si l'épaisseur de neige est faible et que les processus se déroulent sur une longue période, tout le manteau neigeux peut subir une métamorphose constructive, comme c'est souvent le cas au début de l'hiver.
Tant que les cristaux de givre restent à la surface de la neige, ils ne constituent pas un danger. Mais s'ils sont recouverts par de la neige soufflée ou de la neige fraîche, ils servent de couche fragile parfaite. En effet, le givre de surface est généralement présent sur une grande surface, il est composé de gros cristaux meubles qui se brisent facilement et dont la propagation de la rupture est généralement fantastique. Si une planche adaptée est posée dessus (neige liée) et que la pente est suffisamment raide, une avalanche est quasiment programmée. Il n'est pas rare de percevoir des bruits de tassement même sur terrain plat, lorsque le givre de surface a été enneigé. Ce danger n'est pas visible sur le terrain. Ce n'est qu'en observant le givre de surface avant sa superposition ou en jetant un coup d'œil dans le manteau neigeux que l'on obtient des indications. Les stations de mesure permettent toutefois de deviner la formation de givre de surface.
