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Un nouveau modèle pour la formation des avalanches

 

À l’origine de toute avalanche de plaque, il faut une couche fragile, interface du manteau neigeux dans laquelle les cristaux de neige sont mal liés les uns aux autres. À partir d’un endroit particulièrement fragile, une surcharge locale – par exemple le passage d’un skieur – peut mettre en route toute une série de processus de rupture, qui se terminent par un départ d’avalanche. Localement, quelques liaisons commencent à se rompre entre les cristaux de glace, puis le phénomène s’accélère. Lorsque la zone endommagée est suffisamment étendue – les scientifiques parlent d’une longueur de rupture critique – la rupture commence à se propager subitement et très rapidement le long de la couche fragile sous la plaque de neige à travers tout le versant, comme par effet domino. En quelques secondes, de grandes surfaces du manteau neigeux peuvent se détacher sous forme d’avalanche de plaque.

 

Depuis longtemps les nivologues essaient de représenter par des modèles physiques ce type de processus pour permettre une meilleure prévision des avalanches. Les premiers modèles décrivaient une rupture en cisaillement, sans tenir compte des caractéristiques de la couche fragile. Un modèle suivant a remis au premier plan l’effondrement de la couche fragile, ce qui a permis de mieux expliquer le déclenchement à distance d’avalanches sur terrain peu pentu. Ce modèle a cependant réduit considérablement l’influence de l’inclinaison de la pente sur la longueur de rupture critique, un résultat qui surprend et qui contredit les observations : les avalanches se déclenchent d’autant plus facilement que la pente est importante.

Améliorer l’évaluation de la stabilité du manteau neigeux

Les scientifiques du SLF et de l’EPFL ont réussi depuis à développer un nouveau modèle combinant les deux approches antérieures. Les réflexions théoriques se traduisent par un modèle numérique qui prend pour la première fois en compte les interactions complexes entre le comportement mécanique de la couche fragile, notamment sa microstructure et l’élasticité de la plaque de neige sus-jacente. Avec cette nouvelle approche de modélisation, la propagation de la rupture en terrain peu incliné peut toujours être simulée, mais d’autre part, comme on peut s’y attendre, la longueur critique de la rupture pour un déclenchement d’avalanche diminue de plus en plus avec l’inclinaison de la pente.

Les tests effectués avec un grand nombre de données de terrain sont positifs : le modèle délivre une bonne représentation de la situation réelle. Les chercheurs sont donc confiants que cette nouvelle approche de modélisation va permettre d’améliorer l’évaluation de la stabilité du manteau neigeux, et donc à terme la prévision d’avalanches.