Combien de neige s’évapore?
Nouvelles
connaissances grâce aux expériences en soufflerie
Résumé
Une question non
résolue dans le bilan massique des régions polaires et du manteau neigeux alpin
est celle de savoir combien de neige est restituée à l’atmosphère sous forme de
vapeur d’eau. Tant la teneur en eau de l'atmosphère que la formation et la
conservation d'importantes calottes glaciaires et de glaciers dépendent de
cette évaporation qui a un effet particulièrement intensif pendant les périodes
de transport de neige par le vent. Le SLF étudie ce processus à l'aide de
mesures sur le terrain, de modélisations et d'expériences en soufflerie. Une
percée importante a été réalisée en collaboration avec des chercheurs japonais
et l'effet quantitatif du transport de neige par le vent sur l'évaporation a pu
être montré pour la première fois au cours d'une expérience de soufflerie. Il
est ainsi apparu que l'influence du transport de neige est encore plus
importante que ne l'indiquaient les descriptions des modèles réalisés jusqu'à
présent. C'est tout particulièrement en présence de cristaux de neige dendritiques
et de rayonnement de soleil élevé que l'évaporation est très importante. Selon
les premiers modèles de calculs, il peut déjà y avoir une évaporation d'environ
1 cm de neige par jour avec des vitesses moyennes de vent (5 m/s) et une
humidité relative moyenne (70 %). Les chercheurs s'efforcent maintenant de
comprendre de manière plus précise encore les mécanismes de l'évaporation et de
faire de meilleures prévisions quant au rôle de l'évaporation en montagne.
Wind tunnel experiments of drifting snow
sublimation
Experiments
in a cold wind tunnel are used to verify drifting snow sublimation models. A
layer of drifting snow particles is formed over a sintered snow surface. Sublimation
and drifting snow flux is estimated from two, vertically resolved profile
measurements separated along the flow path, and compared to a simple,
one-dimensional diffusion model of the drift and drifting snow sublimation. The
experiments show an increase in water vapor content of the air from drifting
snow sublimation. The measured drifting snow sublimation effect appeared to be
larger than theoretical values found in the model study. Under wind tunnel
conditions, particle number density appears to be the controlling factor on the
sublimation rate. For experiments with external solar radiative forcing, the
increase of the sublimation rate is larger than theoretical predictions. The
experiments suggest that irregular snow crystals and solar radiation might
increase the sublimation rate more than described by many drifting snow models.
For more information see Wever et al. (2009).
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Figure 1: Pattern of
snow sublimation during drift over the Gaudergrat mountain ridge
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Wever, N., Lehning, M., Clifton, A.,
Rüedi, J.-D., Nishimura, K., Yamaguchi, S., Nemoto, M., Sato, A., 2009.
Verification of moisture budgets during drifting snow conditions in a cold wind
tunnel, Water Resources Res., 45, doi:10.1029/2008WR007522.
Lagrange model development to describe drifting
snow and drifting snow sublimation
A
Lagrangian dispersion model is developed to correctly describe the transition
from saltation to suspension (modified saltation) and to allow the
reconstruction of small scale erosion and deposition patterns. The approach is
based on a modified Langevin equation, which can take into account partly
resolved turbulence from a LES model. A new feature of the model will be that
heat- and mass transfer equations will be coupled to the transport equation to
allow the calculation of sublimation during snow transport. This approach will
improve current estimations of sublimation of drifting and blowing snow, which
heavily depends on the particle number density. Using standard models of meteorology
(ARPS) and advanced LES codes, the influence of mean flow and resolved
turbulent eddies on the snow distribution will be studied.
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